الهندسة الإنشائية

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا على عكس إنتاج السيارات أو المحمصات ، حيث يتم عمل ملايين النسخ المتطابقة واختبار النموذج الأولي المكثف ممكن ، فإن كل هيكل هندسي مدني فريد من نوعه ومكلف للغاية لإعادة إنتاجه (الشكل 1). لذلك ، يجب على المهندسين المدنيين الاعتماد على نطاق واسع على النمذجة التحليلية لتصميم هياكلهم. هذه النماذج هي تجريدات مبسطة للواقع وتستخدم للتحقق من عدم انتهاك معايير الأداء ، لا سيما تلك المتعلقة بالقوة والصلابة. من...

< p class = "jove_content" >المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا يتم التقاط أهمية المواد للتنمية البشرية بوضوح من خلال التصنيفات المبكرة لتاريخ العالم إلى فترات مثل العصر الحجري والعصر الحديدي والعصر البرونزي. يمكن القول إن إدخال عمليتي سيمنز وبيسمر لإنتاج الفولاذ في منتصف القرن التاسع عشر هو أهم تطور في إطلاق الثورة الصناعية التي حولت الكثير من أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية في النصف الثانيمن القرن التاسع عشر من المجتمعات...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا يعد الألمنيوم من أكثر المواد وفرة في حياتنا ، حيث إنه موجود في كل مكان في كل شيء من علب الصودا إلى مكونات الطائرة. استخدامه على نطاق واسع حديث نسبيا (1900 م) ، ويرجع ذلك أساسا إلى أن الألمنيوم لا يحدث في حالته الحرة ، بل بالأحرى مع الأكسجين والعناصر الأخرى ، غالبا في شكل Al2O 3 . تم الحصول على الألمنيوم في الأصل من رواسب البوكسيت المعدنية في البلدان الاستوائية ، ويتطلب صقله استهلاكا عاليا جدا للطاقة.

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا أحد أكثر أنواع الفشل غدرا التي يمكن أن تحدث في الهياكل هي الكسور الهشة ، والتي ترجع في الغالب إما إلى مواد ذات جودة رديئة أو سوء اختيار المواد. تميل الكسور الهشة إلى الحدوث فجأة وبدون الكثير من عدم المرونة المادية. فكر في كسر العظام ، على سبيل المثال. غالبا ما تحدث هذه الإخفاقات في المواقف التي تكون فيها قدرة المادة على تطوير ضغوط القص بسبب ظروف التحميل ثلاثية الأبعاد ، حيث تكون تركيزات الإجهاد...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا يعد اختبار الصلابة أحد أكثر الاختبارات الميكانيكية قيمة عالميا المتاحة للمهندسين ، لأنه بسيط وغير مكلف نسبيا بالنسبة لثروة المعلومات والبيانات التي ينتجها. اختبار الصلابة ، بشكل عام في شكل اختبار اختراق السطح ، أسرع وأقل تدميرا من اختبار الشد. توفر الصلابة علاقة خطية مع قوة الشد على نطاق واسع من نقاط القوة للعديد من المواد ، مثل الفولاذ. اختبارات الصلابة تجريبية ، وليست مشتقة من النظرية ، حيث تخلط...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا في تصميم الأعمال المدنية ، من المهم تقديم هياكل ليست آمنة فقط تحت الأحمال غير المتوقعة ، ولكنها توفر أيضا أداء ممتازا تحت الأحمال اليومية بتكلفة اقتصادية معقولة. غالبا ما يرتبط هذا الأخير بالحد الأدنى من استخدام المواد ، وسهولة التصنيع ، والبناء السريع في هذا المجال. يمكن أن تكون الهياكل المصنوعة من أعضاء الصلب اقتصادية للغاية بسبب القوة الكبيرة للمادة والتصنيع المسبق الواسع لأعضائها ووصلاتها ، مما...

< p class = "jove_content" >المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا من النادر في الوقت الحاضر أن يمر عام كامل دون أن يتسبب حدث زلزال كبير في إحداث فوضى في مكان ما حول العالم. في بعض الحالات ، مثل زلزال باندا آتشي عام 2005 في إندونيسيا ، شمل الضرر مناطق جغرافية كبيرة وضحايا في الأرقام الستة. بشكل عام ، لا يتزايد عدد وشدة الزلازل ، ومع ذلك ، فإن ضعف البيئة المبنية آخذ في الازدياد. مع زيادة التحضر غير المنظم حول المناطق النشطة زلزاليا ،...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا تم تسليط الضوء على أهمية دراسة التعب المعدني في مشاريع البنية التحتية المدنية من خلال انهيار الجسر الفضي في بوينت بليزانت ، فيرجينيا الغربية في عام 1967. انهار الجسر المعلق بسلسلة شريط العين فوق نهر أوهايو خلال ساعة الذروة المسائية ، مما أسفر عن مقتل 46 شخصا نتيجة لفشل شريط عين واحد به عيب صغير يبلغ 0.1 بوصة. وصل العيب إلى طول حرج بعد ظروف التحميل المتكررة وفشل بطريقة هشة مما تسبب في الانهيار. حظي...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا تستخدم المواد البوليمرية على نطاق واسع في الهياكل المدنية ، مع استخدامات تتراوح من مانعات التسرب الناعمة جدا إلى الأنابيب الأكثر صلابة في أنظمة المياه والصرف الصحي. التعريف الأساسي للبوليمر هو بنية جزيئية ذات وحدات فرعية متكررة. يأتي مصطلح البوليمر من اليونانية ، حيث تعني كلمة "بولي" الكثير ، و "-mer" تعني الوحدة الأساسية. المونومرات ، أو الميرات المفردة ، هي الوحدات المتكررة المحددة. مع البوليمرات...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا المواد البوليمرية المقواة بالألياف (FRP) هي مواد مركبة تتكون من ألياف طولية مدمجة في راتنج بوليمري ، وبالتالي إنشاء مصفوفة بوليمر بألياف محاذاة على طول اتجاه واحد أو أكثر. في أبسط أشكالها ، تتم محاذاة الألياف الموجودة في مواد FRP بطريقة منظمة ومتوازية ، وبالتالي تضفي خصائص المواد المتعامدة ، مما يعني أن المادة ستتصرف بشكل مختلف في الاتجاهين. بالتوازي مع الألياف ، ستكون المادة قوية جدا و / أو...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا تعد الخرسانة والأسفلت إلى حد بعيد أكثر مواد البناء شيوعا المستخدمة اليوم. الخرسانة عبارة عن مادة مركبة تتكون من الأسمنت والماء والهواء والركام الخشن والركام الناعم. عادة ما تكون الركام الناعم عبارة عن رمال والركام الخشن عبارة عن صخور طبيعية أو مكسورة. كما تستخدم الإضافات الكيميائية لتعديل خصائص محددة معينة بشكل شائع (أي الملدنات الفائقة لصنع السائل الخرساني أثناء الصب). تتكون الخلطات الإسفلتية بشكل...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا تتكون الخرسانة من مرحلتين ، مرحلة عجينة الأسمنت تتكون من الأسمنت والماء والهواء ، ومرحلة مجمعة تتكون من الركام الخشن والناعم. هناك اعتباران رئيسيان عند تصميم مزيج الخرسانة. أولا ، يجب أن تكون الخرسانة قابلة للتطبيق وسهلة الصب في الأشكال في حالتها الجديدة ، حتى عندما تكون الأشكال معبأة بحديد التسليح. في هذه الحالة ، فإن ريولوجيا الخرسانة هي المهمة. ثانيا ، يجب أن ينتج المزيج خرسانة صلبة ذات قوة محددة...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا هناك مرحلتان متميزتان في مشروع البناء الذي يتضمن الخرسانة. تتضمن المرحلة الأولى خلط الخرسانة الطازجة ونقلها وصبها. في هذه المرحلة ، تكون المادة لزجة ، وقابلية التشغيل وقابلية التشطيب هي معايير الأداء الرئيسية. تحدث المرحلة الثانية عندما تبدأ عملية الترطيب بعد فترة وجيزة من وضع الخرسانة في النموذج ، وستثبت الخرسانة وتبدأ في التصلب. هذه العملية معقدة للغاية ، وليست كل مراحلها مفهومة ومميزة جيدا. ومع...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا في مختبر سابق ركز على الخرسانة في الضغط ، لاحظنا أن الخرسانة يمكن أن تتحمل ضغوط كبيرة جدا تحت قوى الضغط أحادية المحور. ومع ذلك ، فإن الإخفاقات التي لوحظت لم تكن أعطالا انضغاطية بل أعطالا على طول مستويات القص حيث تحدث قوى شد قصوى. وبالتالي ، من المهم فهم سلوك الخرسانة في التوتر وخاصة قوتها القصوى لأن ذلك سيحكم سلوكها النهائي والخدمي. من وجهة النظر النهائية ، ستؤدي مجموعات التوتر وضغوط القص إلى التشقق...

المصدر: روبرتو ليون ، قسم الهندسة المدنية والبيئية ، فرجينيا للتكنولوجيا ، بلاكسبيرغ ، فيرجينيا الخشب مادة منتشرة في كل مكان تم استخدامها في البناء منذ العصور المبكرة. الخشب مادة متجددة ومستدامة ذات قيمة جمالية كبيرة. اليوم ، من المحتمل أن يكون هناك المزيد من المباني المبنية من الخشب أكثر من أي مادة هيكلية أخرى. العديد من هذه المباني عبارة عن مساكن لعائلة واحدة ، ولكن العديد من المباني السكنية الكبيرة ، وكذلك المباني التجارية والصناعية ، تستخدم أيضا الإطارات الخشبية. الاستخدام الواسع النطاق...