Σιδηροδρομική γέφυρα Tay

Πρώτη σιδηροδρομική γέφυρα

Η αρχική γέφυρα Tay Bridge σχεδιάστηκε από τον γνωστό σιδηροδρομικό μηχανικό Thomas Bouch, ο οποίος τιμήθηκε με τον τίτλο του ιππότη όταν η γέφυρα ολοκληρώθηκε. Ήταν ένα σχέδιο πλέγματος-πλέγματος, που συνδύαζε χυτοσίδηρο και σφυρήλατο σίδηρο. Ο σχεδιασμός ήταν γνωστός: χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στη γέφυρα Crumlin Viaduct στη Νότια Ουαλία το 1858, μετά τη χρήση χυτοσιδήρου στο Crystal Palace.

Ένας προηγούμενος σχεδιασμός από χυτοσίδηρο, η γέφυρα Dee που κατέρρευσε το 1847, απέτυχε λόγω της κακής χρήσης χυτοσιδηρών δοκών. Αργότερα, ο Gustave Eiffel χρησιμοποίησε παρόμοιο σχεδιασμό για να δημιουργήσει αρκετές μεγάλες οδογέφυρες στο Massif Central (1867).

Οι προτάσεις για την κατασκευή γέφυρας στον ποταμό Tay χρονολογούνται τουλάχιστον από το 1854. Ο νόμος για το North British Railway (Tay Bridge) Act έλαβε τη βασιλική έγκριση στις 15 Ιουλίου 1870 και ο θεμέλιος λίθος τέθηκε στις 22 Ιουλίου 1871.

Ο σχεδιασμός της γέφυρας: η βασική ιδέα

Ο αρχικός σχεδιασμός προέβλεπε δικτυωτές δοκούς που στηρίζονταν σε πλίνθινες κολώνες και στηρίζονταν σε βραχώδη υπόβαθρο, το οποίο σύμφωνα με τις δοκιμαστικές γεωτρήσεις δεν βρισκόταν σε μεγάλο βάθος κάτω από τον ποταμό. Σε κάθε άκρο της γέφυρας η μονή σιδηροδρομική γραμμή διέτρεχε την κορυφή του φορέα της γέφυρας, το μεγαλύτερο μέρος της οποίας βρισκόταν επομένως κάτω από τις κορυφές των πυλώνων. Ωστόσο, στο κεντρικό τμήμα της γέφυρας (οι "υψηλές δοκοί") ο σιδηρόδρομος διέτρεχε το εσωτερικό της δοκού της γέφυρας, η οποία μπορούσε τότε να περνάει πάνω από τις κορυφές των ακροβάθρων για να παρέχει το απαιτούμενο διάκενο για τη διέλευση ιστιοφόρων πλοίων προς το ποτάμι (π.χ. προς το Περθ).

Ωστόσο, καθώς η γέφυρα επεκτεινόταν μέσα στο ποτάμι, τον Δεκέμβριο του 1873 έγινε σαφές ότι το υπόβαθρο βρισκόταν πολύ βαθύτερα- πολύ βαθιά για να λειτουργήσει ως θεμέλιο για τους πυλώνες της γέφυρας. Ο Bouch έπρεπε να επανασχεδιάσει τη γέφυρα.

Μείωσε τον αριθμό των πυλώνων και αύξησε το άνοιγμα των δοκών. Τα θεμέλια των ακροβάθρων δεν κατεβάζονταν πλέον μέχρι το βράχο, αλλά κατασκευάζονταν με τη βύθιση πλινθοκεραμοσκεπών σφυρήλατων σιδερένιων φρεατίων στην κοίτη του ποταμού,

Το έργο

Η εταιρεία που είχε αναλάβει την κατασκευή της γέφυρας χρεοκόπησε ενώ ο Bouch επανασχεδίαζε τη γέφυρα. Η εταιρεία αντικατάστασης έκανε κακή δουλειά. Σχεδόν κάθε μέρος της γέφυρας ήταν υποβαθμισμένο, συμπεριλαμβανομένου του σιδήρου, των δεσμών και των στερεώσεων. Η έλλειψη ακρίβειας στους κοχλίες και τα στηρίγματα οδήγησε σε επί τόπου επιδιορθώσεις, που περιγράφηκαν από έναν μάρτυρα στη μεταγενέστερη έρευνα ως "η πιο ατημέλητη δουλειά που έχω δει ποτέ στη ζωή μου".

Άνοιγμα

Η γέφυρα άνοιξε για την επιβατική κυκλοφορία την 1η Ιουνίου 1878. Την επόμενη χρονιά, στις 20 Ιουνίου 1879, η βασίλισσα Βικτωρία διέσχισε τη γέφυρα για να επιστρέψει νότια από το Balmoral. Ο Bouch της παρουσιάστηκε πριν το κάνει αυτό, και στις 26 Ιουνίου 1879 η Βασίλισσα τον ανακήρυξε ιππότη στο Κάστρο του Ουίνδσορ.

Η καταστροφή της γέφυρας Tay

Τη νύχτα της 28ης Δεκεμβρίου 1879 στις 7.15 μ.μ., η γέφυρα κατέρρευσε μετά από υποχώρηση των κεντρικών ανοιγμάτων της κατά τη διάρκεια ισχυρών χειμερινών θυελλωδών ανέμων. Ένα τρένο με έξι βαγόνια που μετέφερε εβδομήντα πέντε επιβάτες και πλήρωμα, το οποίο διέσχιζε τη στιγμή της κατάρρευσης, βυθίστηκε στα παγωμένα νερά του Tay. Και οι εβδομήντα πέντε χάθηκαν. Η καταστροφή συγκλόνισε ολόκληρη τη χώρα και προκάλεσε σοκ στη βικτοριανή κοινότητα των μηχανικών.

Εκείνη την εποχή, μια θύελλα που υπολογίζεται ότι είχε ένταση δέκα ή έντεκα (άνεμοι τροπικής καταιγίδας: 55-72 mph/80-117 km/hr) έπνεε στις εκβολές του Tay σε ορθή γωνία προς τη γέφυρα. Η ίδια η μηχανή διασώθηκε από το ποτάμι και αποκαταστάθηκε στους σιδηροδρόμους για να χρησιμοποιηθεί.

Η κατάρρευση της γέφυρας, που είχε ανοίξει μόλις δεκαεννέα μήνες νωρίτερα και είχε θεωρηθεί ασφαλής από το Board of Trade, εξακολουθεί να είναι η πιο διάσημη καταστροφή γέφυρας στα βρετανικά νησιά. Τα κούτσουρα των αρχικών πυλώνων της γέφυρας είναι ακόμη ορατά πάνω από την επιφάνεια του Tay, ακόμη και κατά την παλίρροια.

Έκθεση του ερευνητικού δικαστηρίου

Αιτίες

Η έρευνα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η πτώση της γέφυρας προκλήθηκε από την ανεπάρκεια των εγκάρσιων συνδέσμων και των στερεώσεων να αντέξουν τη δύναμη της θύελλας τη νύχτα της 28ης Δεκεμβρίου 1879 και ότι η γέφυρα είχε καταπονηθεί προηγουμένως από άλλες θύελλες.

Ωστόσο, αυτό δεν αποτελεί διαπίστωση ότι η γέφυρα, όπως είχε σχεδιαστεί, θα είχε αποτύχει. Ο μηχανικός που ορίστηκε να διενεργήσει λεπτομερείς έρευνες κατέθεσε:

"Η πίεση του ανέμου και μόνο (υποθέτοντας ότι η κατασκευή ήταν τέλεια κατασκευασμένη και έτσι σχεδιασμένη) σε ποσότητα 37 λιβρών στο τετραγωνικό πόδι θα την είχε ανατρέψει, αλλά το ότι, επειδή ήταν τέλεια, έπεσε λόγω υπερβολικής πίεσης του ανέμου, προφανώς δεν ισχύει, [επειδή] δεν έπεσε στα σημεία εκείνα που θα ήταν οι μικρότερες γραμμές αντίστασης αν η κατασκευή ήταν τέλεια. Ο τρόπος με τον οποίο έπεσε δείχνει ότι πρέπει να υπήρχαν αδύνατα σημεία στη δομή και αυτό, με τη γνώση που έχω [για τα τμήματα που έπρεπε ήδη να επισκευαστούν], ... μου δείχνει ότι η δομή δεν ήταν σε αυτή την τέλεια κατάσταση".

Το τμήμα στη μέση της γέφυρας, όπου οι σιδηροτροχιές διέρχονταν μέσα από υψηλές δοκούς, ήταν δυνητικά υπερβαρό και πολύ ευάλωτο σε ισχυρούς ανέμους. Ούτε ο Bouch ούτε ο εργολάβος φάνηκε να επισκέπτονται τακτικά το χυτήριο του εργοταξίου όπου ανακυκλώθηκε ο σίδηρος από την προηγούμενη μισοκατασκευασμένη γέφυρα. Οι κυλινδρικές χυτοσιδηρές κολώνες που στήριζαν τα 13 μεγαλύτερα ανοίγματα της γέφυρας, μήκους 75 μέτρων η καθεμία, ήταν κακής ποιότητας. Πολλές είχαν χυτευτεί οριζόντια, με αποτέλεσμα τα τοιχώματα να μην έχουν ομοιόμορφο πάχος, και υπήρχαν κάποιες ενδείξεις ότι οι ατελείς χυτεύσεις αποκρύπτονταν από τις (πολύ ανεπαρκείς) επιθεωρήσεις ποιοτικού ελέγχου.

Συγκεκριμένα, ορισμένες από τις προεξοχές που χρησιμοποιήθηκαν ως σημεία πρόσδεσης για τις ράβδους αντιστήριξης από σφυρήλατο σίδηρο είχαν "καεί" αντί να χυτευτούν μαζί με τις κολώνες. Ακόμη και οι κανονικές προεξοχές ήταν πολύ αδύναμες. Δοκιμάστηκαν για την έρευνα και αποδείχθηκε ότι έσπασαν μόνο σε περίπου 20 τόνους (20 t) αντί για το αναμενόμενο φορτίο των 60 τόνων (61 t). Αυτές οι προεξοχές αστόχησαν και αποσταθεροποίησαν ολόκληρο το κέντρο της γέφυρας κατά τη διάρκεια της καταιγίδας.

Με απλά λόγια, η γέφυρα απέτυχε λόγω ελαττωμάτων στην κατασκευή της. Αυτό σήμαινε ότι δεν έφθανε τα πρότυπα αντοχής στον άνεμο που προέβλεπε ο σχεδιαστής.

• Έκθεση του ερευνητικού δικαστηρίου και έκθεση του κ. Rothery. Stationery Office, Λονδίνο 1880. [1]
• Καταστροφή της γέφυρας Tay: Τάι: Παράρτημα στην Έκθεση του Ερευνητικού Δικαστηρίου. [2]

Ό,τι είχε απομείνει μετά την καταστροφή


Η αρχική γέφυρα Tay από τα βόρεια

Η δεύτερη γέφυρα

Μια νέα γέφυρα διπλής τροχιάς σχεδιάστηκε από τον William Henry Barlow. Κατασκευάστηκε από την William Arrol & Co. 18 μέτρα (59 πόδια) ανάντη και παράλληλα με την αρχική γέφυρα. Ο θεμέλιος λίθος τέθηκε στις 6 Ιουλίου 1883. Για την κατασκευή της χρησιμοποιήθηκαν 25.000 μετρικοί τόνοι (28.000 κοντοί τόνοι) σιδήρου και χάλυβα, 70.000 μετρικοί τόνοι (77.000 κοντοί τόνοι) σκυροδέματος, δέκα εκατομμύρια τούβλα (βάρους 37.500 μετρικών τόνων (41.300 κοντών τόνων)) και τρία εκατομμύρια πριτσίνια. Δεκατέσσερις άνδρες έχασαν τη ζωή τους κατά τη διάρκεια της κατασκευής του, οι περισσότεροι από πνιγμό.

Η δεύτερη γέφυρα εγκαινιάστηκε στις 13 Ιουλίου 1887 και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται. Το 2003, ολοκληρώθηκε ένα έργο ενίσχυσης και ανακαίνισης της γέφυρας ύψους 20,85 εκατομμυρίων λιρών (20,85 εκατομμύρια λίρες το 2020). Περισσότεροι από 1.000 μετρικοί τόνοι (1.100 κοντοί τόνοι) περιττωμάτων πουλιών αποξεσώθηκαν από το σιδερένιο πλέγμα της γέφυρας με τη χρήση εργαλείων χειρός και συσκευάστηκαν σε σάκους των 25 κιλών. Εκατοντάδες χιλιάδες πριτσίνια αφαιρέθηκαν και αντικαταστάθηκαν. Όλες οι εργασίες έγιναν σε πολύ εκτεθειμένες συνθήκες ψηλά πάνω από τις γρήγορες παλίρροιες του ποταμού.