Os romanos são conhecidos pelos seus notáveis feitos de engenharia, como estradas, pontes, túneis ou os seus impressionantes aquedutos. As suas construções, muitas delas ainda de pé, são um testemunho das suas habilidades e engenhosidade de engenharia superiores. Os engenheiros romanos aprimoraram ideias e invenções antigas para introduzir um grande número de inovações; desenvolveram materiais e técnicas que revolucionaram a construção de pontes e aquedutos, aperfeiçoaram armas antigas e criaram novas, além de inventarem máquinas que aproveitavam o poder da água. Os notáveis feitos da engenharia romana foram a fonte de imensa riqueza e prosperidade, melhorando a vida diária dos romanos e permitindo a Roma manter o seu domínio sobre a Europa e o Mediterrâneo por longos séculos.
Aquedutos
Há séculos que os aquedutos já existiam no Oriente Próximo antes da construção do primeiro aqueduto de Roma, o Aqua Appia, em 312 a.C.. Contudo, os romanos introduziram muitas inovações que lhes permitiram construir aquedutos numa escala sem precedentes. Os aquedutos consistiam de canais de condução, túneis e canos que traziam a água de nascentes e montanhas distantes para cidades e vilas, forneciam água para as fontes, latrinas, banhos públicos e para as casas dos romanos ricos; bem como eram usados para alimentar moinhos e outras máquinas.
Os aquedutos romanos usavam a gravidade, e não bombas, com uma leve inclinação para baixo para a água fluir. Outras inovações incluíram o uso de arcadas para transportar a água sobre os vales e os terrenos baixos, com o uso extensivo de cimento e revestimentos de cimento à prova d'água. Outra inovação foi o uso de tanques de decantação em intervalos regulares para regular o abastecimento da água.
Os aquedutos podiam ter mais de 100 quilómetros (62 milhas) de comprimento. Por exemplo, o Aqua Marcia, construído entre 144 e 140 a.C., corria subterraneamente por cerca de 91 km (57 milhas) e, em seguida, por 10 km (6 milhas) acima do solo em subestruturas e arcadas antes de chegar à cidade de Roma.
Os aquedutos precisavam de manutenção regular, dado que ao longo dos anos haver a acumulação de detritos nos canais e vazamentos. Em meados do Principado, Roma tinha uma grande e complexa rede de água com interligações de aquedutos que garantiam o fornecimento contínuo de água mesmo que um aqueduto estivesse em reparação.
Pontes
Já no século II a.C., os romanos construíram grandes e magníficas pontes de pedra, como a Pons Aemilius em Roma, com 135 metros de comprimento (443 pés). As primeiras pontes de pedra foram feita com o uso de blocos unidos por grampos de ferro. Em meados do século II a.C., os romanos passaram a usar extensivamente o cimento romano: as pontes eram frequentemente construídas com um núcleo de cimento e revestimento de blocos de pedra. O uso do cimento aumentou significativamente a força e a durabilidade das pontes. O cimento também era usado para a construção de pilares fortes. Quando os pilares não podiam ser construídos em rocha, os romanos usavam "cofres de vedação", que eram recintos temporários feitos de estacas de madeira seladas com argila. Os cofres eram cravados no leito do rio e preenchidos com cimento, para a construção dos pilares.
Os construtores romanos também foram os primeiros a entender completamente as vantagens estruturais do arco. As pontes tinham arcos compostos por pedras de arco individuais, chamadas aduelas, que distribuíam eficientemente o peso das pontes. Tais estruturas em arco tornaram as pontes mais fortes e permitiram vãos muito mais longos. Por exemplo, a ponte de Alcántara (Espanha), que ainda hoje está de pé, tem 182 metros de comprimento (597 pés), com arcos de 29 metros de largura (95 pés) e enormes aduelas pesando até oito toneladas cada. As centenas de pontes romanas que ainda existem em toda a Europa são um testemunho da sua incrível força e fiabilidade.
Túneis
Os romanos também cavavam túneis para os aquedutos e estradas sempre que encontravam obstáculos, como colinas ou montanhas. A construção de túneis era desafiadora não apenas porque a escavação podia levar anos, mas também porque os topógrafos tinham de garantir que ambas as extremidades do túnel se encontrassem corretamente no centro.
O método de construção de túnel mais comum era o método de qanat, desenvolvido pelos persas no início do primeiro milénio a.C.. O túnel era feito em linha reta usando uma série de postes colocados sobre uma colina e cavando poços verticais em intervalos regulares. Os poços garantiam que o túnel não desviasse da sua trajetória e forneciam ventilação para os trabalhadores.
O método de contraescavação era usado para escavar montanhas altas. Os trabalhadores cavavam o túnel de ambos os lados da montanha e encontravam-se no ponto central. Este método de construção exigia um maior planeamento e um conhecimento de topografia e geometria. Os construtores tinham de verificar constantemente a direção de avanço do túnel, por exemplo, olhando para a luz que penetrava pela boca do túnel. A ventilação, especialmente para túneis longos, também era um problema, pois os poços não podiam ser facilmente escavados a partir do topo de uma montanha. O tempo de construção necessário dependia do tipo de rocha que estava sendo escavada e do tipo de túnel. Túneis com poços, por exemplo, podiam ser construídos muito mais rapidamente.
Quando a rocha era dura, os romanos empregavam uma técnica chamada "fogo-e-água"; consistia em aquecer a rocha com fogo e, em seguida, resfriá-la subitamente com água fria para que rachasse. A construção de túneis podia levar anos, se não décadas, mesmo com milhares de escravos. Por exemplo, o túnel de 6 km de comprimento (3.7 milhas) que o imperador Cláudio construiu em 41 d.C. para drenar o Lago Fucino (Lacus Fucinus) levou 11 anos para ser construído e usou aproximadamente 30.000 trabalhadores.
Estradas
Os romanos tinham uma extensa rede de estradas que se estendia do norte da Inglaterra ao sul do Egito, com um comprimento total de nada menos que 120.000 km (74,565 milhas) durante o Império Romano. As estradas romanas foram feitas para viagens, comércio e para manter o controlo sobre os vastos territórios do Império: facilitavam o rápido envio de exércitos quando necessário.
O principal objetivo de uma estrada era unir, no caminho mais reto possível, duas cidades que muitas vezes ficavam a centenas de quilómetros de distância. A Via Ápia, construída a partir de 312 a.C., ligava Roma a Cápua (190 km/ 118 milhas de distância), enquanto cidades importantes ao longo do seu percurso só eram acessíveis por estradas secundárias. A construção das estradas romanas envolvia obras de engenharia colossais, pois tinham que ser construídos não apenas pontes e túneis, mas também viadutos, onde as estradas encontravam grandes obstáculos. A construção de estradas também envolvia a escavação maciça de terrenos, o transporte de materiais para aterro e nivelamento por longas distâncias; bem como enormes projetos hidráulicos para drenagem de água e recuperação de terras.
As estradas romanas eram construídas primeiro assentando os meio-fios, cavando um fosso longo entre eles que tinha a largura total da estrada e, em seguida, cobrindo-o com pedras ou cascalho. A camada de cascalho era comprimida e uma camada de cascalho mais fino era adicionada. A estrada era então pavimentada com grandes lajes de rocha poligonais. Por causa da camada de cascalho em baixo, as estradas romanas eram capazes de resistir a geadas e inundações e exigiam relativamente pouca manutenção. Além disso, a superfície da estrada tinha leves inclinações, para que a água pluvial pudesse fluir para os meio-fios de ambos os lados.
Também eram colocados ao longo da estrada em intervalos de uma milha, marcos miliários (do latim milia passum, que significa 1.000 passos): eram colunas pesadas de 1,5 m (5 pés) de altura que indicavam o número da milha, a distância até Roma e os nomes dos oficiais que construíram a estrada.
Cimento romano
Uma das contribuições romanas mais importantes para a tecnologia de construção foi a invenção do cimento, que permitiu a construção de edifícios impressionantes como o Panteão e influenciou a construção de pontes e portos. O cimento romano ou opus caementicium foi inventado no final do século III a.C., quando os construtores adicionaram um pó vulcânico chamado pozolana (pozzolana) a uma argamassa feita de uma mistura de pedaços de tijolo ou rocha, cal ou gesso e água. A pozolana, que continha sílica e alumina, criava uma reação química que fortalecia drasticamente a coesão da argamassa.
Roma passou por um período chamado de "Revolução do Cimento", testemunhando rápidos avanços na composição do material. Por exemplo, os construtores romanos descobriram que a adição de terracota triturada à argamassa criava uma forte mistura hidráulica que podia ser usada como material à prova d'água para cisternas ou outras construções expostas às intempéries. Os romanos também dominaram o cimento submerso em meados do século I d.C., o que permitiu a construção de portos como o da cidade de Cesareia. O cimento submerso era feito misturando uma parte de cal com duas partes de cinza vulcânica, e colocando a mistura de tufo vulcânico ou em pequenas caixas de madeira. A mistura era, então, hidratada pela água do mar para desencadear a reação química de endurecimento e liberação de calor do cimento.
Poderíamos perguntar se o cimento romano era melhor que o cimento moderno ou o cimento Portland de hoje. Pesquisas recentes de cientistas americanos e italianos mostraram que o cimento romano era vastamente superior. Ao analisar portos romanos no Mediterrâneo, descobriram que o cimento romano permaneceu intacto após 2.000 anos de constante impacto do mar. Em contraste, o cimento Portland começa a erodir após 50 anos de exposição à água do mar. De acordo com estes cientistas, o cimento Portland não liga entre si tão bem quanto o cimento romano e começa a rachar depois de algumas décadas, dado não possuir as misturas de cal e cinza vulcânica.
Moinhos e dispositivos de água
Os romanos tinham moinhos que usavam para moer grãos e produzir farinha, geralmente com um eixo horizontal preso a uma haste que passava por uma mó inferior e girava uma mó superior. O espaço entre as mós era cuidadosamente ajustado por um mecanismo de báscula para controlar a espessura do pó produzido. Os moinhos mais básicos usavam energia humana ou animal. Por exemplo, a mola asinaria, que remonta a 300 a.C., era um moinho rotativo básico movido por escravos ou por cavalos, burros ou mulas com os olhos vendados.
Igualmente, em meados do século III a.C., os romanos inventaram a azenha com uma roda d'água horizontal ou vertical, usando um rio ou água de alta pressão de um reservatório alto (ou de um aqueduto próximo). A força da água que atingia as rodas era frequentemente ajustada por um sistema de tanques e tubos. As rodas de água verticais eram as mais complexas, pois convertiam a rotação vertical da roda de água na rotação horizontal do eixo que girava a mó superior. O aqueduto e os moinhos de Barbegal (França), construídos no final do século I d.C., tinham água corrente por um caminho de 19 metros em declive, acionando 16 rodas de água individuais. O moinho era capaz de processar cerca de 3 toneladas de grãos por hora, empregava centenas de pessoas e produzia farinha suficiente para abastecer até 40.000 pessoas por dia.
Os romanos tinham outros dispositivos de água usados para serrar madeira, cortar pedras e triturar minério. As serralharias tinham serras de corte de pedra movidas por rodas de água, por meio de uma manivela e de um eixo de conexão. Martelos de percussão, movidos por rodas de água, cames e martelos, eram usados em regiões de mineração para triturar minério em pequenos pedaços.
Tecnologia de mineração
Os romanos foram os primeiros a usar tecnologia avançada na mineração. Frequentemente, as minas romanas tinham uma série de aquedutos construídos em redor com tanques gigantes e máquinas movidas a água, como moinhos de impacto e martelos de percussão. Os tanques gigantes eram usados num método de mineração chamado "hushing": que consistia em libertar grandes quantidades de água para lavar a terra e expor as rochas minerais valiosas que estavam por baixo. Um outro método de mineração, como o "fogo-e-água", era obtido pela liberação da água nas cisterna para fraturar a rocha que tinha sido previamente aquecida.
Os moinhos de impacto e martelos de percussão, movidos a água, eram usados para esmagar o minério extraído em pequenos pedaços antes de ser processado. Vestígios da tecnologia de mineração usada pelos romanos ainda podem ser encontrados em locais como Las Medulas, na Espanha, e Dolaucothi, na Grã-Bretanha, que tinha cinco longos aquedutos.
Armas
Os romanos tinham armas formidáveis que, por séculos, lhes deram uma vantagem no campo de batalha e lhes permitiram conquistar vastos territórios. Armas de artilharia como a balista e o onagro foram usadas tanto como armas de defesa quanto de ataque em guerras de cerco; eram as mais aterrorizantes e tecnologicamente avançadas no arsenal romano.
A balista (da palavra grega ballistra, que significa besta) teve origem na Grécia e consistia em dois braços horizontais semelhantes a bestas, inseridos numa corda retorcida feita de tendão, crina de cavalo ou tripa, presos a uma estrutura de madeira retangular. Tinha um controlo deslizante preso a um suporte vertical que passava pela estrutura retangular, onde os soldados carregavam dardos de chumbo ou pedras esféricas pesadas. A balista era armada puxando a corda do arco com um par de guinchos.
Os engenheiros romanos melhoraram significativamente o aspecto da balista adicionando uma série de componentes de metal que não apenas a tornavam mais leve e fácil de montar, mas também melhoravam a sua precisão, aumentando o seu poder em aproximadamente 25%. As maiores balistas também eram as mais poderosas: podiam ter braços de 1 a 1,2 m de comprimento (3 a 4 pés) e lançar dardos a uma distância de aproximadamente 450 m (450 a 500 jardas). A balista era muito precisa, especialmente a curta distância; podia facilmente perfurar a armadura de um soldado com poder suficiente para matá-lo instantaneamente. Os engenheiros romanos também inventaram a carrobalista (carroballista), uma balista montada numa carroça que adicionava mobilidade à arma. Dotava cada legião um poder de fogo maciço no campo de batalha, já que cada legião levava 55 destas balistas móveis para a batalha.
O onagro era uma catapulta de torção de um braço que podia lançar projéteis muito mais pesados do que a balista com precisão, embora com um alcance menor (aproximadamente 300-400 m). Enquanto a balista tinha muitas partes móveis que podiam quebrar ou falhar, o onagro tinha um design mais simples, tornando-o mais fiável e fácil de operar: consistia de uma grande estrutura horizontal firmemente colocada no chão e uma estrutura vertical com um amortecedor acolchoado na frente. A estrutura horizontal tinha cordas esticadas e retorcidas feitas de pelo de animal ou tendão. Um braço com uma funda segura o projétil, era colocado no feixe de corda torcida e empurrado para baixo contra a tensão das cordas com um guincho. O braço era então liberado por um mecanismo de gatilho, libertando a tensão e arremessando o grande projétil (podia ser uma pedra esférica de até 25 kg de peso), geralmente incendiado com uma substância combustível. O impacto e os incêndios subsequentes podiam esmagar fortificações inimigas e causar grande devastação.
Os cientistas até consideram a configuração do onagro romano mais engenhoso do que as catapultas de um braço da Idade Média por causa da funda, que aumentava o comprimento efetivo do braço arremessador sem adicionar peso significativo. Dado pesarem até quatro toneladas, os romanos não podiam levar estes grandes onagros para a batalha, em vez disso, eram construídos no local, em plataformas acolchoadas, para que seu recuo não desgastasse a terra e os tornasse instáveis.
