Tay Bridge ramp

De Tay Bridge werd ontworpen door de bekende spoorwegingenieur Thomas Bouch, die een ridderorde kreeg toen de brug klaar was. Het was een rasterontwerp, een combinatie van giet- en smeedijzer. Het ontwerp was goed bekend, omdat het in 1858 met succes was toegepast in het Crumlin Viaduct in Zuid-Wales.

Een eerder gietijzeren ontwerp, de Dee-brug die in 1847 instortte, mislukte door het slechte gebruik van gietijzeren liggers. In 1867 gebruikte Gustave Eiffel een soortgelijk ontwerp voor verschillende grote viaducten in het Centraal Massief.

Plannen om een brug over de rivier de Tay te bouwen dateren van minstens 1854. De North British Railway (Tay Bridge) Act kreeg koninklijke goedkeuring op 15 juli 1870 en de eerste steen werd gelegd op 22 juli 1871.

Het brugontwerp: het basisidee

Het oorspronkelijke ontwerp betrof vakwerkliggers ondersteund door gemetselde pijlers die op de rotsen rusten. Proefboringen toonden aan dat het gesteente niet ver onder de rivier lag. Aan beide uiteinden van de brug liep het enkelspoor bovenop de brugligger, die grotendeels onder de pijlers lag. In het middendeel van de brug (de "hoge liggers") liep het spoor echter binnen de brugligger, die dan boven de pijlertoppen kon lopen. Hierdoor werd de brug hoog genoeg om zeilschepen de rivier op te laten varen naar Perth.

Naarmate de brug verder de rivier in liep, werd in december 1873 duidelijk dat het gesteente veel dieper lag. Het was te diep om als fundering voor de brugpijlers te dienen. Bouch moest de brug opnieuw ontwerpen. Hij verminderde het aantal pijlers en vergrootte de overspanning van de liggers. De pijlers werden niet langer gefundeerd, maar gebouwd door smeedijzeren caissons met bakstenen in de rivierbedding te laten zakken,

Het werk

Het bedrijf dat het contract had voor de bouw van de brug ging failliet terwijl Bouch de brug opnieuw ontwierp. Het nieuwe bedrijf leverde slecht werk. Bijna elk onderdeel van de brug was onder de maat, inclusief het ijzer en de verbindingen en bevestigingen. Gebrek aan precisie in de bouten en schoren leidde tot reparaties ter plaatse, door een getuige tijdens het latere onderzoek omschreven als "zo'n slordig stukje werk als ik ooit in mijn leven heb gezien".

Opening

De brug werd op 1 juni 1878 geopend voor passagiersverkeer. Het jaar daarop, op 20 juni 1879, stak koningin Victoria de brug over om van Balmoral naar het zuiden terug te keren. Bouch werd aan haar voorgesteld voordat ze dat deed, en op 26 juni 1879 werd hij door de koningin op Windsor Castle geridderd.

De Tay Bridge ramp

In de nacht van 28 december 1879 om 19.15 uur stortte de brug in nadat de centrale spanten het begaven tijdens hevige winterstormen. Een trein met zes wagons met 75 passagiers en bemanning, die op het moment van de instorting overstak, viel in het ijskoude water van de Tay. Alle 75 kwamen om het leven. De ramp schokte het hele land en stuurde schokgolven door de Victoriaanse ingenieursgemeenschap.

Op dat moment waaide een storm met een kracht van ongeveer tien of elf (Tropical Storm force winds: 55-72 mph/80-117 km/hr) dwars door de monding van de Tay. De motor zelf werd uit de rivier geborgen en gerepareerd voor de spoorwegen.

De instorting van de brug, die slechts 19 maanden eerder was geopend en door de Board of Trade als veilig was aangemerkt, is nog steeds de beroemdste brugramp op de Britse eilanden. De stronken van de oorspronkelijke brugpijlers zijn zelfs bij vloed nog boven het oppervlak van de Tay te zien.

Verslag van de onderzoeksrechter

Oorzaken

Het onderzoek wees uit dat "de val van de brug te wijten was aan het feit dat de dwarsbalken en bevestigingen de kracht van de storm in de nacht van 28 december 1879 niet konden weerstaan en dat de brug al eerder door andere stormen onder druk was komen te staan".

Dit is echter geen bevinding dat de brug in zijn ontwerp zou hebben gefaald. De ingenieur die een gedetailleerd rapport over het brugontwerp heeft opgesteld, zei:

"De winddruk alleen al (in de veronderstelling dat het bouwwerk perfect gemaakt en zo ontworpen was) van 37 pond per vierkante voet zou het hebben omvergeworpen, maar dat het, omdat het perfect was, viel als gevolg van een overmaat aan winddruk is duidelijk niet het geval, [omdat] het niet viel op die punten die de minste weerstand zouden hebben geboden als het bouwwerk perfect was geweest. De manier waarop het is gevallen toont aan dat er zwakke punten in de constructie moeten zijn geweest en dat, met de kennis die ik heb [van delen die al hersteld moesten worden], ... toont mij aan dat de constructie niet in die perfecte staat was".

Het gedeelte in het midden van de brug, waar de rail binnen hoge liggers liep, was waarschijnlijk topzwaar en zeer kwetsbaar bij harde wind. Noch Bouch noch de bouwers bleken regelmatig de gieterij ter plaatse te hebben bezocht waar het ijzer van de eerdere half afgebouwde brug werd hergebruikt. De cilindrische gietijzeren kolommen die de 13 langste overspanningen van de brug ondersteunen, elk 75 m lang, waren van slechte kwaliteit. Vele waren horizontaal gegoten, waardoor de wanden niet even dik waren. Er waren aanwijzingen dat de slechte kwaliteit verborgen bleef voor de (zeer gebrekkige) kwaliteitscontroles.

Met name sommige van de nokken die werden gebruikt als bevestigingspunten voor de smeedijzeren staven waren "ingebrand" in plaats van meegegoten met de kolommen. Zelfs de normale nokken waren erg zwak. Ze werden getest voor het onderzoek en bleken slechts te breken bij ongeveer 20 lange ton (20 t) in plaats van de verwachte belasting van 60 lange ton (61 t). Deze nokken bezweken en verzwakten het hele midden van de brug tijdens de storm.

Eenvoudig gezegd: de brug is mislukt door fabricagefouten. Daardoor voldeed hij niet aan de door de ontwerper geplande normen voor windbestendigheid.

• Verslag van het Hof van Onderzoek en verslag van de heer Rothery. Stationery Office, Londen 1880. [1]
• Tay Bridge Ramp: Bijlage bij het verslag van het Hof van Onderzoek. [2]