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StartseiteForschung aktuellDie schwankende Millennium-Brücke von London01.07.2008

Die schwankende Millennium-Brücke von London

Fehlberechnung ließ Bauwerk in Schwingungen geraten

Mathematik. – Die Millenium Bridge in London gilt als eine der elegantesten Brückenkonstruktionen der Welt, entworfen vom Büro des Stararchitekten Sir Norman Foster. Doch drei Tage nach der Einweihung im Juni 2000 wurde sie bereits wieder gesperrt, weil die Fußgänger sie ins Schwanken gebracht hatten. Später kam heraus, dass ein mathematischer Fauxpas die Ursache der Panne war.

Von Frank Grotelüschen

Die Berechnungen zur Milleniums-Brücke waren falsch. (Stock.XCHNG / miguel ugalde)
Die Berechnungen zur Milleniums-Brücke waren falsch. (Stock.XCHNG / miguel ugalde)
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"For the first time since Tower Bridge was built over a hundred years ago, the Thames has a new crossing – the Millennium Bridge.”"

Auf dem Werbevideo erstreckt sie sich elegant von einem Themse–Ufer zum anderen, verbindet die St.-Pauls-Kathedrale mit der Tate Gallery of Modern Art – die Millennium Bridge, die erste neue Themse-Brücke seit 1894, als die Tower Bridge eingeweiht wurde. Stararchitekt Norman Foster hatte die Millennium Bridge gestaltet – eine futuristische Fußgängerbrücke, 325 Meter lang, höchst elegant, nahezu fragil. Ihre Eröffnung am 10.Juni 2000 lockte die Massen an. Jeder wollte als erster über das Wunderwerk spazieren. Tausende drängten sich auf die Brücke. Doch dann:

""We had to witness…"

Pat Dallard vom Ingenieurbüro Arup, verantwortlich für die Konstruktion.

"Wir mussten mit ansehen, dass sich die Brücke ganz anders verhielt als geplant. Wir hatten viel Arbeit in die Konstruktion gesteckt und waren uns sicher, alles im Griff zu haben. Doch dann geschah etwas, mit dem wir nie und nimmer gerechnet hätten."

Die Brücke fing an zu wackeln. Sie schlingerte von rechts nach links – fast wie eine Schlange, die sich über den Boden windet.

"Es war noch nicht richtig gefährlich. Aber es war schon so, dass die Schwingungen sich so stark aufgeschaukelt haben, dass man schon Angst bekam","

sagt Volker Mehrmann, Mathematikprofessor an der TU Berlin. Derart heftig wankte die Millennium Bridge, dass sich viele der Fußgänger ans Geländer klammern mussten, um nicht auf die Nase zu fallen. Die Brücke war also nicht sicher, und sie wurde zwei Tage nach ihrer Eröffnung wieder gesperrt. Die Ingenieure standen vor einem Rätsel. Sie wussten zwar dass marschierende Soldaten eine Brücke dazu bringen können, heftig auf- und abzuschwingen, also vertikal – und zwar wenn die Schrittfrequenz der Soldaten mit der Eigenfrequenz der Brücke übereinstimmt. Dann nämlich gibt es eine Resonanz, und die Schwingung kann sich gefährlich aufschaukeln. Doch dass eine Brücke auch horizontal, also hin- und herschwingen kann, das war Dallard und seinen Leuten neu:

"”Außerdem beobachteten wir etwas sehr Bizarres: Das Schwanken hing auf sonderbare Weise von der Zahl der Leute ab, die gerade auf der Brücke waren. Bis zu einer bestimmten Anzahl von Fußgängern war sie noch stabil. Doch nur zehn Leute mehr, und plötzlich setzte das Schwanken ein."

Dann endlich, nach Monaten des Analysierens und des Testens, war der Grund gefunden. Mehrmann:

"Es gab eine Schwingung, die quer zur Fahrbahn in der Richtung der Themse läuft. Die ist ignoriert worden. Und die wird in den meisten Gebäuden ignoriert, weil die normalerweise so klein ist, dass man sie wirklich ignorieren kann."

Nur: Die Millennium Bridge ist keine gewöhnliche Konstruktion, sagt Volker Mehrmann. Sie hat ein höchst eigenwilliges Design.

"Das ist eigentlich wie eine Hängebrücke. Die Hängeteile sind nur seitwärts gekippt."

Diese gekippten Hängeseile haben das Hin- und Herschwingen der Brücke offenbar begünstigt. Hinzu kam, dass die Fußgänger dieses Schwingen unbewusst verstärkten: Um das Schwanken auszugleichen, verfielen sie kollektiv in eine Art Seemannsgang: breitbeinig und fast ein wenig torkelnd. Und das heizte die Schwingung zusätzlich an – ein fatales Wechselspiel. Genau diese Prozesse hatten die Ingenieure bei ihren statischen Berechnungen im Computer unterschätzt und schlicht unter den Tisch fallen lassen. Mehrmann:

"Wir gehen einfach in Designs, die mit den normalen, klassischen Erfahrungen nicht mehr erfahrbar sind. Und dann verlässt man sich oft darauf, dass die Dinge noch so sind, wie wir denken, dass sie sind. In Wirklichkeit hätten wir ein neues Modellierungskonzept entwickeln müssen."

Und wie wurde der Fehler ausgebügelt? Nun – die Ingenieure mussten die Brücke versteifen und 91 zusätzliche Stoßdämpfer einbauen – zu Kosten von rund fünf Millionen Pfund. Im Februar 2002 konnte das Bauwerk dann endlich wieder eröffnet werden. Und seitdem lässt sich – wie von Norman Foster geplant – stilvoll über die Themse flanieren.

"”You’re free from the elements. There’s a movement of the river, the sound of the water, the traffic in the background. It’s a unique combination.”"

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