مقدمة عن الهندسة الانشائية Structural Engineering
مقدمة عن الهندسة الانشائية Structural Engineering
الهندسة الانشائية Structural Engineering
هندسة الإنشاءات
الهندسة الإنشائية
(بالإنجليزية: Structural
engineering) هي مجال هندسي
يتعامل مع تصميم المنشآت التي تدعم أو تقاوم الأحمال. وعادة ما تعتبر هندسة الإنشاءات
تخصصاً داخل الهندسة المدنية، إلا أنه يمكن دراستها على حدة. تعنى الهندسة الإنشائية
بدراسة التحليلات النظرية والتصاميم لكافة أنواع المنشآت وتطبيقاتها آخذين بنظر الاعتبار
كافة التأثيرات الاستاتيكية والديناميكة وعلاقتها بكافة تأثيرات البيئة من رياح وزلازل
وظروف الطقس المختلفة.
مهندس إنشائي
يقوم المهندسون الإنشائيون بتحليل، تصميم، تخطيط، ,دراسة كيفية
استخدام العناصر الإنشائية، و الأنظمة الإنشائية لوصول إلي بناء منشأ أمن، إقتصادي
و مريح للمستخدم. عملهم يهتم بالأمان و السلامة مع الأخذ في الأعتبار التكلفة و
البيئة.
يدرس المهندس الإنشائي الهندسة المدنية، ولكي يزاول المهندس مهنته يجب
أن يكون معترف به من النقابة المهندسين في مصر، و في أمريكا يجب أن يكون المهندس
عضو في معهد المهندسين المدنيين. من المنشات التي يصممها المهندس الإنشائي و التي
نتعامل معها و نحتاجها في حياتنا اليومية هي:المباني، الأبراج، ملاعب، وجسور.
منشأت أخرى يصممها هذا المهندس مثل منصة نفط، قمر اصطناعي، مركبة جوية، والمراكب.
في الصناعة الإنشائية يتعاون المهندس الإنشائي مع معماري، مهندس ميكانيكة، مهندس
كهربائي، مساحين، مديرين مشروعات التشييد.
يتأكد المهندس الأنشائي من قوة و تحمل المباني و الكباري التي صممها
لأحمال مثل ا لرياح، الزلازل، الثلوج، الأمطار، الحرارة، ضغط الجوي، والمرور حتي
تجنب حدوث فقدان أو جرح لأي فرد. يتم تصميم أيضاً المنشأت علي عدم حدوث لها أنحناء
أو اهتزاز فوق القيم المسموح بها حتي يشعر المستخدم بالطمأنينة و الأمان.
يدرس المهندس الأنشائي مواد كثيرة من أهمها ميكانيكا المواد، ميكانيكا
المواد الصلبة، علم المواد، تحليل عددي، خرسانة مسلحة، منشأت المعدنية، الميكانيكا
الإنشائية، ديناميك المنشآت، خرسانة مسبقة الإجهاد.ولا يكتفي المهندس بدراسة
البكالوريوس بعضهم يكمل دراسة ماجستر في الهندسة الإنشائية.
طرق الإنشاءات:
الطريقة الكلاسيكية
الطريقة الكلاسيكية
(Working design method)، يتم من خلالها ضرب مقدار
قدرة تحمل الخرسانة بمعاملات امان اصغر من الواحد اي يتحصل الامان بتخفيض قدرة مقاومة
الخرسانة نظريا عن قدرتها الحقيقة.
الطريقة الحدية
(تصعيد الحمولات)
الطريقة الحدية
(تصعيد الحمولات) (ultimate design
method)، تصعيد الحمولات
المطبقة على المنشأ هي طريقة من طرق التصميم حيث يتم ضرب قيم الحمولات بعوامل أمان
كثيرة مثل مضاعفتها مرة أو اثنتين ومن ثم تصميم المنشأ على هذا الأساس، وذلك بأقل تكلفة
ممكنة تناسب هذه العوامل.
عوامل الأمان
وحتى تكون الأبنية
آمنة يتم ادخال عوامل أمان كثيرة كما تختلف نسبة عوامل الأمان باختلاف أهمية المنشأ
ومكان تنفيذه والغرض منه ومدة الخدمة المطلوبة وغيرها من العوامل فعلى سبيل المثال،
إقامة منشأ في البحر تختلف من ناحية المواد والتصميم عن منشأ في الصحراء.
المحتوى الدراسى الجامعي:
تشمل دراسة الهندسة
الإنشائية فى الخارج على مستوى المرحلة الجامعية للحصول على درجة البكالوريوس المواد
الدراسية العملية الأتية، على سبيل المثال لا الحصر، وهى دراسات الرياضيات الهندسية
ودراسات الحاسب الألى، الدراسات الميكانيكية ودراسات المواد البنائية، دراسات أشكال
الطاقة، دراسات تنفيذ التصميمات الهندسية، الميكانيكا التطبيقية، دراسات الدوائر الكهربية
والألكترونية، بعد ذلك فى السنوات المتقدمة من الدراسة يتم تناول دراسات الرياضيات
الهندسية بشكل أكثر تفصيلاً، كذلك دراسات المواد الإنشائية، دراسات ميكانيكا السوائل،
دراسات الأنظمة الألكترونية والميكانيكية، دراسات تنفيذ التصميمات الهندسية، بعد ذلك
يتم تناول دراسة الهندسة الإنشائية بصورة تخصصية فى أحد أقسام الهندسة الإنشائية السالفة
الذكر، وذلك وفقاً لبرامج دراسة الهندسة الإنشائية فى جامعة أبردين البريطانية.
أما دراسة الهندسة
الإنشائية فى الخارج على مستوى مرحلة الدراسات العليا فتشمل الدراسة دراسات ميكانيكا
المواد الإنشائية المتطورة، دراسات التصميم المتقدمة، الدراسات الجيوتقنية الهندسية،
ديناميكا الهياكل، دراسات الرياضيات التطبيقية، دراسات الإدارة الهندسية، دراسات أنظمة
النقل، دراسات تخطيط النقل، والدراسات الهندسية الخاصة بالسكك الحديدية؛ وذلك وفقاً
لبرامج دورات الدراسات العليا فى الهندسة الإنشائية بجامعة هارتفورد الأمريكية والتى
تكون متطلبات الإلتحاق بها كالأتى:
أن يكون المتقدم
حاصل على درجة البكالوريوس فى الهندسة من جامعة معترف بها من لجنة إعتماد الهندسة
(EAC)
التابعة لمجلس إعتماد الهندسة والتكنولوجية (ABET).
أن يكون المتقدم
إجتاز إختبار الـGPA
بدرجة 3.
الطلاب الدوليين
يجب أن يكونوا إجتازوا إختبار التوفل (Paper
based) بدرجة 550، أو
التوفل (IBT) بدرجة 79-80 أو إختبار الأيلتس
بحد أدنى 6.5 درجة.
الإحتمالات الوظيفية
الظروف الوظيفية
التى يعمل فيها مهندس أو خريج الهندسة الإنشائية ظروف جيدة وليس صعباً أن يجد خريج
الهندسة الإنشائية وظيفه فى مجال دراسته وتخصصه، كما أن الكثير من خريجين دراسة الهندسة
الإنشائية فى الخارج يعلمون فى الخارج بعد إنهاء دراستهم، ومهندسين الهندسة الإنشائية
يمكنهم العمل فى أى مشروعات هندسية بنائية فى العالم، والعمل فى هذا المجال الهندسى
به مزايا مادية كثيرة حيث يمكن للمهندس العمل بشكل مستقل فى مكتبه الخاص أو التسجيل
فى أحدى جمعيات الهندسة الإنشائية والتى توفر فرص وظيفية للخريجيين بسرعة، كما أن العمل
بالشركات يمنح مزايا مثل التأمين الصحى، والتأمين الإجتماعى، ويحصل عادة الخريجيين
الجدد الذين يبدأون العمل فى المملكة المتحدة على راتب يقدر بـ 23.000 إلى 30.000 جنيه
إسترلينى سنوياً، ويرتفع هذا الراتب بعد حوالى 10 إلى 15 سنة من الخبرة العملية ليتراوح
بين 40.000 إلى 70.000 جنيه إسترلينى وفقاً لإحصائيات موقع بروسبكت البريطانى.
خطوات التصميم الإنشائي
في البداية عندما
يستلم المهندس الانشائي المخطط من المهندس المعماري ينبغي ان يلقي نظرة عامة على مسطح
البناء والفراغات الموجودة فيه ويتخيل طريقة توزيع الكمرات التي ستحمل هذا المسطح
.
بعدها يقوم بتحديد
اماكن الاعمدة بناءا على اسس معينة :
1 . يتم توزيع الاعمدة
بالتنسيق مع المهندس المعماري حتى لا تتعارض مع الفتحات او الحوائط في الادوار المتكررة
.
2 . وعلى المهندس
الانشائي ان يكون ملما بالتمديدات الكهربائية والصحية والميكانيكية حتى لا تتعارض هذه
التمديدات مع العناصر الانشائية مثل الاعمدة والكمرات .
3 . يتم تحديد شكل
الاعمدة المطلوبة دائرية او مربعة او مستطيلة حسب رؤية المهندس المعماري .
4 . يتم مبدئيا
عمود عند تقاطع الجدران (زوايا الغرف) للتقليل من الجسور الثانوية .
5 . نقوم بوضع الاعمدة
الداخلية بحيث تكون على محور واحد ( استقامة واحدة ) حتى يتم اخفاء الكمرات الساقطة
او ان تقع على الجدران وليس في فراغ الغرف .
6 . نراعي في توجيه
العمود ان يكون في اتجاه الكمر بحيث لا يتعارض مع التصميم المعماري .
7 . وان يكون باتجاه
الطاير (الكابولي) حتى يقاوم الانبعاج .
8 . يجب ان تكون
المسافة بين الاعمدة منطقية وان لا نعتمد او نحاول تقليل عدد الاعمدة بقصد تقليل التكلفة
لانه في حالة تقليل الاعمدة فصحيح ان تكلفة القواعد وعددها يقل لكن خرسانة وحديد الكمرات
والسقف تزيد .
9 . لابد من وضع
اعمدة في اركان بيت الدرج لحمل البسطات والشواحط .
10 . عند وجود مصعد
يتم عمل حوائطه من الخرسانة ويتم تحميلها واعتبارها اعمدة لكن يجب مراعاة التوازن في
جساءة المبنى بمعنى لو كان المصعد في طرف المبنى وليس في الوسط فيجب عمل حوائط كاعمدة
في الجهة المقابلة المتماثلة مع المصعد الاساسي .
11 . يجب الانتباه
في توزيع الاعمدة عدم تداخل القواعد المنفصلة .
- السؤال هو ((
من اين نبدأ التصميم الانشائي )) ؟
الجواب: يبدأ التصميم
الانشائي من الاعلى الى الاسفل حيث نبدا اولا بتصميم السقف ثم بعد ذلك نصمم الكمرات
فالاعمدة واخيرا القواعد .
- سؤال اخر وهو
(( هل هناك فرضيات يعتمد عليها المهندس الانشائي المصمم قبل ان يبدأ التصميم ؟ وهل
هي متغيرة ؟ )) .
الجواب: كل مهندس
يريد التصميم يفترض بعض الفرضيات مثل نوع الكود الانشائي الذي سيستخدمه في التصميم
, قوة اجهاد الحديد , قوة اجهاد الخرسانة لكل عنصر من عناصر الانشاء , قوة تحمل التربة
.
المصادر:
