Die ursprüngliche Tay Bridge wurde von dem bekannten Eisenbahningenieur Thomas Bouch entworfen, der bei der Fertigstellung der Brücke den Ritterschlag erhielt. Es handelte sich um einen Gitterrost-Entwurf, bei dem Guss- und Schmiedeeisen kombiniert wurden. Das Design war allgemein bekannt: Es wurde 1858 mit Erfolg beim Crumlin-Viadukt in Südwales eingesetzt, nachdem Gusseisen bereits im Crystal Palace verwendet worden war.
Eine frühere gusseiserne Konstruktion, die Dee-Brücke, die 1847 zusammenbrach, scheiterte an der mangelhaften Verwendung von Gusseisenträgern. Später verwendete Gustave Eiffel ein ähnliches Design, um mehrere große Viadukte im Zentralmassiv zu bauen (1867).
Vorschläge für den Bau einer Brücke über den Fluss Tay gehen mindestens auf das Jahr 1854 zurück. Der North British Railway (Tay Bridge) Act erhielt die königliche Zustimmung am 15. Juli 1870, und der Grundstein wurde am 22. Juli 1871 gelegt.
Der Brückenentwurf: die Grundidee
Der ursprüngliche Entwurf sah Gitterträger vor, die von Ziegelsteinpfeilern gestützt werden, die auf dem Grundgestein ruhen, wie Probebohrungen gezeigt haben, die keine große Tiefe unter dem Fluss aufweisen. An beiden Enden der Brücke verlief die eingleisige Strecke auf dem Brückenträger, die meisten lagen daher unter den Pfeilerspitzen. Im mittleren Abschnitt der Brücke (den "hohen Trägern") verlief die Eisenbahn jedoch innerhalb des Brückenträgers, der dann über den Pfeilerspitzen verlaufen konnte, um den erforderlichen Freiraum für die Durchfahrt von Segelschiffen flussaufwärts (z.B. nach Perth) zu schaffen.
Als die Brücke jedoch in den Fluss hinausragte, wurde im Dezember 1873 klar, dass das Grundgestein tatsächlich viel tiefer lag; zu tief, um als Fundament für die Brückenpfeiler zu dienen. Bouch musste die Brücke neu entwerfen.
Er reduzierte die Anzahl der Pfeiler und vergrößerte die Spannweite der Träger. Die Pfeilerfundamente wurden nicht mehr in den Fels getrieben, sondern durch das Absenken gemauerter schmiedeeiserner Caissons auf das Flussbett errichtet,
Die Arbeit
Die Firma, die den Vertrag für den Bau der Brücke hatte, ging in Konkurs, während Bouch die Brücke neu entwarf. Die Ersatzfirma leistete schlechte Arbeit. Fast alle Teile der Brücke waren minderwertig, einschließlich des Eisens und der Schwellen und Befestigungen. Mangelnde Präzision bei den Bolzen und Verstrebungen führte zu Ad-hoc-Fixierungen vor Ort, die von einem Zeugen bei der späteren Untersuchung als "ungefähr die schlampigste Arbeit, die ich je in meinem Leben gesehen habe" beschrieben wurden.
Eröffnung
Die Brücke wurde am 1. Juni 1878 für den Personenverkehr geöffnet. Im folgenden Jahr, am 20. Juni 1879, überquerte Königin Victoria die Brücke, um von Balmoral nach Süden zurückzukehren. Bouch wurde ihr zuvor überreicht, und am 26. Juni 1879 wurde er von der Königin in Windsor Castle zum Ritter geschlagen.
Die Katastrophe der Tay-Brücke
In der Nacht vom 28. Dezember 1879 um 19.15 Uhr stürzte die Brücke ein, nachdem ihre zentralen Spannweiten bei hohen Winterstürmen nachgegeben hatten. Ein Zug mit sechs Waggons mit fünfundsiebzig Passagieren und Besatzung, der zum Zeitpunkt des Einsturzes über die Brücke fuhr, stürzte in das eisige Wasser des Tay. Alle fünfundsiebzig Waggons gingen verloren. Die Katastrophe versetzte das ganze Land in Erstaunen und schickte Schockwellen durch die viktorianische Ingenieurgemeinschaft.
Zu dieser Zeit wehte ein Sturm mit einer Stärke von schätzungsweise zehn oder elf (Windstärke des Tropensturms: 55-72 mph/80-117 km/hr) die Tay-Mündung im rechten Winkel zur Brücke hinunter. Die Lokomotive selbst wurde aus dem Fluss geborgen und der Eisenbahn wieder zur Verfügung gestellt.
Der Einsturz der Brücke, die nur neunzehn Monate zuvor eröffnet und vom Handelsministerium als sicher eingestuft wurde, ist immer noch die berühmteste Brückenkatastrophe auf den Britischen Inseln. Die Stümpfe der ursprünglichen Brückenpfeiler sind selbst bei Flut noch über der Oberfläche des Tay zu sehen.
Bericht des Untersuchungsgerichtshofs
Ursachen
Die Untersuchung ergab, dass der Sturz der Brücke durch die Unzulänglichkeit der Querverstrebungen und Befestigungen verursacht wurde, die der Kraft des Sturms in der Nacht vom 28. Dezember 1879 nicht standhielten, und dass die Brücke zuvor durch andere Stürme belastet worden war.
Dies ist jedoch keine Feststellung, dass die Brücke in der entworfenen Form gescheitert wäre. Der mit der Durchführung detaillierter Untersuchungen beauftragte Ingenieur sagte aus:
"Winddruck allein (angenommen, die Struktur wäre perfekt gemacht und so konstruiert worden) in Höhe von 37 lbs. pro Quadratfuß hätte sie umgestürzt, aber dass sie, da sie perfekt war, infolge eines übermäßigen Winddrucks fiel, ist offensichtlich nicht der Fall, [weil] sie nicht auf die Punkte fiel, die bei perfekter Struktur die geringsten Widerstandslinien gewesen wären. Die Art und Weise, in der sie heruntergefallen ist, zeigt, dass es Schwachstellen in der Struktur gegeben haben muss, und dass mir das Wissen, das ich [über Teile, die bereits repariert werden mussten] habe, ... zeigt, dass die Struktur nicht in diesem perfekten Zustand war".
Der Abschnitt in der Mitte der Brücke, wo die Schiene in hohen Trägern verlief, war potentiell kopflastig und sehr anfällig für starke Winde. Weder Bouch noch das Bauunternehmen schienen regelmäßig die Gießerei vor Ort besucht zu haben, in der das Eisen der zuvor halb gebauten Brücke recycelt wurde. Die zylindrischen Gusseisensäulen, die die 13 längsten Spannweiten der Brücke tragen, von denen jede 75 m (245 ft) lang ist, waren von schlechter Qualität. Viele waren horizontal gegossen worden, mit dem Ergebnis, dass die Wände nicht gleichmäßig dick waren, und es gab einige Hinweise darauf, dass unvollkommene Gussteile vor den (sehr unzulänglichen) Qualitätskontrollinspektionen verheimlicht wurden.
Insbesondere waren einige der Laschen, die als Befestigungspunkte für die schmiedeeisernen Versteifungsstäbe dienten, "angebrannt" worden, anstatt mit den Säulen gegossen zu werden. Selbst die normalen Laschen waren sehr schwach. Sie wurden für die Untersuchung getestet und erwiesen sich bei nur etwa 20 langen Tonnen (20 t) statt der erwarteten Belastung von 60 langen Tonnen (61 t) als brüchig. Diese Laschen versagten und destabilisierten während des Sturms die gesamte Mitte der Brücke.
In einfachen Worten ausgedrückt: Die Brücke scheiterte an Mängeln in der Herstellung. Das bedeutete, dass sie die vom Konstrukteur vorgesehenen Normen für den Windwiderstand nicht erreichte.
- Bericht des Untersuchungshofes und Bericht von Herrn Rothery. Schreibwarenbüro, London 1880. [1]
- Katastrophe der Tay-Brücke: Anhang zum Bericht des Untersuchungsgerichtshofs. [2]
