Learn how to build a cofferdam (activity)

41 downloads 1510 Views 147KB Size Report
Build a Cofferdam. There are many bridges around the world with different functions and purposes. However, when building over the water, bridge construction ...
Build a Cofferdam There are many bridges around the world with different functions and purposes.  However, when building over the water, bridge construction can undergo  special obstacles. To span such a space, many bridges have support piers that  descend into the water, but how do engineers create these piers in the first place?  Whether made of wood, steel, or concrete, making piers that reach bedrock,  while dealing with rushing currents, can present a huge challenge. In this  activity, students will learn how engineers use cofferdams to create bridge   foundations under water, and create a model cofferdam in the classroom.       Materials          

Deep pan or tray Sand Gravel Water 2 liter bottle 20 oz bottle Pipette Scissors Ruler Small bowl

Directions 1) Have a group of 2 to 3 students work as a team, starting by filling a pan  halfway with sand.   2) With a ruler, the group should measure and make a mark 1 inch above the  sand.  3) Pour the water up to the mark measuring the water level.  4) Have an adult help each group cut the top and bottom of their 2 liter and  20 oz bottles. Each bottle should look like a 5 inch long open cylinder after  cutting.     

  5) Each group should insert the cut 20 oz bottle into the sand and water until  it is flush with the bottom of the pan.  6) Insert the cut 2 liter bottle into the pan so that the smaller bottle is in the  center of it, and also flush with the bottom of the pan.  7) Carefully pour gravel in the outer ring created between the large and  small bottle, being careful to leave the inner center ring untouched.  8) Using their pipettes, have the students slowly remove the water from the  center ring and discard it in a small bowl. 

Background Information Cofferdams are temporary enclosed spaces, typically built in a large body of  water. By removing the water at the center of the cofferdam, builders create a dry  space to work under the water and construct things like piers for bridges. In  many past civilizations, such as ancient Rome, cofferdams were made out of two  rings of wooden stakes, and water was removed manually by workers, one  bucket at a time. In order to create a water tight space, cofferdams consisted of  both an outer and inner ring. The outer ring was filled in with another substance,  such as sand or clay, to block out the water from the center ring. After the water  was removed from the center ring, the mud and gravel were removed until the  builders reached bedrock. At this point, they had reached a stable, dry portion of  the ground beneath the water where they could pour waterproof concrete to  form the foundation and pillars for the piers. Today, cofferdams are often made  of steel boxes, and motor‐powered pumps remove the water.     In the above activity, the 2 liter and 20 ounce bottles represent the inner and  outer ring of the cofferdam. The gravel acts like clay to displace the water in the  outer ring and contribute to forming a water tight space around the inner ring.  Just as the ancient Romans, students use pipettes to manually remove water from  the inner ring until they reach the bottom of the sandy pan. However, since there  is no bedrock represented in the pan, nor a true water tight seal between the  inner and outer rings, students will probably not be able to remove all of the  water from the inner ring. This is not a problem! The ancient Romans had similar  setbacks when creating their cofferdams. Students should still be able to get the  water level in the inner ring significantly lower than the water outside of their  cofferdam. The important thing is for them to understand how engineers used  structures like cofferdams to make building under water possible.