Oryginalny Tay Bridge został zaprojektowany przez znanego inżyniera kolejowego Thomasa Boucha, który otrzymał tytuł szlachecki po ukończeniu budowy mostu. Była to konstrukcja kratownicowa, łącząca odlewane i kute żelazo. Projekt ten był dobrze znany: został z powodzeniem wykorzystany w wiadukcie Crumlin w Południowej Walii w 1858 r., po tym jak użyto żeliwa w Crystal Palace.
Poprzednia konstrukcja żeliwna, most Dee, który zawalił się w 1847 r., zawiodła z powodu złego wykorzystania żeliwnych dźwigarów. Później Gustave Eiffel wykorzystał podobną konstrukcję do stworzenia kilku dużych wiaduktów w Masywie Centralnym (1867).
Propozycje budowy mostu przez rzekę Tay pochodzą co najmniej z 1854 roku. Ustawa o moście Tay (North British Railway) została zatwierdzona 15 lipca 1870 roku, a kamień węgielny położono 22 lipca 1871 roku.
Projekt mostu: podstawowa koncepcja
Pierwotny projekt zakładał zastosowanie dźwigarów kratowych wspartych na ceglanych filarach spoczywających na podłożu skalnym, którego głębokość pod rzeką wykazały próbne odwierty. Na obu końcach mostu pojedyncze tory kolejowe biegły na szczycie dźwigara mostowego, którego większa część znajdowała się poniżej wierzchołków filarów. Jednakże w środkowej części mostu ("wysokie dźwigary") linia kolejowa biegła wewnątrz dźwigara mostowego, który mógł przebiegać ponad wierzchołkami pomostów, aby zapewnić wymagany prześwit umożliwiający przepływanie żaglowców w górę rzeki (np. do Perth).
Jednak w miarę jak most wychodził w głąb rzeki, w grudniu 1873 roku stało się jasne, że skała macierzysta w rzeczywistości leży znacznie głębiej; zbyt głęboko, by mogła stanowić fundament dla filarów mostu. Bouch musiał przeprojektować most.
Zmniejszył on liczbę filarów i zwiększył rozpiętość dźwigarów. Fundamenty pomostów nie były już wykonywane do poziomu skały macierzystej, lecz poprzez zatopienie kesonów z kutego żelaza, wyłożonych cegłą, na dnie rzeki,
Praca
Firma, która miała kontrakt na budowę mostu, zbankrutowała w czasie, gdy Bouch przeprojektowywał most. Firma, która ją zastąpiła, wykonała kiepską pracę. Prawie każda część mostu nie spełniała norm, w tym żelazo, cięgna i mocowania. Brak precyzji w wykonaniu śrub i stężeń doprowadził do doraźnych napraw na miejscu, opisanych przez jednego ze świadków podczas późniejszego dochodzenia jako "tak niechlujnie wykonana robota, jaką kiedykolwiek w życiu widziałem".
Otwarcie
Most został otwarty dla ruchu pasażerskiego w dniu 1 czerwca 1878 roku. Następnego roku, 20 czerwca 1879 roku, królowa Wiktoria przejechała przez most, aby wrócić z Balmoral na południe. Zanim to uczyniła, Bouch został jej przedstawiony, a 26 czerwca 1879 r. został pasowany na rycerza przez królową na zamku Windsor.
Katastrofa mostu Tay
W nocy 28 grudnia 1879 r. o godz. 19.15 most zawalił się po tym, jak jego środkowe przęsła pękły podczas silnych zimowych wiatrów. Pociąg z sześcioma wagonami, wiozący siedemdziesięciu pięciu pasażerów i załogę, przejeżdżający w momencie zawalenia się mostu, wpadł do lodowatych wód rzeki Tay. Wszystkich siedemdziesięciu pięciu zginęło. Katastrofa wprawiła w osłupienie cały kraj i wywołała fale uderzeniowe w wiktoriańskiej społeczności inżynierskiej.
W tym czasie w ujściu rzeki Tay, prostopadle do mostu, wiała wichura o sile dziesięciu lub jedenastu stopni (wiatr o sile burzy tropikalnej: 55-72 mph/80-117 km/godz.). Sama lokomotywa została uratowana z rzeki i przywrócona kolei do użytku.
Zawalenie się mostu, otwartego zaledwie dziewiętnaście miesięcy wcześniej i uznanego za bezpieczny przez Board of Trade, jest do dziś najsłynniejszą katastrofą mostową na Wyspach Brytyjskich. Kikuty oryginalnych filarów mostu są nadal widoczne nad powierzchnią rzeki Tay, nawet podczas przypływu.
Sprawozdanie Trybunału Śledczego
Przyczyny
Śledztwo wykazało, że upadek mostu był spowodowany niewystarczającą wytrzymałością krzyżulców i mocowań na siłę wichury w nocy 28 grudnia 1879 roku oraz że most był już wcześniej nadwyrężany przez inne wichury.
Nie jest to jednak stwierdzenie, że most zgodnie z projektem uległby awarii. Inżynier wyznaczony do przeprowadzenia szczegółowych badań zeznał:
"Samo ciśnienie wiatru (zakładając, że konstrukcja była doskonale wykonana i tak zaprojektowana) w wysokości 37 funtów na stopę kwadratową przewróciłoby ją, ale to, że będąc doskonałą, przewróciła się w wyniku nadmiernego ciśnienia wiatru, nie jest oczywistą prawdą, [ponieważ] nie przewróciła się w tych punktach, które byłyby najmniejszymi liniami oporu, gdyby konstrukcja była doskonała. Sposób, w jaki się przewróciła, pokazuje, że w konstrukcji musiały być słabe punkty, a to, wraz z wiedzą, którą posiadam [o częściach, które już musiały być naprawione], ... pokazuje mi, że konstrukcja nie była w tym doskonałym stanie".
Część środkowa mostu, w której szyna biegła wewnątrz wysokich dźwigarów, była potencjalnie ciężka od góry i bardzo podatna na działanie silnych wiatrów. Wydaje się, że ani Bouch, ani wykonawca nie odwiedzali regularnie odlewni na miejscu budowy, gdzie przetwarzano żelazo z poprzedniego, w połowie zbudowanego mostu. Cylindryczne żeliwne kolumny podtrzymujące 13 najdłuższych przęseł mostu, z których każde miało długość 75 m (245 stóp), były złej jakości. Wiele z nich zostało odlanych poziomo, co spowodowało, że ścianki nie miały równej grubości i istniały pewne dowody na to, że niedoskonałe odlewy zostały ukryte przed (bardzo nieodpowiednimi) kontrolami jakości.
W szczególności, niektóre uchwyty używane jako punkty mocowania prętów stężających z kutego żelaza zostały "wypalone", a nie odlane z kolumnami. Nawet zwykłe uchwyty były bardzo słabe. Zostały one przetestowane w ramach śledztwa i okazało się, że pękają dopiero przy około 20 tonach długich (20 t), a nie przy spodziewanym obciążeniu 60 ton długich (61 t). W czasie sztormu te uchwyty zawiodły i zdestabilizowały całą środkową część mostu.
Mówiąc prościej, most zawiódł z powodu wad w jego wykonaniu. Oznaczało to, że nie osiągnął on założonych przez projektanta standardów odporności na wiatr.
- Sprawozdanie Trybunału Śledczego i sprawozdanie pana Rothery'ego. Stationery Office, Londyn 1880. [1]
- Katastrofa mostu Tay: Appendix to the Report Of The Court of Inquiry. [2]
