Introdução

	túneis

De certa forma, um túnel é simplesmente um tubo que atravessa o solo ou uma montanha, mas construir um túnel, por outro lado, é um dos desafios mais complexos no campo da engenharia civil. Muitos túneis são considerados obras de arte tecnológicas, e governos já concederam honrarias dignas de heróis aos engenheiros que os projetaram. Mas isso não quer dizer, é claro, que alguns projetos de túneis não encontraram grandes problemas. O Projeto Túnel Artéria Central (a "Grande Escavação") de Boston, no Estado americano de Massachusetts, foi atingido por grandes estouros de orçamento, alegações de corrupção e um colapso parcial de teto que culminou em uma morte. Mas esses desafios não impediram os engenheiros de ter idéias ainda maiores e mais corajosas, como a construção do Túnel Transatlântico, que conectará Nova York a Londres.

Neste artigo, vamos explorar o que faz dos túneis uma solução tão atraente para estradas, ferrovias, utilidades públicas e telecomunicações. Vamos observar as características que definem os túneis e examinar como eles são construídos. Também vamos examinar a "Grande Escavação" em detalhes para podermos entender as oportunidades e desafios presentes na hora de construir um túnel, sem esquecer de discutir o futuro dos túneis.

Imagem cedida por Daniel Shwen/ usada sob licença de Creative Commons Attribution-ShareAlike O Túnel de Gotthard, um túnel para trens que está sendo construído na Suíça

Princípios básicos dos túneis
Um túnel é uma passagem horizontal localizada sob o solo. Embora a erosão e outras forças da natureza possam formar túneis, vamos falar somente sobre os feitos pelo homem neste artigo: túneis criados pelo processo de escavação. Há muitas maneiras diferentes de escavar um túnel, incluindo o trabalho manual, explosivos, aquecimento e resfriamento rápidos, equipamento específico ou uma combinação desses métodos.

Há estruturas que podem precisar de escavação semelhante à usada na construção de túneis, mas que não são túneis. Poços, por exemplo, costumam ser cavados com a mão ou com equipamento de perfuração, mas, ao contrário de túneis, são verticais e menores. Muitas vezes, os poços são construídos como parte de um projeto de túnel para analisar a rocha ou o solo, ou para fornecer direções ou locais que serão usados para auxiliar a escavação do túnel.

O diagrama abaixo mostra a relação entre as duas estruturas em um túnel típico, construído sob uma montanha. A abertura de um túnel é um portal. Já o "teto" do túnel, ou a metade superior do tubo, é chamada de coroa. A metade inferior, por sua vez, é chamada de base. A forma geométrica básica de um túnel é o arco contínuo. Como os túneis devem agüentar uma pressão enorme vinda de todos os lados, o arco é a forma ideal e, no caso do túnel, o arco simplesmente faz a volta toda nele.

Engenheiros que constroem túneis, assim como os que constroem pontes, devem ter uma preocupação especial com uma área da física chamada de estática. É a estática que descreve como as seguintes forças interagem para produzir equilíbrio em estruturas como túneis e pontes:

• tração, que expande ou empurra material;
• compressão, que contrai ou comprime material;
• cisalhamento, que faz com que partes de um material deslizem uma em relação à outra em direções opostas;
• torção, que gira o material.

O túnel deve usar materiais fortes para contrapor essas forças, materiais como alvenaria, aço, ferro e concreto.

Para se manterem estáticos, os túneis devem ser capazes de suportar as cargas que se colocam contra eles. O peso próprio diz respeito ao peso da estrutura em si, enquanto sobrecarga diz respeito ao peso dos veículos e pessoas que o atravessam.

A seguir, vamos observar os tipos básicos de túneis.