Brückeneinsturz in Amerika

Die Schwächen der Einfeld-Trägerbrücke

Wie vom Sturm durcheinandergeschüttelt

02. August 2007 Auf die Frage, ob auch deutsche Autobahnbrücken so katastrophal versagen können wie die I-35W Mississippi River Bridge, antworten Brückenfachleute: im Prinzip nicht. Denn Brücken mit großen Spannweiten werden in Deutschland nach einem Konstruktionsprinzip errichtet, der einen Zusammenbruch nach Art eines Kartenhauses unmöglich macht. Bei der 1967 fertiggestellten Brücke in Minneapolis handelte es sich um eine Ausleger-Fachwerkbrücke.

Auf vier Pfeilerpaaren, die im flachen Flussbett des Mississippi gründeten, ruhte ein filigranes und unterhalb der Fahrbahn leicht nach beiden Seiten auskragendes bogenförmiges Stahlfachwerk. Die aufgelöste Tragwerksstruktur hat den Vorteil, dass sie weniger Stahl benötigt als eine vergleichbare vollwandige Konstruktion und daher ein geringeres Eigengewicht hat. Die Stäbe des Fachwerks werden vorwiegend auf Zug und Druck belastet.

Fahrbahn hatte keine statische Funktion

Stahlbrücken sind in Amerika deutlich stärker verbreitet als in Deutschland. Als die jetzt zusammengebrochene Brücke vor 40 Jahren gebaut wurde, hat man deren Stabilität alleine dem Fachwerk übertragen. Die aus Beton gegossene Fahrbahn wurde lediglich aufgelegt und nicht mit dem Stahlunterbau verbunden. Sie hatte damit keine statische Funktion, wirkte nur als Last, also genau wie das Gewicht der über die Brücke rollenden Fahrzeuge.

Über mögliche Ursachen des Einsturzes kann man zur Zeit nur spekulieren. Der Bauingenieur-Professor Mike Schlaich von der TU Berlin sagt, die vor dem Einsturz auf der Brücke laufenden Bauarbeiten kämen als Auslöser durchaus in Frage. Doch müsse man für eine genauere Analyse wissen, an welchen Stellen welche Eingriffe vorgenommen wurden. Dass zum Zeitpunkt der Katastrophe einige Fahrspuren gesperrt und das 581 Meter lange Bauwerk damit ungleichmäßig belastet war, ist nach Aussage Schlaichs für die Ursachensuche so irrelevant wie das vor dem Einsturz herrschende Verkehrsaufkommen. Die maßgebende Last komme auf jeden Fall aus der Fahrbahn. Man könne annehmen, dass jeder Quadratmeter Fahrbahn zwischen 300 und 500 Kilogramm schwer ist.

Konzeptionelle Schwäche

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Schlaich rechnet Stahlfachwerkbrücken zu den vergleichsweise leicht auf ihren Zustand und damit ihre Standsicherheit zu kontrollierenden Bauwerken. Alle tragenden Teile seien gut sichtbar und zugänglich. Bei den regelmäßig vorgenommenen Brückeninspektionen könnten alle Teile abgeklopft und mit zerstörungsfrei arbeitenden Analysegeräten auch in das Innere der Stahlstruktur geblickt werden. Risse im Stahl unterhalb der Farbbeschichtung ließen sich so erkennen.

Die Suche nach den Ursachen wird sich hinziehen – die konzeptionelle Schwäche der Brücke kann man bereits heute beschreiben. Durch die Trennung zwischen Fachwerkunterbau und aufgesetzter Fahrbahnplatte ist das Bauwerk, wie Ingenieure sagen, nicht redundant. Versagt in der Fachwerkstruktur ein wichtiger Träger oder sackt als Folge einer Unterspülung ein Pfeiler geringfügig ab, bricht die Brücke unweigerlich ein. Brücken dieses Typs werden auch als Einfeld-Trägerbrücken bezeichnet, da sie nur von einem Pfeiler zum nächsten stabil spannen.

Geringerer Rechenaufwand bei Einfeld-Trägerbrücken

Vollkommen anders funktionieren die Durchlaufträger, die beim Bau größerer Straßenbrücken in Deutschland eingesetzt werden. Sie überspannen das gesamte Bauwerk. Möglich wurde diese Bauweise durch das von dem Stuttgarter Bauingenieur Fritz Leonhardt in den sechziger Jahren entwickelte Taktschiebeverfahren. Aus einer fest an einem Ende der Brücke installierten „Fabrik“ heraus wird die abschnittsweise verlängerte Fahrbahnplatte über die zuvor fertiggestellten Pfeiler geschoben. Nach diesem Bauprinzip werden vor allem Spannbetonbrücken hergestellt. Es eignet sich aber auch für den Bau von Stahlbrücken.

Dass man lange lieber Einfeld-Trägerbrücken gebaut hat, liegt am geringeren Rechenaufwand. Doch seit rund 50 Jahren lässt sich mit vertretbarem Aufwand auch die Tragwerkstruktur einer Durchlauf-Trägerbücke berechnen. Bei diesen Bauwerken, die als statisch bestimmt gelten, hat der Überbau einen maßgeblichen Anteil an der Stabilität des Bauwerks. Fällt hier ein Pfeiler aus, bricht die Brücke nicht zusammen. Der Fahrbahnträger biegt sich an der nicht mehr unterstützten Stelle durch. Das gilt für Stahl- wie für Spannbetonbrücken. Wie elastisch diese Konstruktionen sind, zeigte das Einknicken eines Pfeilers der Inntal-Autobahnbrücke bei Kufstein 1990. Damals hatte zwar der Spannbeton- Fahrbahnträger eine Delle bekommen. Eingestürzt ist die Brücke jedoch nicht.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: AFP, AP, AP Photo/Pioneer Press, Scott Takushi, AP Photo/St. Paul Pioneer Press, Brandi Jade Thomas, AP Photo/St. Paul Pioneer Press, Scott Takushi, AP Photo/The Pioneer Press, Brandi Jade Thomas, dpa, F.A.Z., REUTERS

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