Der Einsturz der berühmtesten Brücke der Geschichte kostete nicht nur einen Hund das Leben: Er veränderte die Ingenieurswelt für immer

Am Vormittag des 7. November 1940 geriet die Tacoma-Narrows-Brücke im US-Bundesstaat Washington in immer stärkere Schwingungen.

Wenige Monate nach ihrer Eröffnung versagte die außergewöhnlich schlanke Hängebrücke schließlich und stürzte teilweise ein.

Der Einsturz wurde von mehreren Kameras gefilmt und gehört bis heute zu den bekanntesten Bilddokumenten der Ingenieurgeschichte.

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Ein besonders schlanker Entwurf

Die Tacoma-Narrows-Brücke wurde am 1. Juli 1940 für den Verkehr freigegeben. Sie war außergewöhnlich schlank und leicht konstruiert und galt damals als modernes Beispiel für den Hängebrückenbau.

Der bekannte Brückeningenieur Leon Moisseiff war als beratender Ingenieur maßgeblich an der Konstruktion beteiligt. Er hatte zuvor unter anderem eine wichtige Rolle bei der Planung der Golden Gate Bridge gespielt.

Schon kurz nach der Fertigstellung zeigte die Brücke bei Wind ungewöhnliche Bewegungen. Die Fahrbahn bewegte sich deutlich auf und ab und erhielt deshalb den Spitznamen Galloping Gertie.

Diese Bewegungen waren ein Warnsignal für ein Stabilitätsproblem, dessen aerodynamische Ursachen damals noch nicht ausreichend verstanden wurden.

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Erste Untersuchungen und Rettungsversuche

Ingenieure versuchten, die Bewegungen der Brücke zu verringern. Unter anderem wurden hydraulische Vorrichtungen installiert, die als Dämpfer wirken sollten. Diese Maßnahmen konnten das Problem jedoch nicht dauerhaft lösen.

Anschließend wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Professor F. B. Farquharson von der University of Washington untersuchte das Verhalten der Brücke mithilfe von Modellen und Windkanalversuchen. Dabei sollte geklärt werden, wie die Windströmung mit der ungewöhnlich flexiblen Konstruktion zusammenwirkte.

Die Konstruktion war sehr leicht und besaß eine vergleichsweise geringe Torsionssteifigkeit. Der Fahrbahnträger konnte sich deshalb unter bestimmten Windbedingungen stark verdrehen.

Die damalige Forschung über die Aerodynamik großer Hängebrücken war noch nicht so weit entwickelt, dass diese Risiken vollständig erkannt und berücksichtigt worden wären.

Die Katastrophe am 7. November 1940

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Am 7. November 1940 führten starke Winde dazu, dass sich die bisherigen vertikalen Bewegungen der Brücke gegen 10:03 Uhr in eine ausgeprägte Torsionsbewegung verwandelten. Der Fahrbahnträger begann sich abwechselnd um seine Längsachse zu verdrehen.

Die Bewegungen wurden zunehmend stärker. Teile der Fahrbahn und Betonplatten brachen ab, während sich der Fahrbahnträger immer weiter verdrehte.

Eine wichtige Rolle könnte dabei auch das Abrutschen eines Kabelbands am nördlichen Hauptkabel gespielt haben. Dadurch veränderte sich möglicherweise die Symmetrie der Konstruktion und die bereits vorhandenen Bewegungen konnten sich weiter verstärken.

Um 11:02 Uhr brach ein etwa 183 Meter langes Teilstück des Mittelabschnitts heraus und stürzte in den Puget Sound. Der Einsturz der verbliebenen Teile dauerte noch einige Minuten.

Das einzige Todesopfer war Tubby, der Hund des Journalisten Leonard Coatsworth. Der Hund befand sich in Coatsworths zurückgelassenem Wagen auf der Brücke. Mehrere Menschen hatten zuvor versucht, Tubby zu retten, konnten ihn jedoch nicht aus dem Wagen befreien.

Die Physik hinter dem Einsturz

Der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke wurde zu einem bedeutenden Lehrbeispiel für die Aerodynamik und Dynamik von Hängebrücken.

Dabei kamen mehrere Faktoren zusammen, die zu einer aeroelastischen (Zusammenspiel zwischen Strömungskräften und der elastischen Verformung eines Bauteils) beziehungsweise torsionalen (beschreibt eine Verformung, bei der ein Gegenstand um seine eigene Längsachse verdreht wird) Instabilität führten.

Windströmung und die Bewegung des Bauwerks wirkten zusammen: Die Bewegung veränderte die Strömung um die Brücke, und die veränderte Strömung verstärkte wiederum die Bewegung.

Die Brücke wurde deshalb nicht lediglich passiv vom Wind bewegt. Unter den damaligen Bedingungen konnten sich die Windkräfte und die Bewegungen der Konstruktion gegenseitig verstärken. Die zunehmende Torsionsbewegung führte schließlich zum strukturellen Versagen.

Der Wind war also der Auslöser, doch entscheidend war die Wechselwirkung zwischen Windströmung und der konstruktiven Beschaffenheit der Brücke.

Der Einsturz zeigte eindrucksvoll, dass bei großen Hängebrücken neben statischen Belastungen auch dynamische und aerodynamische Effekte berücksichtigt werden müssen.

In der Folge wurde die Forschung zur Brückenaerodynamik intensiviert, und Windkanaluntersuchungen wurden zu einem wichtigen Bestandteil der Entwicklung großer Brücken.

Der Wiederaufbau

Nach dem Einsturz wurde die Konstruktion grundlegend überarbeitet. Die 1950 eröffnete Ersatzbrücke war wesentlich breiter, schwerer und torsionssteifer als ihre Vorgängerin. Ihr Fahrbahnträger erhielt eine tiefere und robustere Fachwerkkonstruktion, die das Verhalten der Brücke unter Windeinwirkung deutlich verbesserte.

Die neue Brücke wurde von lokalen Medien und anderen Beteiligten als Sturdy Gertie bezeichnet. Offiziell handelt es sich um die Tacoma Narrows Bridge.

Die Erkenntnisse aus dem Einsturz beeinflussten die Planung und Untersuchung großer Hängebrücken nachhaltig. Insbesondere die Bedeutung aerodynamischer Stabilität und dynamischer Belastungen wurde wesentlich stärker berücksichtigt.

Mit dem starken Wachstum des Verkehrs entstand schließlich Bedarf für eine weitere Querung. Am 15. Juli 2007 wurde deshalb eine zweite Hängebrücke neben der bestehenden Brücke eröffnet.

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Die Überreste auf dem Meeresgrund

Beim Einsturz versanken große Mengen an Stahl, Beton und Kabeln im Puget Sound. Die Überreste der ursprünglichen Brücke liegen heute auf dem Meeresgrund, teilweise in mehr als 60 Metern Tiefe.

Die versunkenen Bauteile wurden mit der Zeit von verschiedenen Meeresorganismen besiedelt. Dadurch entstanden Strukturen, die zusätzlichen Lebensraum bieten und als künstliches Riff bezeichnet werden können.

Die Ruinen sind auch Gegenstand lokaler Geschichten. Dazu gehört eine Legende über einen riesigen Kraken, der in der Nähe der Brückenreste leben soll. Dabei handelt es sich um eine lokale Erzählung und nicht um einen wissenschaftlich nachgewiesenen Oktopus-König.

Ein Denkmal der Ingenieurgeschichte

Die Ruinen der ursprünglichen Tacoma-Narrows-Brücke wurden 1992 in das National Register of Historic Places aufgenommen. Die Eintragung würdigt insbesondere ihre Bedeutung für die Geschichte des Ingenieurwesens und für das Verständnis der Entwicklung großer Brücken.

Die Tacoma-Narrows-Brücke steht damit für zwei unterschiedliche Aspekte menschlicher Technik. Ihr Einsturz zeigte die Grenzen des damaligen Wissens über die Wechselwirkung von Wind und Bauwerken. Zugleich wurden die versunkenen Überreste unbeabsichtigt zu einem neuen Lebensraum unter Wasser.

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Was von Galloping Gertie bleibt

Der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke war weit mehr als ein spektakulärer Unfall. Er wurde zu einem wichtigen Wendepunkt in der Untersuchung der aerodynamischen Eigenschaften großer Hängebrücken.

Die Katastrophe zeigte, dass eine Brücke nicht allein aufgrund ihrer Fähigkeit beurteilt werden kann, statische Lasten zu tragen. Auch die Bewegung des Bauwerks unter wechselnden Windbedingungen und die Wechselwirkung zwischen Konstruktion und Luftströmung müssen berücksichtigt werden.

Die Geschichte von Galloping Gertie ist deshalb bis heute ein wichtiges Beispiel dafür, wie technische Konstruktionen auf Kräfte reagieren können, die bei ihrer Planung noch nicht vollständig verstanden wurden.

Gleichzeitig erinnern die versunkenen Überreste daran, dass die Folgen eines technischen Unglücks weit über den eigentlichen Einsturz hinausreichen können. Was einst als gescheiterte Konstruktion galt, ist heute zugleich ein bedeutendes historisches Zeugnis und ein künstlicher Lebensraum im Puget Sound.