تقنيات الهندسة المعمارية

إن تقنيات الهندسة المعمارية، بمعنى أنه سيتم النظر فيها هنا، هي ببساطة الطرق التي تتشكل بها الهياكل من مواد معينة. تتأثر هذه الأنماط ليس فقط بتوافر المواد وطابعها، ولكن أيضًا بالتطور التكنولوجي الشامل للمجتمع، حيث تعتمد الهندسة المعمارية على قوة عاملة منظمة وعلى امتلاك الأدوات والمهارات اللازمة لتأمين المواد المعمرة وتصنيعها ونقلها والعمل بها.

تطور التقنيات مشروط بقوتين. الأول اقتصادي – البحث عن أقصى قدر من الاستقرار والمتانة في البناء مع الحد الأدنى من المواد والعمالة. الآخر تعبيري – الرغبة في إنتاج شكل ذي معنى. تتطور التقنيات بسرعة عندما تقترح المتطلبات الاقتصادية أشكالًا معبرة جديدة أو عندما يتطلب مفهوم الأشكال الجديدة إجراءات جديدة. لكنها تظل ثابتة عندما يتجنب المهندسون المعماريون المخاطر الرائدة بطرق غير مختبرة وربما غير ناجحة وبدلاً من ذلك يعتمدون على إجراءات مثبتة أو عندما يتم تلبية الحاجة إلى مراعاة التقاليد أو توصيل الأفكار أو الأناقة والعرض التقديمي بشكل أفضل من خلال أشكال مألوفة.

الغرض النهائي من تقنيات البناء هو إنشاء هيكل مستقر. ميكانيكيًا، تكون الهياكل مستقرة عندما تكون جميع أجزائها في حالة توازن أو حالة من الراحة. يمكن أن تتشقق الجدران والسقوف أو تتشقق أو تنهار إذا لم يتم تصميمها بشكل صحيح. تحدث هذه الحركات بسبب قوى تميل إلى دفع أو سحب الأشياء في اتجاه معين. القوى المؤثرة على أي عضو (جزء) من المبنى هي، أولاً، وزنه، وثانيًا، الأحمال التي يحملها، بشكل أساسي من أعضاء آخرين، ولكن أيضًا من الأشخاص والمفروشات والرياح وما إلى ذلك. القوى التي تمسك العضو في مكانه من خلال المقاومة عند مفاصله. قد تكون هذه القوى نشطة في جميع الاتجاهات، ويجب أن تكون متوازنة من أجل الاستقرار. إنهم يميلون إلى سحق العضو وفصله وثنيه – بمعنى آخر، لتغيير حجمه وشكله.

يوجد داخل العضو نفسه أيضًا قوى تميل إلى مقاومة أي تشوه. تسمى الضغوط، وهي تختلف حسب قوة المادة وشكل العضو. أنواع الضغط المعتبرة هي الضغط الذي يقاوم التشقق؛ التوتر الذي يقاوم التفكك. والانحناء، والذي يحدث عندما يكون أحد أجزاء العضو في حالة ضغط والآخر في حالة توتر. يتم ضغط العمود بواسطة الأحمال التي يحملها؛ في السقف المدبب، تتعرض القطعة التي تشكل قاعدة المثلث للتوتر بفعل قوى الدفع الخارجية في الجانبين؛ يتم ثني العارضة أو العارضة (العضو الذي يمتد على مساحة ما) بفعل الأحمال والقوى التي تضغط على قمتها وتعاني من قوة رد فعل في نهاياتها. بعض المواد تكون قوية فقط في الانضغاط (مثل الحجر والطوب والحديد الزهر والخرسانة) والبعض الآخر أيضًا في حالة توتر (على سبيل المثال، الخشب والصلب والخرسانة المسلحة)، وبالتالي فإن الأخير أكثر كفاءة في مقاومة قوى الانحناء.

أخيرًا، يتم تحقيق استقرار الهيكل العام الذي يكون جميع أعضائه في حالة توازن عن طريق تحويل الأحمال من كل منهم إلى أسفل بحيث يمكن مقاومتها بواسطة قوى الدعم الصاعدة للأرض.

ستتم مناقشة التقنيات من حيث خصائص مواد البناء وطرق استخدامها في الهندسة المعمارية (انظر تشييد المباني).