Warum kann eine Hängebrücke durch Springen oder Marschieren zum Einsturz gebracht werden?

Die Wirtschaft boomte wie lange nicht, der Regierungschef war jung-dynamisch, alle Welt schwärmte von "Cool Britannia": Der ungeahnte Schwung Großbritanniens hinterließ zur Jahrtausendwende nicht nur kulturell und finanziell, sondern auch architektonisch seine Spuren. Neben dem Millennium Dome und dem Millennium Wheel bekamen die Londoner auch eine Millennium Bridge. Experten bezeichneten sie vollmundig als "absoluten Ausdruck unserer Fähigkeiten am Beginn des 21. Jahrhunderts".

Doch die Freude an der Brücke währte nur kurz. Als die ersten Scharen von Fußgängern am 10. Juni 2000 die Hängekonstruktion betraten, geschah Ungeheures. Erst hing die 320 Meter lange Brücke bewegungslos an ihren Trageseilen. Dann begann sie langsam zu schwingen, zuerst nur ganz leicht. Plötzlich wabbelte die ganze Konstruktion heftig von einer Seite zur anderen. Hunderte von Menschen kämpften um ihr Gleichgewicht, indem sie sich breitbeinig aufstellten und sich mal mit dem rechten, mal mit dem linken Fuß abdrückten - in nahezu perfektem Einklang.

Die Fußgänger kamen mit dem Schreck davon, doch die Behörden ließen die Brücke augenblicklich sperren. Die Konstrukteure standen vor einem Rätsel. Dass Menschen Brücken bis zum Einsturz in Schwingung versetzen können, war lange bekannt - und ist etwa der Grund dafür, dass Soldaten nicht im Gleichschritt über Brücken marschieren. Warum aber hatten dies nun ausgerechnet Londoner Zivilisten getan?

Steve Strogatz, Professor für theoretische und angewandte Mechanik der amerikanischen Cornell University, stellt jetzt im Fachblatt "Nature" eine Lösung vor: Der Fehler lag in einer unheilvollen Kombination aus Konstruktionsfehlern und der Dynamik von Menschenmengen.

Gefährliche Eigenfrequenz

Da die Millennium Bridge die gültigen Standards für Wind- und Zugfestigkeit locker übertraf, untersuchte Strogatz, wie der menschliche Faktor der Brücke zu schaffen gemacht haben könnte. Die Fußgänger haben sich unbewusst im Gleichtakt bewegt, um die ersten Schwingungen der Brücke auszugleichen - und die Bewegung so verstärkt.

Zu dieser Erkenntnis waren die Konstrukteure der Brücke recht schnell gelangt. Unklar aber blieb: Was war zuerst da, die Schwingung oder der Gleichschritt? "Das ist wie die Frage, ob das Huhn vor dem Ei kam", sagt Strogatz.

In diesem Fall aber lasse sich die Frage eindeutig beantworten: Der Gleichschritt kam zuerst. Die Millennium Bridge ist eine flexible Konstruktion und besitzt als solche eine Eigenfrequenz, die laut Strogatz ausgerechnet der Frequenz des menschlichen Gangs sehr nahe kommt. "Ein kleiner Teil der Menschen ist per Zufall im gleichen Takt gelaufen", erklärt der Forscher. "Das hat schon ausgereicht." Als das erste schwache Wackeln für jedermann spürbar war, sind demnach automatisch auch andere Fußgänger in die gleiche Schrittfrequenz verfallen. Die Schwingungen hätten sich auf diese Art blitzschnell aufgeschaukelt.

160 Fußgänger reichen aus

Bei anschließenden Versuchen haben Strogatz und seine Kollegen versucht, die kritische Zahl an Fußgängern herauszufinden, die eine erste Schwingbewegung auf der Millennium Bridge per Zufall auslösen können. Das Ergebnis überrascht: Es waren nur 160. Am Eröffnungstag überquerten Schätzungen zufolge 80.000 Menschen die neue Brücke, bis zu 2000 haben sich gleichzeitig auf ihr aufgehalten.

Erst zwei Jahre nach dem Wackel-Debakel wurde die Brücke wieder eröffnet - bereichert um 91 Dämpfer, die vertikale und seitliche Schwingungen absorbieren. Die Reparatur kostete damals 8,9 Millionen US-Dollar - fast ein Drittel der ursprünglichen Gesamtkosten der Brücke.

"Ich bin kein Ingenieur und weiß nichts über Brücken", betont Strogatz. "Aber ich weiß einiges über Gruppenverhalten." Er hoffe, dass Techniker seine Analyse überprüfen werden - um peinliche, teure, und potentiell gefährliche Pannen künftig zu vermeiden. Strogatz: "Man könnte das Problem lösen, bevor der Bau beginnt."

11 Antworten

weil sie dann eventuell die resonanzfrequenz(eigenschwingungsfrequenz) der brücke treffen es gibt ein beispiel das durch wind augelöst wurde dazu hier mal der link zu wiki und da ist auch das video zu sehen

http://de.wikipedia.org/wiki/Tacoma-Narrows-Br%C3%BCcke

Weil die Brücke einstürzen könnte wegen der Vibration. Das wußten übrigens schon die alten Römer.

Wenn alle Soldaten im Gleichschritt über eine wenig stabile Brücke laufen, gerät diese in Schwingung und kann dabei sogar einstürzen.

Heutzutage ist es aber in Deutschland kein Problem, wenn Soldaten im Gleichschritt über eine Brücke marschieren.

http://de.wikipedia.org/wiki/Resonanzkatastrophe

Weil sie evtl. die Eigenfrequenz der Brücke durch ihren gleichmäßigen Laufstil treffen könnten und die Brücke dann durch die Verstärkung dieser Schwingung zusammenbricht.

Weil die Brücke durch den gleichmäßigen Laufschritt Schwingungen entstehen, die die Brücke zum Einstürzen bringen KÖNNTE.

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