El desastre del puente Tay se produjo durante una violenta tormenta el domingo 28 de diciembre de 1879, cuando el primer puente ferroviario Tay se derrumbó cuando un tren de pasajeros de North British Railway (NBR) en la línea Edimburgo a Aberdeen desde Burntisland con destino a su destino final en Dundee pasó sobre él. , matando a todos a bordo. El puente, diseñado por Sir Thomas Bouch, utilizaba vigas de celosía sostenidas por pilares de hierro , con columnas de hierro fundido y refuerzos transversales de hierro forjado . Los pilares eran más estrechos y sus refuerzos transversales menos extensos y robustos que en diseños similares anteriores de Bouch.
Bouch había buscado asesoramiento de expertos sobre la carga del viento al diseñar un puente ferroviario propuesto sobre el Firth of Forth ; como resultado de ese consejo, no había tenido en cuenta explícitamente la carga del viento en el diseño del puente Tay. Había otros defectos en el diseño detallado, el mantenimiento y el control de calidad de las piezas fundidas, todos los cuales eran, al menos en parte, responsabilidad de Bouch.
Bouch murió menos de un año después del desastre y su reputación quedó arruinada. Los futuros diseños de puentes británicos debían permitir cargas de viento de hasta 56 libras por pie cuadrado (2,7 kilopascales). El diseño de Bouch para el puente Forth no se utilizó.
En 2024, sigue siendo el quinto accidente ferroviario más mortal en la historia del Reino Unido. Además del segundo accidente ferroviario más mortífero en la historia de Escocia, superado por el más mortífero del Reino Unido; "Desastre ferroviario de Quintinshill ".
La construcción del puente ferroviario Tay original comenzó en 1871. En su diseño inicial, el puente debía estar sostenido por pilares de ladrillo apoyados sobre un lecho de roca. Las perforaciones de prueba habían demostrado que el lecho de roca no se encontraba a gran profundidad bajo el río. En cada extremo del puente, las vigas del puente eran vigas de cubierta , cuya parte superior estaba al nivel de la parte superior de los pilares, con el ferrocarril de vía única pasando por encima. Sin embargo, en la sección central del puente (las "vigas altas"), las vigas del puente pasaban como vigas pasantes sobre la parte superior de los muelles (con el ferrocarril dentro de ellas) para dar el espacio necesario para permitir el paso de los veleros a Perth . [1]
El lecho de roca era mucho más profundo de lo que habían demostrado las perforaciones de prueba, y el diseñador del puente, Sir Thomas Bouch , rediseñó el tramo con menos pilares y, en consecuencia, vigas más largas. Los cimientos del muelle ahora se construyeron hundiendo cajones de hierro forjado revestidos de ladrillos en el lecho del río y rellenándolos con hormigón. Para reducir el peso que estos tenían que soportar, Bouch utilizó pilares esqueléticos de hierro de celosía abierta; Cada muelle tenía múltiples columnas de hierro fundido que soportaban el peso de las vigas puente. Tirantes horizontales de hierro forjado y tirantes diagonales unían las columnas de cada pilar para proporcionar rigidez y estabilidad.
El concepto básico era bien conocido, pero en el caso del puente ferroviario Tay, las dimensiones del muelle estaban limitadas por el cajón. Para la parte superior del puente se dispusieron trece vanos de vigas. Para adaptarse a la expansión térmica, sólo en tres de sus catorce pilares había una conexión fija entre el pilar y las vigas. Por lo tanto, había tres divisiones de vanos de vigas altas unidas, estando los vanos de cada división estructuralmente conectados entre sí, pero no con los vanos vecinos de otras divisiones. [2] Las divisiones sur y central estaban casi niveladas, pero la división norte descendió hacia Dundee en gradientes de hasta 1 en 73. [3]
El puente fue construido por Hopkin Gilkes and Company (Gilkes), una empresa de Middlesbrough que había trabajado anteriormente con Bouch en viaductos de hierro . Gilkes, que inicialmente tenía la intención de producir todos los herrajes en Teesside , utilizó una fundición en Wormit para producir los componentes de hierro fundido y llevar a cabo un mecanizado posterior a la fundición limitado. Gilkes atravesaba algunas dificultades financieras; dejaron de comercializar en 1880, pero habían comenzado su liquidación en mayo de 1879, antes del desastre. [4] El hermano de Bouch había sido director de Gilkes, y los tres habían sido colegas en Stockton y Darlington treinta años antes; A la muerte de Edgar Gilkes en enero de 1876, Bouch había heredado acciones valoradas en 35.000 libras esterlinas, pero también debía una garantía de 100.000 libras esterlinas de préstamos de Gilkes y no había podido liberarse. [5]
El cambio de diseño aumentó los costes y requirió retrasos, intensificados después de que dos de las vigas altas se cayeran al ser levantadas en su lugar en febrero de 1877. La primera locomotora cruzó el puente siete meses después. Se llevó a cabo una inspección de la Junta de Comercio durante tres días de buen tiempo en febrero de 1878; el puente fue transitado para uso del tráfico de pasajeros, sujeto a un límite de velocidad de 40 km/h (25 mph). El informe de inspección señaló:
Cuando vuelva a visitar el lugar, desearía, si es posible, tener la oportunidad de observar los efectos del fuerte viento cuando un tren de vagones pasa por el puente. [6]
El puente se abrió para los servicios 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 con respecto al puente. [7] Los testigos dijeron que la tormenta fue la peor que habían visto en los 20 a 30 años que habían vivido en el área; [8] [9] uno lo llamó ' huracán ', tan malo como un tifón que había experimentado en el Mar de China . [10] La velocidad del viento se midió en Glasgow – 71 mph (114 km/h; 32 m/s) (promediado durante una hora) – y Aberdeen , pero no en Dundee.
Se registraron velocidades de viento más altas 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. [11] Una interpretación moderna de la información disponible sugiere que los vientos soplaban a 80 mph (129 km/h; 36 m/s). [12]
El uso del puente ferroviario Tay estaba restringido a un tren a la vez mediante un sistema de bloques de señalización que utilizaba un bastón como símbolo . A las 7:13 pm, un tren de pasajeros de North British Railway (NBR) procedente de Burntisland [13] (que consta de una locomotora Clase 224 , su ténder , cinco vagones de pasajeros [nota 1] y una furgoneta de equipaje [14] ) redujo la velocidad para recoger Tomó el bastón de la cabina de señales en el extremo sur del puente y luego se dirigió hacia el puente, ganando velocidad.
El señalizador se giró para registrar esto y luego atendió una estufa, pero un amigo presente en la cabina de señales observó el tren: cuando llegó a unas 200 yardas (180 m) de la cabina vio chispas saliendo de las ruedas en el lado este. También lo había visto en el tren anterior. [15] Durante la investigación se escuchó testimonio de que el viento empujaba las pestañas de las ruedas hacia el carril de rodadura. John Black, un pasajero del tren anterior que cruzó el puente, explicó que las barandillas que protegían contra el descarrilamiento eran ligeramente más altas y hacia el interior de las barandillas. [15] Esta disposición atraparía la rueda buena donde el descarrilamiento se produjo por desintegración de una rueda, lo cual era un riesgo real antes de las ruedas de acero, y había ocurrido en el accidente de tren de Shipton-on-Cherwell en la víspera de Navidad de 1874.
Las chispas continuaron durante no más de tres minutos, cuando el tren ya estaba en las vigas altas. [16] En ese momento "hubo un repentino destello de luz brillante, y en un instante hubo oscuridad total, las luces traseras del tren, las chispas y el destello de luz todo... desapareciendo en el mismo instante". [17] El señalero no vio nada de esto y no lo creyó cuando se lo dijeron. Cuando el tren no apareció en la línea 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 él. [18]
No sólo estaba el tren en el río, sino también las altas vigas y gran parte del hierro de los pilares de soporte. [nota 2] Los buzos que exploraban los restos encontraron más tarde el tren todavía dentro de las vigas, con el motor en el quinto tramo de la división sur de 5 tramos. [19] No hubo supervivientes; [20] sólo se recuperaron 46 cuerpos [21] de 59 víctimas conocidas. Se habían recogido cincuenta y seis billetes para Dundee de los pasajeros del tren antes de cruzar el puente; teniendo en cuenta los abonados de temporada, los billetes para otros destinos y los empleados del ferrocarril, se creía que había 74 o 75 personas en el tren. [17] Se ha sugerido que no hubo víctimas desconocidas y que la cifra más alta de 75 surge del doble conteo en un informe periodístico temprano en el Dundee Courier , [22] pero la investigación no tomó las cifras de víctimas de la prensa. ; tomó pruebas juradas e hizo sus propias sumas.
Inmediatamente se creó un tribunal de investigación (una investigación judicial bajo la Sección 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 "sobre las causas y circunstancias que acompañaron" el accidente): presidió Henry Cadogan Rothery , Comisionado de Naufragios; apoyado por el inspector de ferrocarriles William Yolland y William Henry Barlow , presidente de la Institución de Ingenieros Civiles . El 3 de enero de 1880, estaban presentando pruebas en Dundee; Luego designaron a Henry Law, un ingeniero civil calificado, para que llevara a cabo investigaciones detalladas. Mientras esperaban su informe, celebraron nuevas 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 colapso. [23]
Para entonces, el ferrocarril, el contratista del puente y Bouch tenían representación legal separada, y la NBR había buscado asesoramiento independiente de James Brunlees y John Cochrane, [24] 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, repartir responsabilidad o 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 minoritario de Rothery.
Dos testigos, que contemplaban las vigas altas desde el norte casi de frente, habían visto las luces del tren hasta la tercera y cuarta vigas altas, cuando desaparecieron; A esto siguieron tres destellos desde las vigas altas al norte del tren. Un testigo dijo que avanzaron hasta el extremo norte de las vigas altas con unos quince segundos entre el primero y el último; [25] [nota 3] el otro que estaban todos en el extremo norte, con menos tiempo entre ellos. [26] Un tercer testigo había visto "una masa de fuego caer desde el puente" en el extremo norte de las vigas altas. [27] Un cuarto dijo que había visto una viga caer al río en el extremo norte de las vigas altas, luego una luz había aparecido brevemente en las vigas altas del sur, desapareciendo cuando cayó otra viga; no hizo mención de fuego o destellos. [28] [nota 4] 'Ex-Preboste' Robertson [nota 5] tenía una buena vista de la mayor parte del puente desde su casa en Newport-on-Tay , [31] pero otros edificios bloquearon su vista de las vigas altas del sur. . Había visto el tren avanzar hacia el puente; luego, en las vigas altas del norte, antes de que el tren pudiera llegar hasta ellas, vio "dos columnas de espuma iluminadas con la luz, primero un destello y luego otro" y ya no pudo ver las luces del puente; [nota 6] la única inferencia que pudo sacar fue que las columnas iluminadas de rocío, inclinadas de norte a sur a unos 75 grados, eran áreas de rocío iluminadas por las luces del puente cuando giraba. [33]
El ex rector Robertson había comprado un abono entre Dundee y Newport a principios de noviembre y estaba preocupado por la velocidad de los trenes locales en dirección norte a través de las vigas altas, que provocaban vibraciones perceptibles, tanto verticales como laterales. Después de quejarse en tres ocasiones al jefe de estación de Dundee, sin ningún efecto sobre la velocidad del tren, después de mediados de diciembre había utilizado su abono para viajar únicamente hacia el sur, utilizando el ferry para las travesías hacia el norte.
Robertson había cronometrado el tren con su reloj de bolsillo y, para darle al ferrocarril el beneficio de la duda, lo había redondeado a los cinco segundos más cercanos. El tiempo medido a través de las vigas (3149 pies o 960 m) era normalmente de 65 o 60 segundos, [nota 7] pero dos veces había sido de 50 segundos. Al observar desde la orilla, había medido 80 segundos para los trenes que viajaban a través de las vigas, pero no en ningún tren en el que había viajado. Los trenes locales en dirección norte a menudo eran retenidos para evitar retrasos en los expresos y luego recuperaban tiempo mientras cruzaban el puente. La pendiente hacia el puente en el extremo norte impidió velocidades altas similares en los locales en dirección sur. Robertson dijo que el movimiento que observó fue difícil de cuantificar, aunque el movimiento lateral, que probablemente fue de una a dos pulgadas (25 a 50 mm), se debió definitivamente al puente, no al tren, y el efecto fue más marcado a gran altura. velocidad.
Otros cuatro pasajeros del tren apoyaron los tiempos de Robertson, pero sólo uno había notado algún movimiento en el puente. [35] [nota 8] El jefe de estación de Dundee había pasado la queja de Robertson sobre la velocidad (no había sido consciente de ninguna preocupación por la oscilación) a los conductores, y luego verificó los tiempos de una cabina a otra (en ambos extremos del puente el tren estaba desplazarse lentamente para recoger o entregar el bastón). Sin embargo, nunca había controlado la velocidad a través de las vigas altas. [37]
Los pintores que trabajaron en el puente a mediados de 1879 dijeron que temblaba cuando pasaba un tren. [38] [nota 9] Cuando un tren entró en las vigas altas del sur, el puente había temblado en el extremo norte, tanto de este a oeste como, más fuertemente, de arriba a abajo. [41] El temblor era peor cuando los trenes iban más rápido, lo cual sucedió: "cuando el barco Fife casi había terminado y el tren sólo había llegado al extremo sur del puente, era un disco duro". [42] Un carpintero que había trabajado en el puente de 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 lo presionaban ofrecía entre 50 y 75 mm (de dos a tres pulgadas). Cuando se le insistió más, sólo dijo que era distinto, grande y visible. [43] Uno de los capataces de los pintores, sin embargo, dijo que el único movimiento que había visto había sido de norte a sur, y que había sido menos de media pulgada (15 mm). [44]
El Ferrocarril del Norte de Gran Bretaña mantuvo las vías, pero contrató a Bouch para supervisar el mantenimiento del puente. Nombró a Henry Noble como su inspector de puentes. [45] Noble, que era albañil, no ingeniero, había trabajado para Bouch en la construcción del puente. [46]
Mientras revisaba los cimientos del muelle para ver si el lecho del río estaba siendo limpiado alrededor de ellos, Noble se dio cuenta de que algunas barras de unión diagonales estaban "castañeando" [nota 10] y en octubre de 1878 había comenzado a remediar esto. El arriostramiento diagonal se realizó mediante barras planas que iban desde una orejeta en la parte superior de una sección de columna hasta dos placas de eslinga atornilladas a una orejeta en la base de la sección equivalente en una columna adyacente. La barra y las placas de la eslinga tenían todas una ranura longitudinal a juego. La barra de unión se colocó entre las placas de la eslinga con las tres ranuras alineadas y superpuestas, y luego se pasó una cuña a través de las tres ranuras y se aseguró. Luego se colocaron dos "chavetas" (cuñas de metal) [nota 11] para llenar el resto de la superposición de la ranura y se introdujeron con fuerza para poner la atadura bajo tensión.
Noble había asumido que las chavetas eran demasiado pequeñas y no se habían introducido con fuerza en primer lugar, pero en las traviesas traqueteantes las chavetas estaban sueltas, e incluso si se metían completamente no llenarían la ranura y pondrían la barra bajo tensión. Al colocar una pieza de embalaje adicional entre las chavetas sueltas y clavarlas hacia adentro, Noble volvió a apretar las ataduras sueltas y detuvo el ruido. Había más de 4.000 juntas de chaveta y chavetas en el puente, pero Noble dijo que sólo se había tenido que volver a tensar unas 100, la mayoría entre octubre y noviembre de 1878. En su última revisión, en diciembre de 1879, sólo dos tirantes habían necesitado atención, ambos en pilares al norte de las vigas altas. Noble había encontrado grietas en cuatro secciones de columnas (una debajo de las vigas altas y tres al norte de ellas) que luego habían sido unidas con aros de hierro forjado. Noble había consultado a Bouch sobre las columnas rotas, pero no sobre los traqueteos de las traviesas. [48]
Los trabajadores de la fundición Wormit se quejaron de que las columnas habían sido fundidas con " hierro Cleveland ", que siempre tenía espuma; era menos fácil de fundir que el "buen metal escocés" [49] [nota 12] y tenía más probabilidades de dar piezas fundidas defectuosas. Los moldes se humedecieron con agua salada, [50] los núcleos se sujetaron inadecuadamente y se movieron, lo que dio como resultado un espesor desigual de las paredes de las columnas. [51] El capataz de la fundición explicó que cuando las orejetas se habían fundido de manera imperfecta; el metal faltante se añadió "quemándolo". [nota 13] Si una pieza fundida tenía orificios u otros defectos de fundición considerados fallas menores, se llenaban con 'huevo Beaumont' [nota 14] (del cual el capataz guardaba una reserva para ese propósito) y se usaba la pieza fundida. [55]
El personal de obra de Gilkes fue heredado del contratista anterior. Bajo el mando del ingeniero residente había siete subordinados, incluido un director de fundición. El director original de la fundición se fue antes de que se fundieran la mayoría de las secciones de las columnas del pilar de vigas altas. Su reemplazo también supervisaba la construcción del puente y no tenía experiencia previa en la supervisión de trabajos de fundición. [56] Era consciente de que "seguiba quemando", [57] pero el capataz le había ocultado el uso del huevo Beaumont. [58] Cuando se le mostraron defectos en las piezas fundidas del puente, dijo que no habría pasado por las columnas afectadas para su uso, ni habría pasado por columnas con espesores de pared notablemente desiguales. [56] Según su predecesor, la quema sólo se había llevado a cabo en "columnas elevadoras" temporales, que se utilizaban para permitir que las vigas se elevaran a su lugar y no formaban parte de la estructura permanente del puente. [59] Esto fue siguiendo las instrucciones del ingeniero residente, [60] quien tampoco tenía poca experiencia en fundición y confiaba en el capataz. [61]
Si bien las prácticas laborales eran responsabilidad de Gilkes, su contrato con NBR disponía que todo el trabajo realizado por el contratista estaba sujeto a la aprobación de la mano de obra por parte de Bouch. Por lo tanto, Bouch compartiría la culpa por cualquier trabajo defectuoso resultante en el puente terminado. El capataz de la fundición original, que había sido despedido por embriaguez, avaló que Gilkes comprobara personalmente las irregularidades de las primeras piezas fundidas: "El señor Gilkes, a veces una vez cada quince días y a veces una vez al mes, golpeaba una columna con un martillo, primero en una de un lado y luego del otro, y solía repasar la mayoría de ellos de esa manera sondeándolos". [62] Bouch había gastado más de £9.000 en la inspección (sus honorarios totales fueron £10.500) [63] pero no presentó ningún testigo que hubiera inspeccionado las piezas fundidas en su nombre. El propio Bouch había estado arriba aproximadamente una vez a la semana mientras se cambiaba el diseño, pero "después, cuando todo estaba en marcha, no fui tan a menudo". [64]
Bouch conservó a su propio "ingeniero residente", William Paterson, que se encargó de la construcción del puente, sus accesos, la línea a Leuchars y el ramal de Newport. Paterson también fue el ingeniero de la Estación General de Perth. [64] Bouch dijo al tribunal que la edad de Paterson era "en gran medida mía" pero, de hecho, Paterson era 12 años mayor [nota 15] y, en el momento de la investigación, estaba paralizado e incapaz de declarar. [66] Otro inspector designado más tarde [66] se encontraba entonces en Australia del Sur y tampoco podía presentar pruebas. Los directivos de Gilkes no podían dar fe de ninguna inspección de las piezas fundidas por parte de los inspectores de Bouch. [67] El puente terminado había sido inspeccionado en nombre de Bouch para determinar la calidad del ensamblaje, pero eso fue después de que el puente hubiera sido pintado (aunque todavía antes de que se abriera el puente, y antes de que los testigos pintores estuvieran en él en el verano de 1879), lo que escondía grietas o signos de quemado (aunque el inspector dijo que, en cualquier caso, no reconocería esos signos al verlos). [68] Durante toda la construcción, Noble había estado cuidando los cimientos y los ladrillos. [nota 16]
Henry Law había examinado los restos del puente; informó defectos en mano de obra y detalles de diseño. Cochrane y Brunlees, que prestaron testimonio más tarde, coincidieron en gran medida.
Bouch dijo que el espesor desigual no era propio de un trabajador (si lo hubiera sabido, habría elegido los mejores medios para lanzar verticalmente), pero aun así era seguro. [75]Aquí (produciendo una muestra) se ha formado un nódulo de metal frío. El metal, como es de esperar en la parte delgada, es muy imperfecto. Aquí hay un defecto que se extiende a través del espesor del metal. Aquí hay otra y aquí otra... Se encontrará que toda la parte superior de esta columna es de esa descripción, perfectamente llena de respiraderos y cenizas. Hay suficientes piezas aquí para demostrar que estos defectos eran muy extensos. [74]
David Kirkaldy probó muestras de los materiales del puente, tanto de hierro fundido como forjado, al igual que varios pernos, barras de unión y orejetas asociadas. Tanto el hierro forjado como el hierro fundido tenían buena resistencia, mientras que los pernos "eran de suficiente resistencia y de hierro adecuado". [84] [nota 19] Sin embargo, tanto las traviesas como las orejetas sanas fallaron con cargas de aproximadamente 20 toneladas, muy por debajo de lo esperado. Tanto los tirantes [80] como las orejetas se debilitaron por altas tensiones locales en el lugar donde el perno los atravesaba. [77] 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. [85]
Bouch había diseñado el puente, ayudado en sus cálculos por Allan Stewart. [nota 20] Después del accidente, Stewart había ayudado a William Pole [nota 21] a calcular lo que debería haber resistido el puente. [nota 22] Basándose en la autoridad de Stewart, habían asumido que el puente estaba diseñado contra una carga de viento de veinte libras por pie cuadrado (un kilopascales) "con el margen habitual de seguridad". [88] [nota 23] Bouch dijo que si bien se habían discutido 20 psf (0,96 kPa), había sido "guiado por el informe sobre el puente Forth" para asumir 10 psf (0,5 kPa) y, por lo tanto, no hizo ninguna consideración especial para el viento. cargando. [90] 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 a través del Firth of Forth ; que se podrían encontrar presiones de viento de hasta 40 psf (2 kPa) muy localmente, pero un promedio de 10 psf (0,5 kPa) sería un margen razonable en un tramo de 1.600 pies (490 m). [91] Este consejo había sido respaldado por varios ingenieros eminentes. [nota 24] Bouch también mencionó el consejo dado por Yolland en 1869: que la Junta de Comercio no requería ningún margen especial para cargas de viento para luces de menos de 200 pies (61 m), aunque señaló que esto era para el diseño de vigas, no de pilares. . [90] [nota 25]
Se obtuvieron pruebas de los científicos sobre el estado actual de los conocimientos sobre la carga del viento y de los ingenieros sobre las concesiones que hicieron al respecto. Airy dijo que el consejo dado era específico para los puentes colgantes y el Forth; 40 psf (1,9 kPa) podrían actuar en todo un tramo 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). [91] La presión más alta medida en Greenwich fue de 50 psf (2,4 kPa); probablemente subiría más en Escocia.
Sir George Stokes estuvo de acuerdo con Airy en que las "zarpas de gato", ondas en el agua producidas por 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 en un factor de 1,4 a 2 para obtener la carga de viento total; con un viento de 60 millas por hora (97 km/h), esto sería de 12,5 a 18 psf (0,60 a 0,86 psf). kPa). [93] Pole se refirió 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. . [94]
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 a 5 (limitando la resistencia). de hierro). [89] Tanto Pole como Law habían utilizado un tratamiento de un libro de Rankine . [nota 26] Law estuvo de acuerdo con Rankine en que la presión del viento más alta vista en Gran Bretaña fue de 55 psf (2,6 kPa) como 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 sirve especular sobre si es una estimación justa o no". [95] Pole lo había ignorado porque no se dio ninguna referencia; no creía que ningún ingeniero le prestara atención al diseñar puentes; [96] pensó que 20 psf (0,96 kPa) era un margen razonable; esto era lo que Robert Stephenson había supuesto para el puente Britannia . Benjamin Baker dijo que diseñaría a 28 psf (1,3 kPa) con un margen de seguridad, pero en 15 años de investigación aún no había visto que el viento derribara una estructura que soportaría 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 de la Universidad de Glasgow , [nota 27] dudaba que el profesor tuviera el equipo para tomar las lecturas. [97]
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 a las características vulnerables de los edificios en Dundee y las cabinas de señales en el extremo sur del puente. La investigación 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 Forth Rail Bridge [98] mostró que los meteorólogos estaban sobreestimando, [99] pero sus 15 psf (0,72 kPa) podrían haber sobreinterpretado los datos. [nota 28]
Law tuvo numerosas críticas al diseño del puente, algunas de las cuales se hicieron eco de otros ingenieros:
Tanto Pole como Law habían calculado que la carga de viento necesaria para derribar el puente era superior a 30 psf (1,4 kPa) (sin tomar crédito por sujetar los pernos que sujetaban las columnas de barlovento a la mampostería del pilar) [110] y concluyeron que un viento fuerte debería haber volcado el puente, en lugar de causar que se rompiera (Pole calculó que la tensión en las traviesas con una carga de viento de 20 psf (0,96 kPa) era mayor que el valor del "margen de seguridad habitual" de 5 toneladas por pulgada cuadrada, pero aun así solo la mitad de la tensión de falla [111] ) Pole calculó que la carga de viento requerida para volcar el vagón más liviano del tren (el vagón de segunda clase) era menor que la necesaria para volcar el puente; mientras que Law, atribuyéndose el mérito de tener más pasajeros en el vagón que Polonia y de las altas vigas que protegían parcialmente los vagones del viento, había llegado a la conclusión opuesta. [112]
Law concluyó que el puente, tal como fue diseñado, si su ejecución fuera perfecta no habría fallado en la forma vista [113] (Cochrane fue más lejos; "ahora estaría en pie"). [114] Los cálculos asumieron que el puente estaba en gran medida según lo diseñado, con todos los componentes en su posición prevista y los tirantes razonablemente cargados de manera uniforme. Si el puente había fallado con cargas de viento más bajas, esto era evidencia de que los defectos en el diseño y la mano de obra que él había objetado habían generado cargas desiguales, reduciendo significativamente la resistencia del puente e invalidando el cálculo. [112] Por lo tanto
Considero que en tal estructura se debería haber determinado el espesor de las columnas, cada columna individual debería haber sido examinada y no pasarse hasta que hubiera recibido la marca de la persona que la pasó como garantía de que había pasado bajo su inspección... Considero que cada perno debería haber sido un pasador firme, y debería haber encajado en los orificios a los que se aplicaba, que cada puntal debería haber tenido un tope firme, que las uniones de las columnas deberían haber sido incapaces de movimiento, y que las piezas deberían haber sido ensambladas con precisión, piso por piso en tierra y marcadas cuidadosamente y ensambladas nuevamente como habían sido debidamente ensambladas. [112]
Pole sostuvo que el cálculo era válido; los defectos se corrigían solos o tenían poco efecto, y debía buscarse alguna otra razón para el fracaso. [110] Fueron las orejetas de hierro fundido las que habían fallado; El hierro fundido era vulnerable a las cargas de choque, y la razón obvia de una carga de choque en las orejetas fue que uno de los vagones voló hacia una viga del puente. [110] Baker estuvo de acuerdo, pero sostuvo que la presión del viento no era suficiente para derribar un carruaje; El descarrilamiento fue asistido por el viento por un mecanismo diferente o por coincidencia. [115] (La propia opinión de Bouch de que el daño por colisión a la viga fue la única causa del colapso del puente [116] encontró poco apoyo).
El abogado de Bouch llamó al último testigo; de ahí que sus primeros intentos de sugerir un descarrilamiento y una colisión se hicieran poco a poco en el interrogatorio de testigos expertos universalmente antipáticos. Law "no había visto nada que indicara que los vagones abandonaron la línea" (antes del colapso del puente) [117] ni Cochrane [81] ni Brunlees. [118] Las pruebas físicas que se les presentaron sobre el descarrilamiento y el posterior impacto de uno o más vagones con las vigas fueron limitadas. Se sugirió que los dos últimos vehículos (el vagón de segunda clase y un furgón de freno) que parecían más dañados eran los descarrilados, pero (dijo Law) eran de construcción menos robusta y los demás vagones no salieron ilesos. [119] Cochrane y Brunlees agregaron que ambos lados de los vagones sufrieron daños "muy similares". [114] [120]
Bouch señaló que los raíles y sus sillas se habían destrozado en la viga que sostenía los dos últimos vagones, que la caja de grasa del vagón de segunda clase se había desprendido y había acabado en el brazo inferior de la viga oriental, [ 121 ] el estribo del lado este del vagón ha sido completamente quitado, las vigas rotas y las marcas en las vigas que muestran contacto con el techo del vagón, [122] y una tabla con marcas de ruedas haber sido lavada en Newport, pero desafortunadamente luego fue arrastrado por el agua. [123] El asistente de Bouch dio evidencia de dos conjuntos de marcas de raspaduras horizontales (rasguños muy leves en el metal o pintura en las vigas) que coincidían con las alturas de los techos de los dos últimos vagones, pero no sabía las alturas que afirmaba coincidir. . [124] Al comienzo de una de estas abrasiones, la cabeza de un remache se había levantado y astillas de madera estaban alojadas entre una barra de unión y una placa de cubierta. Luego se dieron pruebas de marcas de bridas en los tirantes de la quinta viga (al norte de los dos vagones más traseros), modificándose debidamente la teoría de la "colisión con las vigas" a todo lo que estaba detrás del descarrilamiento del ténder. [121]
Sin embargo (se respondió) las vigas habrían resultado dañadas por su caída, independientemente de su causa. Habían tenido que romperse con dinamita antes de poder recuperarlos del lecho del Tay (pero sólo después de un intento fallido de levantar la viga crucial en una sola pieza que había roto muchos de sus amarres). [125] El acoplamiento auxiliar (que claramente no pudo haber golpeado una viga) también se encontró en el brazo inferior de la viga oriental. [126] Se produjeron dos tirantes de quinta viga marcados; De hecho, uno tenía 3 marcas, pero dos de ellas estaban en la parte inferior. [127] Dugald Drummond , responsable del material rodante de NBR, examinó las pestañas de las ruedas y no encontró "magulladuras", como se esperaba si hubieran destrozado sillas. Si la carrocería del vagón de segunda clase hubiera golpeado algo a gran velocidad, habría quedado "destrozado" sin afectar el bastidor. [nota 29] Si la colisión con la viga este hubiera girado el marco, habría presentado el lado este al furgón de freno que se aproximaba, pero fue el lado oeste del marco el que resultó más dañado. Su estribo oriental no había sido arrastrado; el carruaje nunca había tenido uno (en ninguno de los lados). Las marcas de roce estaban a 6 a 7 pies (1,8 a 2,1 m) por encima de la barandilla y a 11 pies (3,4 m) por encima de la barandilla y no coincidían con la altura del techo del vagón. [129] Drummond no pensó que los vagones se habían salido de los rieles hasta que las vigas comenzaron a caer, ni había conocido nunca que un vagón (ligero o pesado) fuera arrastrado por el viento. [130]
Los tres miembros del tribunal no lograron ponerse de acuerdo sobre un informe aunque había muchos puntos en común: [131]
Rothery añadió que, dada la importancia para el diseño del puente de las perforaciones de prueba que muestran un lecho de roca poco profundo, Bouch debería haberse esforzado más y haber examinado los núcleos él mismo. [134]
Según Yolland y Barlow "la caída del puente fue ocasionada por la insuficiencia de los refuerzos transversales y las fijaciones para soportar la fuerza del vendaval en la noche del 28 de diciembre de 1879... el puente había sido tensado previamente por otros vendavales". . [135] Rothery estuvo de acuerdo y preguntó: "¿Puede haber alguna duda de que lo que causó el derrocamiento del puente fue la presión del viento que actuaba sobre una estructura mal construida y mal mantenida?" [134]
Yolland y Barlow también notaron la posibilidad de que la falla se debiera a la fractura de una columna de sotavento. [135] Rothery consideró que la tensión previa se debía "en parte a vendavales anteriores, en parte a la gran velocidad a la que se permitía a los trenes que iban hacia el norte pasar a través de las vigas altas": [134] si el impulso de un tren a 25 millas por hora ( 40 km/h) golpeando las vigas podría 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? [136] Por lo tanto, concluyó – con (afirmó) el apoyo de pruebas circunstanciales – que el puente bien podría haber fallado primero en el extremo norte; [137] desestimó explícitamente la afirmación de que el tren había golpeado las vigas antes de que cayera el puente. [137]
Yolland y Barlow concluyeron que el puente había fallado primero en el extremo sur; y no hizo ninguna conclusión explícita sobre si el tren había chocado contra las vigas. [135] En cambio, señalaron que, aparte del propio Bouch, los testigos de Bouch afirmaron/concedieron que la falla del puente se debió a una carga de choque en las orejetas fuertemente tensionadas por la carga del viento. [138] 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 refuerzos transversales que ofrecieran un margen de seguridad adecuado contra la carga del viento habría sobrevivido a un tren que chocó 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 normas a tal efecto." [139] Rothery discrepó, sintiendo que correspondía a los propios ingenieros llegar a una "regla entendida", como la regla francesa de 55 psf (2,6 kPa) [nota 31] o la estadounidense de 50 psf (2,4 kPa). [141]
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 y está firmado por Yolland y Barlow. [142] 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 de tren de Shipton-on-Cherwell ) a personas identificables como lo consideraran conveniente, y cuando el abogado de Bouch consultó con Yolland y Barlow, negaron haberlo hecho. Estuvo de acuerdo con Rothery en que "de estos defectos tanto en el diseño, como en la construcción y en el mantenimiento, Sir Thomas Bouch es, en nuestra opinión, el principal culpable". [143]
No se llevaron a cabo más investigaciones judiciales en virtud de la Sección 7 de la Ley de Regulación de Ferrocarriles de 1871 hasta que el accidente ferroviario de Hixon en 1968 puso en duda tanto la política de la Inspección de Ferrocarriles hacia los pasos a nivel automatizados como la gestión por parte del Ministerio de Transporte (el gobierno matriz de la Inspección). departamento) del movimiento de cargas anormales. Se consideró necesaria una investigación judicial de la Sección 7 para otorgar el grado requerido de independencia. [144] 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 asesores expertos y llegó a conclusiones en cuanto a culpa/responsabilidad, pero no en cuanto a responsabilidad/culpabilidad. [145]
La Junta de Comercio creó una comisión de cinco personas (Barlow, Yolland, Sir John Hawkshaw , Sir William Armstrong y Stokes) para considerar qué carga de viento se debe asumir al diseñar puentes ferroviarios.
Las velocidades del viento normalmente se medían 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 [146] que vinculaba la presión del viento con la velocidad del viento actual.
dónde:
Al examinar las presiones y velocidades del viento registradas en el Observatorio Bidston , la comisión encontró [147] que, para vientos fuertes, la presión del viento más alta podría representarse de manera muy justa, [nota 32] mediante
dónde:
Sin embargo, recomendaron que las estructuras se diseñaran para soportar una carga de viento de 56 psf (2,7 kPa), con un factor de seguridad de 4 (2 cuando solo se dependía de la gravedad). Observaron que se habían registrado presiones de viento más altas en el Observatorio Bidston, pero aún así darían cargas dentro de los márgenes de seguridad recomendados. Las presiones del viento reportadas en Bidston probablemente fueron anormalmente altas debido a las peculiaridades del sitio (uno de los puntos más altos del Wirral. [149] [150] ): una presión del viento de 30 a 40 psf (1,4 a 1,9 kPa) volcaría Los vagones de ferrocarril y eventos similares eran una rareza. (Para dar un ejemplo posterior, bien documentado, en 1903 un tren parado fue volcado en el viaducto de Levens, pero esto se debió a un "terrible vendaval" medido en Barrow in Furness y que tuvo una velocidad promedio de 100 millas por hora (160 km/h). ), se estima que hay ráfagas de hasta 120 millas por hora (190 km/h). [148] )
La NBR construyó un nuevo puente Tay de doble vía , diseñado por Barlow y construido por William Arrol & Co. de Glasgow, 18 metros (59 pies) aguas arriba y paralelo al puente original. Las obras comenzaron 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 Forth Rail , construido (también por Arrols) entre 1883 y 1890. Baker y su colega Allan Stewart recibieron el crédito principal por el diseño. y supervisar las obras de construcción. [nota 33] El puente Forth tenía un límite de velocidad de 40 mph, que no se respetaba bien. [152]
Bouch también había sido ingeniero del ferrocarril del norte de Gran Bretaña, Arbroath y Montrose , que incluía un viaducto de hierro sobre el sur de Esk. Examinado de cerca después del colapso del puente Tay, el viaducto construido no coincidía con el diseño y muchos de los pilares estaban notablemente fuera de la perpendicular. Se sospechaba que la construcción no había sido supervisada adecuadamente: los pilotes de cimentación no estaban suficientemente profundos ni firmes. Las pruebas realizadas en 1880 durante un período de 36 horas utilizando cargas muertas y rodantes provocaron que la estructura sufriera graves deformaciones y ocho de los pilares fueron declarados inseguros. [153] [154] Condenando la estructura, el coronel Yolland también expresó su opinión de que "los pilares construidos con columnas de hierro fundido de las dimensiones utilizadas en este viaducto no deberían ser sancionados en el futuro por la Junta de Comercio". [155] Sir William Arrol tuvo que desmantelarlo y reconstruirlo según un diseño de WR Galbraith antes de que la línea pudiera abrirse al tráfico en 1881. [153] [156] [157] El puente Redheugh de Bouch , construido en 1871, fue condenado en 1896. El ingeniero estructural que lo hizo dijo más tarde que el puente habría volado si alguna vez hubiera experimentado cargas de viento de 19 psf (0,91 kPa). [158]
La locomotora, NBR núm. 224 , un 4-4-0 diseñado por Thomas Wheatley y construido en Cowlairs Works en 1871, fue rescatado y reparado, permaneciendo en servicio hasta 1919, apodado "The Diver"; Muchos conductores supersticiosos se mostraron reacios a cruzar el nuevo puente. [159] [160] [161] [162] Los muñones de los pilares del puente originales todavía son visibles sobre la superficie del Tay. Se han colocado monumentos conmemorativos en ambos extremos del puente en Dundee y Wormit. [163]
Una columna del puente se exhibe en el Museo del 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. [164]
Algunos miembros del movimiento sabadista , que abogaban por restringir las actividades los domingos, señalaron el desastre como un castigo de Dios por viajar en sábado. [165] James Begg , 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: "¿Es ¿No es terrible pensar que debieron dejarse llevar cuando muchos de ellos debían saber que estaban transgrediendo la Ley de Dios?". [160] La revista Punch criticó a Begg por "convertir triunfalmente la terrible catástrofe al relato de su propio credo negro y amargo", y lo acusó de violar el precepto bíblico "No juzguéis para que no seáis juzgados" . [166]
En los últimos 40 años se han presentado varias pruebas adicionales que han llevado a reinterpretaciones de "ingeniería forense" de lo que realmente sucedió. [167] [168]
El desastre inspiró varias canciones y poemas, el más famoso " The Tay Bridge Disaster " de William McGonagall , ampliamente considerado de tan baja calidad que resulta cómico. [169] El poeta alemán Theodor Fontane , conmocionado por la noticia, escribió su poema Die Brück' am Tay . [170] [171] Se publicó sólo diez días después de que ocurriera la tragedia. La balada de C. Horne In Memory of the Tay Bridge Disaster se publicó como una andanada en mayo de 1880. Describe el momento del desastre como: [172]
El tren se metió entre las vigas
y el viento rugió con fuerza;
Se ve un destello, el puente está roto,
no se oye más el tren.
"El puente ha caído", "el puente ha caído",
se difundieron palabras de terror;
el tren se ha ido, su carga viva
está contada con los muertos.
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56°26′14.4″N 2°59′18.4″O / 56.437333°N 2.988444°W / 56.437333; -2.988444