ההשפעה של המהפכה התעשייתית על שיטות הנדסה אזרחית

המהפכה התעשייתית, שהתפתחה מסוף המאה ה-18 עד המאה ה-19, עומדת כאחת התקופות הטרנספורמציות ביותר בהיסטוריה האנושית.אפקטים שלה הדהדו בכל היבט של החברה, אך רק כמה תחומים היו בצורתם מחדש כהנדסת אזרחים.לפני עידן זה, הנדסה אזרחית שינתה בעבר על ידי עבודות, כלי מלאכה וחומרים כמו עץ ואבן.

שינוי מאמנות למדע

לפני המהפכה התעשייתית, הנדסה הייתה בעיקר רדיפה מעשית עבר דרך חניכות.מבנים מאסטר התבססו על כללים אמפיריים ושיטות משפט-טרור.המהפכת התעשייה הביאה דרישה לידע שיטתי.כפי שמפעלים הכפילו ורשתות תחבורה התרחבו, הצורך בסימנים אמינים, חוזרים על עצמם, ועיצובים בטוחים הפך דחוף.

לידתו של מהנדס מקצועי

העידן ראה את היווצרות מוסדות ההנדסה המקצועיים הראשונים.המוסד של מהנדסים אזרחיים (ICE) נוסד בשנת 1818 בלונדון, מתן גוף רשמי כדי לאחד ידע, לקבוע סטנדרטים, להכשיר מהנדסים חדשים, ואחריו במדינות אחרות.מקצועיזציה זו להאיץ את אימוץ של ניתוח קפדני בעיצוב ועזר להבטיח כי פרויקטים תשתית נתקלו בקריטריונים בטיחות מינימלית וביצועים.

חידושים בחומרי בנייה

אולי השינוי הגלוי ביותר היה ההקדמה והשימוש הנרחב בחומרי בנייה חדשים.חומרים מסורתיים – timber, אבן ולבנים – הגבילו את הגובה, ההיקף והעמידות של מבנים.המהפכה התעשייתית פתחה חומרים בעלי עוצמה גבוהה וגמישות רבה.

ברזל וגרם ברזל

ברזל קסטלינג הפך למתכת התעשייתית הראשונה בשימוש בבנייה.כוחו הדחוס הגבוה שלו הפך אותו אידיאלי עבור עמודות וקשתות, כפי שנראה בתחילת מילימטרים וגשרים. גשר הברזל בשרופשייר, הושלם בשנת 1779, הדגים את הפוטנציאל של ברזל מטילים עבור נהרות המשתרעים.עם זאת, ברזל הטיל היה מתפתל תחת התפתחות הברזל הצוק, אשר היה יותר דוקטרילי ועלולים להתמודד עם עשרות, פתחי ברזל, ותחנות רכבת גדולות יותר.

עידן הפלדה

פריצת הדרך האמיתית הגיעה עם תהליך Bessemer (1856) ולאחר מכן תהליך Open-hearth, אשר עשה ייצור המוני של פלדה זולה אפשרי. Steel היו הרבה יותר יחסי כוח-משקל מאשר ברזל, וניתן לגלגל לתוך דבורים, מסילות, והצלחות. הגשר הראשון של all-steel היה גשר Eads הנדסה בסנט לואיס (1874), ואת הפיתוח של מהפכה של פלדה משולי שחקים כמו ניו יורק סיטיבוני פלדה הפך גשר.

Reinforced Concrete

בעוד שהבטן שימש מאז ימי רומא, הייתה זו המצאת הבטון המחוזק באמצע המאה ה-19 שהפך אותו לחומר מבני מודרני.שילוב של כוח דחיסה של בטון עם חיזוק פלדה מוטבע למתיחות אפשרו למהנדסים ליצור מבנים מונוליטיים שהיו עמידים באש, עמידים וגמישים בצורת הנדסה.

קידום מכונות וכלים

מכניזציה לא רק שינתה מפעלים – היא שינתה את אתרי הבנייה לפני המהפכה התעשייתית, העברת האדמה, הרמת אבנים כבדות וגידול ערמות נהיגה שנתמכות על כוח האדם והחיה עם מכונות פשוטות כמו מנצחים ופיתלות.המבוא של כוח קיטור ומנועי הבעירה פנימית מאוחר יותר נתנו למהנדסים מכניים אזרחיים שהגבירו באופן דרמטי את הפרודוקטיביות.

מנועים ב-Steam

מנועי Steam סיפקו תנועה אמינה, רוטארית עוצמתית שניתן לרתום עבור ערניים, דרזנים, ומפופרים.פרי קיטור מוקדמים שימשו בבניית רכבות והתעלות, כגון תעלת ספינת מנצ'סטר.נהגי ערמות המופעלים על ידי Steam יכולים להשתאות לתוך הקרקע הרבה יותר מהר מאשר שיטות ידניות, עלייה של עבודות יסוד ראשוניות של קיטור הופיע בשנת 1830, ומאפשרת לחסימות קשות או מורכבות על גבי מערכות מורכבות.

מנהרה וקידוח

מנהרות משורות דרך סלע היו תמיד משימה איטית ומסוכנים.הפיתוח של טכנולוגיה דחוסה-אווירה ומקדחים סלעיים מונחה קיטור הפכו מנהרה בטוחה ומהירה יותר.המצאת מכונת המנה משעמם (TBM) על ידי מארק איסברד ברונל עבור מנהרת התמזה (שלמה 1843) הייתה ציון דרך.למרות ש- TBM מוקדם היו גסים, הם סללו את הדרך למנהרה מודרנית, אשר היא חיונית עבור אזורי מים, אשר היא חיונית, אשר היא אספקת מים צפופים, ודחוסה, ודחוסה, אך היא דחוסה, אך ורקפת.

תחבורה של חומרים

רכבות עצמן, שנולדו מהמהפכה התעשייתית, הפכו לאמצעי העיקרי של העברת חומרי בנייה לאתרים. Narrow-gauge זמניים הוטלו על פרויקטים גדולים כמו סכרים ובנקים להביא אבן, עץ ומכונה.שילוב של קטרים קיטור ו cranes קיטור יצרו מהפכה לוגיסטית שאיפשרה למהנדסים אזרחיים להתמודד עם פרויקטים בקנה מידה לא אפשרי בעבר.

פיתוח תקני הנדסה ופרקטיקה

ההתרחבות המהירה של תשתיות יצרה צורך דחוף בעיצובים סטנדרטיים, בניית קודים ותקנות בטיחות. מבנים תעשייתיים מוקדמים סבלו מכישלונות תכופים - קריסות, פיצוצים רותחים, ושריפות בנייה היו נפוצות.

ניתוח ובדיקה

מהנדסים החלו ליישם את עקרונות מכניקה כדי לחזות את התנהגותם של מבנים תחת עומס.העבודה של חלוצים כמו קלוד-לואיש נאוייר, שפיתח את תורת האלסטיות, ואטון הודג'קינסון, שחקר צורות דבורים, סיפק כלים מתמטיים לתכנון בטוח.בדיקה של חומרים הפכה לשגרה; מבחנים על ברזל ופלדה עזרו לקבוע לחצים יעילים.

המונחים: Components

ייצור המפעל אפשר לייצור המוני של רכיבים מבניים סטנדרטיים.קשרים בולד ומורכב החליפו צינורות של mortise-and-tenon joinery. Wrought ברזל ופלדה התגלגלו בסעיפים סטנדרטיים, צינורות ברזל יצוקה הופקו באורך אחיד וקוטרים.זה החלפת עלויות מופחתות, בנייה פשוטה, והפך אותו לקל יותר לחשב את היכולת המבנית של עיצוב, החל ממפעלים, ומאפשר גשרים מהירים, ממפעלים, ממפעלים.

עלייתו של סויל מכניקה

יסודות תמיד היו משהו של אמנות שחורה.המהפכה התעשייתית עוררה מחקר שיטתי של התנהגות הקרקע.מהנדסים כמו קרל טרזגי, שעבודתו בתחילת המאה ה-20 נבנתה על תצפיות מהמאה ה-19, מכניקת אדמה פורמלית, אך אפילו לפני טרזאגי, שיטות אמפיריות לתכנון יסודות של מכונות כבדות וציניות גבוהות פותחו, לעתים קרובות על בסיס התבוננות מקיפה ומקיפה של יישובים אלה.

השפעה על פרויקטים של תשתיות אייקוניות

ההתקדמות הטכנולוגית והארגונית של המהפכה התעשייתית אפשרה גל של פרויקטים של תשתיות מונומנטליות שהגדירו את המאה ה-19 וקבעו את הבמה ל-20.

רכבת: עמוד השדרה של התעשייה

רשת הרכבות התרחבה באופן נפץ לאחר הרכבת הציבורית הראשונה המופעלת על ידי קיטור, סטוקטון ודרינגטון (1825), ואת רכבת ליברפול ומנצ'סטר (1830), מהנדסים אזרחיים עיצבו רשתות עצומות של מסלול, גשרים, מנהרות, חיתוך ובנקלים.בבני הרכבות דרשו סקר מדויק, כדור הארץ נע על סולם עצום, ופיתוח של טכניקות חדשות לחצוצים ולרציף את הרכבות.

גשרים: Showpieces of Engineering

המהפכה התעשייתית יצרה כמה מהגשרים האיקוניים ביותר בהיסטוריה של גשר מנדי סוסי רגל (1826) על ידי תומאס תלפורד השתמש בשרשרת ברזל כדי לעגל 176 מטרים.גשר בריטניה (1850) על ידי רוברט סטפנסון השתמש ב-Wwrought Iron beams: The Forth Bridge (1890) בסקוטלנד, מבנה פלדה של מחוסנים ועיצובים, לא רק על ידי מוסדות טכניים של 1F2:

תעלות וניהול מים

עלות נבנו לפני המהפכה התעשייתית, אך התקופה ראתה התרחבות גדולה כגון תעלת Bridgewater ( (1761) ו-Erie Canal (1825), פרויקטים אלה דרשו שיטות חדשניות עבור מנעולים, טיהורים, ועבודות אדמה מאוחר יותר, הביקוש למים נקיים ותברואה בערים תעשייתיות גדל הובילו לאספקת מים מסיבית ומערכות ת'מס בלונדון (1860) בשילוב עם התרחבות של נהר תת מחתרתית, אשר עוצבה על ידי ג'וזף סטנדרט מים קרינת תת-קרקעית ופרויקטים קרינת מים ופורמדומים.

מנהרות וכבישים

מנהרה לתחבורה הגיעה למעמקים חדשים.מנהרה התמזה (1843) הייתה המנהרה התת-ימית הראשונה בעולם, באמצעות שיטת מגן שהפכה לאבטיפוס עבור TBMs מודרניים. מאוחר יותר, פיתוח המחתרת של לונדון (מערכת המטרו הראשונה, שנפתחה ב-1863) דרשה שיטות חתך וגלוורות עמוקות.

קונצנזוס חברתי וכלכלי

השינויים בהנדסה אזרחית לא התרחשו בוואקום.הם היו תגובה לנהג של התיעוב מהיר ותעשיה.כפי שמפעלים לקחו עובדים לערים, הצורך בדיור, תחבורה, מים ותברואה התפוצצו.

אורבניזציה ושיכון

ערים תעשייתיות צמחו באופן כאוטי.דיור מוקדם היה לעתים קרובות מוגזמות ולא סניטרי. מהנדסים אזרחיים הגיבו עם קודי בנייה משופרים, מערכות תפירה ופריסות רחוב.המבוא של תקנות בנייה והשימוש בחומרים עמידים באש כמו ברזל ו בטון הפחית את הסיכון לשריפות הרסניות. עיירות תעשייתיות מתוכננות, כגון פורט אור השמש ובורנוויל, הנדסה משולבת עם רפורמה חברתית, מראה כי יכול לשפר את איכות החיים.

עבודה ובטיחות

עבודות בנייה נעשות יותר ויותר ממאישות, אך הן נותרו מסוכנות לתאונות גבוהות על פרויקטים של רכבות וגשר, אשר הובילו דרישות לתקנות בטיחות.חוקי המפעל בבריטניה וחוקים דומים במקומות אחרים, מחייבים תנאים טובים יותר לעבודות ילדים ודרישות לשמירת מכונות.מהנדסים אזרחיים היו צריכים לתכנן שיטות בנייה בטוחות יותר ולשלב בטיחות לסטנדרטים שלהם.

מורשת והשלכות מודרניות

המהפכה התעשייתית הניחה את היסודות כמעט לכל אימון הנדסי מודרני של הנדסה אזרחית.החומרים, המכונות, הסטנדרטים והטכניקות לניהול פרויקטים שהתפתחו במאה ה-19 עדיין בשימוש, אם כי מעודן במאה וחצי של חדשנות.

המשך האבולוציה

פלדה וחיזוק הבטון נותרו החומרים המבניים הדומיננטיים, למרות שהם השתפרו עם ⁇ , ציונים גבוהים ומערכות מורכבות מתקדמות.עקרונות הניתוח המבני שפותחו במאה ה-19 תחת עיצוב ממוחשב מודרני-ממדן. ציוד בנייה ממכונאי הפך הרבה יותר חזק ומדויק, אבל המושגים הבסיסיים של מחפירים ונהגי ערימות חיים במכונות הידראוליות וחשמליות.

שיעורים למהנדסים של היום

הבנת המהפכה התעשייתית מסייעת למהנדסים האזרחיים של ימינו להעריך את החשיבות של מדע החומרי, סטנדרטיזציה ואתיקה מקצועית.האתגרים של פיתוח עירוניות ותשתיות מהיר, שתעמת עם מהנדסים מהמאה ה-19 נראים בעולם המתפתח כיום, יתר על כן, ההשלכות הסביבתיות של הנדסה תעשייתית-era – הפלה, מחיקת משאבים, והרס בית הגידול – מטופלים כעת עם עקרונות עיצוב בר קיימא.

לצליל עמוק יותר בתולדות הנדסה אזרחית, האגודה האמריקנית למהנדסים אזרחיים (ASCE) דפים היסטוריים של הנדסת אזרחים (ASCE) 1FLT:1 מספקים משאבים עשירים.בנוסף, הספרייה וירטואלית של 2ICEFLT:3 מכילה מאמרים מקוריים מהמאה ה-19 המעדים את התפתחות המחשבה ההנדסית.

מסקנה

המהפכה התעשייתית לא רק תקופה של המצאה טכנולוגית; היא הייתה התחדשות יסודית של האופן שבו מהנדסים אזרחיים ניגשו לאומנותם.השינוי ממסורת אמפירית ועד שיטה מדעית, מעבודה ידנית ועד למנגנון המימדן, ומהחומרים המקומיים למוצרים תעשייתיים אפשרו להרחיב חסרת תקדים של תשתיות, גשרים מחוברים, נהרות עצומים וערים עלו לגבהים חסרי תקדים – אשר מתאפשרים על ידי חומרים חדשים, וסטנדרטים של עולם אתריים של התפתחות בלתי אפשרית, אך לא ניתן למצוא את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות, אלא גם את המסורת המודרנית, אלא גם את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות, אלא גם את התרבות, היא רק את התרבות המודרנית, היא לא רק את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות של התרבות של המאה ה-19, אלא גם את התרבות, אלא גם את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות של המאה ההולכת, אלא גם את התרבות המודרנית, היא, אלא גם את התרבות המודרנית, אלא גם את המבנים, אלא גם את המבנים, אלא גם את התרבות המודרנית, היא בעלת הגבולות, היא, אך את התרבות המודרנית, אך את התרבות המודרנית, היא לא ניתן להבטיח את התרבות המודרנית, אך את התרבות הטבעית, אשר אינה מאפשרת, אלא גם את התרבות המודרנית, אלא גם את התרבות, אלא