Tay-sillan suunnitteli tunnettu rautatieinsinööri Thomas Bouch, joka sai ritarin arvon, kun silta valmistui. Se oli ristikkorakenteinen, valettua ja takorautaa yhdistelevä rakenne. Suunnitelma oli hyvin tunnettu, sillä sitä oli käytetty menestyksekkäästi Crumlinin viaduktiin Etelä-Walesissa vuonna 1858.
Aikaisempi valurautainen malli, Deen silta, joka romahti vuonna 1847, epäonnistui, koska valurautapalkkeja käytettiin huonosti. Vuonna 1867 Gustave Eiffel käytti samankaltaista mallia rakentaessaan useita suuria viadukteja Massif Centraliin.
Suunnitelmat sillan rakentamisesta Tay-joen yli ovat peräisin ainakin vuodelta 1854. North British Railway (Tay Bridge) Act sai kuninkaallisen hyväksynnän 15. heinäkuuta 1870, ja peruskivi laskettiin 22. heinäkuuta 1871.
Sillan suunnittelu: perusajatus
Alkuperäisen suunnitelman mukaan ristikkopalkit tukeutuivat tiilipilareihin, jotka lepäsivät kallion päällä. Koeporaukset osoittivat, että kallio ei ollut kaukana joen alapuolella. Sillan molemmissa päissä yksiraiteinen raide kulki sillan palkkien päällä, joista suurin osa oli pilarien yläosien alapuolella. Sillan keskiosassa ("korkeat palkit") rautatie kulki kuitenkin sillan palkin sisällä, jolloin se saattoi kulkea laiturien yläpuolella. Näin silta oli riittävän korkea, jotta purjelaivat saattoivat kulkea jokea pitkin Perthiin.
Kun silta kuitenkin ulotettiin jokeen, joulukuussa 1873 kävi selväksi, että kallioperä oli paljon syvemmällä. Se oli liian syvällä toimiakseen sillan pilarien perustuksena. Bouch joutui suunnittelemaan sillan uudelleen. Hän vähensi pilarien lukumäärää ja kasvatti palkkien jänneväliä. Pilarien perustuksia ei enää viety kallioperään asti, vaan ne rakennettiin upottamalla tiilivuorattuja takorautaisia korsuja joen pohjaan,
Työ
Yritys, joka oli saanut sopimuksen sillan rakentamisesta, meni konkurssiin Bouchin suunnitellessa siltaa uudelleen. Uusi yritys teki huonoa työtä. Lähes kaikki sillan osat olivat huonoja, myös rauta, siteet ja kiinnikkeet. Pulttien ja kannattimien epätarkkuus johti paikan päällä tehtäviin korjauksiin, joita eräs todistaja kuvaili myöhemmässä tutkimuksessa seuraavasti: "Noin huolimatonta työtä en ole koskaan elämässäni nähnyt".
Avaaminen
Silta avattiin matkustajaliikenteelle 1. kesäkuuta 1878. Seuraavana vuonna, 20. kesäkuuta 1879, kuningatar Victoria ylitti sillan palatakseen Balmoralista etelään. Bouch esiteltiin hänelle ennen tätä, ja 26. kesäkuuta 1879 kuningatar lyötiin ritariksi Windsorin linnassa.
Tay Bridge -katastrofi
Yöllä 28. joulukuuta 1879 kello 19.15 silta romahti, kun sen keskimmäiset tukijalat pettivät kovassa talvimyrskyssä. Junassa oli kuusi vaunua, joissa oli 75 matkustajaa ja miehistöä, ja se putosi Tay-joen jäisiin vesiin. Kaikki 75 kuolivat. Katastrofi järkytti koko maata ja aiheutti järkytyksen Victorian insinööriyhteisössä.
Tuolloin Tay-joen suistossa puhalsi noin kymmenen tai yhdentoista asteen myrskytuuli (trooppisen myrskyn voimakkuus: 55-72 mph/80-117 km/h), joka oli suorassa kulmassa siltaan nähden. Itse veturi pelastettiin joesta ja korjattiin rautatieliikenteeseen.
Vain 19 kuukautta aiemmin avatun sillan romahdus, jonka kauppakeskus oli todennut turvalliseksi, on edelleen Brittein saarten tunnetuin siltakatastrofi. Alkuperäisten siltapilareiden kannot näkyvät yhä Tay-joen pinnan yläpuolella jopa nousuveden aikaan.
Tutkintalautakunnan kertomus
Syyt
Tutkinnassa todettiin, että "sillan kaatuminen johtui siitä, että poikkipalkit ja kiinnikkeet eivät kestäneet myrskyn voimaa 28. joulukuuta 1879 yöllä, ja että silta oli aiemmin joutunut muiden myrskyjen rasittamaksi".
Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että silta olisi suunnitellulla tavalla epäonnistunut. Sillan suunnittelusta yksityiskohtaisen raportin laatinut insinööri totesi:
"Pelkkä tuulenpaine (olettaen, että rakenne olisi ollut täydellisesti tehty ja suunniteltu), jonka suuruus olisi ollut 37 paunaa neliöjalkaa kohti, olisi kaatanut sen, mutta se, että koska se oli täydellinen, se kaatui liiallisen tuulenpaineen seurauksena, ei selvästikään pidä paikkaansa, [koska] se ei kaatunut niihin kohtiin, jotka olisivat olleet pienimmät vastuslinjat, jos rakenne olisi ollut täydellinen. Tapa, jolla se kaatui, osoittaa, että rakenteessa on täytynyt olla heikkoja kohtia, ja se, kun otetaan huomioon se tieto, joka minulla on [osista, jotka jouduttiin korjaamaan], ... osoittaa minulle, että rakenne ei ollut täydellisessä kunnossa".
Sillan keskellä oleva osa, jossa kisko kulki korkeiden palkkien sisällä, oli todennäköisesti ylhäältäpäin raskas ja erittäin altis koville tuulille. Bouch tai rakentajat eivät näyttäneet käyneen säännöllisesti paikan päällä sijaitsevassa valimossa, jossa kierrätettiin aiemmin puoliksi rakennetun sillan rautaa. Sillan 13 pisintä jänneväliä, joista kukin oli 75 metriä pitkä, kannattelevat lieriömäiset valurautapylväät olivat huonolaatuisia. Monet niistä oli valettu vaakasuoraan, minkä seurauksena seinämät olivat epätasaisen paksuja. Joitakin viitteitä oli siitä, että huonolaatuinen työ oli piilotettu (hyvin puutteellisilta) laadunvalvontatarkastuksilta.
Erityisesti jotkin takorautaisten tukipalkkien kiinnityskohtina käytetyistä korvakkeista oli "poltettu päälle" sen sijaan, että ne olisi valettu pylväiden mukana. Jopa tavalliset korvakkeet olivat hyvin heikkoja. Niitä testattiin kyselyä varten, ja ne osoittautuivat murtuviksi vain noin 20 pitkässä tonnissa (20 t) odotetun 60 pitkässä tonnissa (61 t) olevan kuorman sijasta. Nämä korvakkeet pettivät ja heikensivät koko sillan keskiosaa myrskyn aikana.
Yksinkertaisesti sanottuna silta epäonnistui valmistusvirheiden vuoksi. Tämä tarkoitti sitä, että se ei saavuttanut suunnittelijan suunnittelemia tuulenkestävyysvaatimuksia.
- Tutkintalautakunnan kertomus ja Rotheryn raportti. Stationery Office, Lontoo 1880. [1]
- Tay Bridge -katastrofi: Liite tutkintatuomioistuimen kertomukseen. [2]
