الهندسة الانشائية
الهندسة الانشائية هي فرع من فروع الهندسة المدنية. تتضمّن الهندسة الانشائية تطبيق قوانين الفيزياء والرياضيات والمعرفة التجريبية لتصميم “العظام/ الأسس” التي تحمل المباني والمنشآت بشكل يوفّر أقصى درجات الأمان.
يعود استخدام مبادئ الهندسة الانشائية عبر الزمن إلى آلاف السنين حين تمّ بناء الأهرامات في مصر أو الأكروبوليس في اليونان.
وتستطيع الهندسة الانشائية الحديثة أن تضع التوقّعات الدقيقة عن قدرة الأشكال والمواد المختلفة المستخدمة في أسس المباني على مقاومة الأحمال والضغوط عليها. وعلى سبيل المثال فإنّه إذا افترضنا أنّ المنشأة هي عبارة عن جسم بشري، فإنَّ المهندس المعماري سيهتم بشكل الجسم ومظهره، وسيهتمّ المهندس الإنشائي بالهيكل العظمي.
وتشمل تخصصات الهندسة الانشائية للمباني التخصصات الهندسية التالية:
- الزلازل
- الواجهات
- الحريق
- الأسطح
- الأبراج
- الرياح
تعتبر سلامة الناس هي أولوية عمل المهندس الانشائي، لأنّ عواقب انهيار الهيكل يمكن أن تكون كارثية. هذا هو السبب في أنّ المهندسين الانشائيين يراعون ظروف التضاريس وقوى الجاذبية والزلازل والرياح الشديدة والمياه والتربة والاصطدام والانفجارات وحجم حركة المرور، ويقدّمون المشورة الفنية حول المشروع.
الهندسة الانشائية – المهام
الأساسية
ترتبط المهام الأساسية للهندسة الإنشائية بالكميات العددية للقوى الفيزيائية، وبالتكوينات المادية لعناصر مقاومة القوة. يتمّ ذلك من خلال عمليتي التحليل والتصميم.
- التصميم هو عملية تكوين العناصر لمقاومة القوى التي تُعرف قيمُها بالفعل.
- التحليل هو عملية تحديد القوى في كلّ عنصر في بنية (مثل الحزمة) عندما يكون تكوين العناصر محدّدًا بالفعل.
يعتبر التحليل والتصميم من الإجراءات التكميلية في العملية الشاملة لتصميم الهياكل أو المنشآت الجديدة. والهياكل هي أيّ نظام يقاوم الأحمال الرأسية أو الأفقية. تشمل الهياكل عناصر كبيرة مثل ناطحات السحاب والجسور والسدود، بالإضافة إلى الأشياء الصغيرة مثل أرفف الكتب والكراسي والنوافذ.
تستخدم الهندسة الإنشائية المعايير وقوانين البناء لتقدير وزن المبنى، وأحمال الثلوج والرياح والزلازل على الهياكل. يجب أن تكون الهياكل قادرة على التعامل مع الظروف التي بُنِيت فيها. يجب أن يكون للمنزل سقفٌ يتحمّل وزن الثلج الثقيل مثلاً، كما يجب أن يكون الاستاد الرياضي قادرًا على تحمّل الزلازل.
وعند معرفة الأحمال المؤثرة على الهيكل، يتمّ تحليل الهيكل لتحديد تأثير كلّ من هذه الأحمال على العناصر الفردية للهيكل.
مهام المهندس الانشائي
- يقوم المهندس الإنشائي بتصميم وتحليل المباني والجسور ومحطات الطاقة والأبراج الكهربائية والسدود وغيرها من الهياكل الكبيرة الضرورية للحياة المدنية الحديثة.
- يهتمّ المهندس الإنشائي بإنشاء الرسومات والمواصفات وإجراء الحسابات ومراجعة أعمال المهندسين الآخرين وكتابة التقارير والتقييمات ومراقبة مواقع البناء.
- يمكن للمهندس الإنشائي استخدام البرامج الهندسية لتحليل أنواع مختلفة من الهياكل. كما يمكنه 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.
- يقوم المهندسون الانشائيون بتصميم إطارات السقف (الحُزم، العوارض الخشبية، الروافد والدّعامات)، وتأطير الأرضيّات (أسطُح الأرضيات، الروافد، الحُزم، الدعامات والعوارض)، والأقواس والأعمدة والإطارات والأسس والجدران.
- تعتبر سلامة الناس هي أولوية عمل المهندس الانشائي، لأنّ عواقب انهيار الهيكل يمكن أن تكون كارثية. هذا هو السبب في أنّ المهندسين الانشائيين يراعون ظروف التضاريس وقوى الجاذبية والزلازل والرياح الشديدة والمياه والتربة والاصطدام والانفجارات وحجم حركة المرور، ويقدّمون المشورة الفنية حول المشروع. وتشمل المواد التي يستخدمونها الفولاذ والخرسانة والخشب والالمنيوم.
- يعمل المهندس الانشائي على تغيير خطة استخدام المبنى حين يريد المالك، أو إدخال المزيد من الطوابق إلى المبنى، أو إضافة توسعة كبيرة إلى المبنى. من المهم جدًا أن ندرك أنّ إدخال تعديلات على أيّ عنصر إنشائي دون استشارة مهندس محترف قد يؤدّي إلى أضرار جسيمة بالهيكل، كما يؤدّي في بعض الحالات إلى انهيار جزئي أو واسع للمبنى.