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Elegant, filigran, aber felsenfest

Essen / London, 19. Februar 2002.
Nach rund 18 Monaten Revisionsphase sowie einer erneuten Investition von fünf Millionen britischen Pfund hat die Millennium Bridge in London ihre letzte Bewährungsprobe vor der Wiedereröffnung mit Bravour bestanden. 2.000 Menschen gingen, liefen, stampften im Gleichschritt und durcheinander, doch die nachträglich eingebauten Tilgersysteme der Berliner Firma Gerb dämpften jede aufkommende Bewegung der Brücke gen Null. Die Millennium Bridge war im Sommer 2000 für den Verkehr zwischen St. Paul's Kathedrale und der New Tate Gallery fertiggestellt und drei Tage nach ihrer glanzvollen Eröffnung geschlossen worden. Nun wird sie Anfang März wieder für den Publikumsverkehr freigegeben.

Über 150.000 Passanten hatten in den ersten drei Tage nach ihrer Eröffnung vorübergehend zu horizontalen Bewegungen bis zu 100 Millimetern geführt. Mit den Schwingungstilgern des in Berlin ansässigen Unternehmens Gerb konnten die Ingenieure des Konstruktionsbüros Ove Arup & Partners die sich aufschaukelnden Eigenfrequenzen der Brücke jetzt zügeln. Acht horizontal sowie fünfzig vertikal wirkende Tilger sind hierfür kaum sichtbar installiert worden. Gegen die waagerechten Schwingungen sind jeweils 2,5 Tonnen schwere Stahlmassen an Pendeln aufgehängt, deren Erschütterungen wiederum durch Gerb Visco Dämpfer gedämpft werden. Gegen die vertikalen Bewegungen sind 50 Stahlblöcke, jeweils zwischen einer und zwei Tonnen schwer und jeweils durch 4 Schrauben-druck-federn unterstützt, installiert. Sie werden ebenfalls wieder durch Visco Dämpfer kontrolliert.

Die Masse jedes einzelnen Tilgers, seine Eigenfrequenz sowie die Dämpfungswerte wurden auf der Basis umfangreicher Berechnungen von den Ingenieuren von Arup bestimmt. Den Spezialisten von Gerb wurde die Aufgabe anvertraut, nach diesen funktionellen und geometrischen Vorgaben zuverlässig arbeitende Lösungen zu konstruieren und zu produzieren. Jedes einzelne der inzwischen eingebauten Elemente wurde millimetergenau maßgeschneidert. Das schwingungsfähige System ist genau auf die Brückeneigenfrequenz abgestimmt. Der filigrane und elegante Charakter des Designs von Stararchitekt Sir Norman Foster ist dadurch nicht gestört.

Nach dieser gründlichen Probezeit ist die Millennium Bridge nicht nur eine der flachsten und elegantesten Hängebrücken der Welt, sondern auch eine der meist geprüften und sichersten. Lange hatten die Experten von Arup gerätselt, woher die unerwarteten Schwingungen gekommen waren. Alle Vorschriften waren exakt eingehalten worden, zum Teil wurden die vorgegebenen Rahmenwerte sogar um 33 Prozent übertroffen, um die Brücke robuster zu machen. Da die Konstruktion bislang einzigartig ist, hatten die Arup Ingenieure nicht nur die englischen, sondern auch Erfahrungswerte von ähnlichen Brücken aus der ganzen Welt berücksichtigt. Wo lag also der Schwachpunkt?

Zunächst stellten die Arup-Ingenieure die Originaltests in Frage. Waren alle Komponenten tatsächlich ausführlich genug geprüft worden? Hatte man mit allen möglichen Wind-Einflüssen gerechnet? Waren die Computersimulationen ausreichend? Schnell fand man heraus, dass das Verhalten der Brücke nichts mit dem außergewöhnlichen Design zu tun hatte. Nachforschungen ergaben, dass einige ähnlich konstruierte Hängebrücken bei einer ähnlichen Anregung vermutlich genauso reagieren werden. Es lag an der außergewöhnlich hohen Akzeptanz und der damit einhergehenden regen Nutzung durch viele Menschen gleichzeitig, die zu den unvorhersehbaren Schwingungen geführt hatten.

Videomaterial des Eröffnungswochenendes zeigte den Ingenieuren von Arup, dass die Besucher in großen Ansammlungen in einen Gleichschritt verfielen. Je mehr Menschen im Gleichschritt gingen, desto mehr übernahmen dieses Tempo. Teilweise gingen bis zu 2.000 Personen gleichzeitig über die Brücke, verfielen unbewusst annähernd in einen gemeinsamen Gang und die Brücke begann mit diesem Schritt zu schwingen. Die Schwingungen im südlichen Teil der Brücke wurden so stark, dass einige Menschen sich an der Balustrade festhielten, um nicht das Gleichgewicht zu verlieren. Aber weder die Passanten noch die Statik der Brücke war zu irgendeinem Zeitpunkt ernsthaft gefährdet.

Um sicher zu gehen, dass das die Ursache für die Schwingungen war, untersuchten die Experten von Arup zusammen mit Spezialisten das Verhalten von Menschen auf Hängebrücken. Schon lange ist bekannt, dass instabile Brücken nicht von vielen Menschen im Gleichschritt begangen werden sollen. Soldaten überqueren ihre Ponton-Brücken deshalb stets asynchron laufend. Doch konnte dies auch auf eine zwar filigrane, aber massive Hängebrücke mit einer Gesamtlänge von 320 Metern und einer Eigenfrequenz von unter 1 Hertz zutreffen? Das renommierte Institute of Sound and Vibration Research (ISVR) der Universität von Southampton und das Imperial College in London untersuchten in Labortests, wie Menschen über eine seitlich vibrierende Plattform gehen und welche Auswirkungen jeder ihrer Schritte auf diesen Untergrund hat. Sie erhielten wertvolle Information über die menschliche Eigenart, auf die Schwingung des Bodens zu reagieren. Diese Erkenntnisse wurden auf einer verhältnismäßig kleinen, vergleichbaren Brücke in Schottland überprüft - und bestätigt. Menschen neigen dazu, ihren Schritt mit der Eigenschwingung einer Brücke unbewusst zu synchronisieren und dadurch deren Vibration zu verstärken.

Nun wurde dieses Wissen unter der Leitung von Professor Mike Griffin des ISVR, eine anerkannten Kapazität in der Erforschung des Einflusses menschlicher Faktoren, auf der echten Millennium Bridge überprüft. Am 31. Juli 2001 liefen 100 Menschen den ganzen Tag die Brücke in unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf und ab. Einige dieser Tests wurden zusätzlich mit mechanischen Schüttelmaschinen verstärkt. Das Verhalten der Testpersonen wurde mit Videogeräten aufgenommen, das Schrittverhalten mit Funksensoren direkt an einen Computer gesendet, das Schwingungsverhalten der Brücke exakt dokumentiert. Auf der Grundlage all dieser Daten entwickelten die Ingenieure von Arup verschiedene Ideen, wie die Schwingungen der Londoner Millennium Bridge auch bei größtem Ansturm und unmöglichem Gleichschritt aller Passanten nahezu unspürbar gemacht werden könnten.

Entweder musste die Brücke versteift oder die Schwingungen gedämpft werden. Aus Zeit-, Kosten- und vor allem aus Design-Gründen entschieden sich die Ingenieure für die Dämpfung. Als Lieferant für die erforderlichen Schwingungstilger wurde das in Berlin ansässige Unternehmen Gerb ausgewählt. Gerb hatte bereits 1999 ein ähnlich gelagertes Problem bei der Solferino Fußgängerbrücke in Paris gelöst. Auch die Millennium Bridge wird dank der 58 jeweils zwischen ein und zwei Tonnen schweren Schwin-gungstilgern in Kürze wieder für den Publikumsverkehr freigegeben werden.

Obwohl die Brücke also sämtliche Vorschriften eingehalten, sogar übertroffen hatte, konnte niemand mit dem bis dahin nur unzureichend erforschten Verhalten der Passanten rechnen. Durch die exakte Berechnung der benötigten Tilger, ihrer Eigenfrequenzen und Dämpfungswerte durch Arup und die maßgeschneiderte Konstruktion und Produktion dieser Schwingungstilger von Gerb können künftig sogar 3.000 Menschen in Marschformation über die seit über 100 Jahren erste neue Themsen-Querung gehen, ohne dass jemand eine Bewegung der Brücke spüren dürfte. Eine Lösung, die bei der Architektur und Planung neuer Übergänge beispielhaft sein wird.




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