أهم المواد الدراسية في الهندسة المدنية:
كمهندس مدني يجب أن يكون لديك معرفة جميع المواد المُهمة التي ستُذكر تالياً، عندما تعمل في صناعة البناء كمهندس مدني أو مهندس موقع أو في أيّ منصب آخر يجب أن يكون لديك معرفة بكل الموضوع. يجب أن أقول إذا كنت تتجاهل أيًا من هذه المواد أو الموضوعات، فأنت مهندس مدني غير مكتمل.
بالإضافة إلى معرفة المواد المُهمة ستحتاج إلى تعلم موضوعات محددة مثل علم البناء وسلوك الزجاج وهندسة البناء وإدارة المشاريع والبرمجيات وما إلى ذلك. وهذا سيُعدّك لبدء حياتك المهنية في الاستشارات أو الإدارة. بناءً على الطريقة التي تريد أن تنمو بها في مجال الهندسة المدنية الواسع، ستقرر أيّ المعارف الأخرى التي تحتاجها.
لقد تناولنا سابقاً مُعظم المواد الدراسية في برنامج البكالوريوس للهندسة المدنية وبشكل موجز. لكن الآن سوف نذكرها كُلَّها بشكل مُعمّق وتفصيلي أكثر. إذا تحدثنا عن الموضوعات المُهمة في الهندسة المدنية، فهذا يعتمد على الملف الوظيفي. حيث أن الهندسة المدنية متفرعة ومتشعبة بشكل كبير لكن ما سنُركز عليه الآن جميع المواد المهمة المشتركة بين أفرع الهندسة المدنية.
1- مادة المساحة:
مادة المساحة هي واحدة من أكثر المواد التي تَمّت دراستها في الهندسة المدنية. بشكل رئيسي ندرس أنواع المسح، وحداتهم، الخطأ والدقة. يُعَدّ الاستواء أيضًا جزءًا من مادة المساحة كما يتم دراسة مواضيع أُخرى مثل إعداد مُنحنيات للطرق والسكك الحديدية ومناطق وأحجام أيّ هيكل جغرافي تحت المسح.
إنَّ أهمية مادة المساحة في الهندسة المدنية أنها تَستخدم المسح في إعداد الخرائط التي تُساعد في تحديد موقع التلال والأودية والأنهار والحدود والطرق والسكك الحديدية. كما أنها تُساعد في وضع خُطة للطرق والسكك الحديدية.
2- مادة المقاومة أو الميكانيكا الصلبة:
والمسماه بمادة مقاومة المواد أو الميكانيكا الصلبة حيث تتعامل مع سلوك الجسم الصلب الذي يتعرّض للضغط والتوتر. وتشمل أيضًا طريقة حساب الإجهاد والتوتر في الأعضاء الهيكلية مثل الحُزم والأعمدة بالإضافة إلى مُناقشة الاختبارات المُختلفة لمواد البناء للعثور على خصائصها وسلوكها.
أهمية الميكانيكا الصلبة لقوة المواد في الهندسة المدنية تَكمُن في التعامل مع دراسة خصائص الهندسة ومواد البناء. وبالتالي فهي تُساعد في تصميم الهياكل. تُساعد الخصائص الهندسية وسلوك مواد البناء التي تم الحصول عليها من خلال دراسة هذه المواد في اختيار المواد لأعمال البناء وكذلك في حساب تصميم الهياكل.
3- مادة مواد البناء وتكنولوجيا البناء:
إنَّ مادة مواد البناء وتكنولوجيا البناء تُقدم وصفًا موجزًا فقط لأنواع مُختلفة من المواد المستخدمة في تشييد المباني لأعضاء مثل الأساس والبناء والأقواس والأعتاب والشرفة والسقف والأرضية والأبواب والنوافذ والسلالم والتجصيص والرسم وغيرها من المواضيع العامة. حيث تَمّت مناقشة خصائص مواد البناء المُختلفة واستخداماتها وتطبيقاتها المُختلفة في هذا الموضوع.
تَكمُن أهمية مادة مواد البناء وتكنولوجيا البناء في توفير معلومات حول جميع مواد البناء المستخدمة بشكل عام وأنواعها وخصائصها واستخداماتها. وبالتالي، يُصبح هذا الموضوع ضروريًا للمهندسين المدنيين للتعرّف على مواد البناء الأساسية.
4- مادة الجيولوجيا:
الجيولوجيا في الهندسة المدنية هي دراسة الأرض ومكوناتها وبُنيتها. يتعامل بشكل أساسي مع الصخور وتكوينها وأنواعها والضغوط والتشوّه. كما يوضح أيضًا الصخور كمواد بناء وخصائصها. وبعض المواضيع الأخرى مثل الهيدروجيولوجيا (الخزان المائي وأنواعه)، الآبار وموقعها. حيث يتم شرح الطرق الجديدة المستخدمة في موقع المياه الجوفية هنا أيضًا.
أهمية الجيولوجيا في الهندسة المدنية مُفيدة للعثور على موقع المياه الجوفية وأيّ مصدر للمياه المُمكنه للاستخدام والصخور تحت سطح التربة. تُساعد أيضاً على فهم خصائص أنواع مُختلفة من الصخور والتربة لاستخدامها في البناء وتطبيقاتها في أعمال الأساس.
5- مادة تكنولوجيا الخرسانة:
تكنولوجيا الخرسانة في الهندسة المدنية تتعامل مع تقنية الخرسانة وجميع المعلومات المتعلقة بالخرسانة والمواد المكونة لها وخصائصها وتطبيقاتها وما إلى ذلك. تتم مناقشة مواضيع مثل الأسمنت والركام الناعم والركام الخشن والخلطات الكيميائية في هذا الموضوع. حيث يتم توفير تكوين الخرسانة وأنواعها وتصميم المزيج والاختبارات المُختلفة على الخرسانة في الموقع والمختبر في تكنولوجيا الخرسانة. كما يشرح أيضًا قابلية العمل والمتانة والمرونة والموضوعات ذات الصلة. جزء كبير منه يُساعد في تصميم الخلطة الخرسانية حسب الرموز وكودات الهندسة المدنية.
أهمية تكنولوجيا الخرسانة هي جوهر الهندسة المدنية المتعلقة بالبناء الخرساني. إذا كنت مهندسًا مدنيًا، فيجب أن تكون على دراية بكل موضوعات هذا الموضوع لتنفيذ الأعمال في الموقع بشكل فعّال والحفاظ على مراقبة جودة البناء الخرساني. حيث يتم استخدام كل جزء من هذا الموضوع في المجال العملي للبناء والتصميم.
6- مادة التحليل الإنشائي:
تدرس مادة التحليل الإنشائي جُزأين. حيث يتعامل الجزء الأول مع تحليل العناصر الإنشائية مثل الأعمدة والإطارات والجمالونات والأقواس والكابلات عند تطبيق الحمل. لكن يتعامل الجزء الثاني مع الطريقة المستخدمة في حساب القوة في أنواع مُختلفة من الهياكل. إنَّ أهمية التحليل الإنشائي في الهندسة المدنية هو جوهر الموضوع الأساسي لتصميم الهيكل. حيث تُعطي الطريقة لكيفية ردة فعل عضو هيكلي تحت الأحمال.
7- مادة تخطيط المباني والرسم الهندسي:
تخطيط المباني والرسم الهندسي موضوع قائم على الرسم الخالص. إعداد الرسم الهندسي لمكونات البناء والمخططات والارتفاعات والمقاطع العرضية. كما يتم هنا مُمارسة الرسم التخطيطي لإمدادات المياه والتخطيطات الكهربائية. إنَّ هذه المادة عادةً ما تهتم بالشكل العملي حيث أن عملية الرسم تكون يدويه ولكن مع التطوّر التكنولوجي أصبح لها حانب آخر وتُدرّس على جهاز الحاسوب باستخدام برامج مُعينه مثل برنامج الأوتوكاد وغيره من البرامج الهندسية.
هنا تكون أهمية التخطيط ورسم البناء لفهم التمثيل التخطيطي للبناء على ورقة رسم أو عن طريق الحاسوب. حيث تُرسم خطوط أنابيب المياه والتخطيط الكهربائي في المبنى والتفاصيل الدقيقه للمبنى وغيرها سواء كان الأمر يدوياً أم مُحوسباً. بالإضافة إلى أنها تهتم بالخلفية الوصفية التخيلية لأبعاد الأجسام وإلى تطوير قدرة الطالب على تخيل الأشكال وتجسيمها بطريقة ذات أبعادٍ ثلاثية، وذلك من خلال رسم أشكال ثنائية الأبعاد على ورقة مسطحة أو الحاسوب لكن بطريقة تجعل الرسمة تبدو ثلاثية الأبعاد عن طريق استخدام نظريات وقوانين هندسية.
8- مادة الجيوتقنية وهندسة الأساسات:
إنَّ مادة الجيوتقنية وهندسة الأساسات تُوضح المفهوم المُتعلّق بالتربة. تتم دراسة مواضيع مثل تصنيف التربة وخصائص المُؤشر وقوة القص والضغط وتوطيد التربة تحت هذا الموضوع. ومزيداً من المناقشة حول ما يدور تحت سطح الأرض والصرف وإجهاد نزح المياه في التربة وشبكات التدفق واستقرار المنحدرات والقدرة على التحمل.
أهمية الهندسة الجيوتقنية تتمثّل بالموافقة على تصميم المبنى إذا تم نقل جميع الأحمال إلى التربة بنجاح. إنَّ معرفة خصائص التربة هو عامل الأهمية لنقل الأحمال إلى التربة بنجاح. حيث تُساعد معرفة الهندسة الجيوتقنية في تصميم أنواع مُختلفة من الأساسات.
9- مادة الميكانيكا الهندسية:
تَشمل مادة الميكانيكا الهندسية موضوعين رئيسيين حيث أن الموضوع الأول يدرس نظام القوى المطبّقة على الجسم في حالة الراحة والسكون والمُتمثّل بنتيجة نظام القوة، توازن نظام القوة، الكابلات، الاحتكاك، الدعامات، الإطارات، مركز الكتلة، مركز الجاذبية ولحظة الجمود.
لكن الموضوع الآخر يقوم بدراسة الجسم المتحرك. بحيث يُغطّي علم الحركة، الديناميكيات، معادلة طاقة العمل، الإندفاع والزخم والاهتزازات الميكانيكية. تَكمُن أهمية الميكانيكا الهندسية في تناوُل نمذجة وتحليل مشاكل التوازن الثابت والمتحرك مع التركيز على التطبيقات الهندسة في العالم الحقيقي وحل المشكلات.
10- مادة الهيدرولوجيا والري:
أمّا هنا تدرس مادة الهيدرولوجيا والري مواضيع الهيدرولوجيا مثل هطول الأمطار ومقاييس المطر والخسائر من هطول الأمطار والهيدروغرافيا وتقدير الفيضانات وتوجيه الفيضانات. حيث كما في الري، تتم دراسة مواضيع مثل علاقة محصول مياه التربة، ومتطلبات المياه للمحاصيل والقنوات. مادة الهيدرولوجيا والري مهمه في دراسة تصميم وإنشاء الهياكل المتعلقة بالمياه مثل الجسور والسدود والقنوات والهياكل الأخرى لأغراض الري.
11- مادة الخرسانة المسلحة:
مادة الخرسانة المسلحة تُعَدّ أهم مادة في برنامج البكالوريوس في الهندسة المدنية (تُسمّى أيضًا بالخرسانة الأسمنتية المسلحة أو RC أو البيتون) هي مادة مركّبة تدرس مقاومة قوة الشد والليونة المنخفضة نسبيًا للخرسانة عن طريق تضمين التعزيزات التي تتمتع بقوة شد أو ليونة أعلى. عادة ما يكون التعزيز عن طريق قضبان حديد التسليح وعادة ما يتم غرسه بشكل سلبي في الخرسانة قبل مجموعات الخرسانة.
يتم تصميم مخططات التعزيز المُرتكزه على هذه المادة بشكل عام لمقاومة ضغوط الشد في مناطق معينة من الخرسانة التي قد تُسبب تشققًا غير مقبول أو فشلًا هيكليًا. يُمكن أن تحتوي الخرسانة المسلحة الحديثة على مواد تقوية مُتنوعة مصنوعة من الفولاذ أو البوليمرات أو المواد المركبة البديلة (البيتون) بالتزامن مع حديد التسليح أم لا. يُمكن أيضًا التأكيد على الخرسانة المسلحة بشكل دائم (الخرسانة في الضغط والتعزيز في التوتر)، وذلك لتحسين سلوك الهيكل النهائي تحت أحمال العمل.
إنَّ هذه المادة لا يوجد فيها مواضيع مُحدّدة مُهمّة إنَّها بحد ذاتها أهمية كبيرة كما ذكرنا قبل قليل حيث أنها مُتجذّره إلى أبعد مدى مُمكن وتكون مادة أساسية في مراحل متقدمة في برنامجي الماجستير والدكتوراه.
