El desastre del puente Tay ocurrió durante una violenta tormenta el domingo 28 de diciembre de 1879, cuando el primer puente ferroviario de Tay se derrumbó cuando un tren de Burntisland a Dundee pasó sobre él, matando a todos a bordo. El puente, diseñado por Sir Thomas Bouch, utiliza vigas de celosía sostenidas por pilares de hierro , con columnas de hierro fundido y travesaños de hierro forjado . Los pilares eran más estrechos y su refuerzo transversal era menos extenso y robusto que en diseños similares anteriores de Bouch.
Desastre del puente Tay | |
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Detalles | |
Fecha | 28 de diciembre de 1879 19:16 |
Localización | Dundee |
País | Escocia |
Línea | Edimburgo a Aberdeen Line |
Operador | Ferrocarril del norte de Gran Bretaña |
Tipo de incidente | Colapso del puente |
Causa | Fallo estructural |
Estadísticas | |
Trenes | 1 |
Pasajeros | 70 |
Fallecidos | 75 estimado, 60 muertos conocidos |
Herido | 0 |
Lista de accidentes ferroviarios del Reino Unido por año |
Bouch había buscado el 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 de viento en el diseño del puente Tay. Había otras fallas en el diseño detallado, en el mantenimiento y en el control de calidad de las piezas fundidas, todas las cuales eran, al menos en parte, responsabilidad de Bouch.
Bouch murió menos de un año después del desastre, su reputación se arruinó. Los futuros diseños de puentes británicos debían 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 .
Puente
La construcción comenzó en 1871 de un puente que se sostendría con pilares de ladrillo que descansaban sobre un lecho de roca. Las perforaciones de prueba habían demostrado que el lecho rocoso se encontraba a poca profundidad debajo del río. En cada extremo del puente, las vigas del puente eran vigas de cubierta , la parte superior de las cuales estaba al nivel de la parte superior del muelle, con el ferrocarril de vía única en la parte superior. Sin embargo, en la sección central del puente (las "vigas altas") las vigas del puente corrían como a través de cerchas por encima de la parte superior del muelle (con el ferrocarril dentro de ellas) para dar el espacio libre requerido para permitir el paso de los veleros a Perth . [1]
El lecho de roca estaba mucho más profundo de lo que habían mostrado las perforaciones de prueba, y Bouch tuvo que rediseñar el puente, con menos pilares y vigas de luz correspondientemente más largas. Los cimientos del muelle se construyeron ahora hundiendo cajones de hierro forjado revestidos de ladrillos en el lecho del río y rellenándolos con hormigón. Para reducir el peso que tenían que soportar, Bouch utilizó pilares de esqueleto 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 en cada pilar para proporcionar rigidez y estabilidad.
El concepto básico era bien conocido, pero para el puente Tay, las dimensiones del muelle estaban limitadas por el cajón. Para la parte más alta del puente, había trece vanos de vigas. Para adaptarse a la expansión térmica, solo en tres de sus catorce pilares había una conexión fija desde el pilar hasta las vigas. Por lo tanto, había tres divisiones de tramos de vigas altas vinculadas, los tramos de cada división estaban conectados estructuralmente entre sí, pero no con tramos vecinos en otras divisiones. [2] Las divisiones sur y central estaban casi niveladas, pero la división norte descendía hacia Dundee en pendientes de hasta 1 en 73. [3]
El puente fue construido por Hopkin Gilkes and Company , una empresa de Middlesbrough que había trabajado anteriormente con Bouch en viaductos de hierro. Gilkes, que primero tenía la intención de producir todo el trabajo de hierro en Teesside, utilizó una fundición en Wormit para producir los componentes de hierro fundido y para llevar a cabo un mecanizado posterior a la fundición limitado. Gilkes tenía algunas dificultades financieras; dejaron de cotizar en 1880, pero habían comenzado a liquidarse 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 30 años antes; a la muerte de 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 pudo liberarse. [5]
El cambio en el diseño aumentó el costo y requirió demoras, intensificadas después de que dos de las vigas altas cayeron cuando fueron levantadas en su lugar en febrero de 1877. La primera locomotora cruzó el puente en septiembre de 1877. Se llevó a cabo una inspección de la Junta de Comercio durante tres días de buena el tiempo en febrero de 1878; el puente fue pasado 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 viento fuerte 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 usara el puente.
Desastre
En la noche del domingo 28 de diciembre de 1879, una violenta tormenta (de 10 a 11 en la escala de Beaufort ) soplaba prácticamente en ángulo recto con el puente. [7] Los testigos dijeron que la tormenta era tan fuerte como cualquiera que hubieran visto en los 20 a 30 años que habían vivido en el área; [8] [9] uno lo llamó un 'huracán', tan malo como un tifón que había visto en el Mar de China. [10] La velocidad del viento se midió en Glasgow - 71 mph (114 km / h; 32 m / s) (promedio durante una hora) - y Aberdeen , pero no en Dundee.
Se registraron velocidades del viento más altas en intervalos más cortos, pero en la investigación un testigo experto advirtió de su falta de confiabilidad 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 soplaron a 80 mph (129 km / h; 36 m / s). [12]
El uso del puente estaba restringido a un tren a la vez mediante un sistema de bloques de señalización que usaba un bastón como símbolo . A las 7:13 pm un tren de Burntisland [13] (que consta de una locomotora 4-4-0 , su ténder , cinco vagones de pasajeros, [nota 1] y una furgoneta de equipaje [14] ) redujo la velocidad para recoger el testigo de la cabina de señales en el extremo sur del puente, luego se dirigió hacia el puente, ganando velocidad.
El señalero se giró para registrar esto y luego atendió el fuego de la cabina, pero un amigo presente en la cabina observó el tren: cuando se alejó a unas 200 yardas (180 m) de la cabina, vio chispas que salían de las ruedas del lado este. También lo había visto en el tren anterior. [15] Durante la investigación, John Black testificó que el viento empujaba las bridas de las ruedas a hacer contacto con el carril de rodadura. Black explicó que las barandillas que protegen contra el descarrilamiento eran un poco más altas e internas de las barandillas. [15] [nota 2] Este arreglo atraparía la rueda buena donde el descarrilamiento fue por la desintegración de una rueda, que 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, momento en el cual el tren estaba en las vigas altas. [16] En ese punto "hubo un repentino destello de luz brillante, y en un instante hubo una oscuridad total, las luces traseras del tren, las chispas y el destello de luz, todo ... desapareciendo en el mismo instante". [17] El hombre de señales no vio nada de esto y no lo creyó cuando se lo contó. [nota 3] Cuando el tren no apareció en la línea que salía del puente hacia Dundee, trató de hablar con la cabina de señales en el extremo norte del puente, pero descubrió que se había perdido toda comunicación con él. [18]
No solo el tren estaba en el río, sino también las vigas altas y gran parte del hierro de sus pilares de apoyo. [19] [Se necesita cita completa ] Los buzos que exploraron los restos más tarde encontraron el tren todavía dentro de las vigas, con el motor en el quinto tramo de la división sur de 5 tramos. [20] No hubo supervivientes; sólo se recuperaron 46 cadáveres [21] pero hubo 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 de los ferrocarriles, se creía que 74 o 75 personas iban en el tren. [17] Se ha sugerido que no hubo víctimas desconocidas y que la cifra más alta de 75 surge de un doble cómputo en un informe periodístico anterior, [22] pero la investigación no tomó sus cifras de bajas del Dundee Courier ; tomó pruebas juradas e hizo sus propias sumas.
La locomotora se dejó caer durante la recuperación, pero finalmente se recuperó y volvió a funcionar.
La parte delantera izquierda de la ténder locomotora recuperada
Dos vagones con restos rescatados del tren
Vigas caídas con restos de un vagón de tren de madera
Tribunal de instrucción
Evidencia
Se estableció 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, presidido, apoyado por el Coronel Yolland (Inspector de Ferrocarriles) y William Henry Barlow , Presidente de la Institución de Ingenieros Civiles . El 3 de enero de 1880, estaban tomando pruebas en Dundee; luego nombraron a Henry Law (un ingeniero civil calificado) para llevar a cabo investigaciones detalladas. Mientras esperaban su informe, celebraron nuevas audiencias en Dundee (del 26 de febrero al 3 de marzo); habiéndolo conseguido, se sentaron 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 y el diseñador tenían representación legal separada, y North British Railway (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 especificaron el propósito subyacente de la investigación: evitar una repetición, asignar culpas, asignar responsabilidades o culpabilidad, o establecer qué había sucedido con precisión. Esto condujo a dificultades (que culminaron en enfrentamientos) durante las sesiones de Westminster y 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.
Otros testigos presenciales
Dos testigos, viendo las vigas altas desde el norte casi de frente, habían visto las luces del tren hasta la tercera y cuarta viga alta, cuando desaparecieron; esto fue seguido por tres destellos de las vigas altas al norte del tren. Un testigo dijo que estos avanzaron hacia el extremo norte de las vigas altas con unos 15 segundos entre la primera y la última; [25] [nota 4] el otro que todos estaban 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 caer una viga al río en el extremo norte de las vigas altas, luego había aparecido brevemente una luz en las vigas altas del sur, desapareciendo cuando cayó otra viga; no mencionó el fuego ni los destellos. [28] [nota 5] 'Ex-Provost' Robertson [nota 6] 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 moverse hacia el puente; luego, en las vigas altas del norte, antes de que el tren pudiera alcanzarlas, vio "dos columnas de spray iluminadas con la luz, primero un destello y luego otro" y ya no pudo ver las luces en el puente; [nota 7] la única inferencia que pudo hacer fue que las columnas de rocío iluminadas, inclinadas de norte a sur a unos 75 grados, eran áreas de rocío iluminadas por las luces del puente cuando se volcó. [33]
Cómo se usó el puente: velocidad de los trenes y oscilación del puente
El ex rector Robertson había comprado un boleto de temporada entre Dundee y Newport a principios de noviembre y se preocupó por la velocidad de los trenes locales con rumbo 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 afectar la velocidad del tren, después de mediados de diciembre había utilizado su abono de temporada para viajar solo al sur, utilizando el ferry para los cruces hacia el norte.
Robertson había cronometrado el tren con su reloj de bolsillo, y para darle al ferrocarril el beneficio de la duda había redondeado a los cinco segundos más cercanos. El tiempo medido a través de las vigas (960 m (3149 pies)) era normalmente de 65 o 60 segundos, [nota 8] 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 hubiera viajado. Los trenes locales con rumbo norte a menudo se detenían para evitar retrasos en los expresos, y luego recuperaban el tiempo mientras viajaban por el puente. El gradiente hacia el puente en el extremo norte impidió altas velocidades similares en los lugareños que se dirigían al sur. Robertson dijo que el movimiento que observó fue difícil de cuantificar, aunque el movimiento lateral, que probablemente fue de 1 a 2 pulgadas (25 a 51 mm), definitivamente se debió al puente, no al tren, y el efecto fue más marcado en altas velocidad.
Otros cuatro pasajeros del tren apoyaron los tiempos de Robertson, pero solo uno había notado algún movimiento del puente. [35] [nota 9] El jefe de estación de Dundee había transmitido la queja de Robertson sobre la velocidad (no había tenido conocimiento de ninguna preocupación por la oscilación) a los conductores, y luego verificó los tiempos de cabina en cabina (en cada extremo del puente el tren estaba viajar lentamente para recoger o entregar la batuta). Sin embargo, nunca había verificado la velocidad a través de las vigas altas. [37]
Los pintores que habían trabajado en el puente a mediados de 1879 dijeron que temblaba cuando un tren estaba sobre él. [38] [nota 10] Cuando un tren entró en las vigas altas del sur, el puente se había sacudido en el extremo norte, tanto de este a oeste como, más fuertemente, de arriba a abajo. [41] El temblor fue peor cuando los trenes iban más rápido, lo que hicieron: "cuando el barco Fife estaba a punto de terminar 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 fue más alarmante que el movimiento hacia arriba y hacia 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 2 a 3 pulgadas (51 a 76 mm). Cuando lo presionaron más, solo diría 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 de menos de media pulgada (13 mm). [44]
Cómo se mantuvo el puente: lazos vibrantes y columnas agrietadas
El Ferrocarril Británico del Norte mantuvo las vías, pero retuvo 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 había dado cuenta de que algunas barras de unión diagonales estaban "castañeteando", [nota 11] y en octubre de 1878 había comenzado a remediarlo. El arriostramiento diagonal se realizaba mediante barras planas que iban desde una orejeta en la parte superior de la sección de una 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 introdujo una chaveta a través de las tres ranuras y se aseguró. Luego se colocaron dos "chavetas" (cuñas de metal) [nota 12] para llenar el resto de la superposición de la ranura, y se clavaron con fuerza para poner la brida bajo tensión.
Noble había asumido que las chavetas eran demasiado pequeñas y que no se habían subido con fuerza en primer lugar, pero en las bridas vibrantes las chavetas estaban sueltas, e incluso si se clavaran completamente, no llenarían la ranura y pondrían la barra bajo tensión. Al colocar una pieza de embalaje adicional entre las chavetas sueltas y clavar las chavetas, Noble volvió a apretar las ataduras sueltas y dejó de parlotear. Había más de 4.000 juntas de chaveta y chaveta en el puente, pero Noble dijo que solo unas 100 habían tenido que volver a tensarse, la mayoría en octubre-noviembre de 1878. En su última revisión en diciembre de 1879, solo dos amarres habían necesitado atención, ambos en los muelles 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 habían sido atadas con aros de hierro forjado. Noble había consultado a Bouch sobre las columnas agrietadas, pero no sobre los lazos parlanchines. [48]
Como se construyó el puente - la fundición Wormit
Los trabajadores de la fundición de Wormit se quejaron de que las columnas se habían fundido con ' hierro Cleveland ', que siempre tenía escoria; era menos fácil de fundir que el 'buen metal escocés' [49] [nota 13] y era más probable que dieran fundiciones defectuosas. Los moldes se humedecieron con agua salada, [50] los núcleos se sujetaron de manera inadecuada y se movieron, dando un grosor desigual de la pared de la columna. [51] El capataz de la fundición explicó que donde las orejetas se habían fundido de manera imperfecta; el metal que faltaba se añadió "ardiendo". [nota 14] Si una fundición tenía orificios u otros defectos de fundición considerados fallas menores, se rellenaban con 'huevo Beaumont' [nota 15] (del cual el capataz tenía existencias para ese propósito) y se utilizaba la fundición. [55]
Cómo se construyó el puente: gestión e inspección
El personal del sitio de Gilkes 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 fundieran la mayoría de las secciones de columna de pilares de vigas altas. Su reemplazo también supervisaba la construcción del puente y no tenía experiencia previa en la supervisión de trabajos de fundición. [56] Él era consciente de "arder", [57] pero el capataz le había ocultado el uso del huevo de Beaumont. [58] Cuando se le mostraron defectos en las fundiciones de puentes, dijo que no habría pasado las columnas afectadas para su uso, ni habría pasado columnas con espesores de pared notablemente desiguales. [56] Según su predecesor, la quema sólo se había realizado en "columnas de elevación" temporales, que se utilizaban para permitir que las vigas se levantaran en su lugar y no formaban parte de la estructura permanente del puente. [59] Eso fue por instrucciones del ingeniero residente, [60] que tampoco tenía poca experiencia en fundición y confiaba en el capataz. [61]
Si bien las prácticas de trabajo eran responsabilidad de Gilkes, su contrato con NBR estipulaba 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 de cualquier trabajo defectuoso resultante en el puente terminado. El capataz de la fundición original, que había sido despedido por borrachera, atestiguó que Gilkes probaba personalmente las irregularidades en las primeras fundiciones: "El señor Gilkes, a veces una vez cada quince días y otras 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 sonando ". [62] Bouch había gastado más de £ 9,000 en la inspección (su tarifa total era de £ 10,500) [63] pero no presentó ningún testigo que hubiera inspeccionado las piezas fundidas en su nombre. El propio Bouch se había levantado una vez a la semana mientras se cambiaba el diseño, pero "después, cuando todo estaba sucediendo, no iba tan a menudo". [64]
Bouch mantuvo su propio "ingeniero residente", William Paterson, quien se ocupó de la construcción del puente, sus accesos, la línea a Leuchars y la sucursal de Newport. Paterson también fue el ingeniero de la Estación General de Perth. [64] Bouch le dijo al tribunal que la edad de Paterson era "muy mía" pero, de hecho, Paterson era 12 años mayor [nota 16] y, en el momento de la investigación, estaba paralizado e incapaz de prestar testimonio. [66] Otro inspector designado más tarde [66] se encontraba entonces en Australia Meridional y tampoco podía declarar. Los gerentes de Gilkes no podían responder por 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 verificar la calidad del ensamblaje, pero eso fue después de que se pintó el puente (aunque aún antes de que se abriera el puente, y antes de que los testigos del pintor estuvieran en él en el verano de 1879), lo que escondió grietas o signos de quemado (aunque el inspector dijo que, en cualquier caso, no reconocería esos signos a la vista). [68] Durante toda la construcción, Noble se había ocupado de los cimientos y la mampostería. [nota 17]
"La evidencia de las ruinas"
Henry Law había examinado los restos del puente; informó defectos en la mano de obra y en los detalles del diseño. Cochrane y Brunlees, que dieron testimonio más tarde, estuvieron de acuerdo en gran medida.
- Los pilares no se habían movido ni asentado, pero la mampostería de las bases del pilar mostraba poca adherencia entre la piedra y el cemento: la piedra se había dejado demasiado lisa y no se había mojado antes de agregar el cemento. Los pernos de sujeción , a los que se sujetaban las bases de las columnas, estaban mal diseñados y atravesaban la mampostería con demasiada facilidad. [70]
- Las bridas de conexión en las secciones de la columna no estaban completamente enfrentadas (maquinadas para dar superficies lisas y planas que encajaran perfectamente entre sí), la espiga que debería haber dado una ubicación positiva de una sección en la siguiente no siempre estaba presente, [nota 18] y los pernos no llenó los agujeros. En consecuencia, lo único que se resistía al deslizamiento de una brida sobre otra era la acción de apriete de los pernos. [72] Esto se redujo a medida que las cabezas de los tornillos y las tuercas no estaban revestidas; algunas tuercas tenían rebabas de hasta 0,05 pulgadas (1,3 mm) en ellas (dio un ejemplo). Esto evitó cualquier poder de sujeción, ya que si se usara dicha tuerca en la junta de la base de la columna y posteriormente se aplastara la fresa, habría un juego libre de más de 2 pulgadas (51 mm) en la parte superior de la columna. Las nueces utilizadas eran anormalmente cortas y delgadas. [73]
- Los cuerpos de las columnas tenían un grosor de pared desigual, hasta 1 ⁄ 2 pulgada (13 mm) hacia afuera; a veces porque el núcleo se había movido durante la fundición, a veces porque las dos mitades del molde estaban desalineadas. El metal delgado era indeseable, tanto en sí mismo como porque (dado que se enfriaba más rápidamente) sería más vulnerable a los "cierres en frío" .
Bouch dijo que el grosor desigual no era propio de un trabajador, si lo hubiera sabido, habría tomado los mejores medios para lanzar verticalmente, pero aún así estaba a salvo. [75]Aquí (produciendo una muestra) hay un nódulo de metal frío que se ha formado. El metal, como era de esperar en la parte delgada, es muy imperfecto. Aquí hay un defecto que se extiende a través del grosor del metal. Aquí hay otro y aquí hay otro ... Se encontrará que todo el lado superior de esta columna es de esa descripción, perfectamente lleno de huecos y cenizas. Aquí hay suficientes piezas para demostrar que estos defectos eran muy extensos. [74]
- Los tirantes horizontales de hierro de canal no chocaban contra el cuerpo de la columna; la separación correcta dependía de que los tornillos estuvieran bien apretados (los comentarios anteriores sobre la falta de revestimiento también se aplicaron aquí). Debido a que los orificios en las orejetas no se perforaron, su posición era más aproximada y se habían instalado en el lugar algunos tirantes horizontales, dejando rebabas hasta 3 ⁄ 16 pulgadas (4.8 mm). [74]
- En el arriostramiento diagonal, la viga y las chavetas se forjaron toscamente y se dejaron sin revestir, y eran demasiado pequeñas para soportar la compresión de la fuerza que las barras de arriostramiento podrían ejercer sobre ellos. [nota 19]
- En el muelle caído más al sur, cada barra de unión a la base de una de las columnas tenía una pieza de empaque. [76]
- Los orificios de los pernos para las orejetas se fundieron con un cono; consecuentemente, el contacto entre el perno y la orejeta fue por el cojinete de la rosca del perno contra un borde de cuchillo en el extremo exterior del orificio. La rosca se aplastaría fácilmente y permitiría que se desarrollara un juego, y la carga descentrada haría fallar las orejetas con cargas mucho más bajas que si el orificio fuera cilíndrico. [77] Cochrane agregó que el cerrojo se doblaría permanentemente (y aflojaría su barra de unión hasta el punto que tuvo que ser recogido por las piezas de empaque) con una carga aún menor que aquella a la que se deformarían las chavetas; había encontrado algunos pernos de barra de sujeción doblados como aparente confirmación. [78]
- El refuerzo había fallado cuando las orejetas cedieron; en casi todos los casos, la fractura atravesó el agujero. Law no había visto evidencia de orejetas quemadas, [77] pero algunas fallas de orejetas involucraron la orejeta y un área circundante de la columna que se separó del resto de la columna, como se esperaría en la falla de una sección quemada. Además, la pintura de las columnas intactas escondería cualquier evidencia de quemado. [79]
- En algunos pilares, las secciones de la columna de la base todavía estaban en pie; en otros, las secciones de la base habían caído hacia el oeste. [80] Cochrane notó que algunas vigas caídas yacían encima de las columnas orientales, pero las columnas occidentales estaban encima de las vigas; de ahí que los ingenieros [80] [81] [82] coincidieran en que el puente se había roto antes de caer, no como consecuencia de su caída.
- Las marcas en el extremo sur de la viga alta más al sur indicaron que se había movido corporalmente hacia el este durante aproximadamente 20 pulgadas (510 mm) a través del muelle antes de caer hacia el norte. [83]
Materiales del puente
David Kirkaldy probó muestras de los materiales del puente, tanto de hierro fundido como de hierro forjado , al igual que varios pernos, tirantes y orejetas asociadas. Tanto el hierro forjado como el hierro fundido tenían buena resistencia, mientras que los pernos "tenían suficiente fuerza y hierro adecuado". [84] [nota 20] Sin embargo, tanto los tirantes como las orejetas de sonido fallaron con cargas de aproximadamente 20 toneladas, muy por debajo de lo esperado. Tanto los tirantes [80] como las orejetas se debilitaron por las elevadas tensiones locales donde el perno los perforaba. [77] Cuatro de las catorce orejetas probadas no estaban sólidas, habiendo fallado con cargas inferiores a las esperadas. Algunas orejetas de la parte superior de la columna duraron más que el hierro forjado, pero las orejetas inferiores eran significativamente más débiles. [85]
Opiniones y análisis
Windloading
Carga de viento asumida en el diseño
Bouch había diseñado el puente con la ayuda de Allan Stewart en sus cálculos . [nota 21] Después del accidente, Stewart había ayudado a William Pole [nota 22] a calcular lo que debería haber resistido el puente. [nota 23] Bajo la autoridad de Stewart, habían asumido que el puente fue diseñado contra una carga de viento de veinte libras por pie cuadrado (0.96 kPa) "con el margen de seguridad habitual". [88] [nota 24] Bouch dijo que si bien se habían discutido 20 psf (0,96 kPa), el informe sobre el puente Forth lo había guiado para asumir 10 psf (0,48 kPa) y, por lo tanto, no tenía en cuenta 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 sobre el Firth of Forth ; que las presiones del viento tan altas como 40 psf (1.9 kPa) podrían encontrarse muy localmente, pero promediar sobre un tramo de 1.600 pies (490 m) 10 psf (0.48 kPa) sería una tolerancia razonable. [91] Este consejo había sido respaldado por varios ingenieros eminentes. [nota 25] Bouch también mencionó el consejo dado por Yolland en 1869 - que la Junta de Comercio no requería ningún subsidio especial para la carga de viento para tramos de menos de 200 pies (61 m), aunque señaló que esto era para el diseño de vigas, no pilares . [90] [nota 26]
Opiniones sobre la asignación de carga de viento
Se obtuvieron pruebas de los científicos sobre el estado actual de los conocimientos sobre la carga del viento y de los ingenieros sobre la concesión que hicieron 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). [91] La presión más alta medida en Greenwich fue 50 psf (2,4 kPa); probablemente subiría más en Escocia.
Sir George Stokes estuvo de acuerdo con Airy en que las "patas de gato", ondas en el agua producidas por ráfagas, podrían tener una anchura de varios cientos de metros. Las mediciones estándar de la presión del viento eran de presión hidrostática, que debía corregirse con un factor de 1,4 a 2 para obtener una carga de viento total; con un viento de 60 millas por hora (97 km / h), esto sería de 0,60 a 0,86 libras por pie cuadrado (12,5 a 18 psf). kPa). [93] Pole se refirió al trabajo de Smeaton, donde se decía que los fuertes vientos daban 10 psf (0,48 kPa), con valores más altos para vientos de 50 mph (80 km / h) o más, con la salvedad de que 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 4-5 (limitando la resistencia de hierro). [89] Tanto Pole como Law habían utilizado un tratamiento de un libro de Rankine . [nota 27] Law estuvo de acuerdo con Rankine en que la presión del viento más alta vista 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 conviene 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 una asignación 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 búsqueda aún no había visto que el viento derribara una estructura que resistiría 20 psf (0,96 kPa). Dudaba de las presiones de Rankine porque no era un experimentalista; dijo que los datos eran observaciones del profesor Regius de astronomía en la Universidad de Glasgow [nota 28] y dudaba que el profesor tuviera el equipo para tomar las lecturas. [97]
Análisis de Baker
Baker argumentó que la presión del viento en las vigas altas no había superado los 15 psf (0,72 kPa), debido a la ausencia de daños en las características vulnerables de los edificios de 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 puente Forth Rail [98] mostró que los meteorólogos estaban sobrestimando, [99] pero sus 15 psf (0,72 kPa) podrían haber interpretado en exceso los datos. [nota 29]
Opiniones sobre componentes de puentes
Law tuvo numerosas críticas al diseño del puente, algunas de las cuales se hicieron eco de otros ingenieros:
- Pensó que los pilares deberían haber sido más anchos (tanto para contrarrestar el vuelco como para aumentar las fuerzas de los componentes horizontales que podían soportar los tirantes) y rectangulares (para aumentar el número de tirantes que resisten directamente las fuerzas laterales); por lo menos debería haber habido refuerzos laterales entre las columnas más externas de los pilares. [102]
- Los orificios de las orejetas deberían haber sido perforados y las barras de unión aseguradas con pasadores que llenan los orificios (en lugar de pernos). [73] Cochrane testificó que no le sorprendió que los agujeros de los pernos fueran cónicos. Señaló que los moldeadores eran conocidos por esto, a menos que te pusieras sobre ellos. Aun así, no dependería de la supervisión o la inspección, haría que los agujeros fueran perforados o escariados para asegurarse de que fueran cilíndricos porque tenía una influencia importante en la estabilidad de la estructura. [103] Pole, llamado por el abogado de Bouch, estuvo de acuerdo. [104]
- Bouch dijo que si hubiera sabido que los agujeros eran cónicos, los habría taladrado o escariado. [63] Gilkes dijo que la fundición de los orificios de las orejetas cónicas se habría hecho "como una cuestión de rutina, ya menos que se hubiera llamado la atención sobre ello, no se consideraría entonces tan importante como lo pensamos ahora". [105]
- Las orejetas moldeadas tendían a hacer fundiciones defectuosas (Cochrane dijo que había visto ejemplos en las ruinas del puente [103] ) y habían impedido el revestimiento del lado exterior de las bridas. [102] Cochrane agregó que su uso significaba que las columnas tenían que ser moldeadas horizontalmente en lugar de verticalmente, dando así un moldeado menos satisfactorio; [106] ya menos que las orejetas se empaquetaran cuidadosamente durante el atornillado, podrían dañarse o tensarse. [107]
- Para un muelle tan alto, Gilkes habría preferido algún otro medio de sujetar las ataduras a las columnas "sabiendo lo traicionero que es el hierro fundido, pero si un ingeniero me diera tal cosa para hacer, debería hacerlo sin dudarlo, creyendo que él había distribuido la fuerza correctamente ". [105] Una carta de Bouch a Gilkes el 22 de enero de 1875 había señalado que Gilkes estaba "inclinado a preferir hacer las uniones de las columnas metálicas iguales a las de Beelah y Deepdale". [108] Cuando Rothery le preguntó por qué se había apartado de los arriostramientos del viaducto de Belah , Bouch se había referido a un cambio de opinión sobre la fuerza del viento; presionado por otras razones, dijo que las corbatas al estilo Belah "eran mucho más caras; esto era un ahorro de dinero". [109]
Modelado de fallas de puentes y conclusiones extraídas
Tanto Pole como Law habían calculado que la carga de viento necesaria para volcar el puente era de más de 30 psf (1,4 kPa) (sin tomar crédito por sujetar los pernos que sujetan las columnas de barlovento a la mampostería del pilar) [110] y concluyeron que un viento fuerte debería haber volcado el puente, en lugar de hacer que se rompa (Pole calculó que la tensión en los tirantes a 20 psf (0,96 kPa) de carga de viento era mayor que el valor del 'margen de seguridad habitual' de 5 toneladas por pulgada cuadrada, pero aún 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 Pole y de las vigas altas que protegen parcialmente los vagones del viento, había llegado a la conclusión opuesta. [112]
Ley: las causas fueron la carga del viento, el diseño deficiente y el control de calidad deficiente
Law concluyó que el puente, tal como se diseñó, si fuera perfecto en ejecución, no habría fallado de la manera que se ve [113] (Cochrane fue más allá; "estaría en pie ahora"). [114] Los cálculos asumieron que el puente estaba en gran parte como fue 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 de diseño y mano de obra a los que se había opuesto habían provocado cargas desiguales, redujeron significativamente la resistencia del puente e invalidaron el cálculo. [112] Por lo tanto
Considero que en tal estructura se debería haber determinado el grosor de las columnas, cada columna individual debería haber sido examinada y no pasada hasta que no hubiera recibido la marca de la persona que la pasó como garantía de que había pasado por debajo. su inspección ... considero que cada perno debería haber sido un pasador fijo, y debería haber encajado en los orificios a los que se aplicó, que cada puntal debería haber tenido un pilar firme, que las juntas de las columnas deberían haber sido incapaces de movimiento, y que las piezas deberían haber sido ensambladas con precisión, piso por piso sobre el terreno y cuidadosamente marcadas y ensambladas de nuevo como habían sido instaladas correctamente. [112]
Poste: las causas fueron la carga del viento y el impacto de los vagones descarrilados
Pole sostuvo que el cálculo era válido; los defectos eran autocorregibles o tenían poco efecto, y debería buscarse alguna otra razón para el fracaso. [110] Fueron las orejetas de hierro fundido las que fallaron; el hierro fundido era vulnerable a las cargas de impacto, y la razón obvia de una carga de impacto en las orejetas era uno de los vagones que se volcó y chocó contra la viga del puente. [110] Baker estuvo de acuerdo, pero sostuvo que la presión del viento no era suficiente para sobrevolar un carruaje; el descarrilamiento fue asistido por el viento por un mecanismo diferente o fue coincidente. [115] (La propia opinión de Bouch de que el daño por colisión en la viga fue la única causa del colapso del puente [116] encontró poco apoyo).
"¿El Tren golpeó las Vigas?"
El abogado de Bouch llamó a los testigos en último lugar; de ahí que sus primeros intentos de sugerir descarrilamiento y colisión se hicieron poco a poco en el contrainterrogatorio de testigos expertos universalmente antipáticos. Law "no había visto nada que indicara que los vagones abandonaran la línea" (antes del colapso del puente) [117] ni Cochrane [81] ni Brunlees. [118] La evidencia física que se les presentó para el descarrilamiento y el impacto posterior de uno o más carruajes con las vigas fue limitada. Se sugirió que los dos últimos vehículos (el vagón de segunda clase y una furgoneta de freno) que parecían más dañados eran los descarrilados, pero (decía Law) eran de construcción menos robusta y los otros vagones no salieron ilesos. [119] Cochrane y Brunlees agregaron que ambos lados de los vagones sufrieron daños "muy parecidos". [114] [120]
Bouch señaló que los rieles y sus sillas se rompieron en la viga que sostenía los dos últimos vagones, que la caja de grasa del vagón de segunda clase se había desprendido y terminaba en el brazo inferior de la viga este, [121] para el reposapiés del lado este del vagón se ha quitado por completo, las vigas están rotas y las marcas en las vigas que muestran contacto con el techo del carro, [122] y una tabla con marcas de ruedas que ha sido lavada en Newport, pero desafortunadamente luego se lavó. [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 él afirmaba coincidir. . [124] 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 dieron pruebas de las marcas de las bridas 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 descarrilara. [121]
Sin embargo, (se contrarrestó) las vigas habrían sido dañadas por su caída independientemente de su causa. Tuvieron que romperse con dinamita antes de que pudieran ser recuperados del lecho del Tay (pero solo después de un intento fallido de levantar la viga crucial en una sola pieza que había roto muchos lazos de las vigas). [125] El acoplamiento tierno (que claramente no pudo haber golpeado una viga) también se había encontrado en el brazo inferior de la viga este. [126] Se produjeron dos tirantes marcados de quinta viga; uno de hecho tenía 3 marcas, pero dos de ellos estaban en la parte inferior. [127] Dugald Drummond , responsable del material rodante de NBR, examinó las bridas de las ruedas y no encontró "magulladuras", como se esperaba si hubieran destrozado sillas. Si la carrocería de segunda clase hubiera golpeado algo a gran velocidad, habría sido "derribado por completo" sin afectar la estructura inferior. [nota 30] Si la colisión con la viga este hubiera hecho girar el bastidor, habría presentado el lado este a la furgoneta de freno que se aproxima, pero fue el lado oeste del bastidor el que resultó más dañado. Su estribo oriental no se había quitado; el carruaje nunca había tenido uno (a ambos lados). Las marcas de raspado estaban a 6 a 7 pies (1,8 a 2,1 m) por encima del riel y a 11 pies (3,4 m) por encima del riel y no coincidían con la altura del techo del carruaje. [129] Drummond no creía que los carruajes se hubieran salido de los rieles hasta después de que las vigas comenzaran a caer, ni había conocido nunca que un carruaje (liviano o pesado) fuera derribado por el viento. [130]
Recomendaciones
Los tres miembros del tribunal no llegaron a un acuerdo sobre un informe, aunque hubo muchos puntos en común: [131]
Factores contributivos
- ni los cimientos ni las vigas fueron culpables
- la calidad del hierro forjado, aunque no de la mejor, no fue un factor
- el hierro fundido también era bastante bueno, pero presentaba dificultades para fundir
- la mano de obra y el montaje de los pilares eran inferiores en muchos aspectos
- el refuerzo transversal de los pilares y sus fijaciones eran demasiado débiles para resistir los fuertes vendavales. Rothery se quejó de que el refuerzo transversal no era tan sólido ni estaba tan bien ajustado como en el viaducto de Belah; [132] Yolland y Barlow afirmaron que el peso / costo de los refuerzos transversales era una fracción desproporcionadamente pequeña del peso / costo total de la herrería. [133]
- hubo una supervisión insuficientemente estricta de la fundición de Wormit (una gran reducción aparente de resistencia en el hierro fundido se atribuyó a que las fijaciones ejercen presión sobre los bordes de las orejetas, en lugar de actuar de manera justa sobre ellas) [133]
- la supervisión del puente después de su finalización fue insatisfactoria; Noble no tenía experiencia en herrajes ni ninguna instrucción definida para informar sobre los herrajes.
- No obstante, Noble debería haber informado de los lazos sueltos. [nota 31] El uso de piezas de embalaje podría haber fijado los pilares en una forma distorsionada.
- el límite de 25 millas por hora (40 km / h) no se había aplicado y se excedía con frecuencia.
Rothery agregó que, dada la importancia para el diseño del puente de las perforaciones de prueba que muestran un lecho rocoso poco profundo, Bouch debería haberse esforzado más y haber examinado los núcleos él mismo. [134]
"Verdadera causa de la caída del puente"
Según Yolland y Barlow "la caída del puente fue ocasionada por la insuficiencia de los travesaños y fijaciones para sostener la fuerza del vendaval de la noche del 28 de diciembre de 1879 ... el puente había sido previamente tensado por otros vendavales" . [135] Rothery estuvo de acuerdo, preguntando "¿Puede haber alguna duda de que lo que causó el derrumbe del puente fue la presión del viento que actuaba sobre una estructura mal construida y mal mantenida?" [134]
Diferencias sustanciales entre informes
Yolland y Barlow también señalaron la posibilidad de que la falla se debiera a la fractura de una columna de sotavento. [135] Rothery sintió que el esfuerzo previo fue "en parte por vendavales anteriores, en parte por la gran velocidad a la que se permitía que los trenes que iban hacia el norte pasaran por las vigas altas": [134] si el impulso de un tren a 25 millas por hora ( 40 km / h) golpear las vigas podría causar la caída del puente, ¿cuál debe haber sido el efecto acumulativo del frenado repetido de los trenes desde 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] rechazó 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 ningún hallazgo explícito sobre si el tren había chocado contra las vigas. [135] 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 en las orejetas muy estresadas 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 opinión de que un puente con un refuerzo transversal que ofreciera 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; por lo tanto, recomendamos que la Junta de Comercio debería tomar las medidas que sean necesarias para el establecimiento de normas a tal efecto ". [139] Rothery discrepó, sintiendo que era para los propios ingenieros llegar a una 'regla entendida', como la regla francesa de 55 psf (2,6 kPa) [nota 32] o los 50 psf (2,4 kPa) de EE. UU. [141]
Diferencias de presentación entre informes
El informe de la minoría de Rothery es más detallado en su análisis, más dispuesto a culpar a los individuos nombrados y más citable, pero el informe oficial de la corte es relativamente breve, firmado por Yolland y Barlow. [142] Rothery dijo que sus colegas se habían negado a unirse a él en la asignación de culpas, con el argumento de que esto estaba fuera de sus términos de referencia. Sin embargo, las investigaciones previas de la Sección 7 se habían sentido claramente libres de culpar ( accidente ferroviario de Thorpe ) o exculpar ( accidente ferroviario de Shipton-on-Cherwell ) a personas identificables como lo consideraran oportuno, y cuando el abogado de Bouch consultó con Yolland y Barlow, negaron haberlo hecho. Estuvo 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". [143]
Secuelas
Consultas sobre la sección 7
No se llevaron a cabo más investigaciones judiciales en virtud del artículo 7 de la Ley de reglamentación de los 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 hacia los pasos a nivel automatizados como la gestión 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 dar el grado requerido de independencia. [144] La estructura y los términos de referencia estaban mejor definidos que para la investigación Tay Bridge. Brian Gibbens, QC, contó con el apoyo de dos asesores expertos y realizó conclusiones sobre culpa / responsabilidad, pero no sobre responsabilidad / culpabilidad. [145]
Comisión de Presión del Viento (Estructuras Ferroviarias)
La Junta de Comercio estableció una comisión de 5 hombres (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 se midieron normalmente en 'millas recorridas en una hora' (es decir, la velocidad del viento promedió durante una hora), por lo que fue difícil aplicar la tabla de Smeaton [146] que vinculaba la presión del viento con la velocidad actual del viento.
dónde:
- es la presión instantánea del viento (libras por pie cuadrado)
- es la velocidad instantánea del aire en millas por hora
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 33] por
dónde:
- es la presión de viento instantánea máxima experimentada (libras por pie cuadrado)
- son las 'millas recorridas en una hora' (velocidad media del viento en una hora) 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 cuando solo se confiaba en la gravedad). Observaron que se habían registrado presiones de viento más altas en el Observatorio Bidston, pero que aún darían cargas dentro de los márgenes de seguridad recomendados. Las presiones del viento reportadas en Bidston fueron probablemente anormalmente altas debido a las peculiaridades del sitio (uno de los puntos más altos en el Wirral. [149] [150] ): una presión del viento de 30-40 psf (1.4-1.9 kPa) se volcaría los vagones de ferrocarril y tales eventos eran una rareza. (Para dar un ejemplo posterior, bien documentado, en 1903 un tren estacionario se volcó en el viaducto de Levens, pero esto fue por un 'terrible vendaval' medido en Barrow en Furness para tener una velocidad promedio de 100 millas por hora (160 km / h ), estimada en ráfagas de hasta 120 millas por hora (190 km / h). [148] )
Puentes
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. 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 Forth Rail , construido (también por Arrols) entre 1883 y 1890. Baker y su colega Allan Stewart recibieron el mayor crédito por el diseño. y supervisar el trabajo de construcción. [nota 34] El Forth Bridge tenía un límite de velocidad de 40 mph, que no se observó bien. [152]
Bouch también había sido ingeniero para el ferrocarril North British, Arbroath y Montrose , que incluía un viaducto de hierro sobre el South 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 se habían clavado con suficiente profundidad o firmeza. Las pruebas realizadas en 1880 durante un período de 36 horas utilizando cargas tanto muertas como rodantes llevaron a que la estructura se distorsionara seriamente 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, al hacerlo, el ingeniero estructural dijo más tarde que el puente se habría volcado si alguna vez hubiera visto cargas de viento de 19 psf (0,91 kPa). [158]
Recordatorios
La locomotora, NBR no. 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 puente nuevo. [159] [160] [161] [162] Los tocones de los pilares originales del puente todavía son visibles sobre la superficie del Tay. Se han colocado monumentos en cada extremo del puente en Dundee y Wormit. [163]
Una columna del puente se exhibe en el Museo de Transporte de Dundee .
El 28 de diciembre de 2019, Dundee Walterfronts Walks organizó una caminata de recuerdo para conmemorar el 140 aniversario del desastre del puente Tay. [164]
Reinterpretaciones modernas
Se han presentado varias pruebas adicionales en los últimos 40 años, lo que ha llevado a reinterpretaciones de "ingeniería forense" de lo que realmente sucedió. [165] [166]
Obras de literatura sobre el desastre
El desastre inspiró varias canciones y poemas, la más famosa de las cuales es " The Tay Bridge Disaster " de William McGonagall , considerada por muchos como de tan baja calidad que resulta cómica. [167] El poeta alemán Theodor Fontane , conmocionado por la noticia, escribió su poema Die Brück 'am Tay . [168] [169] Se publicó sólo diez días después de que ocurriera la tragedia. La balada de C. Horne En memoria del desastre del puente de Tay se publicó como una andanada en mayo de 1880. Describe el momento del desastre como: [170]
La cola entró en las vigas,
y el viento rugió fuerte;
Se ve un destello, el puente está roto,
el tren ya no se oye.
"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.
Ver también
- David Kirkaldy
- Harry Watts
- Lista de fallas y colapsos estructurales
- Lista de desastres de puentes
- Lista de accidentes ferroviarios relacionados con el viento
notas y referencias
Notas
- ^ Éstos constituían, en orden de adelante hacia atrás: un vagón de tercera clase, un vagón de primera clase, dos vagones más de tercera clase y un vagón de segunda clase. [14]
- ^ Vea [1] [ enlace muerto permanente ] que muestra cuatro rieles con los dos internos sin pulir.
- ^ No es la cuenta de Rolt, pero consulte [18]
- ↑ Maxwell, un ingeniero, pensó que los destellos eran demasiado rojos para ser chispas de fricción a menos que estuvieran teñidos por la ignición del gas que escapaba de la tubería principalde gas de la ciudad en el puente.
- ^ El hombre con quien habló a continuación recordó que este testigo (Barron) le dijo que el puente estaba en el río, pero no que Barron lo había visto caer. [29]
- ^ Uno de los 3 William Robertson que prestaron testimonio; Provost de Dundee, cuando se abrió el puente, un juez de paz y socio en una importante empresa de ingeniería en Dundee - "un ingeniero y por lo tanto capaz de dar pruebas de autoridad ..." (Rothery) - una breve biografía [30] puede haber que se encuentra en el Diccionario en línea de arquitectos escoceses
- ↑ Una luz en cada uno de los 14 muelles del canal navegable o que lo bordeaban, de los cuales había podido ver siete. [32]
- ^ debería haber medido 85 o 90 segundos si se estaba observando el límite de 25 mph (40 km / h), 60 segundos son casi 36 mph (58 km / h), 50 segundos casi 42 mph (68 km / h); el puente había sido probado a hasta 40 mph (64 km / h). [34]
- ↑ Otro pasajero testigo habló de un 'movimiento encabritado' como el que se sintió al descender de Beattock Summit o Shap Summit (el gradiente en el extremo norte del puente se asemeja mucho a los gradientes dominantes de Beattock y Shap); como el abogado de los británicos del norte señaló que el movimiento se debe al movimiento del tren. [36]
- ^ Nunca antes habían trabajado en un puente de vigas de celosía; de los recuerdos desinteresados de los viaductos de la línea Stainmore [39] [40] cabe esperar algún ruido y vibración, incluso en puentes bien cimentados.
- ^ "cualquiera de estos tirantes formados por dos barras planas de hierro están naturalmente un poco desalineados porque se cruzan entre sí, y si estuvieran sueltos y si hubiera alguna vibración haría que una barra golpeara contra otra, en consecuencia, usted tendría el ruido de una pieza de hierro golpeando contra la otra " [47]
- ^ "Las chavetas son realmente cuñas, y para evitar que esas cuñas se muevan hacia atrás, sus extremos se parten y se doblan en esa posición para evitar que se muevan hacia arriba". Mins of Evidence pág. 255 (H. Leyes). McKean ("Battle for the North" p. 142) dice que las chavetas eran de hierro fundido, pero como resultará obvio por lo anterior, eran de hierro forjado. McKean continúa comentando sobre la falla de la Inspección de Ferrocarriles al comentar sobre los peligros de golpear duro el hierro fundido.
- ^ Los expertos estuvieron de acuerdo con ellos, pero señalaron que las fundiciones de Cleveland lograron producir piezas de fundición de calidad.
- ^ Formar un molde alrededor de la orejeta defectuosa, calentar ese extremo de la columna y agregar metal fundido para llenar el molde y, con suerte, fusionar adecuadamente con el resto de la columna. [52] [53]
- ^ Una pasta hecha de cera de abejas, colofonia de violinista, finas limaduras de hierro y negro de lámpara, se fundió, se vertió en el agujero y se dejó fraguar. Una corrupción de beaumontage , un relleno utilizado en la fabricación de muebles. "La naturaleza del huevo de Beaumont es que parece ser de metal cuando se frota con una piedra". [54]
- ^ (nacido en 1810) [65] "quizás un poco demasiado avanzado en años para un trabajo de este tipo", dijo Rothery
- ↑ Según Benjamin Baker, "toda la dificultad está en los cimientos. La superestructura de los pilares es un trabajo cotidiano". [69]
- ↑ Un testigo posterior explicó que esto no se pudo verificar en la fundición, ya que las columnas de 'viga baja' no tenían espitas. [71]
- ^ Las sumas de Law aparecen (con el número y las unidades incorrectos en un punto crucial) en la p. 248 del Acta de Prueba; la versión correcta parecería ser la siguiente: las barras tenían una sección transversal de un punto seis dos cinco pulgadas cuadradas (10,48 cm 2 ) que deberían resistir más de 8 toneladas sin exceder las 5 toneladas / pulgada cuadrada, las gibs un área de 0,375 pulgadas cuadradas pulgada y fallaría en la compresión a aproximadamente 18 ton / pulgada cuadrada, es decir, algo menos de 7 toneladas. (Para completar: las orejetas - área total de aproximadamente 10 pulgadas cuadradas - deben resistir hasta 10 toneladas sin exceder el límite de diseño mucho más bajo para hierro fundido bajo tensión (1 tonelada / pulgada cuadrada).)
- ↑ El fabricante de pernos había quebrado y varios obreros descontentos alegaron que el hierro estaba en mal estado, que el comprador del perno había sobornado y que los pernos no habían sido probados.
- ^ obituario en [86]
- ↑ El artículo de Pole en WP da una descripción completa de su interés en la música y el whist, pero tal vez no atribuya todo el crédito a sus credenciales de ingeniería, para lo cual vea su obituario en [87].
- ^ presumiblemente no se habían guardado los cálculos de diseño; presumiblemente esto era una práctica normal, ya que la Investigación no hizo comentarios sobre este
- ^ la expectativa de la Junta de Comercio era que la tensión de tracción sobre el hierro forjado no debería exceder las 5 toneladas por pulgada cuadrada; esto dio un margen de al menos 4 contra la falla y aproximadamente 2 contra la deformación plástica [89]
- ^ Sir John Hawkshaw , Thomas Elliot Harrison , postor de George Parker y Barlow [92]
- ^ de hecho correcto: y los pilares del puente se diseñaron sin ningún margen especial para la carga del viento; en las sumas de Pole, si hubieran soportado vigas de 200 pies de luz (61 metros), habrían estado "dentro del código" a 20 psf (0,96 kPa); y la evidencia de Cochrane fue que el puente, si se hubiera ejecutado correctamente, no habría fallado, lo que se aplicaría a fortiori con tramos de 200 pies (61 m).
- ^ p. 184 de "Reglas y tablas útiles relativas a la medición, estructuras de ingeniería y máquinas" edición de 1866 (edición de 1872 en [2] ) fue la referencia dada; la publicación original "Sobre la estabilidad de las chimeneas de fábrica" p. 14 en las Actas de la Sociedad Filosófica de Glasgow vol IV [3] da la autoridad para la alta presión del viento
- ^ John Pringle Nichol (nombrado en el manuscrito de Rankine); Rankine había sido profesor regius de ingeniería civil allí.
- ^ Su ejemplo más desarrollado fue un panel de vidrio en una cabina de señales.
- considerar que el viento en casi el nivel del suelo en la costa sur equivale a 80 pies (24 m) por encima del Tay en medio del estuario porque había tanta perturbación del lastre (la Investigación rechazó esta suposición y, por lo tanto, la conclusión de Baker)
- la presión en el cristal de la ventana era la misma que la presión de carga del viento (no es válida en ausencia de evidencia de que las ventanas de sotavento estuvieran abiertas; tanto Barlow como Rothery lo corrigieron en esto [100] )
- a partir del trabajo que había realizado anteriormente en vidrio de otras dimensiones, el panel fallaría a 18 psf (0,86 kPa) (la investigación no discutió esto, pero la suma parece demasiado precisa dada la presión de falla variable de los paneles de vidrio aparentemente idénticos [101 ] )
- ↑ En 1871, en Maryhill, un tren NBR que corría a 20-25 millas por hora (32-40 km / h) fue ensuciado por una grúa móvil en la línea opuesta: para detalles de los daños causados, vea [128]
- ↑ Yolland y Barlow dicen que si lo hubiera hecho, habría habido tiempo suficiente para poner amarres y cierres más fuertes, lo que es difícil de reconciliar con el punto débil que han sido las orejetas integralmente fundidas.
- ↑ Utilizado por Gustave Eiffel para el diseño del viaducto de Garabit (1880), aunque solo se convirtió en un requisito oficial en 1891. [140] La referencia citada da valores para la carga de viento de diseño de 2395 N / m 2 (EE. UU.), 2633 N / m 2 (Garabit), 2649 N / m 2 (Francia, 1891 en adelante) y 2682 N / m 2 (Reino Unido, post Tay Bridge). (El valor de Eiffel es el equivalente métrico directo de los 55 psf de Rankine; el valor del código francés de 1891 lo redondea a una cifra conveniente desde el punto de vista del cálculo de 270 kg / m 2 )
- ^ "A partir de ... observaciones tomadas en Bidston de la mayor velocidad por hora y de la mayor presión sobre el pie cuadrado durante los vendavales entre los años 1867 y 1895 inclusive, encuentro que la presión promedio (24 lecturas) para una carrera de viento por hora a setenta millas por hora (110 km / h) era de cuarenta y cinco libras por pie cuadrado (2.2 kPa). De manera similar, la presión promedio (18 lecturas) a ochenta millas por hora (130 km / h) era de sesenta libras por pie cuadrado (2,9 kPa), y que a noventa millas por hora (140 km / h) (sólo 4 lecturas) era setenta y una libras por pie cuadrado (3,4 kPa) ". [148]
- ^ el contratista hizo su parte - Arrols también participó simultáneamente en la construcción del Tower Bridge ; William Arrol pasó los lunes y martes en Forth Bridge, miércoles en Tay Bridge, jueves en sus obras de Glasgow, viernes y parte del sábado en Tower Bridge; El domingo despegó. [151]
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enlaces externos
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- Análisis de ingeniería de Tom Martin del desastre del puente
- Reevaluación del desastre de Tay Bridge Open University
- El desastre del puente Tay en la revista Failure
- Página del centro de historia local de Dundee sobre el desastre
- Lista de víctimas de Tay {solo como referencia}
- Encuentra una tumba en memoria de las víctimas del río Tay
- Firth of Tay Bridge Disaster 1879: El peor desastre estructural de la historia británica en el Proyecto de gestión de emergencias suburbanas
- Tay Bridge Disaster: Apéndice al informe del tribunal de instrucción. Incluye una gran cantidad de dibujos del puente y cálculos del resultado de la presión del viento sobre la estructura.
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- Colección Tay Bridge en Archive Services, Universidad de Dundee
- ¿Se construyó el desastre en el primer puente Tay? Artículo relacionado con las participaciones de la Universidad de Dundee sobre el desastre
Coordenadas : 56 ° 26′14.4 ″ N 2 ° 59′18.4 ″ W / 56.437333 ° N 2.988444 ° W / 56.437333; -2,988444