Der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge am 7. November 1940 war ein dramatisches und tragisches Ereignis, erwies sich aber auch als Wendepunkt in der Bautechnik. Der plötzliche Einsturz der Brücke, die wegen ihres beunruhigenden Tanzes im Wind den Spitznamen „Galloping Gertie“ trägt, brachte kritische Mängel im Design und im Verständnis der Aerodynamik zutage und veränderte grundlegend die Herangehensweise der Ingenieure an den Brückenbau.
Aufstieg und Fall der galoppierenden Gertie
Die Tacoma Narrows Bridge, die Tacoma, Washington und die Kitsap-Halbinsel verbindet, wurde nur wenige Monate vor ihrem katastrophalen Ende mit großem Getöse eröffnet. Damals war sie die drittlängste Hängebrücke der Welt, ein Beweis für die innovativen Entwürfe von Leon Moisseiff, einem renommierten Brückeningenieur, der auch zum Entwurf der legendären Golden Gate Bridge beigetragen hatte.
Allerdings waren fast von Beginn an ungewöhnliche Schwankungen zu bemerken. Arbeiter gaben der Brücke den Spitznamen „Galloping Gertie“, und Ingenieur F. Bert Farquharson und sein Team von der University of Washington wurden mit der Untersuchung des Problems beauftragt. Sie gaben zu: „In dieser Nacht begann die Brücke zu galoppieren.“ Moisseiff erkannte, dass andere von ihm entworfene Brücken ein ähnliches Verhalten zeigten, wenn auch mit geringerer Intensität.
Bemühungen zur Stabilisierung der Brücke
Als Gerties Schwankungen immer ausgeprägter wurden, suchten die Ingenieure verzweifelt nach einer Lösung. Zunächst wurden vier Hydraulikzylinder als Stoßdämpfer installiert, die sich jedoch als unwirksam erwiesen. Um die Bewegung einzudämmen, wurden dann provisorische Kabel entlang der Spannweite der Brücke am Boden befestigt. Doch am 1. November riss bei starkem Wind ein Kabel und der Galopp ging weiter.
Farquharsons Team führte umfangreiche Modellierungen durch und erstellte ein 54 Fuß (16,5 Meter) großes Modell und einen 8 Fuß (2,4 m) großen Abschnitt, um die Grundursache zu ermitteln. Ihre Tests ergaben, dass Windböen von der Seite dazu führten, dass sich die Brücke verdrehte. Sie schlugen eine Lösung vor: entweder Löcher in die Träger zu bohren oder Abweiser anzubringen, um den Wind abzuwehren. Die Umsetzung dieser Änderungen hätte in nur 10 Tagen für ausreichende Stabilität sorgen können, während eine vollständige Nachrüstung 45 Tage dauerte.
Ein Zeuge einer Katastrophe
Leider wurden diese Reparaturen nie durchgeführt. Am Morgen des 7. November fuhr Leonard Coatsworth, ein Redakteur der Tacoma News Tribune, mit dem dreibeinigen Cockerspaniel seiner Tochter, Tubby, zu einem Familienhäuschen auf der Halbinsel, als die Brücke heftig zu schwanken begann. Er rief die Zeitung an und veranlasste den Reporter Bert Brintnall und den Fotografen Howard Clifford, die Katastrophe aus erster Hand mitzuerleben. Coatsworth erzählte, er habe die Kontrolle über sein Auto verloren, als sich die Brücke neigte, und Clifford beschrieb, dass die Straße so dramatisch schwankte, dass er rennen und manchmal auch knien musste, um nicht in der Luft hängen zu bleiben. Clifford war der letzte Mensch, der die Brücke sicher verlassen konnte, bevor sie einstürzte.
Der letzte, katastrophale Moment kam um 11:02 Uhr, als ein 17,5 m langes Kabel riss und die Mittelspanne ins Wasser stürzte. Clifford und Brintnall konnten den Einsturz der Brücke mit der Kamera festhalten. Tragischerweise überlebte der Hund Tubby nicht und war der einzige Verletzte des Zusammenbruchs.
Von der Tragödie zur Einsicht: Die Wissenschaft des Torsionsflatterns
Der Zusammenbruch schadete Moisseiffs Ruf erheblich und er verstarb nur drei Jahre später. Die Katastrophe bot jedoch beispiellose Möglichkeiten für technische Analysen und führte zu bahnbrechenden Entdeckungen.
Ein Expertenteam identifizierte schließlich die Ursache des Zusammenbruchs als Torsionsflattern. Ein entscheidender Faktor war das Verrutschen des Midspan-Kabels, das sich in zwei ungleiche Längen aufteilte. Dieses Ungleichgewicht führte dazu, dass sich die Brücke verdrehte, und durch die Verdrehung veränderte sich der Windwinkel relativ zu den Hauptträgern der Brücke. Die Brücke begann mehr Energie zu absorbieren und verstärkte die Bewegung. Als die Drehung mit den Windwirbeln synchronisiert wurde, wurde die Bewegung selbsterhaltend.
„Mit anderen Worten: Die auf die Brücke einwirkenden Kräfte wurden nicht mehr durch den Wind verursacht. Die Eigenbewegung des Brückendecks erzeugte die Kräfte. Ingenieure nennen diese „selbsterregte“ Bewegung, wie vom Washington State Department of Transportation (WSDOT) beschrieben.
Letztendlich war die Brücke zu lang, ihr Deck zu leicht und ihre Fahrbahn zu schmal, um den aerodynamischen Kräften wirksam standzuhalten. Der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke war eine harte, aber wichtige Lektion, die die Herangehensweise an die Brückenkonstruktion grundlegend veränderte und eine neue Ära der Windtechnik und aerodynamischen Überlegungen bei Großkonstruktionen einleitete.
