الهندسة المدنية هي فرع الهندسة المسؤولة عن تصميم المصنوعات اليدوية والبنية التحتية المخصصة للاستخدام المدني و بالتالي لجميع المجالات ذات الصلة كالبناء والجيوتقنية والبنية التحتية و الهيدروليكية و الهيكلية و التخطيط الحضري. و يشير المصطلح المدني إلى طبيعة هذه الفئة، على عكس الفئة العسكرية ففي الواقع كانت الجيوش دائمًا مصحوبة بتقنيين قادرين على القيام بما يلزم لجعل القوات تعبر العوائق التي تعترض طريقها.

العنصر الأساسي في الهندسة المدنية هو البناء، أي مجموعة العناصر التي تهدف إلى القيام بوظيفة معينة، و دعم أحمال معينة كالوزن الذاتي، المركبات الآلية، الرياح، الثلوج، الزلازل. المهنة يمارسه المهندسون المدنيون، أو المهندسون الحاصلون على درجات علمية في هذا الفرع، و الذين يمكن أن يكونوا مستقلين و موظفين في كل من الشركات أو الهيئات أو الإدارات العامة و الخاصة.

الهندسة المدنية و التاريخ

لقد كانت الهندسة جانبًا من جوانب حياة الإنسان منذ بداية الحياة. يمكن أن يعود تاريخ فجر الهندسة المدنية إلى ما بين 4000 و 2000 قبل الميلاد. في مصر القديمة و بلاد ما بين النهرين، عندما تخلى الإنسان تدريجياً عن الحياة البدوية، مما جعل بناء ملجأ لا غنى عنه. و في تلك الحقبة، اكتسبت احتياجات النقل أيضًا أهمية متزايدة، مما أدى إلى تطور العجلة و الملاحة.

يمكن اعتبار أول الأعمال المدنية العظيمة حقًا في التاريخ أهرامات مصر، التي يعود تاريخها إلى 2700 و 2500 قبل الميلاد. و من المباني القديمة الأخرى المثيرة للإعجاب معبد بارثينون إيكتينوس في اليونان القديمة 447-438 قبل الميلاد، و طريق أبيا أنتيكا للمهندسين الرومان 312 قبل الميلاد، و سور الصين العظيم الذي بناه الجنرال منغ تيان، بتكليف من تش. في الإمبراطور تشين شي هوانغ حوالي 220 قبل الميلاد.

قام الرومان ببناء الأعمال المدنية في جميع أنحاء الإمبراطورية، و لا سيما القنوات المائية و الجزر و الموانئ و الجسور و السدود و المدن المتصلة ببعضها البعض عبر شبكة واسعة من الطرق الرومانية.

حتى العصر الحديث لم يكن هناك تمييز واضح بين الهندسة المدنية و الهندسة المعمارية و كانت مصطلحات المهندس و المعماري في الغالب عبارة عن اختلافات جغرافية تشير إلى نفس الشكل، و غالبًا ما تستخدم كمرادفات.

وفي القرن الثامن عشر، بدأ استخدام مصطلح الهندسة المدنية للإشارة إلى بناء الموانئ و الأرصفة البحرية و حواجز الأمواج و المنارات بهدف تمييزها عن الهندسة العسكرية. أول من أعلن نفسه مهندسًا مدنيًا كان جون سميتون، باني منارة إديستون. في عام 1771، أسس سميتون مع بعض زملائه جمعية سميتون للمهندسين المدنيين، و هي مجموعة من الخبراء في التجارة الذين التقوا بشكل غير رسمي على العشاء.

على الرغم من المحتوى الفني الواضح للاجتماعات، إلا أن الجمعية لم تكن أكثر من مجرد نادٍ خاص. و في عام 1818 تأسس معهد المهندسين المدنيين في لندن، و في عام 1820 أصبح المهندس الشهير توماس تيلفورد أول رئيس له.

حصلت هذه المؤسسة على الميثاق الملكي في عام 1828، و هو الاعتراف الرسمي بمهنة المهندس المدني. تم منح أول شهادة في الهندسة المدنية في الولايات المتحدة من قبل معهد رينسيلار للفنون التطبيقية في عام 1835.

مجال التطبيق و التخصصات

مجال تطبيق الهندسة المدنية متنوع للغاية و بطريقة عامة جدًا يشمل المباني المدنية و الصناعية، السكك الحديدية، الطرق، الموانئ، المطارات، الجسور، الأنفاق، السدود، قنوات المياه، المجاري، القنوات و الهياكل في المناطق الزلزالية.

القطاعات المختلفة التي يمكن للمهندس المدني أن يتخصص فيها هي:

• الجيوتقنية؛
• الهيدروليكا؛
• البنية التحتية و النقل؛
• الهياكل؛
• البناء.

الهندسة المدنية الجيوتقنية

الجيوتقنية أو ميكانيكا التربة هو التخصص الذي يهدف إلى دراسة الخواص الفيزيائية و الميكانيكية للتربة، و تتناول الهندسة الجيوتقنية أيضًا تفاعل التربة مع أنظمة التدعيم الحديثة مثل: الجدران الاستنادية، و حقن الراتنج، و الأساسات المعزولة، و ألواح الأساسات. علاوة على ذلك فإن الهندسة الجيوتقنية هي أساس دراسات الجدوى و تصميم الأعمال الكبيرة مثل الأنفاق و السدود و أعمال الموانئ و أي شيء آخر يتفاعل مع الأرض.

بعض مجالات البحث هي: الترشيح العابر والحالة المستقرة، و الارتباط التأسيسي للإجهاد و الانفعال و النمذجة الرياضية ذات الصلة، و التي يتم حلها، على سبيل المثال، بالطرق العددية.

الهندسة المدنية الهيدروليكية

و يتناول استغلال الموارد المائية و حمايتها من قبل الإنسان من حيث الكمية و النوعية، وا لتفاعل بين المصنوعات اليدوية و النظام الهيدرولوجي السطحي و الجوفي، و تصميم أنظمة الدفاع عن الأرض و السواحل من الأحداث الطبيعية غير العادية. ذات طبيعة مائية، لإنتاج الكهرباء. 

تشمل صلاحيات الهندسة الهيدروليكية تنظيم التدفقات الخارجية، و جمع و تنقية و نقل و توزيع المياه للشرب و الاستخدام الصناعي، و إنشاء أعمال الصرف الصحي في المناطق الحضرية و معالجة و إزالة مياه الصرف الصحي، و الاستصلاح و الري، و البنية التحتية البحرية و النهرية.

العناصر الأخرى التي يأخذها المهندسون الهيدروليكيون في الاعتبار هي: خزانات التدفق، و أنظمة الرفع، و نماذج الفيضانات، و المجاري، و أنظمة التحكم في المياه.

البنية التحتية و النقل

تتعامل الهندسة المطبقة على البنية التحتية للطرق مع كل ما يتعلق بحركة المركبات و بناء الهياكل و المصنوعات اليدوية اللازمة لإنشاء كل نظام نقل. و ينقسم هذا النوع من الدراسة بشكل رئيسي إلى فرعين:

هندسة البنية التحتية: تتعامل مع تصميم هندسة البنى التحتية الطرقية و غير الطرقية (الطرق و الجسور و السدود)، و إدخالها في المنطقة، و تشييدها و إدارتها و سلامتها، بالإضافة إلى التحقق من سلامة البنى التحتية القائمة فيما يتعلق المبادئ البصرية و الميكانيكية و النفسية.

هندسة أنظمة النقل: تتعامل مع حل مشاكل التحسين المرتبطة بشبكات النقل للأشخاص و البضائع، بدءًا من النطاق الحضري و المحلي و حتى البعد الدولي، مع البنية التحتية للطرق و مترو الأنفاق و السكك الحديدية و البحرية و الجوية. و يتعامل مع وسائل النقل الفردية أو الجماعية، المخصصة للخدمة العامة أو الاستخدام الخاص أو التجاري. أحد المواضيع الأكثر مناقشة في الوقت الحالي هو مفهوم التنمية الحضرية الذي يسمى المدينة الذكية 2.0، أي الإمكانية التي توفرها البنى التحتية الحضرية الحديثة للتحكم الذكي في حركة المرور.

الهندسة المدنية و الهياكل

تتعامل الهندسة الإنشائية مع التنبؤ التحليلي بسلوك أي هيكل يخضع لقوى خارجية أو جهود داخلية. يطبق المهندسون الإنشائيون معرفتهم على تحديد أبعاد العناصر مثل الأعمدة و الكمرات و الأرضيات و غيرها المصنوعة من الخرسانة المسلحة أو الفولاذ أو الخشب أو غيرها من المواد المستخدمة في مجال البناء. 

و من المفارقات أن الهندسة الإنشائية تم تعريفها بأنها فن التشكيل بمواد غير معروفة في الواقع، و أشكال لا يمكن تحليلها، لمقاومة قوى لا يمكن تقييمها في الواقع، بطريقة لا يستطيع الناس في الواقع الشك فيها.

ختاما

في ختام هذه النظرة القصيرة في عالم هندسة المدنية، نجد أن هذا الفن الرائع يمتد عبر الزمان و المكان، يرسم آفاق المستقبل بأيدي المهندسين المدنيين. إن بناء المدن و تطويرها يعد تحديا هندسيًا ليس فقط في تكنولوجيا البناء، بل أيضًا في فهم الاحتياجات المجتمعية و الحفاظ على البيئة.

تظل هندسة المدنية لغة تواصل بين الإبداع البشري و تحديات البيئة التي نعيش فيها. إن إسهامات المهندسين المدنيين في تطوير و تحسين البنية التحتية تعزز من جودة حياتنا اليومية، و تشكل قاعدة لاستدامة المجتمعات في المستقبل.

في ظل التطور المستمر، تظل هندسة المدنية جسرًا مستمرًا بين الماضي و المستقبل، حيث يتعاون المهندسون المدنيون عبر العصور على بناء مستقبل أفضل.