Цілі навчання
До кінця цього уроку ви повинні вміти;
- Дайте визначення цивільного будівництва
- Опишіть історію цивільного будівництва
- Поясніть піддисципліни цивільного будівництва
- Поясніть функції цивільного будівництва
- Поясніть переваги цивільного будівництва
- Останні розробки в цивільному будівництві
Цивільне будівництво відноситься до типу інженерії, який займається проектуванням, будівництвом і підтримкою фізичного та природного середовища. Це включає громадські роботи, такі як мости, дороги, канали, аеропорти, дамби, залізниці та каналізаційні системи.
Цивільне будівництво є другою найстарішою дисципліною інженерії після військової інженерії. Традиційно він поділяється на кілька субдисциплін. Цивільне будівництво може відбуватися як у державному, так і в приватному секторах.
Історія цивільного будівництва
Історія цивільного будівництва пов'язана зі знаннями в таких галузях, як конструкції, географія, матеріалознавство, геологія, гідрологія, ґрунти, механіка, екологія та управління проектами.
Протягом давньої історії та середньовіччя більшість будівельних та архітектурних проектів виконувалися ремісниками, такими як теслі та каменярі. Існувала інфраструктура була обмеженою та повторюваною.
Раннім прикладом наукового підходу до фізико-математичних проблем, застосовних до цивільного будівництва, є робота Архімеда в 3 столітті до нашої ери. Його роботи принесли розуміння таких понять, як плавучість, і практичні рішення, як гвинт Архімеда.
Найдавніша практика цивільного будівництва почалася в долині Інду в Єгипті та Месопотамії в стародавньому Іраку. Це сталося між 4000 і 2000 роками до нашої ери. На розвиток цивільного будівництва в цей період в основному вплинула відмова людей від кочового існування. Це викликало потребу в будівництві нових притулків. Потреба в транспорті також зросла в цей період, що призвело до винайдення колеса, а також вітрильного спорту.
Інші історичні приклади цивільних інженерних споруд включають:
- Піраміди в Єгипті (2700-2500 рр. до н. е.)
- Система управління водними ресурсами Qanat
- Парфенон у Стародавній Греції (447-438 рр. до н. е.)
- Аппієвий шлях римськими інженерами (312 р. до н. е.) і
- Велика китайська стіна (220 р. до н. е.).
Піддисципліни цивільного будівництва
Піддисципліни цивільного будівництва включають;
- Інженерна конструкція. Він пов’язаний з проектуванням та аналізом таких конструкцій, як мости, будівлі та канали. Він передбачає визначення навантажень, що діють на конструкцію, а також результуючих сил і напруг від навантаження. Після цього аналізу інженери розробляють конструкцію, здатну успішно підтримувати ці навантаження та протистояти їм. Ці навантаження включають; власна вага конструкції, навантаження від рухомого колеса, навантаження від землетрусу та навантаження від змін температури. Інженери-конструктори повинні проектувати конструкції, які є ефективними та безпечними для використання. Проектні міркування для інженерів включають: стійкість, міцність і жорсткість.
- Будівельна інженерія. Це передбачає планування та виконання будівельних проектів. Він стосується таких видів діяльності, як транспортування всіх будівельних матеріалів і облаштування території на основі проекту, створеного іншими формами цивільного будівництва, такими як структурна інженерія. Деякі завдання інженерів-будівельників включають: оцінка логістичних операцій, моніторинг цін на постачання, а також складання та перегляд контрактів.
- Екологічна інженерія. Він включає такі види діяльності, як обробка відходів (термічних, біологічних і хімічних відходів), очищення повітря та води та рекультивація забруднених місць. Інженерам-екологам також належить зібрати інформацію про екологічні наслідки дій людини.
- Криміналістична інженерія. Він передбачає дослідження компонентів, матеріалів, продуктів і структур, щоб визначити, чи вони працюють або функціонують за призначенням. Це робиться для того, щоб уникнути пошкодження майна або загибелі людей. Їх головна мета - дослідити причину невдачі та покращити.
- Матеріалознавство та інженерія. Він передбачає вивчення основних характеристик таких матеріалів, як бетон, і міцних металів, таких як сталь і алюміній. Це допомагає нам зрозуміти, які найкращі матеріали використовувати для різних інженерних робіт.
- Транспортна техніка. Це передбачає створення середовища, у якому людям і товарам буде легко ефективно пересуватися з одного місця в інше. Це передбачає проектування, будівництво та підтримку транспортної інфраструктури, як-от залізничні системи, шосе, аеропорти, канали та вулиці.
- Інженерія водних ресурсів. Він передбачає збір і управління водою. Він також стосується транспортування та потоку рідин, переважно води, як поверхневих, так і підземних.
- Геодезія. Геодезія - це процес вимірювання певних розмірів на поверхні землі або поблизу неї. Геодезисти допомагають прокладати маршрут для інших об’єктів інфраструктури, таких як залізниці, шосе та вулиці.
Функції цивільного будівництва
Функції цивільного будівництва поділяються на три категорії: функції, які виконуються до будівництва, функції, які виконуються під час будівництва, і функції, які виконуються після будівництва.
1. До функцій цивільного будівництва, які виконуються до будівництва, належать:
- ТЕО. Це широке дослідження мети будівництва та альтернатив проекту. Наприклад, техніко-економічне обґрунтування може визначити, будувати міст чи тунель. При проведенні цього дослідження необхідно враховувати як економічні, так і інженерні проблеми.
- Дослідження місця. Це схоже на техніко-економічне обґрунтування, але більш розширене. Це включає вивчення механіки ґрунту для гарантування безпеки конструкцій.
- Дизайн. Це застосування теорії проектування з таких галузей, як термодинаміка, гідравліка та ядерна фізика, до проектування систем. Це також включає в себе дослідження в області технологій і структурного аналізу матеріалів, щоб придумати нові вдосконалені конструкції.
2. Будівництво. Після техніко-економічного обґрунтування інженеру доручається будівництво. Після попередніх досліджень і проектування інженер повинен придбати матеріали та зібрати команду для виконання будівництва.
3. Технічне обслуговування є функцією цивільного будівництва, яка виконується після будівництва. Це передбачає тимчасову роботу для підтримки споруди в хорошому стані.
Переваги цивільного будівництва
- Він сприяє розвитку транспорту шляхом будівництва доріг, залізниць, каналів і мостів.
- Він сприяє розвитку електроенергетики, підтримуючи такі види діяльності, як видобуток вугілля та нафти, гідроелектростанції та виробництво сонячної енергії.
- Це сприяє здоров’ю населення шляхом покращення утилізації відходів.
- Він сприяє розвитку різних секторів економіки, таких як сільське господарство, шляхом розвитку іригаційних систем.
Останні розробки в цивільному будівництві
- Інформаційне моделювання будівель (BIM): BIM покращує співпрацю та візуалізацію проекту, інтегруючи дані в реальному часі про матеріали, терміни та витрати, роблячи будівництво ефективнішим і зменшуючи кількість помилок
- Екологічні матеріали: використання екологічно чистих матеріалів, таких як бетон, що самовідновлюється, перероблені ресурси та біологічна ізоляція, зростає з метою зменшення впливу на навколишнє середовище та підвищення енергоефективності.
- 3D-друк: 3D-друк бетону пришвидшує будівництво, дозволяючи створювати точні складні конструкції з мінімальними відходами та зниженими трудовитратами
- Розумна інфраструктура: технологія Інтернету речей в інфраструктурі (наприклад, розумні дороги, мости з самоконтролем) створює розумніші, чутливіші міста, які ефективно керують ресурсами та покращують міське життя
- Робототехніка та автоматизація: роботи все частіше використовуються для таких завдань, як кладка цегли, обробка матеріалів і моніторинг місця, підвищуючи продуктивність і безпеку, одночасно вирішуючи дефіцит робочої сили
- Будівництво за межами об’єкта: збірні та модульні методи будівництва стають все більш популярними через їх швидкість, контроль якості та зменшений вплив на навколишнє середовище завдяки мінімізації відходів на об’єкті.
