Ponte Bailey em construção, Itália

Ponte Bailey em construção, Itália

Ponte Bailey em construção, Itália

Aqui, vemos uma ponte Bailey sendo colocada no lugar para preencher uma lacuna em uma ponte rodoviária em algum lugar da Itália. A ponte foi construída na superfície da estrada existente e empurrada sobre o vazio, com o peso da ponte no lado próximo equilibrando a saliência.


Pontes Romanas Antigas

A conexão entre cidades, portos, minas e civilizações vizinhas trouxe a necessidade de criar estradas estáveis ​​e permanentes. Para este propósito, muitas civilizações antigas começaram a deixar sua marca na história, nivelando terrenos acidentados, abrindo caminho através da selva e, eventualmente, construindo uma ponte entre rios e formações terrestres extremas com troncos de madeira e pedras. Esses primeiros esforços de construção de pontes finalmente receberam uma atualização massiva na Grécia, onde construtores e matemáticos descobriram novas maneiras de moldar o peso do material da ponte em estruturas que pudessem permanecer fortes o suficiente para carregar pesos incríveis.

Com a chegada do Império Romano, as técnicas de construção de pontes foram revolucionadas com a introdução dos arcos. Em vez de cobrir grosseiramente toda a superfície abaixo do convés da ponte com a pedra ou madeira, os arquitetos da época construíram suas pontes com as formas arqueadas, permitindo a força descendente do topo do arco da ponte para encontrar a mesma força que foi empurrada do aterramento nas fundações da ponte. O resultado desse projeto foi um material incrivelmente comprimido e uma estrutura de ponte muito rígida e forte. As pontes em arco de pedra romana eram tão resistentes que tinham o potencial de transportar tanta carga quanto seu próprio peso (ou até mais).

Com um conhecimento tão poderoso em suas mãos, os construtores de estradas romanas se espalharam pela Europa, Ásia e África, construindo mais de 900 pontes durante a vida da República e do Império Romano. Eles não construíram pontes para transportar pedestres e tráfego de carga, mas também aquedutos e viadutos incrivelmente complexos, que transportavam água e mercadorias de todas as partes da Europa para a Itália. Ao todo, a arquitetura original da ponte romana alcançou 26 países modernos diferentes, de Portugal, a oeste, à Turquia, a leste. O testamento das técnicas de construção da Roma Antiga pode ser testemunhado até hoje, com centenas e centenas de suas pontes ainda de pé em todo o mundo.

As pontes em arco de pedra romana eram semicirculares, com várias sendo feitas em forma de segmento, o que oferecia maior proteção contra as forças das águas das enchentes e permitia aos construtores infundir menos material na própria ponte, tornando-a mais leve. Um dos melhores exemplos de pontes em arco segmentado pode ser visto na Ponte Limyra, no sudoeste da Turquia, que apresenta 26 arcos segmentares com relação vão-altura média de 5,3: 1 e na Ponte Alcántara em vão, que hoje é vista como um dos as obras-primas mais impressionantes e mais bem preservadas da arquitetura romana antiga. A ponte turca Karamagara, com 17 metros de comprimento, construída no século V ou VI, representa a ponte romana mais antiga com arco pontiagudo.

A construção de pontes em arco de pedra não foi uma tarefa fácil. Os construtores primeiro tiveram que criar arcos de madeira em medidas exatas como uma ponte acabada e, em seguida, usar essa construção de madeira como um contêiner para pedras e outra substância que permitiu ao Império Romano se tornar uma força arquitetônica - argamassa (eles foram a primeira civilização na terra que descobriu que a argamassa não se dissolvia na chuva). As pedras usadas para construir pontes geralmente eram encontradas localmente, mas os componentes da argamassa tiveram que ser importados de longe (rocha vulcânica triturada).


Predecessores

A primeira travessia em seco permanente do Grande Canal em Veneza foi realizada por Nicolò Barattieri que supervisionou a construção do ponte flutuante de madeira chamado "Ponte della Moneta”Em 1181. Essa estrutura potencializou a importância daquela parte da cidade, possibilitando a formação de mercados maiores e a concentração do comércio próximo e na própria ponte. Tal como acontece com muitas outras pontes urbanas na Europa medieval, os mercadores viram no apelo da travessia permanente da água o lugar perfeito para estabelecer suas lojas. Em algumas pontes maiores, as lojas eram colocadas diretamente no deck (ou imediatamente ao lado delas, sustentadas por vigas de madeira acima da água), ou próximas às entradas das pontes.

À medida que o mercado de Rialto se tornava maior e mais desenvolvido, o tráfego de pedestres no lado leste da cidade aumentou tanto que a ponte flutuante ficou congestionada, não apenas durante os horários de pico do comércio, mas frequentemente durante todo o dia. Além disso, o tráfego aquático através do Grande Canal foi muito afetado pela ponte flutuante, que impediu que navios de todos os tamanhos se movessem livremente pelo canal central de toda a cidade de Veneza.

A primeira solução para esses problemas foi tentada em 1255, com a construção da primeira ponte permanente de madeira sobre o Grande Canal. Para permitir que os barcos se movessem facilmente pelo canal, a ponte apresentava duas rampas inclinadas que se encontravam em uma seção central móvel. Esta seção pode ser elevada para permitir a passagem de navios altos.

A ponte de madeira era renomeado para Ponte Rialto durante o século XIV, mas no século XV, passa a fazer parte do mercado com a instalação de lojas diretamente na estrutura da ponte. As lojas foram dispostas em duas filas ao longo dos lados da ponte, com o deck central sendo deixado para a passagem a pé.

Embora os funcionários da cidade coletassem impostos para financiar e manter a ponte, a ponte de madeira de Rialto não conseguiu sobreviver intacta entre a época em que foi construída e a época em que foi substituída por uma ponte permanente de pedra. A ponte foi parcialmente queimada durante a revolta de 1310 liderada por Bajamonte Tiepolo, ela desabou na água durante a cerimônia de casamento de 1444 da Marchessa di Ferrara (mergulhando na água todos os espectadores), e desabou totalmente em 1524, décadas após o início do movimento que exigiu a substituição completa da ponte de madeira.


Equipamento de construção de pontes

Equipamentos pesados ​​serão usados ​​extensivamente durante a construção da ponte, incluindo tratores, escavadeiras, betoneiras, cofragens e equipamentos de fabricação. A construção e outros equipamentos precisam ser identificados minuciosamente, de acordo com sua capacidade e outras funções desejadas. A fundação e o projeto da superestrutura precisarão ser considerados. Este equipamento caro deveria

não permanecer ocioso e deve ser usado com cautela para obter a vantagem ideal.


10 colapsos de pontes famosas

Em 1º de agosto de 2007, a ponte interestadual -35 na direção oeste sobre o rio Mississippi em Minneapolis desabou durante a hora do rush noturno, matando 13 pessoas e ferindo 145. O incidente trouxe a infra-estrutura em ruínas dos Estados Unidos à frente das notícias, mas como de costume, pouco ou nada foi feito a respeito. As pontes vêm caindo desde que os homens as construíram. O lamentável estado de reparo e manutenção das pontes americanas significa que mais falhas mortais podem ocorrer, mais cedo ou mais tarde. Aqui, listamos 10 falhas de pontes notáveis, não necessariamente as mais mortais ou mais famosas, mas esperamos que você ache interessantes devido aos vários motivos para o colapso.

Cavando Mais Profundamente

10. Ponte Ulyanovsk, 1983.

O navio russo, Aleksandr Suvorov , um navio de cruzeiro fluvial de 445 pés de comprimento e quase 4.000 toneladas, bateu em uma ponte de apoio em Ulynaovsk, no rio Volga, por ter atravessado a parte errada da ponte. O navio estava indo em sua velocidade máxima, cerca de 16 mph. Um trem de carga que passava na época foi derrubado quando a ponte desabou, e o navio foi seriamente danificado (mas depois reparado). Fatalidades somaram 177, mas o número de feridos é desconhecido.

9. Rafiganj Railway Bridge, 2002.

Terroristas maoístas sabotaram a ponte removendo placas estruturais da estrutura de metal, enfraquecendo sua capacidade de transportar trens. O naufrágio que se seguiu matou um mínimo de 130 (a 200) pessoas e feriu um número desconhecido (mais de 150), o pior desastre de ponte relacionado ao terror da história e o pior desastre de ponte do século 21 até agora.

8. Ponte Rialto, 1444.

Abrangendo o Grande Canal de Veneza, Itália, esta ponte foi construída de madeira em 1255. Apinhada de espectadores assistindo a um desfile de barcos que celebrava o casamento do Marquês de Ferrara, a ponte desabou, mandando todas aquelas centenas de pessoas para o canal. As vítimas são desconhecidas. A ponte atual naquele local é feita de pedra.

7. Ponte de Angers, 1850.

Medindo o rio Maine em Angers, França, esta ponte suspensa foi construída em 1839. Enquanto um batalhão de soldados franceses marchava pela ponte, a natureza harmônica de marchar no mesmo ritmo causou o colapso da ponte. Com 226 mortos, esta tragédia é possivelmente o pior desastre de ponte da história humana. Os soldados não marcham mais "no passo" ao cruzar pontes e recebem a ordem de "passo na rota".

6. Hyatt Regency Walkway, 1981.

Localizada dentro do hotel em Kansas City, Missouri, esta passarela suspensa de deck duplo aparentemente tinha muitas pessoas, fazendo com que as juntas mal projetadas e sobrecarregadas falhassem, derramando centenas de pedestres infelizes das passarelas do 2º e 4º andar. O átrio do hotel estava lotado com 1.600 pessoas devido a um concurso de dança em andamento. Mortes foram 114 e mais de 200 feridos.

5. Harrow & amp Wealdstone Footbridge, 1952.

Localizada em uma estação de trem na Inglaterra, a passarela tinha centenas de pessoas quando um trem bateu em outro, fazendo com que os vagões batessem na ponte e derrubassem toda a estrutura. As vítimas incluíram 112 pessoas mortas e 340 feridas.

4. Ludendorff Bridge, 1945.

Construída com o objetivo de mover as tropas alemãs para o oeste em tempo de guerra, a ponte em Remagen, na Alemanha, sobre o rio Reno, foi capturada pelo Exército dos EUA após tentativas fracassadas do Exército Alemão de explodir a ponte. Homens e equipamentos americanos foram despejados pela ponte na Alemanha por 10 dias até que ela finalmente desabou, matando 28 americanos. Naquela época, outros arranjos para a travessia do rio haviam sido feitos e a inundação das forças aliadas continuava. A ponte é a estrela do filme apropriadamente chamado de 1969, A ponte em Remagen .

3. Silver Bridge, 1967.

Crônica no livro de 1975 e no filme de 2002, As profecias do Mothman, o colapso desta ponte sobre o rio Ohio em Point Pleasant, West Virginia, teria sido predito por um ser misterioso, resultando em menos vítimas do que se a quantidade normal de pessoas estivesse na ponte quando ela desabou. Do jeito que estava, 37 veículos entraram na bebida e 46 pessoas morreram. O motivo da falha foi a corrosão de um eyebar na corrente de suspensão.

2. Stirling Bridge, 1297.

Na famosa batalha com este nome entre ingleses e escoceses, o exército inglês atacante estava atacando através da ponte quando ela desabou sob seu peso. Rumores dizem que os escoceses podem ter trapaceado um pouco e pré-enfraquecido a ponte. Esta batalha é retratada no filme de 1995, Coração Valente (estrelando Mel Gibson como William Wallace), mas sem a ponte!

1. Tacoma Narrows Bridge, 1940.

“Galloping Gertie” era conhecido por seus balanços e giros, mas um dia a harmonia do vento e da estrutura era tal que a superfície ondulante da ponte não agüentou mais e ela caiu. Felizmente para a posteridade, o colapso espetacular foi filmado. A causa da falha é conhecida como vibração aeroelástica. Após esta falha, as pontes foram construídas com o vento e a frequência harmônica da ponte em mente. Infelizmente, um cachorro morreu no colapso, mas as pessoas tiveram muito tempo para chegar a um local seguro.

Pergunta para alunos (e assinantes): Quais outras falhas de ponte seriam tu incluir nesta lista? Informe-nos na seção de comentários abaixo deste artigo.

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POR QUE NÓS?

RECURSOS

• Adaptável - pré-projetado para corresponder a cada aplicação
• Rápido - componentes modulares estocados, abertos ao tráfego em dias
• Menor custo - uma alternativa às pontes projetadas sob medida
• Fácil - de manusear, transportar, montar, instalar e reutilizar

MATERIAIS E ACABAMENTOS

O aço doméstico é usado por toda parte. A maioria dos componentes de suporte de carga usa aço ASTM A242 de baixa liga e alta resistência com um ponto de escoamento de 50.000 psi. Excelente resistência à corrosão é obtida com um revestimento de silicato de zinco inorgânico. A cor final é cinza claro sem brilho. Galvanizado por imersão a quente também está disponível.

COMPONENTES PADRONIZADOS

A chave para o sistema Bailey é o engenhoso conjunto de aço intercambiável e fabricado com precisão
componentes a partir dos quais todas as estruturas Bailey são montadas

FEITO NOS ESTADOS UNIDOS

Os componentes U.S. M2 Bailey fornecidos pela Bailey Bridges, Inc., são equipamentos originais do Exército dos EUA ou fabricados recentemente nos EUA de acordo com essas especificações exatas, utilizando aço doméstico. Continua a ser a atual ponte de painel padrão do Exército dos EUA.

MONTAGEM E INSTALAÇÃO

A maioria das pontes Bailey é montada e instalada em questão de dias por uma pequena equipe. Ferramentas manuais comuns são utilizadas. Todas as conexões são fixadas, aparafusadas ou fixadas. Nenhuma soldagem é necessária. A desmontagem é igualmente fácil e os componentes podem ser armazenados em um espaço mínimo até serem reutilizados. As pontes Bailey são frequentemente instaladas pelo método de lançamento em balanço, no qual a ponte montada junto com um “nariz de lançamento” é desenrolada através da lacuna, sem cimbre ou equipamento pesado. O método cantilever permite que as pontes sejam erguidas rapidamente sobre rios ou desfiladeiros profundos. Além disso, algumas pontes Bailey podem ser içadas por guindaste.

CONFIGURAÇÕES VARIÁVEIS

Os componentes da ponte Bailey podem ser montados em sete configurações diferentes para acomodar com eficiência uma ampla gama de requisitos de amplitude e capacidade. Os painéis, os principais componentes da Bailey, são fixados no local de trabalho para fazer vigas de qualquer comprimento. Várias resistências de viga são obtidas pela montagem de uma única fileira de painéis ou duas ou três fileiras lado a lado. Os painéis também podem ser empilhados em altura de dois andares para aumentar ainda mais a resistência. Para maior força, vãos mais longos podem ser reforçados com cordas.

SPANS

Para uso em rodovias, os vãos livres típicos da ponte Bailey variam de 20 pés a 200 pés. Pontes de vários vãos de qualquer comprimento são possíveis incorporando pilares de suporte intermediários.


Declínio de Motte-and-Baileys

No final do século 11, os castelos de motte e bailey (especialmente aqueles feitos inteiramente de terra e madeira) começaram a cair em desgraça. Existem várias razões por trás deste fato.

Uma coisa que tornou o design de motte-and-bailey tão popular foi o uso de madeira como o principal material de construção, no entanto, isso também se tornou o calcanhar de Aquiles do design. Como a madeira queima facilmente, disparar flechas em chamas no castelo pode ter consequências devastadoras.

Técnicas sofisticadas de lançamento de fogo projetadas para incendiar o castelo foram desenvolvidas e usadas com grande sucesso.

Além disso, a ampla base dos mottes significava que os ataques podiam vir de qualquer direção, e os invasores eram rápidos em usar isso em sua vantagem, muitas vezes surpreendendo os defensores dentro da fortaleza.

A madeira também tende a apodrecer facilmente, e muitos desses primeiros castelos rapidamente ficaram em mau estado e muitas vezes foram abandonados ou exigiram reparos significativos (e muitas vezes caros) e manutenção contínua.

Mottes pequenos e médios não podiam sustentar uma grande fortaleza, e isso significava que os aposentos eram geralmente pequenos e apertados. Havia pouco espaço para abrigar soldados e camponeses, muito menos fornecer a estatura desejada por muitos nobres.

Para construir uma grande torre que pudesse acomodar adequadamente o senhor e seus servos, os castelos precisavam de um grande motte. No entanto, um grande motte era extremamente difícil de construir, pois era necessário um esforço desproporcionalmente maior para empilhar a terra do que no caso de colinas menores. Como exemplo, estima-se que um grande motte exigiu até 24.000 dias-homem de trabalho, enquanto os menores exigiram talvez apenas 1.000.

O custo deste projeto não era facilmente escalável e a realidade da época forçou os nobres locais a renunciar ao design simples do motte e do pátio e recorrer a princípios de design mais complexos para construir os grandes castelos que seu status e pessoas necessitavam para economia, política e defesa. Para evitar os perigos do fogo, melhorar a durabilidade e aumentar a capacidade de defesa do castelo, a solução óbvia era substituir (sempre que possível) a madeira por pedra.

Chateau de Gisors na Normandia, um exemplo perfeito de um castelo motte-and-bailey, onde a torre de madeira foi substituída por uma torre de menagem de pedra


A História do Concreto

O período de tempo durante o qual o concreto foi inventado pela primeira vez depende de como se interpreta o termo & ldquoconcreto. & Rdquo Os materiais antigos eram cimentos brutos feitos por esmagamento e queima de gesso ou calcário. Cal também se refere a calcário triturado e queimado. Quando areia e água foram adicionadas a esses cimentos, eles se tornaram argamassa, que era um material parecido com o gesso usado para colar as pedras umas às outras. Ao longo de milhares de anos, esses materiais foram aprimorados, combinados com outros materiais e, por fim, transformados em concreto moderno.

Hoje em dia, o concreto é feito com cimento Portland, agregados grossos e finos de pedra e areia e água. As misturas são produtos químicos adicionados à mistura de concreto para controlar suas propriedades de pega e são usados ​​principalmente ao colocar concreto durante extremos ambientais, como temperaturas altas ou baixas, condições de vento, etc.

O precursor do concreto foi inventado por volta de 1300 aC, quando construtores do Oriente Médio descobriram que, quando revestiram as partes externas de suas fortalezas de argila triturada e paredes de casa com uma camada fina e úmida de calcário queimado, ele reagiu quimicamente com gases no ar para se formar uma superfície dura e protetora. Isso não era concreto, mas foi o início do desenvolvimento do cimento.

Os primeiros materiais cimentícios compostos normalmente incluíam argamassa triturada, calcário queimado, areia e água, que eram usados ​​para construir com pedra, em oposição à fundição do material em um molde, que é essencialmente como o concreto moderno é usado, com o molde sendo o concreto formulários.

Como um dos principais constituintes do concreto moderno, o cimento já existe há muito tempo. Cerca de 12 milhões de anos atrás, onde hoje é Israel, os depósitos naturais foram formados por reações entre o calcário e o xisto betuminoso que foram produzidos por combustão espontânea. No entanto, o cimento não é concreto. O concreto é um material de construção composto e os ingredientes, dos quais o cimento é apenas um, mudaram com o tempo e estão mudando até agora. As características de desempenho podem mudar de acordo com as diferentes forças que o concreto precisará resistir. Essas forças podem ser graduais ou intensas, podem vir de cima (gravidade), de baixo (levantamento do solo), das laterais (cargas laterais), ou podem assumir a forma de erosão, abrasão ou ataque químico. Os ingredientes do concreto e suas proporções são chamados de mix de design.

Uso Antecipado de Concreto

As primeiras estruturas semelhantes a concreto foram construídas pelos comerciantes Nabataea ou beduínos que ocuparam e controlaram uma série de oásis e desenvolveram um pequeno império nas regiões do sul da Síria e norte da Jordânia por volta de 6500 aC. Mais tarde, eles descobriram as vantagens da cal hidráulica - isto é, cimento que endurece debaixo d'água - e por volta de 700 aC, eles estavam construindo fornos para fornecer argamassa para a construção de casas com paredes de entulho, pisos de concreto e cisternas subterrâneas impermeáveis. As cisternas foram mantidas em segredo e foram uma das razões pelas quais os Nabataea conseguiram prosperar no deserto.

Ao fazer o concreto, os Nabataea entenderam a necessidade de manter a mistura o mais seca ou com baixo abatimento possível, já que o excesso de água introduz vazios e fragilidades no concreto. Suas práticas de construção incluíam socar o concreto recém-colocado com ferramentas especiais. O processo de compactação produziu mais gel, que é o material de ligação produzido pelas reações químicas que ocorrem durante a hidratação, que unem os particulados e se agregam.

Um antigo edifício Nabataea

Como os romanos tiveram 500 anos depois, os Nabataea tinham um material disponível localmente que poderia ser usado para impermeabilizar seu cimento. Em seu território, havia grandes depósitos superficiais de areia fina de sílica. A água subterrânea que escoa através da sílica pode transformá-la em um material pozolano, que é uma cinza vulcânica arenosa. Para fazer cimento, os Nabataea localizaram os depósitos e recolheram este material e combinaram com cal, a seguir aqueceram nos mesmos fornos que usavam para fazer sua cerâmica, já que as temperaturas-alvo ficavam dentro da mesma faixa.

Por volta de 5600 aC, ao longo do rio Danúbio, na área do antigo país da Iugoslávia, as casas eram construídas usando um tipo de concreto como piso.

Por volta de 3000 aC, os antigos egípcios usavam lama misturada com palha para formar tijolos. A lama com palha é mais parecida com o adobe do que com o concreto. No entanto, eles também usaram argamassa de gesso e cal na construção das pirâmides, embora a maioria de nós pense em argamassa e concreto como dois materiais diferentes. A Grande Pirâmide de Gizé exigiu cerca de 500.000 toneladas de argamassa, que foi usada como material de base para as pedras de revestimento que formavam a superfície visível da pirâmide acabada. Isso permitiu que os pedreiros esculpissem e assentassem as pedras de revestimento com as juntas abertas não mais do que 1/50 de polegada.

Na mesma época, os chineses do norte usaram uma forma de cimento na construção de barcos e na construção da Grande Muralha. Os testes do espectrômetro confirmaram que um ingrediente chave na argamassa usada na Grande Muralha e em outras estruturas chinesas antigas era o arroz glúten e pegajoso. Algumas dessas estruturas resistiram ao teste do tempo e resistiram até mesmo aos esforços modernos de demolição.

Por volta de 600 aC, os gregos descobriram um material de pozolana natural que desenvolveu propriedades hidráulicas quando misturado com cal, mas os gregos não eram nem de longe tão prolíficos na construção de concreto como os romanos. Por volta de 200 aC, os romanos estavam construindo com muito sucesso usando concreto, mas não era como o concreto que usamos hoje. Não era um material de plástico fluindo em formas, mas mais como entulho cimentado. Os romanos construíram a maioria de suas estruturas empilhando pedras de diferentes tamanhos e preenchendo à mão os espaços entre as pedras com argamassa. Acima do solo, as paredes eram revestidas por dentro e por fora com tijolos de barro que também serviam como formas para o concreto. O tijolo tinha pouco ou nenhum valor estrutural e seu uso era principalmente cosmético. Antes dessa época, e na maioria dos lugares naquela época (incluindo 95% de Roma), as argamassas comumente usadas eram um cimento de calcário simples que endurecia lentamente por reagir com dióxido de carbono no ar. A verdadeira hidratação química não ocorreu. Esses morteiros eram fracos.

Para as estruturas mais grandiosas e artísticas dos romanos, bem como sua infraestrutura terrestre que exigia mais durabilidade, eles fizeram cimento de uma areia vulcânica naturalmente reativa chamada harena fossicia. Para estruturas marinhas e expostas à água doce, como pontes, cais, bueiros e aquedutos, foi utilizada uma areia vulcânica chamada pozzuolana. Esses dois materiais provavelmente representam o primeiro uso em larga escala de um agente ligante verdadeiramente cimentício. Pozzuolana e harena fossicia reagem quimicamente com cal e água para hidratar e solidificar em uma massa semelhante a uma rocha que pode ser usada debaixo d'água. Os romanos também usaram esses materiais para construir grandes estruturas, como os banhos romanos, o Panteão e o Coliseu, e essas estruturas ainda existem hoje. Como misturas, eles usavam gordura animal, leite e sangue - materiais que refletem métodos muito rudimentares. Por outro lado, além de usar pozolanas naturais, os romanos aprenderam a fabricar dois tipos de pozolanas artificiais - argila caulinítica calcinada e pedras vulcânicas calcinadas - que, junto com as espetaculares realizações de construção romanas, são evidências de uma alta nível de sofisticação técnica para a época.

O panteão

Construído pelo imperador Adriano de Roma e concluído em 125 DC, o Panteão tem a maior cúpula de concreto não armado já construída. A cúpula tem 142 pés de diâmetro e um orifício de 27 pés, chamado óculo, em seu pico, que fica a 142 pés acima do chão. Foi construído no local, provavelmente começando acima das paredes externas e construindo camadas cada vez mais finas enquanto trabalhava em direção ao centro.

O Pantheon tem paredes externas de fundação com 26 pés de largura e 15 pés de profundidade e feitas de cimento pozolana (cal, areia vulcânica reativa e água) compactado sobre uma camada de agregado de pedra densa. O fato de a cúpula ainda existir é uma questão de sorte. O assentamento e o movimento ao longo de quase 2.000 anos, junto com terremotos ocasionais, criaram rachaduras que normalmente teriam enfraquecido a estrutura o suficiente para que, agora, ela já tivesse caído. As paredes externas que sustentam a cúpula contêm sete nichos igualmente espaçados com câmaras entre eles que se estendem para o exterior. Esses nichos e câmaras, originalmente projetados apenas para minimizar o peso da estrutura, são mais finos do que as partes principais das paredes e atuam como juntas de controle que controlam a localização de fissuras. As tensões causadas pelo movimento são aliviadas por rachaduras nos nichos e câmaras. Isso significa que a cúpula é essencialmente sustentada por 16 pilares de concreto estruturalmente sólidos e espessos, formados pelas partes das paredes externas entre os nichos e as câmaras. Outro método para economizar peso foi a utilização de agregados muito pesados ​​na parte inferior da estrutura e de agregados mais leves e menos densos, como a pedra-pomes, no alto das paredes e na cúpula. As paredes também diminuem de espessura para reduzir o peso na parte superior.

Guilda Romana

Outro segredo do sucesso dos romanos era o uso de guildas comerciais. Cada comércio tinha uma guilda cujos membros eram responsáveis ​​por transmitir seus conhecimentos de materiais, técnicas e ferramentas aos aprendizes e às Legiões Romanas. Além de lutar, as legiões foram treinadas para serem autossuficientes, então também foram treinadas em métodos de construção e engenharia.

Marcos Tecnológicos

Durante a Idade Média, a tecnologia do concreto retrocedeu. Após a queda do Império Romano em 476 DC, as técnicas para fazer cimento pozolano foram perdidas até que a descoberta em 1414 de manuscritos que descreviam essas técnicas reacendeu o interesse na construção com concreto.

Só em 1793 a tecnologia deu um grande salto quando John Smeaton descobriu um método mais moderno de produção de cal hidráulica para cimento. Ele usou calcário contendo argila que foi queimado até se transformar em clínquer, que foi então moído em pó. Ele usou esse material na reconstrução histórica do Farol Eddystone na Cornualha, Inglaterra.

Finalmente, em 1824, um inglês chamado Joseph Aspdin inventou o cimento Portland queimando giz e argila finamente moídos em um forno até que o dióxido de carbono fosse removido. Recebeu o nome de cimento & ldquoPortland & rdquo porque se assemelhava às pedras de construção de alta qualidade encontradas em Portland, na Inglaterra. É amplamente acreditado que a Aspdin foi a primeira a aquecer materiais de alumina e sílica até o ponto de vitrificação, resultando na fusão. Durante a vitrificação, os materiais se tornam semelhantes ao vidro. Aspdin refinou seu método proporcionando cuidadosamente calcário e argila, pulverizando-os e depois queimando a mistura em clínquer, que era então triturado e transformado em cimento acabado.

Composição do cimento Portland moderno

Antes da descoberta do cimento Portland, e por alguns anos depois, grandes quantidades de cimento natural eram usadas, que eram produzidas pela queima de uma mistura natural de cal e argila. Como os ingredientes do cimento natural são misturados pela natureza, suas propriedades variam amplamente. O cimento Portland moderno é fabricado de acordo com padrões detalhados. Alguns dos muitos compostos encontrados nele são importantes para o processo de hidratação e as características químicas do cimento. É fabricado por aquecimento de uma mistura de calcário e argila em um forno a temperaturas entre 1.300 & deg F e 1.500 & deg F. Até 30% da mistura derrete, mas o restante permanece no estado sólido, passando por reações químicas que podem ser lentas. Eventualmente, a mistura forma um clínquer, que é então transformado em pó. Uma pequena proporção de gesso é adicionada para diminuir a taxa de hidratação e manter o concreto trabalhável por mais tempo. Entre 1835 e 1850, testes sistemáticos para determinar a resistência à compressão e à tração do cimento foram realizados pela primeira vez, juntamente com as primeiras análises químicas precisas. Não foi até cerca de 1860 que os cimentos Portland de composição moderna foram produzidos pela primeira vez.

Nos primeiros dias da produção de cimento Portland, os fornos eram verticais e estacionários. Em 1885, um engenheiro inglês desenvolveu um forno mais eficiente que era horizontal, ligeiramente inclinado e girava. O forno rotativo forneceu melhor controle de temperatura e fez um melhor trabalho de mistura de materiais. Em 1890, os fornos rotativos dominavam o mercado. Em 1909, Thomas Edison recebeu a patente do primeiro forno longo. Este forno, instalado na Edison Portland Cement Works em New Village, New Jersey, tinha 50 metros de comprimento. Era cerca de 21 metros a mais do que os fornos em uso na época. Os fornos industriais hoje podem ter até 500 pés.

Construindo Marcos

Embora houvesse exceções, durante o século 19, o concreto foi usado principalmente para edifícios industriais. Foi considerado socialmente inaceitável como material de construção por razões estéticas. O primeiro uso generalizado de cimento Portland na construção de casas foi na Inglaterra e na França entre 1850 e 1880, pelo francês François Coignet, que adicionou barras de aço para evitar que as paredes externas se espalhassem, e mais tarde as usou como elementos flexurais. A primeira casa construída com concreto armado foi uma casa de campo criada na Inglaterra por William B. Wilkinson em 1854. Em 1875, o engenheiro mecânico americano William Ward concluiu a primeira casa de concreto armado nos EUA. Ela ainda está em Port Chester, Nova York. Ward foi diligente em manter os registros de construção, portanto, muito se sabe sobre esta casa. Foi construído de concreto por causa do medo de fogo de sua esposa e, para ser mais socialmente aceitável, foi projetado para se assemelhar à alvenaria. Este foi o início do que é hoje uma indústria de $ 35 bilhões que emprega mais de 2 milhões de pessoas somente nos EUA.

A casa construída por William Ward é comumente chamada de Castelo de Ward & rsquos.

Em 1891, George Bartholomew construiu a primeira rua de concreto dos EUA, e ela existe até hoje. O concreto usado para esta rua testado em cerca de 8.000 psi, que é cerca de duas vezes a resistência do concreto moderno usado na construção residencial.


Court Street em Bellefontaine, Ohio, que é a rua de concreto mais antiga dos EUA

Em 1897, a Sears Roebuck vendia tambores de 50 galões de cimento Portland importado por US $ 3,40 cada. Embora em 1898 os fabricantes de cimento estivessem usando mais de 90 fórmulas diferentes, em 1900 os testes básicos - se não os métodos de fabricação - haviam se tornado padronizados.

Durante o final do século 19, o uso de concreto armado com aço estava sendo desenvolvido mais ou menos simultaneamente por um alemão, G.A. Wayss, um francês, François Hennebique, e um americano, Ernest L. Ransome. Ransome started building with steel-reinforced concrete in 1877 and patented a system that used twisted square rods to improve the bond between steel and concrete. Most of the structures he built were industrial.

Hennebique started building steel-reinforced homes in France in the late 1870s. He received patents in France and Belgium for his system and was highly successful, eventually building an empire by selling franchises in large cities. He promoted his method by lecturing at conferences and developing his own company standards. As did Ransome, most of the structures Hennebique built were industrial. In 1879, Wayss bought the rights to a system patented by a Frenchman named Monier, who started out using steel to reinforce concrete flower pots and planting containers. Wayss promoted the Wayss-Monier system.

In 1902, August Perret designed and built an apartment building in Paris using steel-reinforced concrete for the columns, beams and floor slabs. The building had no bearing walls, but it did have an elegant façade, which helped make concrete more socially acceptable. The building was widely admired and concrete became more widely used as an architectural material as well as a building material. Its design was influential in the design of reinforced-concrete buildings in the years that followed.

25 Rue Franklin in Paris, France

In 1904, the first concrete high-rise building was constructed in Cincinnati, Ohio. It stands 16 stories or 210 feet tall.

The Ingalls Building in Cincinnati, Ohio

In 1911, the Risorgimento Bridge was built in Rome. It spans 328 feet.

Rome&rsquos Risorgimento Bridge

In 1913, the first load of ready-mix was delivered in Baltimore, Maryland. Four years later, the National Bureau of Standards (now the National Bureau of Standards and Technology) and the American Society for Testing and Materials (now ASTM International) established a standard formula for Portland cement.

In 1915, Matte Trucco built the five-story Fiat-Lingotti Autoworks in Turin using reinforced concrete. The building had an automobile test track on the roof.

The Fiat-Lingotti Autoworks in Turin, Italy

Eugène Freyssinet was a French engineer and pioneer in the use of reinforced- concrete construction. In 1921, he built two gigantic parabolic-arched airship hangars at Orly Airport in Paris. In 1928, he was granted a patent for pre-stressed concrete.

The parabolic-arched airship hangar at Orly Airport in Paris, France

Airship hangar construction

Air Entrainment

In 1930, air-entraining agents were developed that greatly increased concrete&rsquos resistance to freezing and improved its workability. Air entrainment was an important development in improving the durability of modern concrete. Air entrainment is the use of agents that, when added to concrete during mixing, create many air bubbles that are extremely small and closely spaced, and most of them remain in the hardened concrete. Concrete hardens through a chemical process called hydration. For hydration to take place, concrete must have a minimum water-to-cement ratio of 25 parts of water to 100 parts of cement. Water in excess of this ratio is surplus water and helps make the concrete more workable for placing and finishing operations. As concrete dries and hardens, surplus water will evaporate, leaving the concrete surface porous. Water from the surrounding environment, such as rain and snowmelt, can enter these pores. Freezing weather can turn this water to ice. As that happens, the water expands, creating small cracks in the concrete that will grow larger as the process is repeated, eventually resulting in surface flaking and deterioration called spalling. When concrete has been air-entrained, these tiny bubbles can compress slightly, absorbing some of the stress created by expansion as water turns to ice. Entrained air also improves workability because the bubbles act as a lubricant between aggregate and particles in the concrete. Entrapped air is composed of larger bubbles trapped in the concrete and is not considered beneficial.

Expertise in building with reinforced concrete eventually allowed the development of a new way of building with concrete the thin-shell technique involves building structures, such as roofs, with a relatively thin shell of concrete. Domes, arches and compound curves are typically built with this method, since they are naturally strong shapes. In 1930, the Spanish engineer Eduardo Torroja designed a low-rise dome for the market at Algeciras, with a 3½-inch thickness that spanned 150 feet. Steel cables were used to form a tension ring. At about the same time, Italian Pier Luigi Nervi began building hangars for the Italian Air Force, shown in the photo below.


Cast-in-place hangars for the Italian Air Force

The hangars were cast in place, but much of Nervi&rsquos work used pre-cast concrete.

Probably the most accomplished person when it came to building using concrete shell techniques was Felix Candela, a Spanish mathematician-engineer-architect who practiced mostly in Mexico City. The roof of the Cosmic Ray Laboratory at the University of Mexico City was built 5/8-inch thick. His trademark form was the hyperbolic paraboloid. Although the building shown in the photo below was not designed by Candela, it&rsquos a good example of a hyperbolic paraboloid roof.

A hyperbolic paraboloid roof on a church in Boulder, Colorado

The same church under construction

Some of the most striking roofs anywhere have been built using thin-shell technology, as depicted below.

The Sydney Opera House in Sydney, Australia

In 1935, the Hoover Dam was completed after pouring approximately 3,250,000 yards of concrete, with an additional 1,110,000 yards used in the power plant and other dam-related structures. Bear in mind that this was less than 20 years after a standard formula for cement was established.

Columns of blocks being filled with concrete at the Hoover Dam in February 1934

Engineers for the Bureau of Reclamation calculated that if the concrete was placed in a single, monolithic pour, the dam would take 125 years to cool, and stresses from the heat produced and the contraction that takes place as concrete cures would cause the structure to crack and crumble. The solution was to pour the dam in a series of blocks that formed columns, with some blocks as large as 50 feet square and 5 feet high. Each 5-foot-tall section has a series of 1-inch pipes installed through which river water and then mechanically chilled water was pumped to carry away the heat. Once the concrete stopped contracting, the pipes were filled with grout. Concrete core samples tested in 1995 showed that the concrete has continued to gain strength and has higher-than-average compressive strength.

The upstream-side of the Hoover Dam is shown as it fills for the first time

Grand Coulee Dam

The Grand Coulee Dam in Washington, completed in 1942, is the largest concrete structure ever built. It contains 12 million yards of concrete. Excavation required the removal of over 22 million cubic yards of dirt and stone. To reduce the amount of trucking, a conveyor belt 2 miles long was constructed. At foundation locations, grout was pumped into holes drilled 660 to 880 feet deep (in granite) in order to fill any fissures that might weaken the ground beneath the dam. To avoid excavation collapse from the weight of the overburden, 3-inch pipes were inserted into the earth through which chilled liquid from a refrigerating plant was pumped. This froze the earth, stabilizing it enough that construction could continue.

Concrete for the Grand Coulee Dam was placed using the same methods used for the Hoover Dam. After being placed in columns, cold river water was pumped through pipes embedded in the curing concrete, reducing the temperature in the forms from 105° F (41° C) to 45° F (7° C). This caused the dam to contract about 8 inches in length, and the resulting gaps were filled with grout.

The Grand Coulee Dam under construction

High-Rise Construction

In the years following the construction of the Ingalls Building in 1904, most high-rise buildings were made of steel. Construction in 1962 of Bertrand Goldberg's 60-story Twin Towers in Chicago sparked renewed interest in using reinforced concrete for high-rises.

The world's tallest structure (as of 2011) was built using reinforced concrete. The Burj Khalifa in Dubai in the United Arab Emirates (UAE) stands 2,717 feet tall.


Soaring Suspension Spans

The history of the suspension bridge and its use for railroads can almost completely be traced to one span - the Niagara suspension bridge. Like all bridges of the type, two tall towers support a thick steel cable that sags down on either side between them while the far ends of the cable terminate into heavy anchorages that resist the pull or tension exerted on the cables from the weight of the bridge deck. The deck of the bridge hangs from a series of thin, vertical cables called stringers that are connected to the two main cables. The tall towers and swooping lines of a large scale suspension bridge can make them the most breathtaking and spectacular of all bridge types.

Designed by John Augustus Roebling, who became famous for designing the Brooklyn bridge 30years later, the New York to Canada structure at Niagara Falls would become the only major North American suspension bridge ever built to carry full size trains with heavy locomotives. Its success nearly led to the building of a similar bridge across the Kentucky River before it was decided to build a steel cantilever bridge - America’s first - that would be more suited for heavy trains. Ultimately, early suspension bridges, even with the addition of stiffening trusses, were too susceptible to distortions and unwanted movements that could eventually damage the structure. With increased traffic and the demand for a double-track across the gorge, the 821 foot long (250 meter) suspension bridge was finally replaced in 1897 with an arch that was built underneath and around the Roebling span.

Roebling’s two other great 1800s suspension bridge crossings at Cincinnati, Ohio and Brooklyn, New York would also have rail lines but only for lighter transit trains and trolleys. In the early 1900s, transit lines would also be built on New York City’s two other big suspension bridge projects, the Williamsburg and Manhattan bridges. After these, the last two North American suspension bridges to ever have a light rail line would be Philadelphia’s Benjamin Franklin bridge in 1926 and San Francisco’s Oakland Bay Bridge in 1936. The two rail lines on the lower deck of the Bay Bridge were converted to road use in 1963, leaving New York and Philadelphia as the last two cities in North America to have rail line suspension bridges.

In recent years, the most interesting road and rail suspension bridges have been opening overseas. The most prominent of these is the Seto-Ohashi rail line that skips across several islands and bridges on the middle crossing of the massive Honshu-Shikoku bridge project that opened in 1988 in Japan. Of the six major spans, three are suspension including the Kita and Minami bridges which are back to back, sharing a common anchorage in the same way as the suspension bridges of the San Francisco-Oakland Bay bridge.

In 1997 the Tsing Ma suspension bridge opened in Hong Kong, China and is currently the longest span railway bridge in the world with a central span of 4,518 feet (1,377 meters). It carries 2 MTR transit lines on the lower level as well as 6 lanes of roadway on the upper level.


The Construction of Venice, the Floating City

Venice, Italy, is known by several names, one of which is the ‘Floating City’. This is due to the fact that the city of Venice consists of 118 small islands connected by numerous canals and bridges. Yet, the buildings in Venice were not built directly on the islands. Instead, they were built upon wooden platforms that were supported by wooden stakes driven into the ground.

The story of Venice begins in the 5 th century A.D. After the fall of the Western Roman Empire, barbarians from the north were raiding Rome’s former territories. In order to escape these raids, the Venetian population on the mainland escaped to the nearby marshes, and found refuge on the sandy islands of Torcello, Iesolo and Malamocco. Although the settlements were initially temporary in nature, the Venetians gradually inhabited the islands on a permanent basis. In order to have their buildings on a solid foundation, the Venetians first drove wooden stakes into the sandy ground. Then, wooden platforms were constructed on top of these stakes. Finally, the buildings were constructed on these platforms. A 17 th century book which explains in detail the construction procedure in Venice demonstrates the amount of wood required just for the stakes. According to this book, when the Santa Maria Della Salute church was built, 1,106,657 wooden stakes, each measuring 4 metres, were driven underwater. This process took two years and two months to be completed. On top of that, the wood had to be obtained from the forests of Slovenia, Croatia and Montenegro, and transported to Venice via water. Thus, one can imagine the scale of this undertaking.

The city of Venice was built on wooden foundations.

The use of wood as a supporting structure may seem as a surprise, since wood is relatively less durable than stone or metal. The secret to the longevity of Venice’s wooden foundation is the fact that they are submerged underwater. The decay of wood is caused by microorganisms, such as fungi and bacteria. As the wooden support in Venice is submerged underwater, they are not exposed to oxygen, one of the elements needed by microorganisms to survive. In addition, the constant flow of salt water around and through the wood petrifies the wood over time, turning the wood into a hardened stone-like structure.

As a city surrounded by water, Venice had a distinct advantage over her land-based neighbours. For a start, Venice was secure from enemy invasions. For instance, Pepin, the son of Charlemagne, attempted to invade Venice, but failed as he was unable to reach the islands on which the city was built. Venice eventually became a great maritime power in the Mediterranean. For instance, in 1204, Venice allied itself with the Crusaders and succeeded in capturing the Byzantine capital, Constantinople. Nevertheless, Venice started to decline in the 15 th century, and was eventually captured by Napoleon in 1797 when he invaded Italy.


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