Quando eu era criança, descobri uma história em quadrinhos de Calvin e Haroldo que apresentava uma das minhas perguntas mais urgentes: Como os construtores sabem o limite de carga das pontes? O pai de Calvin (incorretamente) lhe diz: “Eles dirigem caminhões cada vez maiores sobre ela até que ela se rompa. Então, eles pesam o último caminhão e reconstroem a ponte”.
Várias décadas depois, sou um engenheiro geotécnico. Isso significa que trabalho em qualquer projeto de construção que envolva solo. Agora sei as respostas reais para as perguntas que as pessoas fazem sobre infraestrutura. Muitas vezes, como o pai de Calvin, elas estão pensando na direção errada. Normalmente, os engenheiros não determinam o limite de carga em uma ponte; em vez disso, eles constroem a ponte para suportar a carga esperada.
O mesmo acontece com outra pergunta que ouço de vez em quando: Como os engenheiros constroem coisas embaixo d'água? Na verdade, eles normalmente não constroem coisas embaixo d'água - em vez disso, constroem coisas que acabam embaixo d'água. O que quero dizer é o seguinte.
Construindo no subsolo, embaixo da água
Às vezes, quando você está construindo debaixo d'água, você está realmente construindo no subsolo. Não se trata da água que você vê na superfície, mas sim do que cerca a estrutura real que você está construindo.
Se houver rocha ou solo ao redor do que você está construindo, isso normalmente é considerado uma construção subterrânea, mesmo que haja uma camada de água acima dela e isso seja tudo o que você vê de cima.
A construção subterrânea geralmente usa máquinas de perfuração de túneis potentes para escavar o solo diretamente. Essa máquina costuma ser chamada de “tatuzão” por um motivo. Como o animal, ela cria um túnel semelhante a uma toca, escavando horizontalmente o solo e removendo o material escavado atrás dela. Feito com cuidado, esse método pode construir com sucesso um túnel no solo sob um corpo d'água que pode ser revestido e reforçado.
Os engenheiros usaram esse método para construir o Eurotunel, por exemplo, um túnel ferroviário sob o Canal da Mancha que liga a Inglaterra à França.
Embora o maquinário moderno seja bastante avançado, esse método de construção começou há cerca de 200 anos com o tunneling shield. Inicialmente, essas eram estruturas de suporte temporárias que forneciam um espaço seguro a partir do qual os trabalhadores podiam escavar. Novas estruturas temporárias eram construídas cada vez mais profundamente à medida que o túnel crescia. Como os projetos foram aprimorados com a experiência, os escudos foram construídos para serem móveis e, por fim, evoluíram para a moderna máquina de perfuração de túneis.
Construir em terra firme antes de se mudar para o local
Algumas estruturas acabarão sendo cercadas por água, repousando no leito de um rio ou no fundo do oceano. Felizmente, os engenheiros têm alguns truques na manga para construir pontes e túneis com componentes em contato direto com a água.
A construção subterrânea é perigosa e de difícil acesso. Lidar com a água traz desafios adicionais. Embora o solo e a rocha possam ser removidos para criar uma abertura estável, a água sempre entrará para preencher qualquer lacuna e deverá ser bombeada continuamente.
Os seres humanos, os materiais e o maquinário também não funcionam bem embaixo d'água. As pessoas precisam de um suprimento constante de ar. A colocação de concreto é difícil debaixo d'água, e alguns materiais só funcionam em terra firme. E como os motores a gás dependem do ar para funcionar, os equipamentos subaquáticos são muito limitados.
Algumas tarefas menores - alinhar e unir seções pré-construídas do túnel ou inspecionar para garantir que a submersão não danificou nada - são realizadas sob as ondas, mas é improvável que a maior parte da construção seja. Depois que a estrutura está no lugar, há monitoramento e avaliação constantes debaixo d'água.
Como as pessoas geralmente não podem construir debaixo d'água, há duas opções: Fazer a construção ao ar livre e movê-la para debaixo d'água, ou transformar temporariamente o local subaquático em um local seco.
Para a primeira opção, as equipes normalmente constroem partes da estrutura em terra firme e depois as afundam no local. Por exemplo, o Ted Williams Tunnel em Boston foi construído em seções em um estaleiro. Os trabalhadores dragaram o futuro caminho do túnel no porto de Boston, limpando a lama e outros resíduos do caminho. Em seguida, colocaram os segmentos selados ao longo da vala preparada. Depois que os segmentos foram conectados, eles abriram as extremidades dos segmentos para criar um tubo longo e contínuo. Por fim, o túnel foi coberto com solo e rocha. Na verdade, muito pouco do processo de construção foi feito embaixo d'água.
Em outros casos, como em águas rasas, os trabalhadores da construção podem ser capazes de construir diretamente da superfície. Por exemplo, os trabalhadores podem colocar muros de contenção à beira-mar feitos de chapa metálica no solo diretamente de uma barcaça, sem precisar desviar a água.
Remoção temporária da água
A segunda opção é se livrar completamente do problema subaquático, embora seja difícil criar um local seco no fundo de um corpo d'água.
Isso tem uma longa história. Depois de liderar o saque de Roma em 410 E.C., o rei visigodo Alarico morreu a caminho de casa. Para proteger seu magnífico sepultamento de ladrões de túmulos, o povo de Alarico desviou temporariamente um rio local para enterrá-lo, com o fruto de seu saque, no leito do rio antes de deixar o rio voltar a correr.
Hoje em dia, um projeto como esse usaria uma cofferdam: um recinto temporário e estanque que pode ser bombeado para secar e proporcionar um local aberto e seguro para a construção. Quando a área estiver fechada e livre de água, você estará no domínio da construção normal.
O uso de um caixão é outra maneira de proporcionar uma área seca em um local que normalmente está submerso. Um caixão é normalmente uma estrutura pré-fabricada e estanque, com o formato de um copo de cabeça para baixo, que a equipe afunda na água. Eles o mantêm pressurizado para garantir que a água não entre. Quando o caixão está no fundo do corpo d'água, a pressão do ar e o bombeamento mantêm o local seco e permitem que os trabalhadores da construção civil construam dentro dele. O caixão se torna parte da estrutura acabada.
Os construtores construíram os pilares da Ponte do Brooklyn usando caixotões. Embora os caixotões fossem estruturalmente seguros, a diferença de pressão afetou muitos trabalhadores, inclusive o engenheiro-chefe, Washington Roebling. Ele desenvolveu a doença do caixão mais comumente conhecida como doença da descompressão e teve de pedir demissão.
O fato é que a construção embaixo d'água é uma tarefa complexa e difícil, mas os engenheiros desenvolveram várias maneiras de fazer isso… muitas vezes não construindo embaixo d'água.