СТРОИТЕЛЬСТВО ГРАЖДАНСКОЕ - основной и самый древний вид строительства. В наши дни инженер-строитель занимается планированием, проектированием, расчетом, строительством, ремонтом и реконструкцией всех объектов, составляющих основу современной жизни. К ним относятся мосты, шоссейные дороги, железные дороги и вокзалы, скоростные системы городского транспорта, тоннели, аэропорты, промышленные предприятия, жилые дома и административные здания, гостиницы, гаражи, монументы, плотины, причалы, каналы, водные пути, ирригационные системы, водоводы и установки для обработки воды, системы переработки мусора, промышленных и коммунальных сточных вод, берегоукрепительные сооружения, ракетные шахты и стартовые столы, линии электропередачи, космические станции и т.д.
ТОННЕЛЬ ПОД ПРОЛИВОМ ЛА-МАНШ, соединивший в 1994 Великобританию с Францией. Стрелочный съезд, показанный здесь в процессе строительства, позволяет в экстренных случаях переводить поезда из одного тоннеля в другой.
Проектирование сооружений. На первом этапе проектирования (эскизный проект) всякого строительства принимаются принципиальные решения о местоположении сооружаемого объекта, его масштабах, устройстве, предполагаемом сроке службы, функциональных возможностях (например, о пропускной способности железнодорожного вокзала или дороги) и об общем методе строительства. На этом этапе гражданский инженер должен работать в сотрудничестве с архитектором, предполагаемой эксплуатирующей организацией и с местными властями. После этого начинается работа над техническим проектом. Сначала анализируются нагрузки (т.е. силы), действующие на сооружение: ветровые, статические (такие, как вес частей строительной конструкции), динамические и подвижные (вес поездов или автомобилей), снеговые, дождевые или гололедные, сейсмические и тепловые (связанные с изменениями температуры). Затем проектируются элементы конструкции, такие, как балки, колонны, перемычки, перекрытия и оболочки, а также их соединения. Система должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать максимально возможные нагрузки, и достаточно жесткой, чтобы не возникало чрезмерных деформаций и вибрации. Для уменьшения вибраций могут потребоваться специальные амортизирующие устройства. Соответствующим образом выбираются строительные материалы. Окончательная конструкция должна быть долговечной и коррозионностойкой. Для этого применяются лакокрасочные покрытия и разные виды поверхностной обработки.
См. также
КРАСКИ И ПОКРЫТИЯ. Расчет конструкций. Расчет элементов конструкции на прочность, жесткость и устойчивость проводится на основе принципов строительной механики, одни из которых установлены еще в древности, а другие пока не сформировались окончательно. Такие расчеты требуют сложных выкладок, и здесь на помощь современному инженеру приходят компьютерные программы, охватывающие многие типовые задачи.
См. также КОМПЬЮТЕР.
Выбор материалов. Инженер должен уметь правильно подобрать материалы для сооружаемого объекта. С давних пор применяются такие материалы, как камень, кирпич, сталь, бетон, к которым позднее добавился и железобетон. В наше время все шире применяются новые материалы: пластмассы для куполов и композиционные материалы, например легкие пластики, армированные тонкими металлическими и другими волокнами. Адаптивные, или "интеллектуальные", строительные конструкции по сигналам датчиков деформаций автоматически подстраиваются к изменяющимся нагрузкам.
См. также КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Дороги и транспорт. Гражданский инженер обязан обеспечить эффективное движение транспорта в городских и промышленных зонах, проектированием которых он занимается. Требования могут быть разными; одно дело - государственная сеть автомагистралей, другое - система общественного и индивидуального городского транспорта. До начала работ над проектом должен быть составлен генеральный план, предусматривающий скоростные автомагистрали, парковые дороги, места для стоянок и пути подъезда к административным зданиям, промышленным предприятиям и магазинам. Инженер по дорожно-транспортному строительству должен рассчитать число прибывающих и убывающих автомашин разного типа, для которых может потребоваться место на стоянках в городских районах. Должны быть спроектированы мосты и тоннели для преодоления естественных и искусственных препятствий на пути движения транспорта. Необходимо предусмотреть "интеллектуальные" компьютерные системы для регулирования загрузки полос движения и подъездных путей к развязкам в зависимости от фактической интенсивности движения. Материалы для дорожного покрытия должны быть рассчитаны на местные погодные условия и возможные изменения температуры.
ДОРОЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО; ТОННЕЛЬ.
АВТОСТРАДА около Франкфурта-на-Майне.
Охрана окружающей среды. Традиционный круг обязанностей инженера-сантехника расширился так, что теперь охватывает контроль за экологическим воздействием всех видов производственно-технической деятельности, а также водоснабжение и удаление отходов. Проекты строительства дорог, береговых сооружений, промышленных предприятий, систем регулирования паводков и т.п. должны подвергаться строгой экологической проверке. При этом гражданские инженеры работают в тесном сотрудничестве со специалистами в областях биологии, химии, геологии, технологии и других дисциплин. Системы водоснабжения начинаются на возвышенностях и в речных руслах, где строятся плотины и водохранилища для накопления воды. Проектирование, расчет и строительство таких сооружений ведутся методами, о которых говорилось выше в разделе о проектировании сооружений. Кроме того, предварительно должны быть проанализированы статистические данные и на их основе рассчитаны предполагаемые запасы воды и потребности в ней в рассматриваемый период. Необходимо учесть интенсивность осадков и подготовиться к паводкам, способным привести к разрушению плотины и поставить окружающие районы под угрозу затопления. Питьевую воду получают путем очистки воды, забираемой из озер и рек. Инженер по гражданскому строительству проектирует, строит, монтирует и эксплуатирует соответствующие сооружения и установки. При этом должна обеспечиваться фильтрация воды от твердых частиц и стерилизация ее хлором и другими химическими веществами. Очищенная вода должна подводиться потребителям по трубопроводам под давлением, достаточно высоким для подачи на последние этажи даже самых высоких зданий. Должны быть предусмотрены запасы воды для пожаротушения и для аварийных ситуаций.
См. также ВОДООЧИСТКА.
ОЧИСТНАЯ СТАНЦИЯ на острове Дир-Айленд (на горизонте - Бостон).
В наше время промышленные отходы нельзя просто захоронить, а сточные воды - сбросить в ближайшую реку. Их нужно предварительно переработать, чтобы не допустить загрязнения почвы и воды. Особые трудности связаны с удалением радиоактивных отходов, и эта проблема пока еще не нашла полностью удовлетворительного решения.
См. также
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКА.
Гидротехнические сооружения, регулирование паводков и электростанции. Эта сфера деятельности, частично перекрывающаяся с функциями специалиста в области охраны окружающей среды, охватывает проектирование и строительство плотин, а также ГЭС и ТЭС. Судоходность некоторых рек поддерживается с помощью искусственных водохранилищ, вода из которых подается в шлюзы каналов. В случае ливневых дождей необходимо сбрасывать излишек воды из водохранилищ без риска наводнений и разрушений. Такого рода задачи решаются на основе проектов комплексного использования водных ресурсов бассейна реки, рассматривающих проблемы водоснабжения, судоходства, регулирования паводков и строительства ГЭС. В таких проектах инженер-гидростроитель обязан учитывать множество разных факторов, в том числе возможные нарушения условий обитания рыбы и дичи.
См. также
СТРОИТЕЛЬСТВО МОСТА "Саншайн" во Флориде.
Социальные, финансовые и юридические вопросы. Гражданские инженеры создают общую материальную основу для человеческой деятельности, протекающей в самых различных условиях. Естественно, они должны задумываться о социальных, политических, экологических, экономических и юридических последствиях своей работы. Любой проект должен быть технически обоснован, причем необходимо выбрать наиболее экономичный и надежный способ его реализации. Должны быть изысканы денежные средства на его реализацию - из государственных или частных источников финансирования. Юридическая сторона деятельности гражданского инженера охватывает прежде всего выполнение общегосударственных и местных нормативов, но может простираться также до анализа причин аварий и экспертной оценки.
См. также
АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ;
ЛИТЕРАТУРА
Черепанов В.А. и др. Инженерное проектирование планировки городов. М., 1971 Буренин В.А. Основы промышленного строительства и санитарной техники. М., 1984 Яргина З.Н. и др. Основы теории градостроительства. М., 1986