مهندسي عمران به عنوان يك رشته مهندسي عمران استفاده از اصول فيزيكي و علمي براي حل مشكلات جامعه است و تاريخچه آن با پيشرفت هاي درك فيزيك و رياضيات در طول تاريخ پيوند پيچيده اي دارد. از آنجايي كه مهندسي عمران يك حرفه گسترده است، شامل چندين زير رشته تخصصي، تاريخچه آن با دانش سازه ها، پي ال سي ، علم مواد، جغرافيا، زمين شناسي، خاك، هيدرولوژي، علوم محيطي، مكانيك، مديريت پروژه و ساير زمينه ها مرتبط است.[6]
در طول تاريخ باستان و قرون وسطي، اكثر طراحي‌ها و ساخت‌وسازهاي معماري توسط صنعتگراني مانند سنگ‌تراش‌ها و نجاران انجام مي‌شد كه به نقش استاد ساز ارتقا يافتند. دانش در اصناف حفظ شد و به ندرت با پيشرفت ها جايگزين شد. سازه‌ها، جاده‌ها و زيرساخت‌هايي كه وجود داشتند تكراري بودند و افزايش مقياس تدريجي بود.[7]
يكي از اولين نمونه‌هاي رويكرد علمي به مسائل فيزيكي و رياضي قابل اجرا در مهندسي عمران، كار ارشميدس در قرن سوم قبل از ميلاد است، از جمله اصل ارشميدس، كه زيربناي درك ما از شناوري است، و راه‌حل‌هاي عملي مانند پيچ ارشميدس. براهماگوپتا، رياضيدان هندي، در قرن هفتم پس از ميلاد، از محاسبات بر اساس اعداد هندو-عربي براي محاسبات حفاري (حجمي) استفاده كرد.[8]
حرفه مهندسي عمرانهمچنين نگاه كنيد به: تاريخچه مهندسي سازهمهندسي از ابتداي پيدايش بشر، جنبه اي از زندگي بوده است. اولين عمل مهندسي عمران ممكن است بين 4000 تا 2000 قبل از ميلاد در مصر باستان، تمدن دره سند و بين النهرين (عراق باستان) آغاز شده باشد، زماني كه انسان ها شروع به ترك زندگي عشايري كردند و نياز به ساختن سرپناه ايجاد كردند. در اين زمان، حمل و نقل اهميت فزاينده اي پيدا كرد كه منجر به توسعه چرخ و قايقراني شد.
لئونارد اويلر نظريه اي را ارائه كرد كه كمانش ستون ها را توضيح مي دهد.تا زمان مدرن تمايز روشني بين مهندسي عمران و معماري وجود نداشت و اصطلاح مهندس و معمار عمدتاً تغييرات جغرافيايي بودند كه به يك شغل اشاره مي‌كردند و اغلب به جاي يكديگر استفاده مي‌شدند.[9] ساخت اهرام در مصر (حدود 2700 تا 2500 قبل از ميلاد) از اولين نمونه هاي ساخت سازه هاي بزرگ بود. ديگر ساخت‌وسازهاي مهندسي عمران تاريخي باستاني شامل سيستم مديريت آب قنات (قديمي‌ترين آنها بيش از 3000 سال و طولاني‌تر از 71 كيلومتر است، [10]) پارتنون اثر ايكتينوس در يونان باستان (447–438 قبل از ميلاد)، راه آپين توسط مهندسان رومي. (حدود 312 قبل از ميلاد)، ديوار بزرگ چين توسط ژنرال منگ تيئن به دستور امپراتور چين، شي هوانگ تي (حدود 220 قبل از ميلاد)[11] و استوپاهاي ساخته شده در سريلانكاي باستان مانند جتاوانارامايا و كارهاي آبياري گسترده در Anuradhapura. رومي ها سازه هاي مدني را در سراسر امپراتوري خود توسعه دادند، به ويژه قنات ها، جزيره ها، بندرها، پل ها، سدها و جاده ها.
يك قنات رومي [ساخته شده در حدود 19 قبل از ميلاد]، Pont du Gard، فرانسه
چيچن ايتزا يك شهر بزرگ پيش از كلمبيا در مكزيك بود كه توسط قوم مايا از پست كلاسيك ساخته شد. معبد ستوني شمال شرقي همچنين كانالي را مي پوشاند كه تمام آب باران را از مجموعه در فاصله 40 متري (130 فوت) به سمت rejollada، يك سنوت سابق، قيف مي كند.در قرن 18، اصطلاح مهندسي عمران ابداع شد تا همه چيزهاي غيرنظامي را در مقابل مهندسي نظامي در بر گيرد.[4] در سال 1747، اولين موسسه براي آموزش مهندسي عمران، École Nationale des Ponts et Chaussées در فرانسه تأسيس شد. و نمونه هاي بيشتري در ساير كشورهاي اروپايي مانند اسپانيا دنبال شد.[12] اولين مهندس عمران خودخوانده جان اسميتون بود كه فانوس دريايي Eddystone را ساخت.[3][11] در سال 1771 اسميتون و برخي از همكارانش انجمن مهندسين عمران اسميتوني را تشكيل دادند، گروهي از رهبران اين حرفه كه به طور غيررسمي در هنگام شام با هم ملاقات كردند. اگرچه شواهدي از برخي جلسات فني وجود داشت، اما چيزي بيش از يك جامعه اجتماعي بود.
جان اسميتون، "پدر مهندسي عمران"در سال 1818 موسسه مهندسين عمران در لندن تأسيس شد، [13] و در سال 1820 مهندس برجسته توماس تلفورد اولين رئيس آن شد. اين موسسه در سال 1828 منشور سلطنتي را دريافت كرد كه مهندسي عمران را به عنوان يك حرفه به رسميت شناخت. منشور آن مهندسي عمران را چنين تعريف كرده است:هنر هدايت منابع عظيم قدرت در طبيعت براي استفاده و راحتي انسان، به عنوان وسيله توليد و تردد در ايالت ها، هم براي تجارت خارجي و هم براي تجارت داخلي، همانطور كه در ساخت جاده ها، پل ها، قنات ها، كانال ها به كار مي رود. دريانوردي رودخانه و اسكله‌ها براي معاشرت و مبادله داخلي و در ساخت بنادر، بندرگاه‌ها، خال‌ها، موج شكن‌ها و فانوس‌هاي دريايي، و در هنر دريانوردي با نيروي مصنوعي براي مقاصد بازرگاني، و در ساخت و كاربرد ماشين‌آلات، و در زهكشي شهرها و قصبه ها.[14]
تحصيلات مهندسي عمراناولين كالج خصوصي براي تدريس مهندسي عمراندانشگاه نورويچ كه در سال 1819 توسط كاپيتان آلدن پارتريج تأسيس شد، در ايالات متحده آمريكا بود.[15] اولين مدرك مهندسي عمران در ايالات متحده توسط موسسه پلي تكنيك Rensselaer در سال 1835 اعطا شد.[16][17] اولين مدركي كه به يك زن اعطا شد توسط دانشگاه كرنل به نورا استانتون بلاچ در سال 1905 اعطا شد.[18]
در انگلستان در اوايل قرن نوزدهم، تقسيم بين مهندسي عمران و مهندسي نظامي (كه توسط آكادمي نظامي سلطنتي، وولويچ ارائه مي‌شود)، همراه با خواسته‌هاي انقلاب صنعتي، ابتكارات جديدي در آموزش مهندسي ايجاد كرد: كلاس مهندسي عمران و معدن. در سال 1838 در كينگز كالج لندن تأسيس شد، عمدتاً به عنوان پاسخي به رشد سيستم راه آهن و نياز به مهندسان واجد شرايط بيشتر، كالج خصوصي براي مهندسين عمران در پوتني در سال 1839 تأسيس شد و اولين كرسي مهندسي انگلستان تأسيس شد. در دانشگاه گلاسكو در سال 1840.
تحصيلاتمقاله اصلي: مهندس عمرانمهندسان عمران معمولا داراي مدرك آكادميك در مهندسي عمران هستند. طول تحصيل سه تا پنج سال است و مدرك تكميل شده به عنوان ليسانس فناوري يا ليسانس مهندسي تعيين مي شود. برنامه درسي به طور كلي شامل كلاس هاي فيزيك، رياضيات، مديريت پروژه، طراحي و موضوعات خاص در مهندسي عمران است. پس از گذراندن دوره هاي پايه در اكثر زيرشاخه هاي مهندسي عمران، به سمت تخصص در يك يا چند زير رشته در سطوح پيشرفته مي روند. در حالي كه مدرك كارشناسي (BEng/BSc) به طور معمول به دانشجويان موفق مدارك معتبر صنعت را ارائه مي دهد، برخي از موسسات دانشگاهي مدارك تحصيلات تكميلي (MEng/MSc) را ارائه مي دهند كه به دانشجويان امكان مي دهد در زمينه خاص مورد علاقه خود تخصص بيشتري پيدا كنند.[19]
نظرسنجي از دانشجويان با استاد دانشگاه فناوري هلسينكي در اواخر قرن نوزدهم.مهندسان شاغلدر اكثر كشورها، مدرك ليسانس مهندسي اولين گام به سوي صدور گواهينامه حرفه اي است و يك سازمان حرفه اي برنامه مدرك را تأييد مي كند. پس از تكميل يك برنامه مدرك گواهي شده، مهندس بايد مجموعه اي از الزامات از جمله تجربه كاري و شرايط آزمون را قبل از دريافت گواهي برآورده كند. پس از دريافت گواهي، مهندس به عنوان يك مهندس حرفه اي (در ايالات متحده، كانادا و آفريقاي جنوبي)، يك مهندس خبره (در اكثر كشورهاي مشترك المنافع)، يك مهندس حرفه اي خبره (در استراليا و نيوزيلند)، يا يك مهندس اروپايي ( در اكثر كشورهاي اتحاديه اروپا). توافق نامه هاي بين المللي بين نهادهاي حرفه اي مربوطه وجود دارد كه به مهندسان اجازه مي دهد در سراسر مرزهاي ملي تمرين كنند.
مزاياي صدور گواهينامه بسته به مكان متفاوت است. به عنوان مثال، در ايالات متحده و كانادا، «فقط يك مهندس حرفه‌اي داراي مجوز مي‌تواند نقشه‌ها و نقشه‌هاي مهندسي را تهيه، امضا و مهر و موم كند، و طرح‌ها و نقشه‌هاي مهندسي را براي تأييد به يك مقام دولتي ارسال كند، يا كارهاي مهندسي را براي مشتريان دولتي و خصوصي مهر و موم كند».[20] اين الزام تحت قوانين استاني مانند قانون مهندسين در كبك اجرا مي شود.[21] در كشورهاي ديگر از جمله بريتانيا چنين قانوني وضع نشده است. در استراليا، مجوز ايالتي براي مهندسان محدود به ايالت كوئينزلند است. تقريباً همه مؤسسات تأييد كننده يك كد اخلاقي دارند كه همه اعضا بايد از آن پيروي كنند.[22]
مهندسان بايد در روابط قراردادي خود با ساير طرفين از قانون قرارداد پيروي كنند. در مواردي كه كار مهندس شكست بخورد، ممكن است مشمول قانون قصور قصور و در موارد شديد مجازات كيفري شود.[23] كار يك مهندس همچنين بايد با قوانين و مقررات متعدد ديگري مانند قوانين ساختمان و قوانين زيست محيطي مطابقت داشته باشد.
رشته هاي فرعي
پل آكاشي كايكيو در ژاپن، در حال حاضر طولاني ترين دهانه معلق جهان است.تعدادي از رشته هاي فرعي در زمينه گسترده مهندسي عمران وجود دارد. مهندسان عمران عمومي با نقشه برداران و مهندسين عمران متخصص براي طراحي درجه بندي، زهكشي، روسازي، تامين آب، خدمات فاضلاب، سدها، تامين برق و ارتباطات همكاري نزديك دارند. مهندسي عمران عمومي همچنين به عنوان مهندسي سايت شناخته مي شود، شاخه اي از مهندسي عمران كه در درجه اول بر تبديل يك قطعه زمين از يك كاربري به كاربري ديگر تمركز دارد. مهندسان سايت زماني را صرف بازديد از سايت هاي پروژه، ملاقات با ذينفعان و تهيه نقشه هاي ساخت و ساز مي كنند. مهندسين عمران اصول مهندسي ژئوتكنيك، مهندسي سازه، مهندسي محيط زيست، مهندسي حمل و نقل و مهندسي ساخت و ساز را در پروژه هاي مسكوني، تجاري، صنعتي و كارهاي عمومي در هر اندازه و سطوح ساخت و ساز اعمال مي كنند.
مهندسي سواحلمقالات اصلي: مهندسي سواحل و مديريت سواحل
Oostercheldekering، يك سد طوفان در هلند.مهندسي سواحل با مديريت مناطق ساحلي سروكار دارد. در برخي از حوزه هاي قضايي، اصطلاحات دفاع از دريا و حفاظت از ساحل به ترتيب به معناي دفاع در برابر سيل و فرسايش است. اصطلاح دفاع ساحلي تجاري تر استاصطلاح اوليه، اما مديريت ساحلي با گسترش اين رشته به تكنيك‌هايي كه به فرسايش اجازه ادعاي زمين را مي‌دهد، محبوب‌تر شده است.
مهندسي ساخت و سازمقاله اصلي: مهندسي ساخت و سازمهندسي ساخت و ساز شامل برنامه ريزي و اجرا، حمل و نقل مصالح، توسعه سايت بر اساس مهندسي هيدروليك، محيط زيست، سازه و ژئوتكنيك است. از آنجايي كه شركت‌هاي ساختماني تمايل دارند ريسك تجاري بالاتري نسبت به انواع ديگر شركت‌هاي مهندسي عمران داشته باشند، مهندسان ساختمان اغلب در معاملات تجاري بيشتر شركت مي‌كنند، به عنوان مثال، پيش‌نويس و بررسي قراردادها، ارزيابي عمليات لجستيكي، و نظارت بر قيمت‌ها.
مهندسي زلزلهمقاله اصلي: مهندسي زلزلهمهندسي زلزله شامل طراحي سازه هايي براي مقاومت در برابر مواجهه با زلزله هاي خطرناك است. مهندسي زلزله يكي از زيرشاخه هاي مهندسي سازه است. اهداف اصلي مهندسي زلزله [24] درك تعامل سازه ها در زمين لرزان است. پيش بيني عواقب زلزله هاي احتمالي؛ و طراحي، ساخت و نگهداري سازه ها براي عملكرد در هنگام زلزله با رعايت قوانين ساختماني.
مهندسي محيط زيستمقاله اصلي: مهندسي محيط زيست
نهر آلوده به آلودگي آبمهندسي محيط زيست اصطلاح معاصر براي مهندسي بهداشتي است، اگرچه مهندسي بهداشتي به طور سنتي بسياري از كارهاي مديريت پسماند خطرناك و اصلاح محيط زيست تحت پوشش مهندسي محيط زيست را شامل نمي شد. مهندسي بهداشت عمومي و مهندسي بهداشت محيط اصطلاحات ديگري هستند كه مورد استفاده قرار مي گيرند.
مهندسي محيط زيست با تصفيه پسماندهاي شيميايي، بيولوژيكي يا حرارتي، تصفيه آب و هوا و اصلاح مكان‌هاي آلوده پس از دفع زباله يا آلودگي تصادفي سروكار دارد. از جمله موضوعات تحت پوشش مهندسي محيط زيست، حمل و نقل آلاينده، تصفيه آب، تصفيه فاضلاب، آلودگي هوا، تصفيه زباله جامد، بازيافت و مديريت زباله هاي خطرناك است. مهندسان محيط زيست كاهش آلودگي، مهندسي سبز و بوم‌شناسي صنعتي را مديريت مي‌كنند. مهندسان محيط زيست همچنين اطلاعاتي را در مورد پيامدهاي زيست محيطي اقدامات پيشنهادي جمع آوري مي كنند.
مهندسي قانونيمقاله اصلي: مهندسي قانونيمهندسي قانوني عبارت است از بررسي مواد، محصولات، سازه‌ها يا اجزايي كه از كار مي‌افتند يا آنطور كه در نظر گرفته شده عمل نمي‌كنند يا عمل نمي‌كنند و باعث آسيب شخصي يا آسيب به اموال مي‌شوند. عواقب شكست توسط قانون مسئوليت محصول بررسي مي شود. اين رشته همچنين با فرآيندهاي رديابي مجدد و رويه هايي كه منجر به تصادفات در كاركرد وسايل نقليه يا ماشين آلات مي شود، سروكار دارد. اين موضوع بيشتر در پرونده هاي حقوق مدني به كار مي رود، اگرچه ممكن است در پرونده هاي حقوق كيفري كاربرد داشته باشد. به طور كلي هدف از تحقيقات مهندسي پزشكي قانوني يافتن علت يا علل خرابي با هدف بهبود عملكرد يا عمر يك قطعه يا كمك به دادگاه در تعيين حقايق يك حادثه است. همچنين مي‌تواند شامل بررسي ادعاهاي مالكيت معنوي، به‌ويژه اختراعات باشد.
مهندسي ژئوتكنيكمقاله اصلي: مهندسي ژئوتكنيك
نمودار فازي خاك كه وزن و حجم هوا، خاك، آب و فضاهاي خالي را نشان مي دهد.مهندسي ژئوتكنيك به مطالعه سنگ و خاك سيستم هاي مهندسي عمران مي پردازد. دانش در زمينه خاك شناسي، علم مواد، مكانيك و هيدروليك براي طراحي ايمن و اقتصادي پايه ها، ديوارهاي حائل و ساير سازه ها به كار مي رود. تلاش‌هاي زيست‌محيطي براي حفاظت از آب‌هاي زيرزميني و نگهداري ايمن از محل‌هاي دفن زباله، زمينه جديدي از تحقيقات به نام مهندسي ژئومحيط زيست را ايجاد كرده است.[25][26]
شناسايي خصوصيات خاك چالش هايي را براي مهندسان ژئوتكنيك ايجاد مي كند. شرايط مرزي اغلب در شاخه‌هاي ديگر مهندسي عمران به خوبي تعريف مي‌شوند، اما بر خلاف فولاد يا بتن، پيش‌بيني خواص مواد و رفتار خاك به دليل تنوع و محدوديت آن در بررسي دشوار است. علاوه بر اين، خاك استحكام، سختي و ديلاتانس غيرخطي (وابسته به تنش) را نشان مي‌دهد (تغيير حجم مرتبط با اعمال تنش برشي)، كه مطالعه مكانيك خاك را دشوارتر مي‌كند.[25] مهندسان ژئوتكنيك اغلب با زمين شناسان حرفه اي و خاك شناسان كار مي كنند.[27]
علم و مهندسي موادمقاله اصلي: علم موادعلم مواد ارتباط نزديكي با مهندسي عمران دارد. اين مقاله ويژگي هاي اساسي مواد را مطالعه مي كند و به سراميك هايي مانند بتن و بتن آسفالت مخلوط، فلزات قوي مانند آلومينيوم و فولاد، و پليمرهاي ترموست شامل پلي متيل متاكريلات (PMMA) و الياف كربن مي پردازد.
مهندسي مواد شامل حفاظت و پيشگيري (رنگ و پوشش) است. آلياژسازي دو نوع فلز را تركيب مي كند تا فلز ديگري با خواص دلخواه توليد شود. اين شامل عناصر فيزيك و شيمي كاربردي است. با توجه اخير رسانه ها به علم نانو و فناوري نانو، مهندسي مواد در اين زمينه قرار گرفته است
