Bauingenieurwesen

Engineering | Definition, Geschichte, Funktionen und Fakten

Ingenieurwesen , die Anwendung der Wissenschaft zur optimalen Umwandlung der Ressourcen der Natur in die Nutzung der Menschheit. Das Gebiet wurde vom Engineers Council for Professional Development in den USA als kreative Anwendung von „wissenschaftlichen Prinzipien zum Entwerfen oder Entwickeln von Strukturen, Maschinen, Apparaten oder Herstellungsverfahren oder Arbeiten, bei denen diese einzeln oder in Kombination verwendet werden, definiert. oder dasselbe unter vollständiger Kenntnis ihres Entwurfs zu konstruieren oder zu betreiben; oder um ihr Verhalten unter bestimmten Betriebsbedingungen vorherzusagen; Alles in Bezug auf eine beabsichtigte Funktion, die Wirtschaftlichkeit des Betriebs und die Sicherheit von Leben und Eigentum. “ Der Begriff Engineeringmanchmal mehr ist lose definiert, vor allem in Großbritannien, wie die Herstellung oder Montage von Motoren, Maschinen- Werkzeuge und Maschinenteile.

Die Wörter engine und genial leiten sich von derselben lateinischen Wurzel ab, ingenerare , was „erschaffen“ bedeutet. Die frühe englische Verb- Engine bedeutete "erfinden". So waren die Kriegsmotoren Geräte wie Katapulte , schwimmende Brücken und Angriffstürme; Ihr Designer war der "Ingenieur" oder Militäringenieur. Das Gegenstück zum Militäringenieur war der Bauingenieur, der im Wesentlichen die gleichen Kenntnisse und Fähigkeiten bei der Planung von Gebäuden, Straßen, Wasserversorgungen, Abwassersystemen und anderen Projekten einsetzte.

Mit dem Ingenieurwesen ist eine große Menge an Spezialkenntnissen verbunden. Die Vorbereitung auf die berufliche Praxis erfordert eine umfassende Schulung in der Anwendung dieses Wissens. Die Standards der Ingenieurpraxis werden durch die Bemühungen von Fachgesellschaften aufrechterhalten, die in der Regel auf nationaler oder regionaler Basis organisiert sind, wobei alle Mitglieder eine Verantwortung gegenüber der Öffentlichkeit anerkennen, die über die Verantwortung gegenüber ihren Arbeitgebern oder anderen Mitgliedern ihrer Gesellschaft hinausgeht.

Die Aufgabe des Wissenschaftlers ist es zu wissen, während die des Ingenieurs zu tun ist. Wissenschaftler erweitern den Vorrat an verifiziertem systematisiertem Wissen über die physikalische Welt, und Ingenieure bringen dieses Wissen in praktische Probleme ein. Das Engineering basiert hauptsächlich auf Physik , Chemie und Mathematik und deren Erweiterung auf Materialwissenschaften , Festkörper- und Strömungsmechanik , Thermodynamik , Transfer- und Geschwindigkeitsprozesse sowie Systemanalyse .

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Im Gegensatz zu Wissenschaftlern können Ingenieure die für sie interessanten Probleme nicht frei auswählen. Sie müssen auftretende Probleme lösen und ihre Lösungen müssen widersprüchlichen Anforderungen entsprechen. In der Regel kostet Effizienz Geld, Sicherheit erhöht die Komplexität und eine verbesserte Leistung erhöht das Gewicht. Die technische Lösung ist die optimale Lösung, das Endergebnis, das unter Berücksichtigung vieler Faktoren am wünschenswertesten ist. Es kann innerhalb einer bestimmten Gewichtsgrenze am zuverlässigsten sein, am einfachsten, um bestimmte Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, oder am effizientesten für bestimmte Kosten. Bei vielen technischen Problemen sind die sozialen Kosten erheblich.

Ingenieure setzen zwei Arten natürlicher Ressourcen ein - Materialien und Energie. Materialien sind aufgrund ihrer Eigenschaften nützlich: ihre Festigkeit, einfache Herstellung, Leichtigkeit oder Haltbarkeit; ihre Fähigkeit zu isolieren oder zu führen; ihre chemischen, elektrischen oder akustischen Eigenschaften. Wichtige Quellen vonEnergie umfasst fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Gas), Wind, Sonnenlicht, fallendes Wasser und Kernspaltung . Da die meisten Ressourcen begrenzt sind, müssen sich die Ingenieure mit der kontinuierlichen Entwicklung neuer Ressourcen sowie der effizienten Nutzung bestehender Ressourcen befassen.

Geschichte der Technik

Der erste Ingenieur, der mit Namen und Leistung bekannt ist, ist Imhotep , Erbauer der Stufenpyramide in Ṣaqqārah , Ägypten , wahrscheinlich um 2550 v . Imhoteps Nachfolger - Ägypter, Perser, Grieche und Römer - brachten den Tiefbau auf der Grundlage empirischer Methoden, die von Arithmetik, Geometrie und ein wenig Physik unterstützt wurden, auf bemerkenswerte Höhen . Der Pharos (Leuchtturm) von Alexandria , der Salomontempel in Jerusalem, das Kolosseum in Rom, das persische und römische Straßennetz, das Aquädukt Pont du Gard in Frankreich und viele andere große Bauwerke, von denen einige bis heute Bestand haben, zeugen davon Geschicklichkeit, Fantasie und Wagemut. Von vielen Abhandlungen Von ihnen geschrieben, überlebt einer besonders, um ein Bild der Ingenieurausbildung und -praxis in der klassischen Zeit zu vermitteln: Vitruvius ‚s De architectura , in Rom im 1. Jahrhundert veröffentlicht ce , ein 10-bändige Werk abdeckt Bau Materialien, Konstruktionsmethoden, Hydraulik , Messung und Stadtplanung .

Während des Baus trugen mittelalterliche europäische Ingenieure die Technik in Form des gotischen Bogens und des fliegenden Pfeilers auf eine Höhe, die den Römern unbekannt war. Das Skizzenbuch des französischen Ingenieurs aus dem 13. JahrhundertVillard de Honnecourt verfügt über umfassende Kenntnisse in Mathematik, Geometrie, Natur- und Physikwissenschaften sowie im Zeichnen.

In Asien hatte das Ingenieurwesen eine separate, aber sehr ähnliche Entwicklung, wobei immer ausgefeiltere Techniken des Bauens, der Hydraulik und der Metallurgie dazu beitrugen, fortschrittliche Zivilisationen wie das mongolische Reich zu schaffen , dessen große, schöne Städte Marco Polo im 13. Jahrhundert beeindruckten .

Das Bauingenieurwesen entwickelte sich im 18. Jahrhundert zu einer eigenständigen Disziplin , als die ersten Fachgesellschaften und Ingenieurschulen gegründet wurden. Bauingenieure des 19. Jahrhunderts bauten Bauwerke aller Art, entwarfen Wasserversorgungs- und Abwassersysteme, legten Eisenbahn- und Autobahnnetze an und planten Städte. England und Schottland waren der Geburtsort des Maschinenbaus als Ableitung der Erfindungen des schottischen Ingenieurs James Watt und der Textilmaschinisten der industriellen Revolution . Die Entwicklung der britischen Werkzeugmaschinenindustrie gab enorme Impulse für das Studium des Maschinenbaus sowohl inGroßbritannien und im Ausland.

The growth of knowledge of electricity—from Alessandro Volta’s original electric cell of 1800 through the experiments of Michael Faraday and others, culminating in 1872 in the Gramme dynamo and electric motor (named after the Belgian Z.T. Gramme)—led to the development of electrical and electronics engineering. The electronics aspect became prominent through the work of such scientists as James Clerk Maxwell of Britain and Heinrich Hertz of Germany in the late 19th century. Major advances came with the development of the vacuum tube by Lee De Forest of the United States in the early 20th century and the Erfindung des Transistors Mitte des 20. Jahrhunderts. Im späten 20. Jahrhundert gab es mehr Elektro- und Elektronikingenieure als alle anderen auf der Welt.

Die chemische Technik entstand aus der Verbreitung industrieller Prozesse im 19. Jahrhundert, die chemische Reaktionen in der Metallurgie, in Lebensmitteln , Textilien und vielen anderen Bereichen beinhalteten. Bis 1880 hatte der Einsatz von Chemikalien in der Fertigung eine Industrie geschaffen, deren Funktion die Massenproduktion von Chemikalien war. Die Planung und der Betrieb der Anlagen dieser Branche wurden Aufgabe des Chemieingenieurs.

Technische Funktionen

Problem solving is common to all engineering work. The problem may involve quantitative or qualitative factors; it may be physical or economic; it may require abstract mathematics or common sense. Of great importance is the process of creative synthesis or design, putting ideas together to create a new and optimum solution.

Although engineering problems vary in scope and complexity, the same general approach is applicable. First comes an analysis of the situation and a preliminary decision on a plan of attack. In line with this plan, the problem is reduced to a more categorical question that can be clearly stated. The stated question is then answered by deductive reasoning from known principles or by creative synthesis, as in a new design. The answer or design is always checked for accuracy and adequacy. Finally, the results for the simplified problem are interpreted in terms of the original problem and reported in an appropriate form.

In order of decreasing emphasis on science, the major functions of all engineering branches are the following:

  • Research. Using mathematical and scientific concepts, experimental techniques, and inductive reasoning, the research engineer seeks new principles and processes.
  • Development. Development engineers apply the results of research to useful purposes. Creative application of new knowledge may result in a working model of a new electrical circuit, a chemical process, or an industrial machine.
  • Design. In designing a structure or a product, the engineer selects methods, specifies materials, and determines shapes to satisfy technical requirements and to meet performance specifications.
  • Construction. The construction engineer is responsible for preparing the site, determining procedures that will economically and safely yield the desired quality, directing the placement of materials, and organizing the personnel and equipment.
  • Production. Plant layout and equipment selection are the responsibility of the production engineer, who chooses processes and tools, integrates the flow of materials and components, and provides for testing and inspection.
  • Operation. The operating engineer controls machines, plants, and organizations providing power, transportation, and communication; determines procedures; and supervises personnel to obtain reliable and economic operation of complex equipment.
  • Management und andere Funktionen . In einigen Ländern und Branchen analysieren Ingenieure die Kundenanforderungen, empfehlen Einheiten, um die Anforderungen wirtschaftlich zu erfüllen, und lösen damit verbundene Probleme.