المدونات

post photo

كل ما يخص الهندسة الإنشائية [2022]

كل ما يخص الهندسة الإنشائية [2022]

الهندسة الإنشائية

 

الهندسة الإنشائية ليست فرع حديث من فروع الهندسة بل إنها ظهرت منذ قديم الأزل، إليك بعض الأدلة على ذلك:

- تعود البدايات الأولى لظهور الهندسة الإنشائية إلى المسكن البشري المكون من فروع الأشجار وأوراقها وجلود الحيوانات. فكان يتم ربط فروع الأشجار مع الكروم لتكوين ملجأ.

- فقد تم أيضًا استخدام مبادئ الهندسة الإنشائية منذ آلاف السنين عند بناء هياكل مثل الأهرامات في مصر أو الأكروبوليس في اليونان.

وعلى مدى التاريخ كان البشر يطورون من مساكنهم لتصبح تصاميمهم أكبر وأكثر تعقيداً،بداية من الملاجئ الأكواخ البدائية  بفروع الأشجار إلى محطات الفضاء الدولية.

 

 

ما هي الهندسة الإنشائية؟!

 

الهندسة الإنشائية

 

الهندسة إنشائية أو ما تُعرف باللغة الإنجليزية Structural engineering هي أحد فروع الهندسة المنبثقة عن الهندسة المدنية، وهي باختصار المجال الذي يتخصص في تصميم المنشآت التي تقاوم الأحمال كما تتضمن الهندسة الانشائية تطبيق قوانين الفيزياء والرياضيات والمعرفة التجريبية لتصميم الأسس التي تحمل المنشآت بشكل يوفر أقصى درجات الأمان للمستخدمين،

وتهتم بدراسة التحليلات النظرية والتصاميم لكافة أنواع المنشئات وتطبيقاتها مع مراعاة كافة التأثيرات الإستاتيكية والديناميكة وعلاقتها بكافة تأثيرات البيئة من رياح وزلازل وظروف الطقس المختلفة.

كما توفر الهندسة الإنشائية الحديثة مجموعة كبيرة ومفصلة من المعرفة التي يمكنها التنبؤ بدقة بأداء الأشكال والمواد المختلفة المستخدمة في الهياكل لمقاومة الأحمال والضغوط على الهياكل.

 

يختص المهندسون الإنشائيون يقومون بتصميم كل من:

إطارات السقف (الحُزم، العوارض الخشبية، الروافد والدعامات).

تأطير الأرضيات (أسطُح الأرضيات، الروافد، الحُزم، الدعامات والعوارض).

الأقواس والأعمدة.

الإطارات.

الأسس والجدران.

 

وتشمل تخصصات الهندسة الانشائية للمباني التخصصات الهندسية التالية:‏

  • الزلازل.‏
  • الواجهات‏.
  • الحرائق.‏
  • الأسطح‏.
  • الأبراج‏.
  • الرياح. ‏

فمن الضروري جدًا أن تكون الهياكل الإنشائية قادرة على التعامل مع الظروف التي بُنِيت فيها، فعلى على سبيل المثال: عندما يقوم المهندسون الإنشائيون ببناء الجسور يجب عليهم أن يراعوا ظروف التضاريس والرياح والمياه وغير ذلك من العوامل.

 

ما هو الفرق بين الهندسة الإنشائيية والهندسة المعمارية؟!

 

أحيانًا يخلط الكثير من الناس بين المهندسين الإنشائيين والمهندسين المعماريين لذا دعنا نوضح الفرق بينهما.

فعلى الرغم من أن لكل من المهندسين المعماريين، والمهندسين الإنشائيين أدوار مهمة في المباني لكن أيضًا لهم أدوار مختلفة.

- فالمهندس الإنشائي:

يقوم المهندس الإنشائي بتصميم الهيكل العظمي للمبنى مع التركيز على السلامة في المقام الأول. فمن واجب المهندس الإنشائي أن يرى أن المبنى الذي يقوم بتصميمه يستمر لفترة طويلة ولا ينهار مما يتسبب في أي ضرر للسكان. هدفه الرئيسي هو طول عمر الهيكل والوقاية من إصابة الناس في حالة وقوع حادث مثل الكوارث الطبيعية. أي أن المهندس الإنشائي يكون له نقطة تركيز واحدة وهي الحماية.

 

- أما المهندس المعماري:

يصمم المهندس المعماري منزلاً ويضمن إرضاءه من الناحية الجمالية. أي أن المهندس المعماري يكون له نقطة تركيز واحدة وهي الجمال.

على سبيل المثال:

إذا كان الهيكل عبارة عن جسم بشري، فإنَّ المهندس المعماري سيهتم بشكل الجسم ومظهره، وسيهتمّ المهندس الإنشائي بالمجسم العظمي.

 

لكن غالبًا ما يعمل المهندسون الإنشائيون جنبًا إلى جنب مع المهندسين المدنيين والمهندسين المعماريين كجزء من فريق البناء.

 

ما هو عمل المهندس الإنشائي؟!

 

الهندسة الإنشائية

تتمثل أولوية عمل المهندس الانشائي في سلامة المستخدمين، حيث أن عواقب انهيار المباني من المحتمل أن تكون كارثية وتتسبب في خسارة الأرواح، لذلك هذا من الضروري جدًا أن يراعي المهندسين الانشائيين العوامل الطبيعية ومدى تأثيرها على المباني والهياكل الإنشائية المختلفة مثل تأثير التضاريس، وقوى الجاذبية، والزلازل، والرياح الشديدة، والأمطار، والثلوج، وغير ذلك من العوامل.

وذلك من خلال تطبيق معرفتهم التقنية لتحديد أنواع مختلفة من مواد البناء في مختلف الأشكال والهندسة وهياكل التصميم التي يمكن أن تتحمل هذه العوامل والحفاظ عليها آمنة ومستقرة ولا تنهار.

بشكل عام ، يمكن تقسيم عملية التصميم الإنشائي للمبنى إلى ثلاث مراحل: حساب الحمل والتحليل الإنشائي والتصميم.

اعتمادًا على وظيفة المبنى، يمكن استخدام المعايير وقوانين البناء لتقدير وزن المبنى، وأحمال الثلوج والرياح والزلازل على الهياكل. بمجرد معرفة الأحمال المؤثرة على الهيكل، يتم تحليل الهيكل لتحديد تأثير كل هذه الأحمال على العناصر الفردية للهيكل.

يمكن استخدام البرامج الهندسية من قبل المهندسين الإنشائيين لتحليل أنواع مختلفة من الهياكل. من الجيد دائمًا التحقق من صحة نتائج البرنامج باستخدام المعرفة الأساسية الأولى وصيغ التحليل الهيكلي الأساسية. يمكن استخدام القوى والضغوط من برنامج التحليل الإنشائي لتصميم العناصر الهيكلية الرئيسية بما في ذلك نظام الأرضية والدعامات الرأسية والأساسات وأجزاء أخرى من المبنى.

أنت كمهندس إنشائي، فإن سلامة الجمهور هي أولويتك القصوى حيث أن عواقب الهيكل المنهار يمكن أن تكون كارثية. هذا هو السبب في أن المهندسين الإنشائيين يستخدمون عوامل السلامة في تصميمهم لمراعاة عدم اليقين في افتراضات الحمل والنقص غير المتوقع في مواد البناء أو التصنيع.

ويمكن تلخيص مهام المهندس الإنشائي في النقاط التالية:

- المهندس الإنشائي مسؤول عن تحليل وتصميم وبناء هياكل الهندسة المدنية التقليدية بما في ذلك المباني والجسور والسدود الخرسانية والخزانات والأبراج ، بالإضافة إلى مجموعة كبيرة ومتنوعة من الهياكل الأخرى ، مثل التلسكوبات الراديوية ؛ أوعية احتواء المفاعلات ؛ أبراج التبريد؛ مركبات السكك الحديدية والسيارات والفضاء.

- يقوم المهندس الإنشائي باستخدام البرامج الهندسية المختلفة لتحليل أنواع مختلفة من المباني، والهياكل الإنشائية، ويقوم بالتحقق من صحة نتائج البرنامج باستخدام المعرفة الأساسية الأولى وصيغ التحليل الهيكلي الأساسية، كما يمكن استخدام القوى والضغوط من برنامج التحليل الإنشائي لتصميم العناصر الهيكلية الرئيسية بما في ذلك نظام الأرضية والدعامات الرأسية والأساسات وأجزاء المبنى الأخرى.

- يهتم المهندس الإنشائي بإنشاء الرسومات والمواصفات وإجراء الحسابات ومراجعة أعمال المهندسين الآخرين وكتابة التقارير والتقييمات ومراقبة مواقع البناء.

- أيضًا يقوم المهندس الإنشائي بتصميم إطارات السقف (الحُزم، العوارض الخشبية، الروافد والدّعامات)، وتأطير الأرضيّات (أسطُح الأرضيات، الروافد، الحُزم، الدعامات والعوارض)، والأقواس والأعمدة والإطارات والأسس والجدران.

- تحليل المخططات والخرائط والتقارير والبيانات الطبوغرافية والجيولوجية.

- تقدير تكلفة وكميات المواد والمعدات والعمالة.

- حساب متطلبات الحمل والدرجة ومعدلات تدفق المياه وعوامل الإجهاد المادية لتحديد مواصفات التصميم.

- فحص مواقع المشروع لمراقبة التقدم والتأكد من أن المشروع يتم تشييده وفقًا لمواصفات التصميم.

- إجراء دراسات لأنماط المرور أو الظروف البيئية لتحديد المشاكل المحتملة وتقييم مدى تأثيرها على المشروع.

- يقوم المهندس الانشائي بتغيير خطة استخدام المبنى أو توسيعه أو إدخال المزيد من الطوابق إلى المبنى إذا أراد المالك ذلك.

 

ما هي المهارات التي تتطلبها الهندسة الإنشائية؟!

الهندسة الإنشائية

تشمل المهارات الأساسية التي يحتاجها كل من يعمل في الهندسة الإنشائية:

- فهمًا عميقًا للفيزياء والرياضيات.

- يجب أن يعرف المهندس الإنشائي أيضًا خصائص المواد المختلفة، مثل كثافتها وصلابتها وقوة شدها ومعامل الكتلة وقوة الانحناء.

- يجب أن يكونوا قادرين على حساب كيفية أداء المواد المختلفة تحت ضغوط مثل الضغط والتوتر والانحناء والالتواء، وكذلك في ظل ظروف بيئية مختلفة مثل درجة الحرارة والضغط والغازات والسوائل المسببة للتآكل وحتى الإشعاع.

- يحتاجون أيضًا إلى أن يكونوا قادرين على التنبؤ بكيفية أداء هذه المواد على مدى فترة زمنية طويلة.

- القدرة على التعامل مع الكمبيوتر بكفاءة، حيث يعتمد المهندسون الإنشائيون بشكل متزايد على أنظمة التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD)، بالإضافة إلى تسريع عملية الصياغة، تسمح أنظمة CAD بإجراء تعديلات سريعة وسهلة على التصميمات والتصور ثلاثي الأبعاد (3D) للأجزاء النهائية والتجمعات.

المصادر:

كل ما يخص الهندسة الإنشائية

ما هي الهندسة الإنشائية؟