¿Qué significa ingeniería civil?
Ingeniería civil es el término general para la ciencia y la tecnología de la construcción de diversas instalaciones de ingeniería. Se refiere a la aplicación de materiales, equipos y actividades técnicas como levantamiento, diseño, construcción y mantenimiento, también se refiere al objeto de construcción de ingeniería, es decir, que se construye sobre el terreno o bajo tierra, sobre tierra o sobre agua; y sirve directa o indirectamente a la vida humana, la producción, la investigación militar y científica, como casas, carreteras, ferrocarriles, tuberías de transporte, túneles, puentes, canales, presas, puertos, centrales eléctricas, aeropuertos, plataformas marinas y suministro de agua. y proyectos de drenaje, protección, etc.
La base material para la construcción de instalaciones de ingeniería es la tierra, los materiales de construcción, los equipos de construcción y la maquinaria de construcción. Con la ayuda de estas condiciones materiales, el punto de partida y el destino de la ingeniería civil es construir de forma económica y conveniente instalaciones de ingeniería que no sólo puedan satisfacer los requisitos estéticos y de uso de las personas, sino que también puedan soportar de forma segura diversas cargas.
Tres saltos en la historia de la ingeniería civil
La ingeniería civil juega un papel clave en el desarrollo de la ingeniería civil: en primer lugar, los materiales de construcción civil sirven como base material del proyecto y, a continuación, los materiales de construcción civil sirven como base material del proyecto. en segundo lugar, el correspondiente desarrollo de la teoría del diseño y la tecnología de la construcción. Cada vez que aparecen nuevos materiales de construcción excelentes, la ingeniería civil avanza a pasos agigantados.
En los primeros tiempos, la gente sólo podía depender de materiales naturales como la tierra y la madera para realizar actividades de construcción. Más tarde, aparecieron materiales de construcción artificiales, como ladrillos y tejas, lo que permitió a la humanidad romper las limitaciones de los materiales de construcción naturales por primera vez. China fabricó baldosas de cerámica a principios de la dinastía Zhou occidental en el siglo XI a.C. Los primeros ladrillos aparecieron en tumbas del Período de los Reinos Combatientes, desde el siglo V a.C. hasta el siglo III a.C. Las propiedades mecánicas de los ladrillos y las tejas son superiores a las del suelo. Pueden fabricarse con materiales locales y son fáciles de procesar.
La aparición de ladrillos y tejas permitió a la gente comenzar a construir casas y proyectos de defensa urbana de forma extensiva y a gran escala. Por tanto, la tecnología de la ingeniería civil se desarrolla rápidamente. Hasta los siglos XVIII y XIX, los ladrillos y las tejas fueron un material de construcción importante en la ingeniería civil durante más de 2.000 años, hicieron grandes contribuciones a la civilización humana y todavía se utilizan ampliamente en la actualidad.
La aplicación generalizada del acero es el segundo salto adelante en la ingeniería civil. El arrabio comenzó a utilizarse en la década de 1970 y el hierro forjado se utilizó para construir puentes y casas a principios del siglo XIX, lo que fue un preludio al surgimiento de las estructuras de acero.
Desde mediados del siglo XIX, la industria metalúrgica ha fundido y laminado acero de construcción con alta resistencia a la tracción y a la compresión, buena ductilidad y calidad uniforme, produciendo así alambres y cables de acero de alta resistencia. Como resultado, han florecido estructuras de acero que satisfacen las necesidades del desarrollo. Además de la aplicación de las estructuras originales de vigas y arcos, las cerchas, marcos, estructuras de rejilla y estructuras de suspensión emergentes se han vuelto populares gradualmente, y han surgido una variedad de formas estructurales.
La luz de los edificios ha evolucionado desde unos pocos metros o decenas de metros para estructuras de ladrillo, estructuras de piedra y estructuras de madera hasta cientos o cientos de metros para estructuras de acero, hasta más de 1.000 metros en los tiempos modernos. Como resultado, se construyeron puentes a través de grandes ríos y estrechos, se construyeron rascacielos y torres de hierro imponentes en el suelo, e incluso se colocaron ferrocarriles bajo tierra, creando milagros sin precedentes.
Para satisfacer las necesidades del desarrollo de la ingeniería de estructuras de acero, basada en la mecánica newtoniana, surgió la mecánica de materiales, la mecánica estructural y la teoría del diseño de estructuras de ingeniería. La teoría de la maquinaria de construcción, la tecnología de la construcción y el diseño de la organización de la construcción también se han desarrollado desde la experiencia hasta la ciencia y tienen una nueva apariencia en la práctica y la teoría básica de la ingeniería, promoviendo así un desarrollo más rápido de la ingeniería civil.
El hormigón se inventó en la década de 1820, después de que se fabricara el cemento Portland. Los agregados para concreto se pueden obtener localmente y los componentes del concreto son fáciles de formar, pero la resistencia a la tracción del concreto es muy pequeña y su uso es limitado. Después de mediados del siglo XIX, la producción de acero aumentó y, con ella, surgió el hormigón armado, un nuevo tipo de material de construcción compuesto. El acero puede soportar tensiones y el hormigón puede soportar presiones, aprovechando al máximo sus respectivas ventajas. Desde principios del siglo XX, el hormigón armado se ha utilizado ampliamente en diversos campos de la ingeniería civil.
El hormigón pretensado existe desde la década de 1930. La resistencia al agrietamiento, la rigidez y la capacidad portante de las estructuras de hormigón pretensado son mucho mayores que las de las estructuras de hormigón armado, por lo que se utilizan más ampliamente. La ingeniería civil ha entrado en un período histórico en el que dominan el hormigón armado y el hormigón pretensado.
La aparición del hormigón ha aportado nuevas formas estructurales de ingeniería, económicas y hermosas, a los edificios, y ha aportado nuevas tecnologías de construcción y teorías de diseño de estructuras de ingeniería a la ingeniería civil. Este es otro paso adelante en la ingeniería civil.
Características de la ingeniería civil
La construcción de una instalación de ingeniería generalmente pasa por tres etapas: estudio, diseño y construcción, lo que requiere el uso de estudio de ingeniería geológica, estudio hidrogeológico, estudio de ingeniería , Conocimientos en los campos de mecánica de suelos, mecánica de ingeniería, diseño de ingeniería, materiales de construcción, equipos de construcción, maquinaria de ingeniería, economía de la construcción, tecnología de la construcción, organización de la construcción y otras tecnologías, así como computadoras electrónicas y pruebas mecánicas. Por tanto, la ingeniería civil es una disciplina integral que abarca una amplia gama de temas. Con el avance de la ciencia y la tecnología y el desarrollo de la práctica de la ingeniería, la disciplina de la ingeniería civil también se ha convertido en un sistema integral con amplias connotaciones, numerosas categorías y estructuras complejas.
La ingeniería civil se desarrolla con el desarrollo de la sociedad humana. Las instalaciones de ingeniería que construye reflejan el desarrollo socioeconómico, cultural y tecnológico en varios períodos históricos, por lo que la ingeniería civil se ha convertido en uno de los testigos del desarrollo social e histórico.
En la antigüedad, la gente comenzó a construir casas sencillas, caminos, puentes y barrancos para satisfacer las necesidades de la vida y la producción sencillas. Más tarde, para satisfacer las necesidades de la guerra, la producción y la vida, y la propagación religiosa, la gente construyó ciudades, canales, palacios, templos y otros edificios.
Muchas instalaciones de ingeniería famosas muestran la creatividad de la humanidad en este período histórico. Por ejemplo, la Gran Muralla China, Dujiangyan, el Gran Canal, el Puente Zhaozhou y la torre de madera en Yingxian, las pirámides en Egipto, el Partenón en Grecia, el proyecto de suministro de agua en Roma, el Coliseo (Coliseo) y muchos otros. iglesias y palacios famosos.
Después de la revolución industrial, especialmente en el siglo XX, por un lado, la sociedad ha planteado nuevas demandas para la ingeniería civil, por otro lado, todos los campos de la sociedad han creado buenas condiciones para el progreso de la ingeniería civil. Ingeniería civil. Por tanto, la ingeniería civil se desarrolló a pasos agigantados durante este período. En todo el mundo han surgido modernas plantas industriales a gran escala, rascacielos, centrales nucleares, carreteras y ferrocarriles, puentes de gran luz, tuberías de transporte de gran diámetro y largos túneles, grandes canales, represas, grandes aeropuertos, grandes puertos marítimos y proyectos marítimos. . La ingeniería civil moderna continúa creando un nuevo entorno material para la sociedad humana y se ha convertido en una parte importante de la civilización moderna de la sociedad humana.
La ingeniería civil es una asignatura muy práctica. La ingeniería civil temprana se desarrolló a través de la práctica de la ingeniería, resumiendo experiencias exitosas y, especialmente, aprendiendo de las lecciones del fracaso. A partir del siglo XVII, la mecánica moderna liderada por Galileo y Newton se combinó con la práctica de la ingeniería civil, formando gradualmente la mecánica de materiales, la mecánica estructural, la mecánica de fluidos y la mecánica de rocas como las disciplinas teóricas básicas de la ingeniería civil. Sólo así la ingeniería civil podrá pasar gradualmente de la experiencia a la ciencia.
En el proceso de desarrollo de la ingeniería civil, la experiencia práctica de la ingeniería a menudo precede a la teoría, y los accidentes de ingeniería a menudo presentan nuevos factores imprevistos, lo que desencadena la investigación y el desarrollo de nuevas teorías. Hasta ahora, el tratamiento de muchos problemas de ingeniería todavía depende en gran medida de la experiencia práctica.
Hay dos razones por las que el desarrollo de la tecnología de ingeniería civil se basa principalmente en la práctica de la ingeniería en lugar de experimentos científicos e investigaciones teóricas: en primer lugar, algunas condiciones objetivas son demasiado complejas para realizar experimentos en interiores o pruebas de campo y análisis teóricos fielmente. . Por ejemplo, la deformación por tensión de cimientos, túneles y proyectos subterráneos y sus cambios a lo largo del tiempo aún deben analizarse y juzgarse con referencia a la experiencia en ingeniería. En segundo lugar, sólo mediante la realización de nuevas prácticas de ingeniería se pueden revelar nuevos problemas. Por ejemplo, cuando se construyen edificios de gran altura, torres imponentes y puentes de gran luz, se resaltan los problemas de resistencia al viento y a los terremotos del proyecto, y se pueden desarrollar nuevas teorías y nuevas tecnologías en esta área.
En la práctica a largo plazo de la ingeniería civil, la gente no sólo presta gran atención al arte de la arquitectura, sino que también logra logros sobresalientes en otras instalaciones de ingeniería mediante el uso de diferentes materiales de construcción; , como piedra, acero y hormigón armado, muchos proyectos con bello arte y buena funcionalidad están en armonía con el entorno natural. La Gran Muralla China en la antigüedad y muchas torres de televisión y puentes en el mundo moderno son ejemplos.
Tendencias de desarrollo de la ingeniería civil
Las características de la ingeniería civil moderna son: para adaptarse a los requisitos del rápido desarrollo de diversas construcciones de ingeniería, las personas necesitan construir grandes y largas Construcción de equipos de gran envergadura, imponente, liviana, grande, sofisticada y moderna. No solo requiere alta calidad de construcción y alta velocidad, sino que también requiere altos beneficios económicos. Esto plantea nuevos temas para la ingeniería civil y promueve el progreso de esta disciplina.
Constantemente surgen nuevos materiales con alta resistencia y peso ligero. Se han utilizado aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio y plásticos reforzados con fibra de vidrio (PRFV), que son más ligeros que el acero. Se han logrado y se siguen logrando logros importantes en la mejora de la resistencia y durabilidad del acero y el hormigón.
La ingeniería geológica y la infraestructura del área de construcción, así como sus propiedades mecánicas y de tensión en el estado natural, no solo determinan directamente el diseño y la construcción de los cimientos, sino que a menudo están relacionados con la selección del sitio. , sistema estructural y construcción de instalaciones de ingeniería La elección de los materiales de construcción tiene un gran impacto en la ingeniería subterránea. En la actualidad, la ingeniería geológica y la tecnología de estudio de cimientos todavía se basan principalmente en el muestreo de perforación en campo y en el análisis y pruebas en interiores, que tienen ciertas limitaciones. Para adaptarse a las necesidades de los edificios modernos a gran escala, existe una necesidad urgente de utilizar la ciencia y la tecnología modernas para crear nuevos métodos de investigación.
Los planes maestros anteriores a menudo dependían de la experiencia en ingeniería para proponer varios planes y seleccionar el mejor. A medida que la escala de las instalaciones de ingeniería civil continúa expandiéndose, es necesario y posible utilizar teorías y métodos de ingeniería de sistemas para mejorar los niveles de planificación. Los proyectos de ingeniería civil de gran tamaño, como las represas, provocarán cambios en el entorno natural y afectarán el equilibrio ecológico y la producción agrícola. Los efectos sociales de tales proyectos tienen ventajas y desventajas. En la planificación debemos considerar de manera integral y buscar ventajas y evitar desventajas.
Con la expansión de la escala de la ingeniería civil y el posterior desarrollo de herramientas, equipos y maquinaria de construcción hacia múltiples variedades, automatización y gran escala, la construcción se está volviendo cada vez más mecanizada y automatizada. Al mismo tiempo, la gestión organizacional comenzó a aplicar las teorías y métodos de la ingeniería de sistemas, volviéndose cada vez más científica, la construcción de algunas instalaciones de ingeniería continuó con la tendencia hacia la estandarización de estructuras y componentes y la industrialización de la producción; Esto no sólo puede reducir costos, acortar los períodos de construcción y mejorar la productividad laboral, sino también resolver problemas de construcción en condiciones especiales, completando así proyectos que eran difíciles de construir en el pasado.