Warum eine kleine Änderung tragische Auswirkungen hatte

Eine montagefreundliche Änderung führt zum Einsturz der Hyatt-Regency-Foyer-Brücken. Ungewollt wurde durch diese Änderung die Last an einem örtlichen Schraubanschluss verdoppelt. Dieser Fall zeigt, warum bei konstruktiven Änderungen nicht nur die Montagefreundlichkeit und einzelne Verbindungen betrachtet werden müssen...

Am 17. Juli 1981 stürzten im Atrium des Hyatt Regency Hotels in Kansas City (Missouri) die übereinanderliegenden Laufstege des zweiten und vierten Obergeschosses ein. 114 Menschen starben, mehr als 200 wurden verletzt. Die Untersuchung des damaligen National Bureau of Standards, heute NIST, identifizierte die unzureichend tragfähige Verbindung zwischen den Hängestäben und den quer verlaufenden U-Profil-Kastenträgern als wahrscheinlichste Einsturzursache.

Der entscheidende Unterschied der geänderte Lastpfad

In der ursprünglichen Planung sollte ein durchgehender Hängestab, abgehängt von der Dachkonstruktion, durch die Quer-Kastenträger des vierten Obergeschosses bis unter den Quer-Kastenträger des zweiten Obergeschosses hindurch gehen. Die Lasten beider Laufstege wurden damit über denselben Stab zur Dachkonstruktion geführt.

Während der Ausführungsplanung wurde die Konstruktion geändert. Anstelle eines durchgehenden Stabes fügte man in der Höhe des Laufsteges im vierten Obergeschoss eine Trennung des Hängestabes ein. Der obere Stab verband das Dach mit dem Laufsteg des vierten Obergeschosses. Der zweite Stab hing den unteren Laufsteg an den Kastenträger des oberen Laufstegs und war entlang der Achse des Kastenträgers um ca 100 mm gegenüber dem oberen Stab versetzt.

Damit änderte sich die örtliche Tragwirkung grundlegend. Die Last des unteren Laufstegs musste nun zunächst in den Kastenträger des oberen Laufstegs eingeleitet und über den kurzen Abstand zwischen den beiden Stabachsen weitergeleitet werden. Dadurch wurde der Anschluss der oberen Abhängung mit etwa der doppelten Last wie urspünglich vorgesehen beansprucht. Außerdem entstand dadurch ein zusätzliches Moment um den 100 mm langen Hebelarm und belastete den U-Profil-Kastenquerschnitt zusätzlich, was zu erhöhten lokalen Biege- und Schubbeanspruchungen führte.

Was versagte tatsächlich?

Die Hängestäbe waren nicht die primären Bauteile, die versagten. Kritisch war der Kastenträger: ein geschlossener Querschnitt aus zwei U-förmigen Profilen, die entlang ihrer Flanschkanten miteinander verschweißt waren. Die Lasten wurden durch Muttern und Unterlegscheiben des Hängestabes eingeleitet.

Die konzentrierte Kraft musste von einer relativ kleinen Auflagerfläche in die außenliegenden Profilstege und schließlich zu dem Aufhängepunkte des oberen Hängestabes weitergeleitet werden. Unter der hohen örtlichen Belastung verformten sich die verschweißten Flanschbereiche. Die beiden Profilhälften wurden unter der Last deformiert und der Kastenträger öffnete sich. Dadurch verloren die Mutter samt Unterlegscheibe ihren Auflagerpunkt und wurden relativ durch den sich öffnenden Kastenquerschnitt gezogen.

Die Schweißverbindung befand sich zwar unmittelbar am Versagensort, war aber nicht an der Ursache beteiligt. Eine handwerklich mangelhafte Schweißnaht hätte den Einsturz begünstigt, aber eine einwandfreie Schweißnähte hätte den Einsturz nicht verhindert. NIST stellte fest, dass Werkstoffe und Schweißungen keine ungewöhnlichen Eigenschaften aufwiesen und die Ausführungsqualität keine wesentliche Rolle bei der Einleitung des Einsturzes spielte. Entscheidend war die unzureichende konstruktive Bemessung der gesamten Kastenträger-Hängestab-Verbindung.

Die besondere Tragik

Besonders tragisch war, dass sich der Absturz während einer feierlichen Veranstaltung ereignete, und zwar ohne Vorankündigung. Das plötzliche Versagen ist die gefährlichste Versagensart überhaupt.

Die vorhandene Tragreserve war praktisch aufgebraucht

Für die Anschlüsse des oberen Laufstegs ermittelte NIST im Mittel eine Tragfähigkeit von rund 83 kN. Die höchste zum Einsturzzeitpunkt abgeschätzte tatsächliche Anschlusslast betrug ungefähr 95 kN. Bereits Eigengewicht und vergleichsweise geringe Personenlasten konnten die Tragfähigkeitsgrenze damit überschreiten.

Auch der ursprüngliche Entwurf war nicht ausreichend

Die verbreitete Aussage, die ursprüngliche Lösung mit einem durchgehenden Hängestab sei sicher gewesen, greift zu kurz. Ohne die Änderung wäre die Anschlusslast zwar bei rund 90 kN geblieben. Die mittlere Tragfähigkeit des ursprünglichen Anschlussdetails wurde jedoch ebenfalls nur mit ungefähr 91 kN ermittelt. Nach den damals geltenden Anforderungen wäre eine Mindesttragfähigkeit von etwa 151 kN erforderlich gewesen.

Die ursprüngliche Verbindung hätte die zum Einsturzzeitpunkt vorhandene Last wahrscheinlich getragen, erfüllte aber auch nicht das geltende Sicherheitskonzept.

Berufsrechtliche Folgen

Die zuständige Berufsaufsicht entzog zwei verantwortlichen Ingenieuren wegen grober Fahrlässigkeit und beruflichen Fehlverhaltens die Ingenieurlizenzen. Die American Society of Civil Engineers befasste sich ebenfalls mit dem Fall und suspendierte den verantwortlichen Ingenieur für drei Jahre von der Mitgliedschaft.

Die Folgen zeigen deutlich, wie wichtig die Prüfung und Freigabe geänderter Anschlussdetails ist und nicht durch eine unklare Aufgabenteilung zwischen Planung, Werkstattplanung und Fertigung untergehen darf.

Was der Fall heute lehrt

Nach heutigem europäischen Regelwerk wäre die Tragfähigkeit eines vergleichbaren Anschlusses insbesondere nach DIN EN 1993-1-8 zusammen mit dem jeweiligen Nationalen Anhang zu bemessen. Die Ausführung und dokumentierte Umsetzung der festgelegten Anforderungen fallen in den Rahmen der DIN EN 1090-2. Diese heutige Einordnung ist auf den historischen Fall nicht rückwirkend anwendbar, verdeutlicht aber die heute gültigen Regeln.

Wer einen Lastpfad verändert, muss nicht nur die Zeichnung ändern, sondern benötigt eine Freigabe durch den Statiker.

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