Im Juni 2000 strömten im Herzen Londons die ersten Besucher auf die neue Fußgängerbrücke, die so genannte Millenniumsbrücke. Doch die Freude über die elegant geschwungene Struktur des Bauwerks, das die Themse überspannt, wurde von Anfang an durch eine deutlich spürbare seitliche Schwingung getrübt. Der Ursprung der Schwingung blieb Forschern lange unerklärlich und führte zu einer fast zweijährigen Sperrung und zu Nachrüstungen an der Millenniumsbrücke. Nun aber hat ein Internationales Physikerteam das Rätsel um die Schwingungen gelöst.
Wie die Wissenschaftler unter Beteiligung des Marburger Physikers Professor Bruno Eckhardt im Modell nachweisen konnten, wird die Schwingung durch die unwillkürliche Reaktion der Fußgänger auf die Bewegung der Brücke verstärkt.
Sobald die ersten Fußgänger, die laterale Schwingung spüren, passen sie – so die Forscher im Wissenschaftsmagazin Nature – ähnlich wie auf einem Schiff, ihre Schritte der seitlichen Bewegung an. Dabei verstärken sie die Schwingung und ziehen weitere Passanten in die synchronisierte Bewegung hinein – die Brücke gerät in selbstorganisierte Schwingungen.
Viele Fußgänger – starke Schwingung
In Übereinstimmung mit Untersuchungen an der Brücke selbst zeigen die Rechnungen des Wissenschaftlerteams, dem auch Forscher von der Cornell University (New York), der britischen University of Cambridge und der University of Maryland angehören, dass die synchronisierte Bewegung nur ab einer gewissen Anzahl von Fußgängern auftritt und durch stärkere Dämpfung unterdrückt werden kann.
Für ihre Berechnungen kombinierten die Forscher Methoden der mathematischen Biologie, wie sie zur Beschreibung von synchronisierten Oszillationen etwa in Gehirnzellen und Glühwürmchen dienen, mit der Physik der Phasenübergänge und eröffneten so neue Zugänge zur Stabilitätsbetrachtung von Brücken.
Im Fall der Millenniumsbrücke mussten Ingenieure im nachhinein Stoßdämpfer anbringen, um die Schwingungen zu verhindern. Dank der nun vorliegenden Studie, können sie dieses Problem, das weltweit bereits bei verschiedenen Brücken aufgetreten ist, schon in der Konstruktionsphase in den Griff bekommen.
(idw – Universität Marburg, 04.11.2005 – DLO)
