Le pont Tay original a été conçu par le célèbre ingénieur ferroviaire Thomas Bouch, qui a reçu le titre de chevalier lorsque le pont a été achevé. Il s'agissait d'une conception en treillis, combinant la fonte et le fer forgé. La conception était bien connue : il a été utilisé avec succès dans le viaduc de Crumlin, dans le sud du Pays de Galles, en 1858, après l'utilisation de la fonte dans le Crystal Palace.
Une conception précédente en fonte, le pont Dee qui s'est effondré en 1847, a échoué en raison d'une mauvaise utilisation des poutres en fonte. Plus tard, Gustave Eiffel a utilisé une conception similaire pour créer plusieurs grands viaducs dans le Massif central (1867).
Les propositions de construction d'un pont sur la rivière Tay remontent au moins à 1854. Le North British Railway (Tay Bridge) Act a reçu la sanction royale le 15 juillet 1870 et la première pierre a été posée le 22 juillet 1871.
La conception du pont : l'idée de base
La conception originale était celle de poutres en treillis soutenues par des piliers en brique reposant sur le substratum rocheux, dont les forages d'essai ont montré qu'ils ne se trouvaient pas à une grande profondeur sous la rivière. À chaque extrémité du pont, la voie ferrée simple passait au-dessus de la poutre du pont, dont la plupart se trouvaient donc sous le sommet des piles. Cependant, dans la partie centrale du pont (les "poutres hautes"), la voie ferrée passait à l'intérieur de la poutre du pont, qui pouvait alors passer au-dessus des sommets des piles pour donner l'espace nécessaire au passage des voiliers en amont (par exemple vers Perth).
Cependant, lorsque le pont s'étendit dans la rivière, il devint évident en décembre 1873 que le substratum rocheux était beaucoup plus profond, trop profond pour servir de fondation aux piles du pont. Bouch a dû revoir la conception du pont.
Il a réduit le nombre de piliers et augmenté la portée des poutres. Les fondations des piles ne sont plus descendues jusqu'au roc, mais construites en enfonçant des caissons en fer forgé recouverts de briques dans le lit de la rivière,
Les travaux
L'entreprise qui avait le contrat de construction du pont a fait faillite pendant que Bouch était en train de redessiner le pont. L'entreprise de remplacement a fait un mauvais travail. Presque toutes les parties du pont étaient de qualité inférieure, y compris le fer, les traverses et les fixations. Le manque de précision des boulons et des contreventements a conduit à des réparations ad hoc sur place, décrites par un témoin lors de l'enquête ultérieure comme "un travail aussi négligé que jamais dans ma vie".
Ouverture
Le pont a été ouvert au trafic de passagers le 1er juin 1878. L'année suivante, le 20 juin 1879, la reine Victoria a traversé le pont pour revenir au sud de Balmoral. Bouch lui a été présenté avant qu'elle ne le fasse, et le 26 juin 1879, il a été fait chevalier par la reine au château de Windsor.
Le désastre du pont Tay
Dans la nuit du 28 décembre 1879, à 19h15, le pont s'est effondré après que ses travées centrales aient cédé lors des grands coups de vent hivernaux. Un train de six voitures transportant soixante-quinze passagers et l'équipage, qui traversait au moment de l'effondrement, plongea dans les eaux glacées du Tay. Les soixante-quinze ont été perdus. La catastrophe a stupéfié tout le pays et a envoyé des ondes de choc dans la communauté des ingénieurs de l'époque victorienne.
À ce moment, un coup de vent estimé à force dix ou onze (vents de force tempête tropicale : 55-72 mph/80-117 km/hr) avait soufflé sur l'estuaire de la Tay à angle droit du pont. La machine elle-même a été récupérée dans la rivière et remise en service aux chemins de fer.
L'effondrement du pont, ouvert seulement dix-neuf mois plus tôt et considéré comme sûr par le Board of Trade, reste la plus célèbre catastrophe de pont dans les îles britanniques. Les souches des piles d'origine du pont sont encore visibles au-dessus de la surface du Tay, même à marée haute.
Rapport de la Cour d'enquête
Causes
L'enquête a conclu que la chute du pont avait été provoquée par l'insuffisance des contreventements et des fixations pour supporter la force du coup de vent de la nuit du 28 décembre 1879 et que le pont avait été précédemment mis à rude épreuve par d'autres coups de vent.
Toutefois, il ne s'agit pas de conclure que le pont tel qu'il a été conçu aurait échoué. L'ingénieur désigné pour mener des investigations détaillées a témoigné :
"La pression du vent seule (en supposant que la structure ait été parfaitement réalisée et conçue) à hauteur de 37 livres au pied carré l'aurait renversée, mais que, étant parfaite, elle soit tombée en conséquence d'un excès de pression du vent n'est évidemment pas le cas, [car] elle n'est pas tombée sur les points qui auraient été les lignes de résistance les plus faibles si la structure avait été parfaite. La façon dont elle est tombée montre qu'il devait y avoir des points faibles dans la structure et que, avec la connaissance que j'ai [des parties qui ont déjà dû être réparées], ... me montre que la structure n'était pas dans cet état parfait".
La section au milieu du pont, où le rail se trouvait à l'intérieur de hautes poutres, était potentiellement très lourde et très vulnérable aux vents violents. Ni Bouch ni l'entrepreneur ne semblent avoir visité régulièrement la fonderie du site où le fer du précédent pont à moitié construit a été recyclé. Les colonnes cylindriques en fonte supportant les 13 plus longues travées du pont, chacune d'une longueur de 75 m, étaient de mauvaise qualité. Beaucoup avaient été coulées horizontalement, de sorte que les parois n'étaient pas d'une épaisseur uniforme, et il y avait des preuves que des moulages imparfaits étaient dissimulés lors des inspections de contrôle de qualité (très insuffisantes).
En particulier, certaines des pattes utilisées comme points d'attache des barres de contreventement en fer forgé avaient été "brûlées" plutôt que coulées avec les colonnes. Même les pattes normales étaient très faibles. Elles ont été testées pour l'enquête, et se sont avérées ne se rompre qu'à environ 20 tonnes longues (20 t) au lieu de la charge prévue de 60 tonnes longues (61 t). Ces pattes se sont rompues et ont déstabilisé tout le centre du pont pendant la tempête.
En termes simples, le pont a échoué à cause de défauts de fabrication. Il n'a donc pas atteint les normes de résistance au vent prévues par le concepteur.
- Rapport de la Cour d'enquête et rapport de M. Rothery. Stationery Office, Londres 1880. [1]
- Désastre du pont Tay : Annexe au rapport de la Cour d'enquête. [2]
