Evidência
Um tribunal judicial de inquérito foi imediatamente estabelecido (nos termos da Seção 7 da Lei de Regulamentação Ferroviária de 1871") "sobre as causas e circunstâncias que ocasionaram" o acidente): Henry Cadogan Rothery"), Comissário de Naufrágios, Presidente, apoiado pelo Coronel Yolland") (Inspetor de Ferrovias) e William Henry Barlow, Presidente da Instituição de Engenheiros Civis"). Em 3 de janeiro de 1880, eles estavam reunindo provas em Dundee; Eles então nomearam Henry Law (um engenheiro civil qualificado) para realizar investigações detalhadas. Enquanto aguardavam o seu relatório, realizaram novas audiências em Dundee (26 de Fevereiro a 3 de Março). Assim que a recolha de provas foi concluída, instalaram-se em Westminster (19 de Abril a 8 de Maio) para considerar os aspectos de engenharia do colapso. redigido)"),[24] ambos engenheiros com vasta experiência em grandes estruturas de ferro fundido). Os termos de referência não especificavam o propósito subjacente do inquérito: evitar uma repetição, atribuir culpa, esclarecer responsabilidade ou culpabilidade, ou estabelecer precisamente o que havia acontecido. Isso levou a dificuldades (culminando em confrontos) durante as sessões de Westminster. Quando o tribunal relatou suas conclusões no final de junho, havia um Relatório de Inquérito assinado por Barlow e Yolland, e um relatório elaborado por Rothery.
Duas testemunhas, que olhavam para os faróis altos quase de frente do norte, tinham visto as luzes do trem até o terceiro e quarto faróis altos, quando desapareceram; isso foi seguido por três flashes nos faróis altos ao norte do trem. Uma testemunha disse que os flashes avançaram em direção à extremidade norte dos faróis altos com aproximadamente 15 segundos entre o primeiro e o último; enquanto a outra afirmou que todos ocorreram na extremidade norte, com menos tempo entre eles. Uma terceira testemunha viu "uma massa de fogo cair da ponte" na extremidade norte dos faróis altos. alto, então uma luz apareceu brevemente nos altos raios do sul, desaparecendo quando outro raio caiu; Ele não mencionou o fogo ou os clarões.[28][nota 5]
O 'ex-reitor' Robertson[nota 6] tinha uma boa visão da maior parte da ponte de sua casa em Newport-on-Tay,[31] mas outros edifícios bloquearam sua visão das altas vigas do sul. Ele tinha visto o trem se movendo em direção à ponte; então, nas altas vigas norte, antes que o trem pudesse alcançá-los, ele viu "duas colunas de vapor iluminadas pela luz, primeiro um flash e depois outro" e não conseguiu mais ver as luzes da ponte;
O ex-prefeito Robertson comprou um bilhete de temporada entre Dundee e Newport no início de novembro e ficou preocupado com a velocidade dos trens locais em direção ao norte nos faróis altos, que vinham causando vibrações perceptíveis, tanto verticais quanto laterais. Depois de reclamar três vezes com o chefe da estação em Dundee, suas reclamações não afetaram a velocidade dos trens. A partir de meados de dezembro, ele usou seu bilhete de temporada para viajar apenas para o sul, usando a balsa para travessias para o norte.
Robertson cronometrou o trem com seu relógio de bolso e, para dar à ferrovia o benefício da dúvida, arredondou para os cinco segundos mais próximos. O tempo medido através das vigas (3.149 pés (960 m)) foi normalmente de 65 ou 60 segundos, [nota 8], mas duas vezes foi de 50 segundos. Observando da costa, ele mediu 80 segundos para os trens que atravessavam a ponte, mas não para nenhum em que ele tivesse viajado. Os trens locais que seguiam para o norte frequentemente paravam para evitar atrasos expressos e depois ganhavam tempo enquanto atravessavam a ponte. A inclinação em direção à ponte na extremidade norte evitou altas velocidades semelhantes nos trens locais no sentido sul. Robertson disse que o movimento que observou foi difícil de quantificar, embora o movimento lateral, que provavelmente foi de 25,4 a 50,8 mm (1 a 2 polegadas), tenha sido definitivamente devido à ponte, não ao trem, e o efeito foi mais pronunciado em alta velocidade.
Quatro outros passageiros do trem confirmaram os tempos declarados por Robertson, mas apenas um notou qualquer movimento na ponte. O chefe da estação de Dundee transmitiu a reclamação de Robertson sobre velocidade (ele não tinha conhecimento de qualquer preocupação com oscilação) aos condutores e, em seguida, verificou os tempos de táxi para táxi (em cada extremidade da ponte, o trem estava viajando lentamente para pegar ou entregar a testemunha). Porém, nunca havia verificado a velocidade através dos faróis altos.[37].
Pintores que trabalharam na ponte em meados de 1879 disseram que ela tremia quando um trem passava. Quando um trem entrava nas vigas altas do sul, a ponte tremia na extremidade norte, tanto de leste para oeste e, mais fortemente, para cima e para baixo. O tremor era pior quando os trens iam mais rápido, o que acontecia: "quando o navio Fife estava muito próximo e o trem só havia alcançado a extremidade sul da ponte", [42] Um carpinteiro que trabalhou na ponte de maio a outubro de 1879 também falou de um tremor lateral, que era mais alarmante do que o movimento para cima e para baixo, e maior na junção sul entre os faróis altos e os faróis baixos. Ele não estava disposto a quantificar a amplitude de movimento, mas quando pressionado deu um valor de cerca de 2 a 3 polegadas (50,8 a 76,2 mm). Quando pressionado novamente, ele diria apenas que o movimento era distinto, amplo e perceptível.[43] Um dos capatazes dos pintores, entretanto, disse que o único movimento que viu foi de norte para sul, e que foi inferior a 1/2 polegada (12,7 mm).
A British Northern Railway foi responsável pela manutenção dos trilhos, mas confiou em Bouch para supervisionar a manutenção da ponte e nomeou Henry Noble como seu inspetor da ponte. Noble, que era pedreiro, não engenheiro, trabalhou para Bouch na construção da ponte.
Ao verificar as fundações das estacas para ver se o leito do rio estava sendo limpo ao redor delas, Noble notou que alguns tirantes diagonais estavam 'tatuando', [nota 11] e em outubro de 1878 ele começou a remediar esse problema. O contraventamento diagonal era fornecido por barras planas que iam de uma saliência no topo de uma seção da coluna até duas placas de suporte aparafusadas a uma saliência na base da seção equivalente em uma coluna adjacente. A barra de suporte e as placas tinham uma ranhura longitudinal correspondente. A barra de ligação foi colocada entre as placas de suporte com as três ranhuras alinhadas e sobrepostas e, em seguida, um suporte giratório foi inserido através das três ranhuras e fixado. Dois "cotters" (cunhas de metal) foram então colocados [nota 12] para preencher o restante da sobreposição da fenda e cravados firmemente para apertar o empate.
Noble presumiu que as cupilhas eram muito pequenas e inicialmente não haviam sido inseridas com força suficiente, mas nos flanges vibratórios os contrapinos estavam soltos e, mesmo se inseridos totalmente, eles não preencheram as ranhuras para colocar as barras em tensão. Colocando um pedaço adicional de revestimento entre as cupilhas soltas e inserindo as cupilhas, Noble reapertou as braçadeiras soltas, que pararam de chacoalhar. Havia mais de 4.000 juntas principais na ponte, mas Noble disse que apenas cerca de 100 precisaram ser retensionadas, a maioria em outubro-novembro de 1878. Na sua última inspeção em dezembro de 1879, apenas duas fixações precisavam de atenção, ambas nos pilares ao norte das vigas altas. Noble encontrou rachaduras em quatro seções de colunas, uma abaixo das vigas altas e três ao norte delas, que foram amarradas com aros de ferro forjado. Noble consultou Bouch sobre as colunas rachadas, mas não sobre as tábuas das peças diagonais.
Os trabalhadores da fundição Wormit reclamaram que as colunas foram fundidas com 'ferro Cleveland', que sempre continha escória; Era menos fácil de fundir do que o 'bom metal escocês' [49] [nota 13] e tinha maior probabilidade de produzir peças fundidas defeituosas. Os moldes foram umedecidos com água salgada, os núcleos[50] foram fixados e movidos inadequadamente, resultando em espessura irregular da parede das peças fundidas.[51] O encarregado da fundição explicou que onde as alças foram fundidas de maneira imperfeita; o metal faltante era adicionado "por queima".[nota 14] Se uma peça apresentasse cavidades ou outros defeitos de fundição considerados falhas menores, ela era preenchida com 'ovo de Beaumont',[nota 15] material do qual o capataz tinha estoques para esse fim.[55].
O pessoal da fábrica de Gilkes foi herdado do empreiteiro anterior. Sob o comando do engenheiro residente havia sete subordinados, incluindo um gerente de fundição. O gerente de fundição original saiu antes que a maioria das seções dos pilares das vigas altas fossem fundidas. Seu substituto também supervisionou a construção da ponte e não tinha experiência anterior em supervisão de trabalhos de fundição. Ele estava ciente de que eles estavam reparando defeitos com fundição a quente,[57] mas o capataz havia escondido dele o uso do ovo de Beaumont.[58] Ao ver defeitos nas peças fundidas da ponte, ele disse que não teria aprovado o uso das peças preenchidas dos pilares, nem teria passado perfis com espessuras de parede visivelmente irregulares. também não tinha muita experiência em técnicas de fundição e confiava no capataz.[61].
Embora as práticas de trabalho fossem de responsabilidade de Gilkes, seu contrato com a ferrovia estipulava que todo trabalho executado pelo empreiteiro estava sujeito à aprovação de mão de obra de Bouch. Bouch, portanto, compartilharia a culpa por qualquer trabalho defeituoso resultante na ponte acabada. O capataz da fundição original, que havia sido demitido por embriaguez, testemunhou que Gilkes aprovava pessoalmente as irregularidades nas primeiras fundições: "O Sr. Gilkes, às vezes uma vez a cada quinze dias e às vezes uma vez por mês, batia em um perfil com um martelo, primeiro de um lado e depois do outro, e costumava revisar a maioria das peças pelo modo como soavam. "[62] Bouch gastou mais de £ 9.000 na inspeção. (seus honorários totais foram de £ 10.500)[63], mas ele não apresentou nenhuma testemunha que tivesse inspecionado as peças fundidas em seu nome. O próprio Bouch levantava-se uma vez por semana enquanto o projeto estava sendo alterado, mas "mais tarde, quando a construção começou, ele não foi com tanta frequência".
Bouch manteve seu próprio "engenheiro residente", William Paterson, que cuidou da construção da ponte, seus acessos, da linha para Leuchars e do ramal para Newport, que também era o engenheiro da Estação Geral de Perth. Bouch disse ao tribunal que a idade de Paterson era "muito próxima da minha", mas, na verdade, Paterson era 12 anos mais velho que Bouch [nota 16] e, no momento da investigação, ele sofria de paralisia e não podia prestar depoimento. Outro inspetor nomeado posteriormente[66] estava então no Sul da Austrália e também não pôde prestar depoimento. Os gerentes de Gilkes não puderam responder por qualquer inspeção das peças fundidas pelos inspetores de Bouch. A ponte acabada foi inspecionada em nome de Bouch para verificar a qualidade da montagem, mas isso foi depois que a ponte foi pintada (embora ainda antes da ponte ser inaugurada, e antes que os pintores testemunhas estivessem nela no verão de 1879), o que escondeu quaisquer rachaduras ou sinais de reparo a quente (embora o inspetor tenha dito que, em qualquer caso, ele não reconheceria esses sinais a olho nu). Ao longo da construção, Noble cuidou das fundações e alvenaria.[nota 17].
Henry Law, que examinou os restos da ponte, relatou defeitos de fabricação e nos detalhes do projeto. Cochrane e Brunlees, que prestaram depoimento posteriormente, concordaram amplamente.
• - Os pilares não se moveram nem assentaram, mas a alvenaria das bases apresentava pouca aderência entre a pedra e o cimento: a pedra tinha ficado muito lisa e não tinha sido molhada antes da adição do cimento. Os chumbadores, com os quais eram fixadas as bases dos pilares, foram mal projetados e foram inseridos na alvenaria com um desenho muito simples, sem aderência suficiente.[70].
• - Os flanges de conexão "Flange (tubos)") entre as seções do pilar não estavam completamente voltados entre si (ou seja, não haviam sido usinados para obter superfícies lisas, planas e que se encaixassem perfeitamente entre si). As cavilhas que deveriam dar continuidade de uma seção a outra nem sempre estavam presentes,[nota 18] e os parafusos não preenchiam os furos correspondentes. Conseqüentemente, a única coisa que resistiu ao deslizamento de um flange sobre o outro foi a ação de aperto dos parafusos.[72] Este efeito de aperto foi reduzido porque as cabeças dos parafusos e rebites não eram suficientemente espessas; alguns tinham rebarbas") de até 0,05 polegadas (1,3 mm) (ele apresentou um exemplo). Isso prejudicou qualquer efeito de fixação, uma vez que usar rebites na junta na base de um pilar e posteriormente rebitá-los deixaria mais de 2 polegadas (50,8 mm) de folga livre no topo do pilar. As peças rebitadas usadas eram anormalmente curtas e finas.
• - Os perfis dos pilares tinham espessuras de parede desiguais, com uma diferença de até 1/2 polegada (12,7 mm); às vezes porque o núcleo se moveu durante a fundição, às vezes porque as duas metades do molde estavam desalinhadas. Peças metálicas de paredes finas eram indesejáveis, tanto por sua menor capacidade de resistência intrínseca quanto porque (uma vez que esfriavam mais rapidamente) seriam mais vulneráveis à geração de defeitos.
Aqui "(fornecendo uma amostra)" é um nódulo de metal frio que se formou. O metal, como esperado na parte fina, é muito imperfeito. Aqui há um defeito que se estende pela espessura do metal. Aqui está outro e aqui está outro... Toda a parte superior deste pilar se enquadrará nesta descrição, completamente preenchida com cavidades e cinzas. Há peças suficientes aqui para demonstrar que esses defeitos eram generalizados.[74]
Bouch disse que a espessura irregular se devia ao acabamento incorreto e que, se soubesse disso, teria tomado medidas para moldar as peças verticalmente, mas ainda as considerava seguras.
• - Os suportes horizontais de ferro do Canal não encostaram corretamente no corpo dos pilares; o espaçamento correto dependia do aperto adequado dos parafusos (comentários anteriores sobre falta de revestimento aplicados aqui também). Como os furos nas alças não foram pré-perfurados, sua posição era apenas aproximada e alguns suportes horizontais foram instalados em campo, deixando rebarbas de até 3/16 de polegada (4,8 mm).[74]
• - No contraventamento diagonal, as chavetas eram grosseiramente forjadas e deixadas sem revestimento, e eram muito pequenas para suportar a força de compressão que as barras de contraventamento poderiam exercer.[nota 19].
• - No pilar caído mais ao sul, um pedaço de cobertura foi colocado em cada barra de ligação à base.[76].
• - Os furos dos parafusos foram moldados em formato cônico; Conseqüentemente, o contato entre o parafuso e a saliência era feito pela rosca do parafuso que se apoiava contra a borda afiada na extremidade externa do furo. O ombro foi facilmente esmagado e permitiu o desenvolvimento da folga, e a carga descentralizada fez com que as alças falhassem com cargas muito mais baixas do que se o buraco fosse cilíndrico. Cochrane acrescentou que os parafusos dobrariam permanentemente (afrouxando a ligação das barras de ligação a ponto de terem que ser reforçados por peças de cobertura) sob uma carga ainda menor do que aquela em que os contrapinos se deformariam; Ele encontrou alguns parafusos do tirante tortos como aparente confirmação.
• - O contraventamento falhou dando lugar às alças; Em quase todos os casos, as fraturas passaram pelos orifícios. Law não viu nenhuma evidência de talões reparados a quente,[77] mas algumas falhas de talões com fragmentos arrancados ao redor dos rebites indicaram o uso de peças reparadas a quente. Além disso, a pintura nos pilares intactos esconderia qualquer evidência de reparos a quente.[79].
• - Em alguns pilares, as seções de base ainda estavam de pé; em outros, seções da base caíram para oeste.[80] Cochrane observou que algumas vigas caídas estavam no topo dos pilares orientais, mas os pilares ocidentais estavam no topo das vigas; Portanto, os engenheiros[80][81][82] concordaram que a ponte havia quebrado antes de cair, não como resultado de sua queda.
• - Marcas na extremidade sul da viga alta mais ao sul indicavam que ela havia se movido para leste aproximadamente 20 polegadas (508 mm) em relação ao pilar antes de cair para o norte.[83].
David Kirkaldy ") testou amostras dos materiais da ponte, tanto ferro fundido quanto forjado, bem como vários parafusos, suportes e alças associadas. Tanto o ferro forjado quanto o ferro fundido tinham boa resistência, enquanto os parafusos "tinham resistência suficiente e ferro adequado". Os reforços [80] e as alças foram enfraquecidos devido às altas tensões locais onde os parafusos os perfuraram. Algumas saliências no topo dos pilares duravam mais do que as de ferro forjado, mas as saliências inferiores eram significativamente mais fracas.[85].
Opiniões e análises
Bouch projetou a ponte, auxiliado em seus cálculos por Allan Stewart&action=edit&redlink=1 "Allan Stewart (engenheiro) (ainda não redigido)").[nota 21] Após o acidente, Stewart ajudou William Pole")[nota 22] para determinar a que a ponte deveria ter resistido.[nota 23] Sob a autoridade de Stewart, presumiu-se que a ponte seria projetada para resistir a uma carga de vento de 20 libras por pé quadrado (1 kPa).
Ele estava se referindo ao conselho dado pelo Astrônomo Real, George Biddell Airy, em 1873, quando consultado sobre o projeto de Bouch para uma ponte suspensa sobre o Firth of Forth; considerando que pressões de vento de até 40 psf (1,9 kPa) podem ser encontradas muito localmente, mas uma média de 1.600 pés (487,7 m) de intervalo de 10 psf (0,5 kPa) seria uma tolerância razoável. Este conselho foi endossado por vários engenheiros eminentes.[nota 25] Bouch também mencionou o conselho dado por Yolland em 1869: que a Junta Comercial não exigia nenhuma provisão especial para carga de vento para vãos inferiores a 200 pés (61,0 m), embora ele tenha notado que este critério era aplicável para o projeto de vigas, mas não de colunas.[90][nota 26].
Foram solicitados dados aos cientistas sobre o estado atual do conhecimento sobre a carga eólica e aos engenheiros sobre a sua aplicação. Airy disse que o conselho dado foi específico para pontes suspensas e o Forth; afirmou que era possível que uma carga de 40 psf (1,9 kPa) atuasse em um vão inteiro da ponte Tay e agora recomendaria projetá-la para 120 psf (5,7 kPa) (ou seja, 1,4 kPa com a margem de segurança usual). A pressão mais alta medida no observatório de Greenwich "Greenwich (distrito)") foi de 50 psf (2,4 kPa); provavelmente aumentaria mais na Escócia.
Sir George Stokes concordou com Airy que as “patas de gato”, ondulações na água produzidas por rajadas, poderiam ter várias centenas de metros de largura. As medições padrão da pressão do vento foram a pressão hidrostática, que teve que ser corrigida por um fator de 1,4-2 para obter a carga total do vento; com um vento de 60 milhas por hora (96,6 km/h), isso seria de 12,5 a 18 psf (0,6 a 0,9 kPa).[93] Pole referiu-se ao trabalho de Smeaton, onde foi dito que ventos fortes poderiam gerar na ordem de 10 psf (0,5 kPa), com valores mais altos recomendados para ventos de 50 mph (80,5 km/h) ou maiores, com a exceção de que esses valores eram menos seguros.
Brunlees não levou em consideração a carga do vento no Viaduto Solway "porque os vãos eram curtos e baixos; se fosse necessário, ele provavelmente teria projetado para 30 psf (1,4 kPa) com uma margem de segurança de 4-5 (limitando a resistência do ferro). [89] Tanto Pole quanto Law usaram dados de um livro de Rankine. (2,6 kPa) como razão para projetar em 200 psf (9,6 kPa) (ou seja, 50 psf (2,4 kPa) com um fator de segurança de 4). Não é aconselhável especular se esta é uma estimativa justa ou não. "[95] Pole ignorou isso porque nenhuma referência foi fornecida; ele não acreditava que nenhum engenheiro prestasse atenção a isso ao projetar pontes,[96] e achava que 20 psf (1 kPa) era uma tolerância razoável, considerando que esse valor era o que Robert Stephenson havia assumido para a ponte Britannia. Benjamin Baker "Benjamin Baker (engenheiro)") disse que projetaria para 28 psf (1,3 kPa) com uma margem de segurança, mas em 15 anos de observações ele ainda não tinha visto o vento derrubar uma estrutura que resistiria a 20 psf (1 kPa). leituras.[97].
Descobertas
Os três membros do tribunal não chegaram a acordo para redigir um único relatório, embora houvesse muitos pontos em comum:[131].
• - Nem a fundação nem as vigas apresentavam defeitos.
• - A qualidade do ferro forjado, embora não seja das melhores, não foi um factor decisivo.
• - O ferro fundido também era muito bom, mas apresentava alguns problemas de moldagem.
• - O acabamento e montagem dos pilares apresentavam defeitos em muitos aspectos.
• - O reforço transversal dos pilares e suas fixações eram demasiado fracos para resistir aos fortes vendavais. Rothery reclamou que o reforço transversal não era tão forte ou tão bem ajustado como no Viaduto Belah;[132] Yolland e Barlow afirmaram que a relação peso/custo do reforço transversal era uma fração desproporcionalmente pequena do peso/custo total das peças de ferro.[133]
• - Não houve supervisão suficientemente rigorosa da fundição Wormit (uma grande redução aparente na resistência do ferro fundido foi atribuída às fixações que exerciam pressão nas bordas das alças, em vez de agirem ortogonalmente sobre elas).[133].
• - A fiscalização da ponte após a sua conclusão foi insatisfatória; A Noble não tinha experiência com hardware nem qualquer instrução definida para relatar a condição do hardware.
• - Porém, Noble deveria ter relatado as peças de ligação soltas.[nota 31] O uso de peças de cobertura poderia ter reforçado os pilares de forma distorcida.
• - O limite de 25 milhas por hora (40,2 km/h) não foi aplicado e foi frequentemente excedido.
Rothery acrescentou que, dada a importância do projeto da ponte de furos de teste mostrando rocha rasa, Bouch deveria ter tentado mais e examinado ele mesmo as amostras.
De acordo com Yolland e Barlow "a queda da ponte foi causada pela insuficiência das travessas e fixações para sustentar a força do vendaval na noite de 28 de dezembro de 1879... a ponte já havia sido tensionada por outros vendavais."
Rothery concordou, perguntando: "Pode haver alguma dúvida de que o que causou o colapso da ponte foi a pressão do vento agindo sobre uma estrutura mal construída e mal conservada?"