Introduction for civil engineering

by

Introduction For Civil Engineering

Eng: Ayman Elbestawy

بقلم

Mohammed Ezzat Mohammed Abdelhamed Elsrougy

-: ما المقصود بالهندسة المدنية

الهندسة المدنية هي أعرق وأقدم فروع الهندسة وأكثرها إلتصاقاً بنشأة الإنسان وتطوره عبر السنين والعصور. وقد يصعب علينا تحديد تاريخ نشأة وبداية الهندسة المدنية، ويمكن القول بأن تاريخ الهندسة المدنية هو مرآة لتاريخ البشر على هذه الأرض. فالإنسان القديم عندما يحتمي بالكهوف من عوامل الطقس والبيئة القاسية، وعندما يستغل جذع شجرة لعبور نهر ، فهذا من صميم الهندسة المدنية.لقد ولدت مع ولادة الإنسان الأول منذ بدء البحث عن مأوى يحتويه.

وعبر العصور والسنين تقف معالم الهندسة المدنية شاهداً على حضارات الشعوب وعلى بلوغ الهندسة المدنية لمواقع هامة في تاريخها .

أهرامات الجيزة في مصر وحدائق بابل المعلقة وسور الصين العظيم ما هي إلا شواهد مدنية قائمة على تطور حضارات تلك الشعوب ورقيها. ويعلم الجميع بأن ما يقال عن عجائب العالم السبعة ما هي إلا معالم من منجزات مهندسي تلك الشعوب وتلك الحضارات.

فيمكننا تعريف الهندسة المدنية بأنها قسم من أقسام هندسة تهتم بتصميم وتحليل المنشآت المدنية المختلفة، ومن خلالها يمكننا تشكيل حياتنا وحضارتنا، حيث أن كل عهد أو زمن يمكننا الاستدلال عليه من خلال حضارته والبيئة المدنية التي كانت تعيشها.

تنقسم الهندسة المدنية إلى:-

  1. الهندسة الانشائية ( منشأت خرسانية – منشآت حديدية ).
  2. هندسة الأشغال العامة ( طرق – مساحة – سكة حديد ).
  3. هندسة الري والشبكات (صرف صحي – تغذية – مسطحات زراعية ).
  • موضوعات الهندسة المدنية التي سوف نتحدث عنها :-
  • المنشآت الخرسانية Concrete Structure
  • المنشآت الحديدية Steel Structure
  • إدارة المشروعات Project Management
  • البنية التحتية Infrastructure
  • “BIM “building information modeling

    • أولاً: المنشآت الخرسانية Concrete Structure:-

    تصنف المنشآت الخرسانية على حسب الآتي :

    1. المواد Materials (الخرسانة العادية – الخرسانة المسلحة – الخرسانة مسبقة الصب – الخرسانة الليفية – الخرسانة البوليمرية ).
    2. النظام الانشائي ( Solid-Flat – Hollow Block – Panelled ) .
    3. الاستخدامات.
    4. Position.
    5. البرامج المستخدمة في تصميم المنشآت الخرسانية.
    1. المواد Materials :-

    تنقسم إلى (الخرسانة العادية – الخرسانة المسلحة – الخرسانة مسبقة الصب – الخرسانة الليفية – الخرسانة البوليمرية ).

    • الخرسانة العادية: هي عبارة عن خليط بين الرمل والزلط والأسمنت والماء ، ومقاومتها للإجهاد ضعيفة.
    • الخرسانة المسلحة : هي خرسانة تم اختراعها وتنفيذها لأول مرة في اليونان ، وهي عبارة عن مزيج من الرمل والزلط والأسمنت والماء ، مع إضافة الحديد ومقاومته للاجهادات والعزوم. ويتم فيها استخدام حديد أملس للكانات ، وحديد عالي المقاومة للبلاطات والكمرات وقطاعات الأعمدة.
    • خرسانة مسبقة الصب: هي خرسانة يتم تصنيعها في المصنع ونقلها إلى الموقع، وتستخدم في إنشاء الكباري.
    • الخرسانة الليفية : خرسانة تتكون من ركام وأسمنت وماء ، ومضاف إليه ألياف داخل القطاع الخرساني. ويتم استخدام الألياف فيها بدلاً من الحديد ، وتعمل على تحسين جودة الخرسانة الشد والضغط و القص والانحناء.
    • الخرسانة البوليمرية: خليط من الرخام و مادة بوليمرية تعمل كمادة لاحمة بدلاً من الأسمنت وتعالج مشاكل الخرسانة ورفع كفاءتها.
    1. النظام الانشائي:-

    ينقسم إلى ( Solid-Flat-Hollow Block-Panelled )

    Panelled

    Hollow Block

    Flat

    Solid
    • Solid : هو نظام تنتقل فيه الأحمال من البلاطات إلى الكمرات إلى الأعمدة ثم إلى الأساسات ، ويمكنه أن يغطي مساحة قدرها 25م2.
    • Flat: يطلق عليها البلاطة اللاكمرية ، وهو نظام تنتقل فيه الأحمال من البلاطات إلى الأعمدة ثم إلى الأساسات ، ويمكنه أن يغطي مساحة قدرها 64م2.
    • Hollow Block: أسقف عبارة عن بلاطة سمكها صغير من 5 :7 سم ، ترتكز على أعصاب عرضها 10سم ، وعمقها حسب عمق البلوك المستخدم. وترتكز الأعصاب على كمرات إما مدفونة أو ساقطة ،و يمكنه أن يغطي مساحة قدرها 100م2
    • Panelled Beam: عبارة عن كمرات متقاطعة مكونة من شبكة كمرات ، تعمل Grid Action وعند تقاطع هذه الكمرات مع بعضها تكوّن بينها بلاطات صغيرة ، هذه البلاطات إما تكون Hollow Block أو Solid Slab ، ويفضل أن تكون المسافات بين الكمرات الداخلية من 2م إلى 5م ، ويمكنها أن تغطي مساحة قدرها 150م2 بدون وضع أعمدة في الداخل. وإذا زادت المساحة عن ذلك نأخذ تأثير الأعمدة ويتم عمل Paneled Frames، وفي هذه الحالة يمكن أن تصل المساحة إلى 500م2.
    1. الإستخدامات:-

    المنشآت السكنية – المنشآت الإدارية – المصانع – المدارس – مراكز الشرطة – المستشفيات – مواقف السيارات– المرافق العامة.

    1. Position:-

    يتم تحديد القطاعات الخرسانية على حسب مكان إستخدامها سواءاً كانت:-

    1. Sub Structure
    2. Super Structure
    3. البرامج المستخدمة في تصميم المنشآت الخرسانية:-

    (AutoCAD-Sap2000-Safe-Etabs-Midas-Csi Column-BIM Software)

    ثانياً: المنشآت المعدنية Steel Structure :-

    تنقسم المنشآت المعدنية إلى نوعين:-

    1. Light Steel Structure) PEB-Cold Formed)
    2. Heavy Steel Structure) Bridges-Oil Gas-Other Heavy)
    3. البرامج المستخدمة في تصميم المنشآت الحديدية.
    1. Light Steel Structure) PEB-Cold Formed):-
    2. PEB)Pre Engineered Building): هي عبارة عن منشآت حديدية يتم فيها تصنيع الحديد في المصنع ثم نقله إلى الموقع لتجميعه وتثبيته ، للحصول على المنشأ المراد تكوينه. ويتميز هذا النظام بسرعة تنفيذه و رخص ثمنه ومناسب جداً للمستودعات والمصانع.
    3. Cold Formed:

هي القطاعات المشكلة على البارد حيث أنها تعطي حرية أكبر في تشكيلها مقارنة بالقطاعات المسحوبة على الساخن ، مما يعطيها خاصية التطابق مع المتطلبات الإنشائية، ثم أنها خفيفة الوزن بالمقارنة بمثيلاتها من القطاعات الأخرى.

  1. Heavy Steel Structure:-
  2. هي القطاعات الكبيرة المستخدمة في إنشاء الكباري وإنشاء خطوط إمداد الغاز.
  3. البرامج المستخدمة في تصميم المنشآت الحديدية:-

(AutoCAD-Sap2000-Staad Pro-Robot-RAM-Limcon-BIM Software)

PEB)Pre Engineered Building)

Cold Formed

Heavy Steel Structural) Bridge)

  1. Project Management:-

‏ هو تخصص يتعلق بتنظيم وإدارة الموارد بالطريقة التي تمكن إنجاز المشروع . بإحترام مضمونه المحدد وبمراعاة عوامل الجودة والتوقيت والتكلفة. وتنقسم إدارة المشروعات إلى:-

  1. Project Integration Management:-
  2. يتم فيها إدارة التكامل والتواصل بين العاملين والإدارات والرقابة على العمل ، و كافة مراحل المشروع وحتى الإنتهاء منه وتسليمه. كل ذلك يعد من مهمات إدارة المشروعات و الأساسيات المهمة لأي مشروع.
  3. Project Schedule Management:-
  4. يتم فيها ترتيب الأنشطة من خلال عمل جدول زمني يتم فيه عمل بداية ونهاية للمشروع.
  5. Project Cost Management:-
  6. يتم فيها إدارة التكلفة و تحديد الميزانية المطلوبة.
  7. Project Quality Management:-
  8. يتم فيها إدارة الجودة وتحقيق أعلى نسب الجودة و المطابقة للمواصفات التي سيتم عليها المشروع.
  9. Project Resource Management:-
  10. يتم فيها إدارة الموارد البشرية واختيار العمالة المدربة لقيادة المشروع باحتراف ، للقدرة على توزيع المهمات داخل المشروع، و إدارة المشتريات وكيفية التواصل بين الإدارات لتلبية احتياجات المشروع بالشكل الصحيح و في الوقت المحدد.
  11. Project Risk Management:-
  • إدارة المخاطر والتكلفة والقدرة على الربط الصحيح بين إدارات المشروع.
  • البرامج المستخدمة في إدارة المشروعات:-

(Primavera-MS Project-Excel-BIM Software)

  1. InfraStructure:-

البنية التحتية هي الحاجة الأساسية التي من خلالها يتم بناء الحضارات. وهي مجموعة من الوسائل والأدوات المستخدمة في تصميم وبناء المرافق والأماكن التي تتكوّن منها الأحياء والقرى والمدن، كالطرق والحدائق العامة والإمدادات الكهربائية والشبكات المائية والأنفاق والجسور وغيرها.

لقد أثرت البنية التحتية على اقتصاد الدول بشكل ملحوظ، فقد ساهمت في دعم كافة القطاعات الاقتصادية عن طريق تزويدها بالعديد من المشاريع التنفيذية والتشغيلية ، والتي ساهمت في دعم الإنتاج الفردي والصناعي وعملت على زيادة توفير فرص العمل للأفراد ، كما أنّها عملت على التوفير من الإنفاق المحلي العام، وخصوصاً بعد أن تمكنت من إنشاء الطُرق التي ساعدت وسائل المواصلات على الحركة بطريقة صحيحة وسرعة عالية ، كما أنها عملت على إنشاء السكك الحديدية والتي ربطت بين العديد من المدن، ووفرت في نفقات المواصلات، وشجعت على دور المشاريع الاستثمارية في النهوض بالمجتمع.

اهم البرامج المستخدمة في تصميم البنية التحتية:-

(Civil 3D-AutoCAD-SewerCAD-Water CAD-BIM Software)

  1. “BIM “building information modeling:-

البيم هى عملية نمذجة وإدارة بيانات المشروع من خلال جعل المشروع واقعي، باستخدام برامج ثلاثية الأبعاد ، من أجل زيادة كفاءة المشروع خلال مرحلة التصميم والبناء. ويتم استخدامه كمصدر للمعلومات عند اتخاذ القرارات خلال دورة حياة المشروع.

  • فوائد استخدام البيم:-
  • عمل نموذج دقيق وغني بالمعلومات للمبنى.
  • حل المشكلات التي يتم التعرض لها أثناء التصميم قبل التنفيذ.
  • سهولة التعديل في النموذج وتحديثه.
  • التواصل بين جميع الأقسام بطريقة أفضل.
  • عمل حصر دقيق للمبنى.
  • تخفيض تكلفة المشروع 10%.
  • تخفيض وقت إنشاء المشروع.
  • تقليل الهالك بنسبة 37% من الخامات.
  • يساعد في عملية الصيانة بعد انتهاء المشروع.
  • اللوح المقدمة تكون متشابهة سواءاً كانت Design أو Shop Drawing .

وهناك بعض التسهيلات التي يقدمها البيم للإستفادة منها عبر تطبيقاتها:-

  • 3D: هو مجسم ثلاثي الأبعاد غني بالمعلومات والأبعاد.
  • 4D: المجسم بعد ربطه بالجدول الزمني.
  • 5D: المجسم بعد ربطه بالتكلفة.
  • 6D: هو البعد المتعلق بالبيئة المحيطة به ويتم فيه تحليل الطاقة المستخدمة للمبنى.
  • 7D: إدارة وتشغيل المبنى وهو البعد المتعلق بتشغيل وصيانة المبنى حيث يتم استعمال نموذج التصميم في أعمال التشغيل والصيانة مع إمكانية تطبيق التعديلات بشكل سهل وصحيح.
  • 8D: البعد المتعلق بالأمان خلال دورة حياة المشروع.

وهناك برامج تعمل بتقنية البيم مثل:-

(Autodesk Revit- Graphisoft ArchiCAD-Bentley Structure Modeler)

· المراجع:-

1. محاضرات بيم أرابيا ( Introduction For Civil Engineering) للمهندس أيمن البيستاوي.link :

2. حمدي سلمي إبراهيم. إدارة المشاريع الصغيرة إلى اين؟ الناشر مكتبة الأمير للتوزيع ,2005

3.https://www.marefa.org/%D9%87%D9%86%D8%AF%D8%B3%D8%A9_%D9%85%D8%AF%D9%86%D9%8A%D8%A9#cite_ref-1

4. http://www.understandconstruction.com/pre-engineered-buildings.html

5. https://mawdoo3.com/%D9%85%D9%81%D9%87%D9%88%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A8%D9%86%D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%AA%D8%AD%D8%AA%D9%8A%D8%A9


6. http://engineering-group2050.blogspot.com/2017/08/what-is-bim.html


7. https://specialties.bayt.com/ar/specialties/q/264828/%D9%85%D8%A7%D9%87%D9%8A-%D8%A7%D8%B3%D8%A7%D8%B3%D9%8A%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%B4%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%B9-%D8%A7%D9%84%D9%87%D9%86%D8%AF%D8%B3%D9%8A%D8%A9/