Bridges – Supersized Engineering – Big Bigger Biggest

Kurze Zusammenfassung

Dieses Video verfolgt die Entwicklung der Brückenbautechnik anhand von sieben bahnbrechenden Brücken, die jeweils eine Schlüsseltechnologie oder ein Designmerkmal aufweisen, das zu immer größeren Spannweiten und widerstandsfähigeren Strukturen geführt hat. Von der Verwendung von Gusseisen in der Iron Bridge bis hin zu Erdbebenschutzmaßnahmen in der Akashi-Kaikyo-Brücke werden die Innovationen und Herausforderungen hervorgehoben, die den Brückenbau geprägt haben.

• Verwendung von Gusseisen ermöglichte größere Spannweiten.
• Hängebrücken und Verankerungstechniken revolutionierten den Brückenbau.
• Drahtseile erhöhten die Tragfähigkeit und Spannweite.
• Quesons ermöglichten den Bau von Fundamenten unter Wasser.
• Stahltürme ermöglichten größere Höhen und Spannweiten.
• Aerodynamische Designs und Versteifungen minimierten die Auswirkungen von Wind.
• Erdbebenschutzmaßnahmen schützten Brücken in seismisch aktiven Gebieten.

Einführung

Die Akashi-Kaikyo-Brücke in Japan, die längste Hängebrücke der Welt, ist das Ergebnis bedeutender Fortschritte im Brückenbau. Sie überbrückt eine vier Kilometer breite Wasserstraße und ist so konstruiert, dass sie starken Taifunen, Tsunamis und Erdbeben standhält. Die Brücke verkörpert den Höhepunkt des Brückenbaus, der durch sieben Schlüsseltechnologien ermöglicht wurde, die in sieben historischen Brücken zu finden sind.

Materialien – Iron Bridge

Die Reise beginnt im England des 18. Jahrhunderts mit der Iron Bridge, der ersten gusseisernen Brücke der Welt. Die industrielle Revolution erforderte eine Brücke über den River Severn, aber die traditionellen Steinbögen waren auf etwa 30 Meter begrenzt. Gusseisen, ein neues Material, bot eine Lösung, da es leichter und einfacher zu handhaben war als Stein. Die Iron Bridge wurde aus 1.700 vorgefertigten Eisenteilen gebaut und wog nur 380 Tonnen. Die Iron Bridge demonstrierte die Verwendung von Eisen anstelle von Stein, wodurch größere Spannweiten möglich wurden. Die Akashi-Brücke verwendet vorgefertigte Komponenten in einem Gitterwerk, um das Gewicht zu reduzieren, ähnlich wie die Iron Bridge.

Aufhängung – Menai Bridge

Im 19. Jahrhundert stellte die Menai Strait in Wales eine Herausforderung für Reisende nach Irland dar. Thomas Telford wurde mit dem Bau einer Brücke beauftragt, erwog aber zunächst einen gusseisernen Bogen. Da dies jedoch den Schiffsverkehr behindern würde, entschied er sich für eine Hängebrücke. Telford verankerte die Ketten tief in den Felsufern und schuf so eine stabile Struktur. Die neue Brücke verkürzte die Reisezeit von London nach Dublin um neun Stunden. Die Menai Bridge war die erste große moderne Hängebrücke und demonstrierte die Bedeutung solider Verankerungen.

Stärkere Ketten – Niagara Falls Bridge

Im Jahr 1851 standen amerikanische Ingenieure vor der Aufgabe, die 250 Meter breite Schlucht an den Niagarafällen zu überbrücken, wobei ihre Hängebrücke einen 300 Tonnen schweren Zug tragen musste. Nach einem tragischen Unfall, bei dem eine Eisenkette unter dem Gewicht einer Menschenmenge brach, benötigten die Ingenieure etwas Stärkeres als eine Eisenkette, um ihr Deck zu tragen. Sie erkannten, dass Eisen durch das Ziehen zu einem langen, dünnen Draht stärker gemacht werden kann. Die Ingenieure der Niagara-Brücke berechneten, dass ein Kabel aus über 3.500 Drähten stark genug wäre, um die Brücke und den Zug zu tragen. Um das Kabel zu bauen, beförderten sie jeweils zwei Stränge über die Schlucht und bildeten so ein Kabel aus 3.640 Drähten. Die Niagara-Brücke wurde 1855 eröffnet und trug ihren ersten Zug von den Vereinigten Staaten nach Kanada.

Bauen unter Wasser – Brooklyn Bridge

Im Jahr 1874 planten Ingenieure eine mächtige Brücke, um Brooklyn mit Manhattan zu verbinden. Die Herausforderung bestand darin, Pfeiler im reißenden Wasser zu verankern. Um durch den Schlamm zum darunter liegenden Fels zu graben, mussten die Arbeiter 24 Meter unter Wasser arbeiten. Die Ingenieure entwickelten eine Lösung namens Caisson, eine riesige umgedrehte Kiste, die auf dem Flussbett stehen und 125 Männern Arbeitsraum bieten sollte. Die Caissons wurden an Land gebaut, dann in den Fluss geschleppt und mit Tonnen von Granitblöcken versenkt. Um zu verhindern, dass Wasser eindringt, wurden 13 riesige Kompressoren eingesetzt, um Luft hineinzupumpen. Die Arbeiter stiegen durch Luftschleusen ein und aus. Als die Arbeiter den Fels erreichten, füllten sie jeden Caisson mit Beton, der nun das Fundament für die mächtigen Türme bildete. Die Brooklyn Bridge wurde am 24. Mai 1883 geboren.

Höhere Türme – Golden Gate Bridge

Um die 1,6 Kilometer breite Golden Gate Strait zu überbrücken, mussten die Ingenieure auch höher bauen. Um die Form der Kabel zu erhalten, mussten die Ingenieure, die die Fahrbahn verlängern wollten, auch die Höhe der Türme erhöhen. Die 1.280 Meter lange Spannweite erforderte, dass die Ingenieure Kabel von Punkten 152 Meter über dem Deck hängen mussten. Dies erforderte 227 Meter hohe Türme, aber schlanke Steintürme würden unter dem Gewicht der Last einknicken. Anstelle von Steinblöcken entschieden sich die Bauherren für Stahlplatten. Vier Platten wurden zu einem 11 Meter hohen Schacht zusammengefügt. Diese bildeten starke Bausteine, die viel leichter waren als massiver Stahl. Die Türme konnten von oben bis unten schlank gehalten werden. Die Türme ragen über die Bucht hinaus, hoch und schlank und stark genug, um über 50.000 Tonnen Deck und Kabel zu tragen.

Wind – Verrazzano-Narrows Bridge

Im Jahr 1940 eröffnete eine neue Brücke über die Tacoma Narrows im Bundesstaat Washington, hatte aber einen fatalen Fehler. Bei mäßigem Wind begann sich das Deck auf und ab zu bewegen. Dann begann es sich zu verdrehen. Schließlich stürzte die Brücke ein. Eine Lösung ist, den Seiten des Decks ein stromlinienförmigeres Profil zu geben, um den Wind zu durchschneiden und ihn harmlos über und unter die Fahrbahn zu leiten. Im Jahr 1946 erwogen Ingenieure ein solches Design für eine neue, noch längere Brücke. Sie mussten den 1,6 Kilometer breiten Eingang zum New Yorker Hafen über die Verrazzano Narrows überbrücken. Anstatt den Wind abzulenken, beschlossen sie, ihm zu widerstehen, indem sie das Deck versteiften, damit es sich nicht verdrehen oder verbiegen konnte. Der effektivste Weg, dies zu tun, ist, die Decks in eine große Kiste einzuschließen. Sie nahmen dünne Stahlstangen und fügten sie zu einer leichten Skeletteinheit zusammen. Dies ermöglichte es dem Wind, ungehindert durch die Struktur zu strömen.

Erdbeben – Akashi Kaikyo Bridge

Japan liegt in einem der seismisch aktivsten Gebiete der Welt. Die erste Verteidigungslinie gegen ein Erdbeben sind die Brückentürme selbst. Sie sind aus Stahl gebaut, um sie flexibel zu machen. Wenn ein Beben eintritt, können sich die Stahltürme mit der Erde bewegen, um den Schock zu absorbieren. Und in jedem Turm befindet sich eine zweite Schutzschicht, 20 riesige Pendel, die Dämpfer genannt werden. Jeder 10 Tonnen schwere Dämpfer hängt an einem Rahmen. Wenn ein Beben den Turm in eine Richtung taumeln lässt, schwingen die riesigen hydraulischen Dämpfer in die entgegengesetzte Richtung, wirken der Verschiebung entgegen und verhindern, dass der Turm umfällt. Am 17. Januar 1995 testete die Natur die Technologie in der Realität. Ein Erdbeben der Stärke 7 verwüstete Kobe, die Stadt am Nordufer der Akashi-Brücke. Die Akashi-Brücke überlebte dank ihrer Dämpfer. Das Erdbeben öffnete eine Verwerfungslinie im Meeresboden direkt unter der Brücke. Dadurch verschoben sich der Boden und die Brückentürme auseinander und dehnten die Brücke um über einen Meter.