Гражданское строительство:
Профессия проектирования и выполнения строительных работ, которые служат широкой общественности. Этот термин впервые был использован в 18 веке, чтобы отличить вновь признанную профессию от военной инженерии, до тех пор преобладающей. С самых ранних времен, однако, инженеры занимались мирной деятельностью, и многие из строительных работ древних и средневековых такие времена, как римские общественные бани, дороги, мосты и акведуки, фламандские каналы, голландские морские укрепления, французские готические соборы и многие другие памятники, открывают историю изобретательного гения и настойчивых экспериментов.
История
Зарождение гражданского строительства как отдельной дисциплины можно увидеть во Франции в 1716 году корпуса мостов и шоссе, из которого в 1747 году выросла École Nationale des Ponts et Chaussées (“Национальная школа мостов и шоссе”). Его учителя писали книги, которые стали стандартными работами по механике материалов, машин и гидравлики, и ведущие британские инженеры выучили французский язык, чтобы понимать их. По мере того как конструкция и вычисление заменили правило большого пальца руки и эмпирические формулы, и поскольку экспертные знания были кодифицированы и сформулированы, невоенный инженер перешел к передней части сцены. Талантливые, хотя часто и самоучки, ремесленники, каменотесы, мельничники, резчики и изготовители инструментов стали инженерами-строителями. В Британии Джеймс Бриндли начинал как мельничный мастер и стал первым строителем века; Джон Ренни был учеником мельничного мастера, который в конечном итоге построил новый Лондонский мост; Томас Телфорд, каменщик, стал ведущим дорожным строителем Великобритании.
Джон Смитон, первый человек, назвавший себя гражданским инженером, начинал как инструментальный мастер. Его проект Эддистонского Маяка (1756-1759), с его взаимосвязанной каменной кладкой, был основан на опыте ремесленника. Работа Смитона была подкреплена тщательными исследованиями, и его услуги были очень востребованы. В 1771 году он основал общество гражданских инженеров (ныне известное как общество Smeatonian ). Его целью было объединить опытных инженеров, предпринимателей и юристов для содействия строительству крупных общественных сооружений таких, как каналы (а позже и железные дороги), а для закрепления парламентских полномочий необходимо выполнить их схемы. Их встречи проходили во время парламентских сессий; общество следует этому обычаю и по сей день. Политехническая школа École Polytechnique была основана в Париже в 1794 году, а Bauakademie была основана в Берлине в 1799 году, но еще в течение двух десятилетий в Великобритании не существовало таких школ. Именно это отсутствие возможности для научного изучения и обмена опытом привело группу молодых людей в 1818 году к созданию института гражданских инженеров. Основатели были заинтересованы в том, чтобы учиться друг у друга и у своих старших товарищей, и в 1820 году они пригласили Томаса Телфорда, к тому времени декана британских гражданских инженеров, стать их первым президентом. Аналогичные события имели место и в других местах. К середине XIX века во многих странах существовали общества гражданского строительства, а в следующем столетии аналогичные институты были созданы почти в каждой стране мира. Формальное образование в области инженерных наук стало широко доступным, поскольку другие страны последовали примеру Франции и Германии. В Великобритании университеты, традиционно считавшиеся средоточием классического образования, неохотно осваивали новые дисциплины. Университетский колледж Лондона, основанный в 1826 году, предоставлял широкий спектр академических исследований и предлагал курс механической философии. Королевский колледж, Лондон, впервые преподавал гражданское строительство в 1838 году , а в 1840 году королева Виктория основала первую кафедру гражданского строительства и механики в Университете Глазго, Шотландия. Политехнический институт Ренсселера, основанный в 1824 году, предлагал первые курсы по гражданскому строительству в Соединенных Штатах. Число университетов по всему миру с инженерными факультетами, включая гражданское строительство, быстро росло в 19-м и начале 20-го веков. Гражданское строительство сегодня преподается в университетах на всех континентах.
Функции Гражданского Строительства
Функции инженера-строителя можно разделить на три категории: выполняемые до начала строительства (технико-экономические обоснования, исследования объекта и проектирование), выполняемые во время строительства (работа с клиентами, консультантами-инженерами и подрядчиками) и выполняемые после завершения строительства (техническое обслуживание и исследования).
Ни один крупный проект сегодня не начинается без углубленного изучения цели и без предварительного изучения возможных планов, ведущих к рекомендуемой схеме, возможно, с альтернативами. Технико-экономическое обоснование может охватывать альтернативные методы—например, мост вместо туннеля в случае переправы по воде-или, после принятия решения о выборе метода, выбор маршрута. Необходимо учитывать как экономические, так и инженерные проблемы.
Исследование площадки
Предварительное исследование объекта является частью технико-экономического обоснования, но как только план был принят, как правило, требуется более широкое исследование. Деньги, потраченные на тщательное изучение грунта и субструктуры, могут впоследствии сэкономить значительные суммы на ремонтных работах или на необходимых изменениях в методах строительства.
Поскольку несущие свойства и устойчивость грунта являются такими важными факторами в любом крупномасштабном строительстве, удивительно, что серьезное изучение механики грунтов не развивалось вплоть до середины 1930-х гг. Карл фон Терцаги, главный основатель науки, называет датой ее рождения 1936 г., когда в Гарвардском университете состоялась первая международная конференция по механике грунтов и Фундаментостроению и было сформировано Международное общество. Сегодня существуют специализированные общества и журналы во многих странах, и большинство университетов, которые имеют факультет гражданского строительства, имеют курсы по механике грунтов.
Проектирование инженерных сооружений может потребовать применения теории проектирования из многих областей— например, гидравлики, термодинамики или ядерной физики. Исследования в области структурного анализа и технологии материалы открыли путь для более рациональных конструкций, новых концепций дизайна и большей экономии материалов. Теория структур и изучение материалов продвинулись вместе, поскольку все более и более уточненный анализ напряжений структур и систематическое тестирование было сделано. Современные дизайнеры не только имеют передовые теории и легко доступные проектные данные, но и структурные конструкции теперь могут быть тщательно проанализированы компьютерами.
Строительство
Продвижение работ по гражданскому строительству может быть инициировано частным клиентом, но большая часть работы проводится для крупных корпораций, государственных органов, а также общественных советов и органов власти. Многие из них имеют свои собственные инженерные кадры, но для крупных специализированных проектов обычно нанимают инженеров-консультантов.
От инженера-консультанта может потребоваться сначала провести технико-экономическое обоснование, а затем рекомендовать схему и указать приблизительную стоимость. Инженер несет ответственность за проектирование работ, поставку технических условий, чертежей и нормативно-правовых документов в достаточном объеме для получения конкурентных тендерных цен. Инженер должен сравнить котировки и рекомендовать принятие одной из них. Несмотря на то, что он не является стороной договора, обязанности инженера определены в нем; персонал должен контролировать строительство, а инженер должен подтвердить завершение работы. Действия должны соответствовать долгу перед клиентом; профессиональные организации осуществляют дисциплинарный контроль за профессиональным поведением. Старший представитель инженера-консультанта на месте-это инженер-резидент.
Феноменом последних лет стал контракт под ключ или пакет, в котором подрядчик обязуется финансировать, проектировать, уточнять, строить и вводить в эксплуатацию проект в полном объеме. В этом случае инженер-консультант привлекается подрядчиком, а не клиентом.
Подрядчиком, как правило, является зарегистрированная компания, которая обеспечивает контракт на основе спецификации инженера-консультанта и общих чертежей. Инженер-консультант должен согласиться с любыми введенными изменениями и должен утвердить детальные чертежи.
Подрядчик поддерживает работы к удовлетворению инженера-консультанта. Ответственность за техническое обслуживание распространяется на вспомогательные и временные работы, где они являются частью общего строительства. После завершения строительства подрядчик берет на себя период технического обслуживания, а выплата окончательного взноса по контрактной цене откладывается до момента освобождения инженера-консультанта. Центральные и местные органы управления инженерными и общественными работами занимаются главным образом техническим обслуживанием, для чего они используют непосредственную рабочую силу.
Исследования
Исследования в области гражданского строительства проводятся государственными учреждениями, промышленными фондами, университетами и другими учреждениями. В большинстве стран существуют контролируемые правительством учреждения, такие как бюро стандартов Национальная физическая лаборатория Великобритании, занимающиеся широким спектром научных исследований, а также учреждения, занимающиеся строительными исследованиями, дорогами и автомагистралями, гидравлическими исследованиями, загрязнением воды и другими областями. Многие из них получают помощь от государства, но частично зависят от доходов от научно-исследовательской работы, продвигаемой промышленностью.
Отрасли Гражданского Строительства
В 1828 году Томас Тредголд из Англии писал:
Важнейшей задачей Гражданского строительства является совершенствование средств производства и торговли в государствах, как для внешней, так и для внутренней торговли. Он применяется в строительстве и управлении дорогами, мостами, железными дорогами, акведуками, каналами, речным судоходством, доками и складами для удобства внутренних сношений и обмена; и в строительстве портов, гаваней, молов, волнорезов и маяков; и в навигации с помощью искусственной энергии для целей торговли.
Оно применяется для защиты собственности, где природные силы являются источниками ущерба, например, посредством насыпей для защиты участков местности от посягательств моря или разлива рек; оно также направляет средства применения ручьев и рек для использования либо в качестве сил для работы машин, либо в качестве средств снабжения для использования городов и поселков, либо для орошения; а также средства удаления вредных накоплений, как путем осушения городов и районов . . . обеспечьте охрану общественного здоровья .
Современное описание будет включать производство и распределение энергии, развитие авиации и аэропортов, строительство химических технологических установок и атомных электростанций, а также опреснение воды. Эти аспекты гражданского строительства могут быть рассмотрены в следующих рубриках: строительство , транспорт, морское и гидротехническое строительство, энергетика и здравоохранение.
Строительство
Практически все контракты в области гражданского строительства включают определенный элемент строительных работ. Развитие производства стали и бетона в качестве строительных материалов привело к тому, что проектирование оказалось в большей степени в руках гражданского инженера, чем архитектора. Инженерный анализ проблемы здания, основанный на функции и экономике, определяет структурное проектирование здания.
Римские дороги и мосты были продуктом военного строительства, но мосты Макадама и мосты Перроне были работой гражданского инженера. То же самое можно сказать о каналах XVIII века и железных дорогах XIX века, которые, обеспечивая скорость и экономичность перевозок массовых грузов, придали мощный импульс промышленной революции. Сегодня инженер-строитель занимается еще более обширной областью транспорта-например, изучением дорожного движения, проектированием систем для автомобильных, железнодорожных и воздушных перевозок, а также строительством, включая тротуары, набережные, мосты и туннели.
Морское и гидротехническое строительство
Строительство гавани и судостроение-это древнее искусство. Сегодня для многих развивающихся стран одним из первых императивов является создание крупной, эффективной гавани, которая будет служить входом для промышленных предприятий и необходимого сырья, а также выходом для готовой продукции. В развитых странах расширение мировой торговли, использование более крупных судов и увеличение общего тоннажа требуют более быстрой и эффективной обработки грузов. Более глубокие причалы и бортовое погрузочно-разгрузочное оборудование (например, для руды) и улучшения навигации находятся в ведении гражданского инженера.
Развитие водоснабжения было характерной чертой самых ранних цивилизаций, и спрос на воду продолжает расти и сегодня. В развитых странах спрос обусловлен промышленным и внутренним потреблением, однако во многих частях мира— например, в бассейне реки Инд—разрабатываются обширные схемы, главным образом для ирригации в целях удовлетворения спроса на продовольствие, и зачастую они сочетаются с гидроэлектростанциями для содействия промышленному развитию.
Плотины сегодня являются одними из самых крупных строительных работ, а разработка дизайна продвигается такими органами, как Международная комиссия по крупным дамбам. Проектирование крупных плотин-отбойников в местах с близкими населенными пунктами требует предельного уровня техники безопасности с упором на механику грунта и анализ напряжений. Большинство правительств осуществляют предусмотренный законом контроль за инженерами, имеющими квалификацию для проектирования и инспектирования плотин.
Сила
Инженеры-строители всегда играли важную роль в добыче угля и металлов; прокладывание туннелей является общей задачей для многих отраслей гражданского строительства . В XX веке проектирование и строительство электростанций продвинулись вперед с быстрым ростом спроса на электроэнергию, а атомные электростанции добавили целую новую область проектирования и строительства, включающую предварительно напряженные бетонные сосуды высокого давления для реактора.Эксплуатация нефтяных месторождений и открытие значительных объемов природного газа привели к радикальным изменениям в добыче газа. К числу новых разработок относятся поставки в жидком виде из Сахары и трубопроводы со дна Северного моря.
Здравоохранение
Дренаж и удаление жидких отходов тесно связаны с антипользующими мерами и повторным использованием воды. Городское развитие отдельных районов водосбора может изменить характер стока, а подготовка кадров и регулирование рек приводят к изменениям в характере событий, что приводит к наводнениям и необходимости предотвращения наводнений и борьбы с ними.Современная цивилизация создала проблемы утилизации твердых бытовых отходов, начиная от производства товаров длительного пользования, таких как автомобили и холодильники, производимых в больших количествах с ограниченным сроком службы, до небольших упаковок, ранее одноразовых, а теперь зачастую неразрушимых. Инженер-строитель играет важную роль в сохранении окружающей среды, главным образом через проектирование работ для повышения, а не для повреждения или загрязнения.
