Desastre del puente Tay

El desastre del puente Tay ocurrió durante una tormenta violenta el domingo 28 de diciembre de 1879, cuando el primer puente ferroviario de Tay se derrumbó como un tren de pasajeros de North British Railway (NBR) en la línea de Edimburgo hasta la línea de Aberdeen desde Burntisland Afirmado a su destino final de Dundee lo pasó por encima, matando a todos a bordo. El puente, diseñado por Sir Thomas Bouch, usó vigas de celosía soportadas por muelles de hierro, con columnas de hierro fundido y juerga cruzada de hierro forjado. Los muelles eran más estrechos y su álabre cruzado era menos extenso y robusto que en diseños similares anteriores de Bouch.

Bouch había buscado consejos de expertos sobre la carga de viento al diseñar un puente ferroviario propuesto sobre la firma de Forth; Como resultado de ese consejo, no había hecho una asignación explícita para la carga del viento en el diseño del puente Tay. Hubo otros defectos en el diseño detallado, en el mantenimiento y en el control de calidad de las piezas fundidas, todos los cuales eran, al menos en parte, la responsabilidad de Bouch.

Bouch murió menos de un año después del desastre, su reputación se arruinó. Los futuros diseños de puentes británicos tuvieron que permitir cargas de viento de hasta 56 libras por pie cuadrado (2.7 kilopascales). No se utilizó el diseño de Bouch para el puente Forth.

A partir de 2024, sigue siendo el quinto accidente ferroviario más muerto en la historia del Reino Unido, así como el segundo accidente ferroviario más mortal en la historia escocesa, siendo superado por el más mortal: el desastres del ferrocarril Quintinshill .

La construcción del puente ferroviario original de Tay comenzó en 1871. En su diseño inicial, el puente iba a estar sostenido por pilares de ladrillo que descansaban sobre el lecho de roca. Las perforaciones de prueba habían demostrado que el lecho de roca no se encontraba a gran profundidad bajo el río. En ambos extremos del puente, las vigas del puente eran cerchas de cubierta, cuyas partes superiores estaban al mismo nivel que las partes superiores de los pilares, con el ferrocarril de vía única corriendo sobre ellas. Sin embargo, en la sección central del puente (las "vigas altas") las vigas del puente corrían como cerchas pasantes por encima de las partes superiores de los pilares (con el ferrocarril dentro de ellas) para dar el espacio libre necesario para permitir el paso de los barcos de vela a Perth.

El lecho de roca se encontraba a mucha más profundidad de lo que habían demostrado las perforaciones de prueba, y el diseñador del puente, Sir Thomas Bouch, rediseñó el tramo con menos pilares y vigas correspondientemente más largas. Los cimientos de los pilares se construyeron hundiendo cajones de hierro forjado revestidos de ladrillos en el lecho del río y rellenándolos con hormigón. Para reducir el peso que debían soportar, Bouch utilizó pilares de hierro con esqueleto de celosía abierta; cada pilar tenía múltiples columnas de hierro fundido que soportaban el peso de las vigas del puente. Los tirantes horizontales de hierro forjado y las barras de unión diagonales unían las columnas de cada pilar para proporcionar rigidez y estabilidad.

El concepto básico era bien conocido, pero para el puente de riel de Tay, las dimensiones del muelle estaban limitadas por el Caisson. Para la porción más alta del puente, había trece tramos de viga. Para acomodar la expansión térmica, a solo tres de sus catorce muelles había una conexión fija desde el muelle a las vigas. Por lo tanto, hubo tres divisiones de tramos de altura de altura vinculada, los tramos en cada división se conectaron estructuralmente entre sí, pero no con los tramos vecinos en otras divisiones. Las divisiones del sur y central estaban casi niveladas, pero la División Norte descendió hacia Dundee en gradientes de hasta 1 en 73.

El puente fue construido por Hopkin Gilkes and Company (Gilkes), una compañía de Middlesbrough que había trabajado anteriormente con Bouch en viaductos de hierro. Gilkes, primero con la intención de producir todo el trabajo de hierro en Teesside, usó una fundición en Wormit para producir los componentes de hierro fundido y llevar a cabo mecanizado limitado posterior a la fundición. Gilkes tenía alguna dificultad financiera; dejaron de negociar en 1880, pero habían comenzado la liquidación en mayo de 1879, antes del desastre. El hermano de Bouch había sido director de Gilkes, y los tres habían sido colegas en Stockton y Darlington treinta años antes; Sobre la muerte de Edgar Gilkes en enero de 1876, Bouch había heredado acciones valoradas en £ 35,000, pero también se le debía una garantía de £ 100,000 de préstamos de Gilkes y no había podido salir.

El cambio en el diseño aumentó el costo y se requirió el retraso, intensificado después de que dos de las vigas altas cayeron cuando se levantaron en su lugar en febrero de 1877. El primer motor cruzó el puente siete meses después. Se realizó una inspección de la Junta de Comercio durante tres días de buen clima en febrero de 1878; El puente se pasó para su uso mediante el tráfico de pasajeros, sujeto a un límite de velocidad de 25 mph (40 km/h). El informe de inspección señaló:

Cuando vuelva a visitar el lugar, deseo, si es posible, tener la oportunidad de observar los efectos del viento alto cuando un tren de carruajes corre por el puente.

El puente se abrió al tráfico de pasajeros el 1 de junio de 1878. Bouch fue nombrado caballero en junio de 1879, poco después de que la reina Victoria utilizara el puente.

La tarde del domingo 28 de diciembre de 1879, una violenta tormenta (de 10 a 12 en la escala de Beaufort) soplaba prácticamente en ángulo recto hacia el puente. Los testigos dijeron que la tormenta era la peor que habían visto en los 20 o 30 años que habían vivido en la zona; uno la llamó un "huracán", tan fuerte como un tifón que había experimentado en el Mar de China. La velocidad del viento se midió en Glasgow -71 mph (114 km/h; 32 m/s) (promediada durante una hora) - y Aberdeen, pero no en Dundee.

Se registraron vientos más rápidos en intervalos más cortos, pero durante la investigación un testigo experto advirtió de su falta de fiabilidad y se negó a estimar las condiciones en Dundee a partir de lecturas tomadas en otros lugares. Una interpretación moderna de la información disponible sugiere que los vientos alcanzaron ráfagas de hasta 129 km/h (36 m/s).

El uso del puente ferroviario de Tay estaba restringido a un solo tren a la vez mediante un sistema de bloqueo de señales que utilizaba un testigo como señal. A las 7:13 p. m., un tren de pasajeros de North British Railway (NBR) procedente de Burntisland (que constaba de una locomotora de la clase 224, su ténder, cinco vagones de pasajeros y un furgón de equipajes) redujo la velocidad para recoger el testigo de la cabina de señales en el extremo sur del puente y luego se dirigió hacia el puente, ganando velocidad.

El señalero se dio la vuelta para registrar esto y luego se puso a trabajar en una estufa, pero un amigo que estaba en la cabina de señales observó el tren: cuando se encontraba a unos 200 metros de la cabina, vio chispas que salían de las ruedas del lado este. También había visto esto en el tren anterior. Durante la investigación, se escuchó el testimonio de que el viento estaba empujando las bridas de las ruedas hasta ponerlas en contacto con el riel de rodadura. John Black, un pasajero del tren anterior que cruzó el puente, explicó que las barandillas protectoras que protegían contra el descarrilamiento estaban ligeramente más altas que los rieles de rodadura y en el interior de estos. Este dispositivo atraparía la rueda buena cuando el descarrilamiento se produjera por desintegración de una rueda, lo que era un riesgo real antes de las ruedas de acero, y que había ocurrido en el accidente de tren de Shipton-on-Cherwell en la víspera de Navidad de 1874.

Las chispas no duraron más de tres minutos, momento en el que el tren ya se encontraba en las vigas altas. En ese momento, "hubo un destello de luz brillante y repentino, y en un instante hubo oscuridad total; las luces traseras del tren, las chispas y el destello de luz... desaparecieron al mismo tiempo". El señalero no vio nada de esto y no lo creyó cuando se lo dijeron. Cuando el tren no apareció en la vía que salía del puente hacia Dundee, intentó hablar con la cabina de señales en el extremo norte del puente, pero descubrió que se había perdido toda comunicación con ella.

No sólo el tren estaba en el río, sino también las vigas altas y gran parte de la estructura de hierro de los pilares que lo sostenían. Los buzos que exploraron los restos encontraron más tarde el tren todavía dentro de las vigas, con la locomotora en el quinto tramo de la división sur de cinco tramos. No hubo supervivientes; sólo se recuperaron 46 cuerpos de las 59 víctimas conocidas. Se habían recogido cincuenta y seis billetes para Dundee de los pasajeros del tren antes de cruzar el puente; si se tienen en cuenta los abonados, los billetes para otros destinos y los empleados del ferrocarril, se cree que en el tren viajaban 74 o 75 personas. Se ha sugerido que no hubo víctimas desconocidas y que la cifra más alta de 75 surge de un doble recuento en un informe periodístico anterior en el Dundee Courier, pero la investigación no tomó sus cifras de víctimas de la prensa; tomó pruebas juradas e hizo sus propias sumas.

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  La locomotora fue bajada durante la recuperación, pero finalmente se recuperó y regresó al servicio.
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  El frente izquierdo de la oferta locomotora recuperada
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  Dos carros con restos recuperados del tren
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  Girders caídos con restos de un carruaje de tren de madera

Se creó inmediatamente un tribunal de investigación (una investigación judicial en virtud de la Sección 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 "sobre las causas y circunstancias que acompañaron" al accidente). Henry Cadogan Rothery, Comisionado de Naufragios, lo presidió; contó con el apoyo del Inspector de Ferrocarriles William Yolland y William Henry Barlow, Presidente de la Institución de Ingenieros Civiles. El 3 de enero de 1880, estaban tomando pruebas en Dundee; entonces designaron a Henry Law, un ingeniero civil calificado, para que llevara a cabo investigaciones detalladas. Mientras esperaban su informe, celebraron más audiencias en Dundee (del 26 de febrero al 3 de marzo); una vez obtenido, se reunieron en Westminster (del 19 de abril al 8 de mayo) para considerar los aspectos de ingeniería del derrumbe.

Para entonces, el ferrocarril, el contratista del puente y Bouch contaban con representación legal independiente, y la NBR había solicitado el asesoramiento independiente de James Brunlees y John Cochrane, ambos ingenieros con amplia experiencia en importantes estructuras de hierro fundido. Los términos de referencia no especificaban el propósito subyacente de la investigación: evitar una repetición, asignar culpas, determinar la responsabilidad o la culpabilidad, o establecer qué había sucedido exactamente. Esto provocó dificultades (que culminaron en enfrentamientos) durante las sesiones de Westminster. Cuando el tribunal informó de sus conclusiones a finales de junio, había un informe de investigación firmado por Barlow y Yolland y un informe de minoría de Rothery.

Dos testigos, al ver las vigas altas del norte casi al final, habían visto las luces del tren hasta la tercera y 4a viga alta, cuando desaparecieron; Esto fue seguido por tres destellos de las vigas altas al norte del tren. Un testigo dijo que estos avanzaron al extremo norte de las vigas altas con unos quince segundos entre el primer y el último; el otro que todos estaban en el extremo norte, con menos tiempo entre. Un tercer testigo había visto a " una masa de fuego caía del puente " en el extremo norte de las vigas altas. Un cuarto dijo que había visto caer una viga en el río en el extremo norte de las vigas altas, luego una luz apareció brevemente en las vigas altas del sur, desapareciendo cuando cayó otra viga; No mencionó fuego o destellos. ' Ex-Provost ' Robertson tenía una buena vista de la mayor parte del puente desde su casa en Newport-on-Tay, pero otros edificios bloquearon su vista de las vigas altas del sur. Había visto al tren moverse hacia el puente; Luego, en las vigas altas del norte, antes de que el tren pudiera haberlas alcanzado, vio " dos columnas de spray iluminadas con la luz, primero un flash y luego otro " y ya no podía ver las luces del puente; La única inferencia que podía dibujar era que las columnas de spray iluminadas, inclinadas de norte a sur a unos 75 grados, eran áreas de aerosol iluminadas por las luces del puente cuando se dio la vuelta.

El ex rector Robertson había comprado un abono para la temporada entre Dundee y Newport a principios de noviembre y se preocupó por la velocidad de los trenes locales en dirección norte a través de las vigas altas, que habían estado causando vibraciones perceptibles, tanto verticales como laterales. Después de quejarse en tres ocasiones al jefe de estación de Dundee, sin que esto afectara a la velocidad del tren, después de mediados de diciembre había utilizado su abono para viajar solo hacia el sur, utilizando el transbordador para los cruces en dirección norte.

Robertson había cronometrado el tren con su reloj de bolsillo y, para darle al ferrocarril el beneficio de la duda, había redondeado el tiempo a los cinco segundos más próximos. El tiempo medido a través de las vigas (3149 pies o 960 m) era normalmente de 65 o 60 segundos, pero dos veces había sido de 50 segundos. Al observar desde la orilla, había medido 80 segundos para los trenes que pasaban por las vigas, pero no en ningún tren en el que él había viajado. Los trenes locales en dirección norte a menudo se detenían para evitar demoras de los expresos, y luego recuperaban el tiempo mientras viajaban por el puente. La pendiente hacia el puente en el extremo norte impedía velocidades altas similares en los trenes locales en dirección sur. Robertson dijo que el movimiento que observó era difícil de cuantificar, aunque el movimiento lateral, que probablemente era de una a dos pulgadas (25 a 50 mm), se debía definitivamente al puente, no al tren, y el efecto era más marcado a alta velocidad.

Otros cuatro pasajeros del tren apoyaron los tiempos de Robertson, pero sólo uno había notado algún movimiento en el puente. El jefe de estación de Dundee había transmitido la queja de Robertson sobre la velocidad (no sabía que hubiera ningún problema con la oscilación) a los maquinistas, y luego comprobó los tiempos de cabina a cabina (en cada extremo del puente el tren viajaba lentamente para tomar o entregar el testigo). Sin embargo, nunca había comprobado la velocidad a través de las vigas altas.

Los pintores que habían trabajado en el puente a mediados de 1879 dijeron que temblaba cuando pasaba un tren por él. Cuando un tren entró en las vigas altas del sur, el puente se sacudió en el extremo norte, tanto de este a oeste como, con más fuerza, de arriba a abajo. El temblor era peor cuando los trenes iban más rápido, que era lo que ocurría: "cuando el barco de Fife estaba casi por terminar y el tren solo había llegado al extremo sur del puente, fue un viaje duro". Un carpintero que había trabajado en el puente desde mayo a octubre de 1879 también habló de un temblor lateral, que era más alarmante que el movimiento de arriba a abajo, y mayor en la unión sur entre las vigas altas y las vigas bajas. No estaba dispuesto a cuantificar la amplitud del movimiento, pero cuando se le presionó, ofreció de dos a tres pulgadas (50 a 75 mm). Cuando se le presionó más, solo dijo que era claro, grande y visible. Uno de los pintores dijo que el puente se había movido más de 100 metros por encima del puente. Sin embargo, los capataces dijeron que el único movimiento que habían visto había sido de norte a sur, y que este había sido de menos de media pulgada (15 mm).

La empresa North British Railway se encargaba del mantenimiento de las vías, pero contrató a Bouch para supervisar el mantenimiento del puente. Nombró a Henry Noble como inspector del puente. Noble, que era albañil, no ingeniero, había trabajado para Bouch en la construcción del puente.

Mientras revisaba los cimientos de los pilares para ver si el lecho del río estaba siendo erosionado alrededor de ellos, Noble se dio cuenta de que algunas barras de unión diagonales estaban "vibrando" y en octubre de 1878 comenzó a remediarlo. El arriostramiento diagonal se realizó mediante barras planas que iban desde una lengüeta en la parte superior de una sección de columna hasta dos placas de eslinga atornilladas a una lengüeta en la base de la sección equivalente en una columna adyacente. La barra y las placas de eslinga tenían una ranura longitudinal correspondiente. La barra de unión se colocó entre las placas de eslinga con las tres ranuras alineadas y superpuestas, y luego se introdujo una cuña a través de las tres ranuras y se aseguró. Luego se colocaron dos "chavetas" (cuñas de metal) para llenar el resto de la superposición de la ranura y se clavaron con fuerza para poner la traba bajo tensión.

Noble había asumido que las chavetas eran demasiado pequeñas y que no se habían clavado con fuerza en primer lugar, pero en los durmientes que vibraban las chavetas estaban sueltas, e incluso si se las hubiera clavado por completo no llenarían la ranura y pondrían la barra bajo tensión. Al colocar una pieza de empaque adicional entre las chavetas sueltas e introducirlas, Noble había vuelto a tensar las traviesas sueltas y había dejado de vibrar. Había más de 4000 juntas de chaveta y chaveta en el puente, pero Noble dijo que solo se habían tenido que volver a tensar unas 100, la mayoría en octubre-noviembre de 1878. En su última inspección en diciembre de 1879, solo dos durmientes habían necesitado atención, ambos en los pilares al norte de las vigas altas. Noble había encontrado grietas en cuatro secciones de columnas (una debajo de las vigas altas, tres al norte de ellas), que luego se habían cerrado con aros de hierro forjado. Noble había consultado a Bouch sobre las columnas agrietadas, pero no sobre los durmientes que vibraban.

Los trabajadores de la fundición Wormit se quejaron de que las columnas habían sido fundidas con "hierro Cleveland", que siempre tenía escoria; era menos fácil de fundir que el "buen metal escocés" y era más probable que diera piezas defectuosas. Los moldes se humedecían con agua salada, los núcleos no estaban bien fijados y se movían, lo que daba lugar a un espesor desigual de las paredes de las columnas. El capataz de la fundición explicó que, en los casos en que las orejetas se habían fundido de forma imperfecta, el metal que faltaba se añadía mediante "quemado". Si una pieza tenía agujeros u otros defectos de fundición considerados como fallos menores, se rellenaban con "huevo de Beaumont" (del que el capataz tenía una reserva para ese fin) y se utilizaba la pieza.

Gilkes ' El personal del sitio fue heredado del contratista anterior. Bajo el ingeniero residente había siete subordinados, incluido un gerente de fundición. El gerente de fundición original se fue antes de que se lanzaran la mayoría de las secciones de la columna de muelle de altas vigas. Su reemplazo también supervisaba la erección del puente y no tenía experiencia previa de supervisar el trabajo de fundición. Era consciente de ' Burning on ', pero el uso del huevo Beaumont le había escondido por el capataz. Cuando se mostraron defectos en los fundiciones de puentes, dijo que no habría pasado las columnas afectadas para su uso, ni habría pasado columnas con un grosor de pared notablemente desigual. Según su predecesor, Burning-On solo se había llevado a cabo en columnas temporales de elevación ', que se usaron para permitir que las vigas se elevaran en su lugar y no eran parte de la estructura de puente permanente. Eso fue sobre las instrucciones del ingeniero residente, que tenía poca experiencia de fundición y confiaba en el capataz.

Si bien las prácticas de trabajo eran responsabilidad de Gilkes, su contrato con NBR siempre que todo el trabajo realizado por el contratista estuviera sujeto a la aprobación de la mano de obra por parte de Bouch. Por lo tanto, Bouch compartiría la culpa de cualquier trabajo defectuoso resultante en el puente terminado. El Capataz Foundry original, que había sido despedido por la embriaguez, respondió a Gilkes probando personalmente la desigualidad en los primeros castings: " MR. Gilkes, a veces una vez una quincena y, a veces, una vez al mes, tocaba una columna con un martillo, primero en un lado y luego en el otro, y solía revisar la mayoría de ellos de esa manera sonándolos. " Bouch había gastado más de £ 9,000 en la inspección (su tarifa total era de £ 10,500) pero no produjo ningún testigo que hubiera inspeccionado Castings en su nombre. El propio Bouch había estado despierto una vez por semana, mientras que el diseño se cambiaba, pero " después, cuando todo estaba sucediendo, no fui tan a menudo ".

Bouch mantuvo su propio "ingeniero residente", William Paterson, que se ocupó de la construcción del puente, sus accesos, la línea a Leuchars y el ramal de Newport. Paterson también era el ingeniero de la estación general de Perth. Bouch dijo al tribunal que la edad de Paterson era "muy parecida a la mía", pero, de hecho, Paterson tenía 12 años más y, en el momento de la investigación, estaba paralizado y no podía prestar declaración. Otro inspector designado más tarde se encontraba en ese momento en Australia del Sur y tampoco podía prestar declaración. Los directivos de Gilkes no pudieron dar fe de ninguna inspección de las piezas fundidas por parte de los inspectores de Bouch. El puente terminado había sido inspeccionado en nombre de Bouch para comprobar la calidad del montaje, pero eso fue después de que el puente hubiera sido pintado (aunque todavía antes de que se abriera y antes de que los testigos pintores estuvieran en él en el verano de 1879), lo que ocultó las grietas o los signos de quemaduras (aunque el inspector dijo que, en cualquier caso, no reconocería esos signos a simple vista). Durante toda la construcción, Noble había estado cuidando los cimientos y la mampostería.

Henry Law había examinado los restos del puente y había detectado defectos en la mano de obra y en los detalles del diseño. Cochrane y Brunlees, que testificaron más tarde, coincidieron en gran medida.

Operaciones de salvamento en curso en el Firth de Tay y muelle

Imágenes de la Junta de Comercio, ahora en la Biblioteca Nacional de Escocia

David Kirkaldy probó muestras de los materiales del puente, tanto de hierro fundido como forjado, así como varios pernos, barras de unión y orejetas asociadas. Tanto el hierro forjado como el fundido tenían buena resistencia, mientras que los pernos "eran de suficiente resistencia y del hierro adecuado". Sin embargo, tanto los tirantes como las orejetas en buen estado fallaron con cargas de aproximadamente 20 toneladas, muy por debajo de lo esperado. Tanto los tirantes como las orejetas se debilitaron por las altas tensiones locales en el lugar donde el perno se apoyaba sobre ellos. Cuatro de las catorce orejetas probadas no estaban en buen estado, ya que fallaron con cargas inferiores a las esperadas. Algunas orejetas superiores de las columnas duraron más que el hierro forjado, pero las orejetas inferiores eran significativamente más débiles.

Bouch había diseñado el puente, con la ayuda de Allan Stewart en sus cálculos. Después del accidente, Stewart había ayudado a William Pole a calcular lo que debería haber soportado el puente. Con la autoridad de Stewart, habían asumido que el puente estaba diseñado para una carga de viento de veinte libras por pie cuadrado (un kilopascal) "con el margen de seguridad habitual". Bouch dijo que, si bien se había hablado de 20 psf (0,96 kPa), él se había "guiado por el informe sobre el puente de Forth" para suponer 10 psf (0,5 kPa) y, por lo tanto, no hizo ninguna concesión especial para la carga del viento. Se refería al consejo dado por el astrónomo real, Sir George Biddell Airy en 1873 cuando se le consultó sobre el diseño de Bouch para un puente colgante sobre el estuario de Forth; que podrían encontrarse presiones de viento de hasta 40 psf (2 kPa) de manera muy local, pero que, en promedio, en un tramo de 1600 pies (490 m), 10 psf (0,5 kPa) sería una tolerancia razonable. Este consejo había sido respaldado por varios ingenieros eminentes. Bouch también mencionó el consejo dado por Yolland en 1869: que la Junta de Comercio no requería ninguna tolerancia especial para la carga del viento para tramos de menos de 200 pies (61 m), aunque señaló que esto era para el diseño de vigas, no de pilares.

Se tomaron pruebas de los científicos sobre el estado actual de los conocimientos sobre la carga del viento y de los ingenieros sobre la tolerancia que tenían para ello. Airy dijo que el consejo dado era específico para los puentes colgantes y el Forth; 40 psf (1,9 kPa) podrían actuar sobre un tramo completo del Puente Tay y ahora recomendaría diseñar a 120 psf (5,7 kPa) (es decir, 30 psf o 1,4 kPa con el margen de seguridad habitual). La presión más alta medida en Greenwich fue 50 psf (2,4 kPa); probablemente sería más alta en Escocia.

Sir George Stokes estuvo de acuerdo con Airy en que las "patas de gato", ondulaciones en el agua producidas por las ráfagas, podían tener una anchura de varios cientos de metros. Las mediciones estándar de la presión del viento eran de presión hidrostática, que debía corregirse por un factor de 1,4-2 para obtener la carga de viento total: con un viento de 60 millas por hora (97 km/h), esto sería de 12,5-18 psf (0,60-0,86 kPa). Pole hizo referencia al trabajo de Smeaton, donde se decía que los vientos fuertes daban 10 psf (0,48 kPa), y se citaban valores más altos para vientos de 50 mph (80 km/h) o más, con la salvedad de que estos eran menos seguros.

Brunlees no había tenido en cuenta la carga del viento en el viaducto de Solway porque los tramos eran cortos y bajos; si hubiera tenido que hacerlo, probablemente habría diseñado contra 30 psf (1,4 kPa) con un margen de seguridad de 4-5 (al limitar la resistencia del hierro). Tanto Pole como Law habían utilizado un tratamiento de un libro de Rankine. Law estuvo de acuerdo con Rankine en que la presión del viento más alta observada en Gran Bretaña fue 55 psf (2,6 kPa) como la razón para diseñar a 200 psf (9,6 kPa) (es decir, 50 psf (2,4 kPa) con un factor de seguridad de 4); "en estructuras importantes, creo que se debe tomar el mayor margen posible. No es bueno especular sobre si es una estimación justa o no". Pole lo había ignorado porque no se dio ninguna referencia; no creía que ningún ingeniero le prestara atención al diseñar puentes; Pensó que 20 psf (0,96 kPa) era una tolerancia razonable; esto era lo que Robert Stephenson había supuesto para el puente Britannia. Benjamin Baker dijo que diseñaría hasta 28 psf (1,3 kPa) con un margen de seguridad, pero en 15 años de investigación todavía no había visto que el viento derribara una estructura que soportara 20 psf (0,96 kPa). Dudaba de las presiones de Rankine porque no era un experimentalista; le dijeron que los datos eran observaciones del Profesor Regius de Astronomía en la Universidad de Glasgow, y dudaba que el Profesor tuviera el equipo para tomar las lecturas.

Baker argumentó que la presión del viento sobre las vigas altas no había sido superior a 15 psf (0,72 kPa), debido a la ausencia de daños en las características vulnerables de los edificios de Dundee y en las cabinas de señales del extremo sur del puente. La Comisión consideró que estos lugares estaban significativamente más protegidos y, por lo tanto, rechazó este argumento. El trabajo posterior de Baker sobre las presiones del viento en el sitio del puente ferroviario de Forth mostró que los meteorólogos estaban sobreestimando, pero sus 15 psf (0,72 kPa) podrían haber sobreinterpretado los datos.

Law hizo numerosas críticas al diseño del puente, algunas de las cuales fueron compartidas por otros ingenieros:

• Pensó que los muelles deberían haber sido más anchos (ambos para contrarrestar el toppling y aumentar el componente horizontal fuerzas que las barras de corbata podían soportar) y rectangulares (para aumentar el número de barras de corbata que resistían directamente las fuerzas laterales); por lo menos debería haber sido el sujetador lateral entre las columnas más externas de los muelles.
• Los agujeros de la tiza deberían haber sido perforados y las barras de corbata aseguradas por clavos llenando los agujeros (más que los pernos). Cochrane testificó que no se sorprendió de que los agujeros habían sido cónicos. Observó que los moldeadores eran notorios para esto, a menos que te quedaras sobre ellos. Aun así, no dependería de la supervisión o inspección, tendría los agujeros aburridos o reanimados para asegurar que fueran cilíndricos porque tenía un importante efecto en la estabilidad de la estructura. Pole – llamado por el abogado de Bouch – estuvo de acuerdo.
• Bouch dijo que si hubiera sabido que los agujeros eran cónicos, los habría aburrido o reconvertido. Gilkes dijo que los agujeros de lug se habrían hecho "como cuestión por supuesto, y a menos que se le hubiera prestado atención, no se pensaría entonces tan importante como creemos ahora".
• Los trapos de fundición tendían a hacer fundición sin sonido (Cochrane dijo que había visto ejemplos en las ruinas del puente) y había impedido el frente del lado exterior de las bridas. Cochrane agregó que su uso significaba que las columnas habían tenido que ser lanzadas horizontalmente en lugar de verticalmente, dando así castings menos satisfactorios; y a menos que los trapos fueran cuidadosamente empaquetados durante el atornillado podrían ser dañados o tensados.
• Para tan alto un muelle Gilkes habría preferido algunos otros medios de adjuntar los lazos a las columnas "conociendo lo traicionero que es una cosa de hierro fundido, pero si un ingeniero me hubiera dado tal cosa para hacer que yo lo hiciera sin duda, creyendo que había prorrateado la fuerza correctamente". Una carta de Bouch a Gilkes el 22 de enero de 1875 había notado que Gilkes estaba "inclinado a preferir hacer las articulaciones de las columnas de metal igual que en el Beelah y Deepdale". Preguntado por Rothery por qué se había apartado de los arreglos de fijación en el viaducto de Belah, Bouch se había referido a cambiar de opinión sobre la fuerza del viento; presionado por otras razones él dijo que los lazos de estilo Belah "fue mucho más caro; esto era un ahorro de dinero".

Tanto Pole como Law habían calculado que la carga de viento necesaria para volcar el puente era superior a 1,4 kPa (sin atribuirse el mérito de los pernos de sujeción que sujetaban las columnas de barlovento a la mampostería del pilar) y concluyeron que un viento fuerte debería haber volcado el puente, en lugar de provocar su rotura (Pole calculó que la tensión en los tirantes con una carga de viento de 0,96 kPa (20 psf) era superior al valor del "margen de seguridad habitual" de 5 toneladas por pulgada cuadrada, pero aún así sólo la mitad de la tensión de rotura). Pole calculó que la carga de viento necesaria para volcar el vagón más ligero del tren (el de segunda clase) era inferior a la necesaria para volcar el puente; mientras que Law, que se atribuyó el mérito de que hubiera más pasajeros en el vagón que Pole y de que las vigas altas protegieran parcialmente a los vagones del viento, había llegado a la conclusión opuesta.

Law concluyó que el puente, tal como fue diseñado, si hubiera sido perfecto en su ejecución, no habría fallado de la manera en que se vio (Cochrane fue más allá; "ahora estaría en pie"). Los cálculos asumieron que el puente era en gran parte tal como fue diseñado, con todos los componentes en su posición prevista y los tirantes cargados de manera razonablemente uniforme. Si el puente hubiera fallado con cargas de viento menores, esto era evidencia de que los defectos en el diseño y la mano de obra a los que había objetado habían generado cargas desiguales, reducido significativamente la resistencia del puente e invalidado el cálculo. Por lo tanto,

Considero que en tal estructura debería haberse determinado el espesor de las columnas, toda columna individual debería haber sido examinada, y no pasar hasta que hubiera recibido sobre ella la marca de la persona que la aprobó como garantía de que había pasado bajo su inspección... Considero que cada perno debería haber sido un pin estable, y debería haber ajustado los agujeros a los que se aplicaba, que cada filo debería haber tenido un abutmento firme, que las articulaciones de las columnas deberían haber sido incapaces de movimiento, y que las partes deberían haber sido ajustadas con precisión, almacenadas por el almacén en la tierra y cuidadosamente marcadas y reunidas de nuevo como habían sido adecuadamente equipadas.

Pole sostuvo que el cálculo era válido; los defectos se corrigieron por sí solos o tuvieron poco efecto, y se debía buscar otra razón para el fallo. Fueron las orejetas de hierro fundido las que fallaron; el hierro fundido es vulnerable a las cargas de choque, y la razón obvia de una carga de choque en las orejetas fue que uno de los vagones se volcó y se estrelló contra una viga del puente. Baker estuvo de acuerdo, pero sostuvo que la presión del viento no fue suficiente para volcar un vagón; el descarrilamiento fue asistido por el viento por un mecanismo diferente o fue casual. (La propia opinión de Bouch de que el daño por colisión a la viga fue la única causa del colapso del puente encontró poco apoyo).

El abogado de Bouch llamó a los testigos al final, por lo que sus primeros intentos de sugerir descarrilamiento y colisión se hicieron poco a poco en el contrainterrogatorio de testigos expertos que no simpatizaban con él. Law "no había visto nada que indicara que los vagones se habían salido de la vía" (antes del colapso del puente), como tampoco lo habían visto Cochrane ni Brunlees. La evidencia física que se les presentó sobre el descarrilamiento y el posterior impacto de uno o más vagones contra las vigas fue limitada. Se sugirió que los dos últimos vehículos (el vagón de segunda clase y un furgón de freno) que parecían más dañados eran los que se descarrilaron, pero (dijo Law) eran de construcción menos robusta y los otros vagones no estaban ilesos. Cochrane y Brunlees añadieron que ambos lados de los vagones estaban dañados "de forma muy similar".

Bouch señaló que los raíles y sus asientos estaban destrozados en la viga que sostenía los dos últimos vagones, que la caja de ejes del vagón de segunda clase se había desprendido y había acabado en el brazo inferior de la viga este, que el estribo del lado este del vagón había sido completamente arrastrado, que las vigas se habían roto y que había marcas en las vigas que mostraban contacto con el techo del vagón, y que una tabla con marcas de ruedas había sido arrastrada por la corriente en Newport, pero desafortunadamente luego se la llevó la corriente. El asistente de Bouch testificó que había dos series de marcas de raspaduras horizontales (rayones muy leves en el metal o la pintura de las vigas) que coincidían con las alturas de los techos de los dos últimos vagones, pero no sabía las alturas que afirmaba que coincidían. Al comienzo de una de estas abrasiones, la cabeza de un remache se había levantado y había astillas de madera alojadas entre una barra de unión y una placa de cubierta. Luego se presentaron pruebas de marcas de brida en las barras de unión en la quinta viga (al norte de los dos vagones más traseros), y la teoría de la "colisión con las vigas" se modificó debidamente para que todo lo que estaba detrás del ténder se hubiera descarrilado.

Sin embargo, (se argumentó) las vigas habrían resultado dañadas por la caída, independientemente de la causa. Habían tenido que ser rotas con dinamita antes de poder ser recuperadas del lecho del Tay (pero sólo después de un intento fallido de levantar la viga crucial en una sola pieza que había roto muchos tirantes de la viga). El acoplamiento del ténder (que claramente no podría haber golpeado una viga) también se había encontrado en el brazo inferior de la viga oriental. Se encontraron dos barras de unión de la quinta viga marcadas; una de ellas tenía de hecho 3 marcas, pero dos de ellas estaban en la parte inferior. Dugald Drummond, responsable del material rodante de NBR, había examinado las bridas de las ruedas y no había encontrado "magulladuras", como era de esperar si habían destrozado sillas. Si la carrocería del vagón de segunda clase hubiera golpeado algo a gran velocidad, habría quedado "totalmente hecha trizas" sin afectar al bastidor inferior. Si la colisión con la viga oriental hubiera hecho que el armazón se inclinara, el lado este habría quedado expuesto al furgón de freno que se aproximaba, pero fue el lado oeste del armazón el que sufrió más daños. El estribo oriental no se había desprendido; el vagón nunca había tenido uno (en ninguno de los lados). Las marcas de rozadura estaban a 6-7 pies (1,8-2,1 m) por encima del raíl y a 11 pies (3,4 m) por encima del raíl y no coincidían con la altura del techo del vagón. Drummond no creía que los vagones se hubieran desprendido de los raíles hasta después de que las vigas comenzaran a caer, ni tampoco sabía que un vagón (liviano o pesado) hubiera sido derribado por el viento.

Los tres miembros del tribunal no lograron ponerse de acuerdo sobre un informe, aunque había muchos puntos en común:

• ni los cimientos ni las grietas estaban en la culpa
• la calidad del hierro forjado, aunque no de lo mejor, no era un factor
• el hierro fundido también era bastante bueno, pero presentó dificultad en el casting
• la mano de obra y el montaje de los piers eran inferiores en muchos aspectos
• el bracing cruzado de los muelles y sus ayunos eran demasiado débiles para resistir a las chicas pesadas. Rothery se quejó de que el cruce no era tan sustancial o bien adaptado como en el viaducto de Belah; Yolland y Barlow declararon que el peso/costo del cruce era una fracción desproporcionadamente pequeña del peso/costo total del hierro
• no había una supervisión suficientemente estricta de la fundición Wormit (una gran reducción aparente de la fuerza en el hierro fundido fue atribuible a los ayunos que traen el estrés en los bordes de los tirones, en lugar de actuar con justicia en ellos)
• la supervisión del puente después de la terminación era insatisfactoria; Noble no tenía experiencia de ironía ni ninguna instrucción definida para informar sobre la ironía
• no obstante Noble debería haber reportado los lazos sueltos. Usar piezas de embalaje podría haber fijado los muelles de forma distorsionada.
• no se había aplicado el límite de 25 millas por hora (40 km/h) ni se había superado con frecuencia.

Rothery agregó que, dada la importancia que tienen para el diseño del puente las perforaciones de prueba que muestran un lecho de roca poco profundo, Bouch debería haberse esforzado más y haber examinado los núcleos él mismo.

Según Yolland y Barlow, "la caída del puente se debió a la insuficiencia de los soportes transversales y de las fijaciones para soportar la fuerza del vendaval de la noche del 28 de diciembre de 1879... el puente ya había sido sometido a otros vendavales". Rothery estuvo de acuerdo y preguntó: "¿Puede haber alguna duda de que lo que causó la caída del puente fue la presión del viento que actuaba sobre una estructura mal construida y mal mantenida?"

Yolland y Barlow también señalaron la posibilidad de que el fallo se debiera a la fractura de una columna de sotavento. Rothery consideró que la tensión previa se debió "en parte a los vendavales anteriores, en parte a la gran velocidad a la que se permitió que los trenes que iban hacia el norte atravesaran las vigas altas": si el impulso de un tren a 25 millas por hora (40 km/h) que chocaba contra las vigas pudo causar la caída del puente, ¿cuál debe haber sido el efecto acumulativo del frenado repetido de los trenes a 40 millas por hora (64 km/h) en el extremo norte del puente? Por lo tanto, concluyó -con el apoyo de pruebas circunstanciales (según afirmó)- que el puente bien podría haber fallado primero en el extremo norte; descartó explícitamente la afirmación de que el tren había chocado contra las vigas antes de que el puente cayera.

Yolland y Barlow concluyeron que el puente se había derrumbado primero en el extremo sur y no hicieron ninguna constatación explícita de si el tren había chocado contra las vigas. En cambio, señalaron que, aparte del propio Bouch, los testigos de Bouch afirmaron/admitieron que la falla del puente se debió a una carga de choque sobre las orejetas que estaban muy sometidas a la carga del viento. Por lo tanto, su informe es coherente con la opinión de que el tren no había chocado contra la viga o con la de que un puente con arriostramientos transversales que dieran un margen de seguridad adecuado contra la carga del viento habría sobrevivido a un choque del tren contra la viga.

Yolland y Barlow señalaron que "no existe ningún requisito emitido por la Junta de Comercio con respecto a la presión del viento, y no parece haber ninguna regla entendida en la profesión de ingeniería con respecto a la presión del viento en las estructuras ferroviarias; y por lo tanto, recomendamos que la Junta de Comercio tome las medidas que sean necesarias para el establecimiento de reglas para ese propósito". Rothery disintió, sintiendo que era responsabilidad de los propios ingenieros llegar a una "regla entendida", como la regla francesa de 55 psf (2,6 kPa) o la de los EE. UU. de 50 psf (2,4 kPa).

El informe de la minoría de Rothery es más detallado en su análisis, más dispuesto a culpar a individuos nombrados y más citable, pero el informe oficial del tribunal es relativamente breve, firmado por Yolland y Barlow. Rothery dijo que sus colegas se habían negado a unirse a él para asignar culpas, con el argumento de que esto estaba fuera de sus términos de referencia. Sin embargo, las investigaciones anteriores de la Sección 7 se habían sentido claramente libres de culpar (accidente ferroviario de Thorpe) o exculpar (accidente ferroviario de Shipton-on-Cherwell) a individuos identificables como lo consideraran apropiado, y cuando el abogado de Bouch consultó con Yolland y Barlow, negaron que estuvieran de acuerdo con Rothery en que "por estos defectos tanto en el diseño, la construcción y el mantenimiento, Sir Thomas Bouch es, en nuestra opinión, el principal culpable".

No se llevaron a cabo más investigaciones judiciales en virtud del artículo 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 hasta que el accidente ferroviario de Hixon en 1968 puso en tela de juicio tanto la política de la Inspección de Ferrocarriles en relación con los pasos a nivel automatizados como la gestión por parte del Ministerio de Transporte (el departamento gubernamental al que pertenece la Inspección) del movimiento de cargas anormales. Se consideró necesaria una investigación judicial en virtud del artículo 7 para dar el grado de independencia requerido. La estructura y los términos de referencia estaban mejor definidos que para la investigación del puente Tay. Brian Gibbens, QC, contó con el apoyo de dos evaluadores expertos y llegó a conclusiones sobre la culpabilidad, pero no sobre la obligación legal o culpabilidad.

La Junta de Comercio creó una comisión de cinco personas (Barlow, Yolland, Sir John Hawkshaw, Sir William Armstrong y Stokes) para estudiar qué carga de viento se debería asumir al diseñar puentes ferroviarios.

La velocidad del viento se medía normalmente en "millas recorridas por hora" (es decir, la velocidad del viento promediada durante una hora), por lo que era difícil aplicar la tabla de Smeaton que vinculaba la presión del viento con la velocidad del viento actual.

${\displaystyle P_{t}=0.005(V_{t} {2}\,}$

donde:

${\displaystyle P_{t}$es la presión instantánea del viento (sonidos por pie cuadrado)

${\displaystyle V_{t}$es la velocidad de aire instantánea en millas por hora

Al examinar las presiones y velocidades del viento registradas en el Observatorio Bidston, la comisión descubrió que, en el caso de vientos fuertes, la presión del viento más alta podía representarse de manera muy justa mediante

${\displaystyle ¿Por qué?$

Dónde:

${\displaystyle P_{m}$es la presión de viento instantánea máxima experimentada (sonidos por pie cuadrado)

${\displaystyle V_{h}$es el 'miles corren en hora' (una hora media de velocidad del viento) en millas por hora

Sin embargo, recomendaron que las estructuras se diseñen para soportar una carga de viento de 56 psf (2.7 kPa), con un factor de seguridad de 4 (2 donde solo se confiaba en la gravedad). Señalaron que se habían registrado presiones del viento más altas en el Observatorio Bidston, pero estos aún darían cargas dentro de los márgenes de seguridad recomendados. Las presiones del viento reportadas en Bidston probablemente fueron anómicamente altas debido a las peculiaridades del sitio (uno de los puntos más altos en el Wirral): una presión del viento de 30–40 psf (1.4–1.9 kPa) anularía los carros ferroviarios y tales eventos fueron una rareza. (Para dar un ejemplo posterior y bien documentado, en 1903 un tren estacionario fue volcado en el viaducto de Levens, pero esto fue por A ' Terrific Gale ' medido en Barrow In Furness para tener un Velocidad promedio de 100 millas por hora (160 km/h), que se estima que está ráfagando hasta 120 millas por hora (190 km/h)).

Un nuevo puente Tay de doble pista fue construido por el NBR, diseñado por Barlow y construido por William Arrol & amp; Co. de Glasgow 18 metros (59 pies) aguas arriba y paralelo al puente original. El trabajo comenzó el 6 de julio de 1883 y el puente se inauguró el 13 de julio de 1887. Sir John Fowler y Sir Benjamin Baker diseñaron el puente ferroviario Forth, construido (también por Arrols) entre 1883 y 1890. Baker y su colega Allan Stewart recibieron el crédito principal por el diseño de diseño y supervisar el trabajo de construcción. El puente Forth tenía un límite de velocidad de 40 mph, que no estaba bien observado.

Bouch también había sido ingeniero para el ferrocarril North British, Arbroath y Montrose, que incluía un viaducto de hierro sobre el ESK South. Examinado de cerca después del colapso del puente Tay, el viaducto como construido no coincidía con el diseño, y muchos de los muelles estaban notablemente fuera de lo perpendicular. Se sospechaba que la construcción no había sido supervisada adecuadamente: las pilas de cimientos no habían sido conducidas de profundidad o firmemente. Las pruebas en 1880 durante un período de 36 horas usando cargas muertas y rodantes llevaron a la estructura a distorsionarse seriamente y ocho de los muelles se declararon inseguros. Condenando la estructura, el Coronel Yolland también declaró su opinión de que los piers construidos con columnas de hierro fundido de las dimensiones utilizadas en este viaducto no deben ser sancionados en el futuro por la Junta de Comercio. " Tenía que ser desmantelado y reconstruido por Sir William Arrille a un diseño de W. R. Galbraith antes de que la línea pudiera abrirse al tráfico en 1881. El puente Redheugh de Bouch, construido en 1871, fue condenado en 1896, el ingeniero estructural que más tarde dijo que más tarde que eso El puente habría volado si alguna vez hubiera visto cargas de viento de 19 psf (0.91 kPa).

La locomotora, NBR n.º 224, una 4-4-0 diseñada por Thomas Wheatley y construida en Cowlairs Works en 1871, fue rescatada y reparada, permaneciendo en servicio hasta 1919, apodada "The Diver" (El buzo); muchos conductores supersticiosos se mostraron reacios a llevarla por el nuevo puente. Los tocones de los pilares del puente original aún son visibles sobre la superficie del Tay. Se han colocado monumentos en ambos extremos del puente en Dundee y Wormit.

Una columna del puente se exhibe en el Museo de Transporte de Dundee.

El 28 de diciembre de 2019, Dundee Waterfronts Walks organizó una caminata conmemorativa para conmemorar el 140 aniversario del desastre del puente Tay.

Algunos miembros del movimiento sabatista, que abogaban por restringir las actividades los domingos, señalaron el desastre como un castigo de Dios por viajar en sábado. James Begg, un ministro de la Iglesia Libre de Escocia, criticó el ferrocarril, afirmando que "el sábado de Dios ha sido terriblemente profanado por nuestras grandes empresas públicas", y también criticó a las víctimas, planteando la pregunta: "¿No es terrible pensar que debieron haber sido arrastradas cuando muchas de ellas debían haber sabido que estaban transgrediendo la Ley de Dios?". La revista Punch criticó a Begg por "convertir la terrible catástrofe triunfalmente en el relato de su propio credo negro y amargo", y lo acusó de violar el precepto bíblico "No juzguéis para que no seáis juzgados".

En los últimos 40 años se han presentado varias pruebas adicionales que han dado lugar a reinterpretaciones de "ingeniería forense" de lo que realmente ocurrió.

El desastre inspiró varias canciones y poemas, el más famoso de los cuales es el de William McGonagall, "El desastre del puente de Tay", considerado por muchos como de tan baja calidad que resulta cómico. El poeta alemán Theodor Fontane, conmocionado por la noticia, escribió su poema Die Brück’ am Tay [de]. Fue publicado tan solo diez días después de que ocurriera la tragedia. La balada de C. Horne En memoria del desastre del puente de Tay fue publicada como panfleto en mayo de 1880. Describe el momento del desastre como:

El tren en las vigas vino,
Y en voz alta el viento rugió;
Un flash se ve... el puente está roto...
Ya no se oye el tren.

"El puente está abajo, el puente está abajo,"
en palabras de terror extendido;
El tren se ha ido, su carga viva
Están contados con los muertos.

• David Kirkaldy
• Harry Watts
• Lista de fallas estructurales y colapsos
• Lista de desastres de puentes
• Lista de accidentes de ferrocarril relacionados con el viento

• 91 fotografías en blanco y negro de los muelles destrozados del puente de Tay mostrando muelles y vigas destruidos, destrozos de tren y motor de vapor de la Biblioteca Nacional de Escocia
• El análisis de ingeniería de Tom Martin sobre el desastre del puente
• Reaplicación del desastre del Puente Tay Universidad Abierta
• El desastre del puente Tay Failure Magazine
• página del centro de historia local Dundee en el desastre
• Tay Víctimas enumerando {reference only}
• Firth of Tay Bridge Disaster 1879: Worst Structural Disaster in British History at Suburban Emergency Management Project
• Tay Bridge Disaster: Apéndice al Informe del Tribunal de Investigación. Incluye un gran número de dibujos del puente, y cálculos del resultado de la presión del viento en la estructura
• Informe del Comité Selecto del Proyecto de Ley de Ferrocarriles Británicos del Norte (Tay Bridge), junto con los Proceedings of the Committee and Mins of Ev. Todas las pruebas orales dadas, reproducidas literales – un archivo muy grande pero a veces un correctivo útil para reinterpretar por fuentes secundarias
• The Tay Bridge Collection at Archive Services, University of Dundee
• ¿Se construyó un desastre en el primer puente de Tay? Artículo relativo a las tenencias de la Universidad de Dundee sobre el desastre

56°26′14.4″N 2°59′18.4″O / 56.437333, -2.988444