Stolz ist London auf sein Millennium Brücke. Doch nur drei Tage nach der Einweihung im Juni 2000 wurde sie bereits wieder gesperrt. Tausende Fußgänger hatten die futuristische Konstruktion über die Themse von der St. Pauls-Kathedrale zum Tate Modern Museum zu sehr in Schwingungen versetzt. Erst im Februar 2002 wurde das von Sir Norman Foster mitgestaltete Bauwerk wieder eröffnet, nachdem 91 zusätzliche Stoßdämpfer eingebaut wurden. US-Forscher gingen nun der Ursache dieses Konstruktionsfehlers auf den Grund. Das sich gegenseitig hoch schaukelnde Wechselspiel aus den Quer-Bewegungen der Brücke und dem Gleichschritt der Passanten erklären sie in der Fachzeitschrift Nature (Vol. 438, S. 43) .
“Unser Ansatz sollte Ingenieuren helfen, solche Bauten mit Dämpfern besser gegen die synchronen Anregungen von Fußgängern zu stabilisieren”, berichten Steven Strogatz und seine Kollegen von der
Cornell University in Ithaca. Zwar war schon bekannt, dass der Gleichschritt der Passanten für die spürbaren Querschwingungen des Bauwerks verantwortlich war. Nun ermittelten sie aber, dass ab einer bestimmten Anzahl von Fußgängern automatisch eine gefährliche Synchronisation der Schritte auftritt. Fatalerweise werde dieser Effekt durch das Schwanken der Brücke selbst verstärkt, wenn nicht sogar eingeleitet.
“Das Schwanken und die Synchronisation tritt simultan auf”, so Strogatz. So müsse bei solchen Brücken nicht nur die Statik, sondern auch das Verhalten von Menschen mit berücksichtigt werden. Ausgehend von Modellen für die kollektive Synchronisation von biologischen Oszillatoren erkannten sie, dass Organismen – hier die Fußgänger – von den Schwankungen selbst quasi zum Gleichschritt gezwungen werden. Eine natürliche Reaktion auf einen äußeren Effekt, der vergleichbar auch bei der Synchronisation von Nervenzellen auftreten kann.
Für diese Erkenntnisse nutzten die Wissenschaftler Daten aus einem Experiment an der Millennium Bridge im Dezember 2000. Hunderte von Fußgängern wurden hier kontrolliert auf das labile Bauwerk geschickt. Bis zu einer bestimmten Anzahl von Personen passierte überhaupt nichts. Doch ab einer relativ festen Personenzahl traten Schwingungen und der Gleichschritt der Passanten simultan auf. Die synchronen Schritte und die Schwingungen beeinflussten sich gegenseitig und die Bewegungen der Brücke wurden kontinuierlich verstärkt. Wäre den britischen Ingenieuren dies vorher bekannt gewesen, hätten sie die 91 Stoßdämofer direkt mit einplanen können. Die nachträglichen Bauten verschlangen fünf Millionen Pfund und dauerten rund 18 Monate.
Jan Oliver Löfken
