Als das Containerschiff MV Dali, 300 Meter lang und rund 100,000 Tonnen schwer, die Stromversorgung verlor und gegen einen der Stützpfeiler der Francis Scott Key Bridge in Baltimore prallte, stürzte die Brücke innerhalb weniger Augenblicke ein. Es wird davon ausgegangen, dass sechs Menschen tot sind, mehrere weitere verletzt wurden, und die Stadt und die Region erwarten einen monatelangen logistischen Albtraum, da keine wichtige Verkehrsanbindung vorhanden ist.
Es war ein schockierendes Ereignis, nicht nur für die Öffentlichkeit, sondern auch für Brückeningenieure wie mich. Wir arbeiten sehr hart daran, die Sicherheit von Brücken zu gewährleisten, und insgesamt bleibt die Wahrscheinlichkeit, bei einem Brückeneinsturz verletzt zu werden oder Schlimmeres zu erleiden, sogar noch geringer als die Wahrscheinlichkeit, vom Blitz getroffen zu werden.
Die Bilder aus Baltimore erinnern jedoch daran, dass Sicherheit nicht selbstverständlich ist. Wir müssen wachsam bleiben.
Warum ist diese Brücke eingestürzt? Und, was ebenso wichtig ist: Wie können wir andere Brücken vor einem solchen Einsturz schützen?
Eine Brücke aus dem 20. Jahrhundert trifft auf ein Schiff aus dem 21. Jahrhundert
Die Francis Scott Key Bridge wurde Mitte der 1970er Jahre gebaut und 1977 eröffnet. Das Hauptbauwerk über der Fahrrinne ist eine „durchgehende Fachwerkbrücke“ mit drei Abschnitten oder Spannweiten.
Die Brücke ruht auf vier Stützen, von denen zwei auf jeder Seite der schiffbaren Wasserstraße liegen. Es sind diese beiden Pfeiler, die für den Schutz vor Schiffsstößen von entscheidender Bedeutung sind.
Und tatsächlich gab es zwei Schutzschichten: eine sogenannte „Delphin“-Struktur aus Beton und einen Kotflügel. Die Delfine befinden sich etwa 100 Meter flussaufwärts und flussabwärts der Piers im Wasser. Sie sollen im Falle eines abtrünnigen Schiffes geopfert werden, wobei sie dessen Energie absorbieren und sich dabei verformen, aber verhindern, dass das Schiff die Brücke selbst berührt.
Der Kotflügel ist die letzte Schutzschicht. Es handelt sich um eine Struktur aus Holz und Stahlbeton, die um die Hauptpfeiler herum angeordnet ist. Auch hier soll es die Energie eines eventuellen Aufpralls absorbieren.
Fender sind nicht dazu gedacht, Stöße von sehr großen Schiffen abzufangen. Und als das mehr als 100,000 Tonnen schwere MS Dali an den schützenden Delfinen vorbeikam, war es einfach viel zu massiv, als dass der Kotflügel standgehalten hätte.
Videoaufnahmen zeigen, dass kurz vor dem Einsturz der Brücke eine Staubwolke auftauchte, die möglicherweise auf den zerfallenden Kotflügel zurückzuführen war, als er vom Schiff zerdrückt wurde.
Nachdem das riesige Schiff sowohl den Delphin als auch den Fender passiert hatte, war der Pier – eine der vier Hauptstützen der Brücke – einfach nicht mehr in der Lage, dem Aufprall standzuhalten. Angesichts der Größe des Schiffes und seiner voraussichtlichen Geschwindigkeit von etwa 8 Knoten (15 Kilometer pro Stunde) hätte die Aufprallkraft etwa 20,000 Tonnen betragen.
Brücken werden sicherer
Dies war nicht das erste Mal, dass ein Schiff die Francis-Scott-Brücke traf. Im Jahr 1980 kam es erneut zu einer Kollision, bei der ein Kotflügel so stark beschädigt wurde, dass er ersetzt werden musste.
Laut einem Bericht der World Association for Waterborne Transport Infrastructure aus dem Jahr 35 kam es weltweit zwischen 1960 und 2015 zu 2018 schweren Brückeneinstürzen mit Todesopfern durch Kollisionen. Kollisionen zwischen Schiffen und Brücken in den 1970er und frühen 1980er Jahren führten zu einer deutlichen Verbesserung der Konstruktionsregeln zum Schutz von Brücken vor Stößen.
Weitere Einschläge in den 1970er und frühen 1980er Jahren führten zu erheblichen Verbesserungen der Gestaltungsregeln für Einschläge.
Der 1993 veröffentlichte Leitfaden „Ship Collision with Bridges“ der International Association for Bridge and Structural Engineering und der „Guide Specification and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridges“ (1991) der American Association of State Highway and Transport Officials änderten die Art und Weise, wie Brücken entworfen wurden.
In Australien fordert der Australian Standard for Bridge Design (veröffentlicht 2017) von Designern, über das größte Schiff nachzudenken, das in den nächsten 100 Jahren wahrscheinlich auf den Markt kommen wird, und darüber, was passieren würde, wenn es mit voller Geschwindigkeit auf einen Brückenpfeiler zusteuern würde. Konstrukteure müssen das Ergebnis sowohl von Frontalzusammenstößen als auch von seitlichen Streifstößen berücksichtigen. Daher schützen viele neuere Brücken ihre Pfeiler durch ganze, von Menschenhand geschaffene Inseln.
Natürlich kamen diese Verbesserungen zu spät, um das Design der Francis Scott Key Bridge selbst zu beeinflussen.
Lehren aus der Katastrophe
Welche Lehren lassen sich also in diesem frühen Stadium ziehen?
Erstens ist klar, dass die Schutzmaßnahmen für diese Brücke nicht ausreichten, um diesen Schiffsaufprall zu bewältigen. Die heutigen Frachtschiffe sind viel größer als die der 1970er Jahre, und es ist wahrscheinlich, dass die Francis-Scott-Key-Brücke nicht für eine Kollision wie diese konzipiert wurde.
Eine Lektion ist also, dass wir bedenken müssen, wie sich die Schiffe in der Nähe unserer Brücken verändern. Das bedeutet, dass wir das Bauwerk nicht einfach so akzeptieren können, wie es gebaut wurde, sondern vielmehr sicherstellen, dass sich die Schutzmaßnahmen rund um unsere Brücken parallel zu den Schiffen um sie herum weiterentwickeln.
Zweitens und allgemeiner müssen wir beim Management unserer Brücken wachsam bleiben. Ich habe bereits über das aktuelle Sicherheitsniveau australischer Brücken geschrieben, aber auch darüber, wie wir es verbessern können.
Dieses tragische Ereignis unterstreicht nur die Notwendigkeit, mehr für den Erhalt unserer alternden Infrastruktur auszugeben. Nur so bleibt es für die Anforderungen, die wir heute an es stellen, sicher und funktionsfähig.