Проектирование и анализ строительных конструкций.

Введение

Инженер-конструктор занимается проектированием, исследованием и планированием зданий и подобных объектов.

Инженеры-конструкторы анализируют, проектируют, планируют и исследуют конструктивные элементы и системы для достижения целей проектирования и обеспечения безопасности и комфорта пользователей. В своей работе они в первую очередь учитывают вопросы безопасности, технические, экономические и экологические аспекты, но также могут принимать во внимание эстетические и социальные факторы. Конструкторская инженерия обычно рассматривается как специализированная область в рамках гражданского строительства, однако её можно изучать и как самостоятельную дисциплину. В Соединенных Штатах большинство практикующих инженеров-конструкторов в настоящее время лицензированы как инженеры-строители, но ситуация варьируется в зависимости от штата. В некоторых штатах существует отдельная лицензия для инженеров-конструкторов, которым требуется проектировать специальные или объекты с высоким риском, такие как школы, больницы или небоскребы. В Соединенном Королевстве большинство инженеров-конструкторов в строительной отрасли являются членами Института инженеров-строителей или Института гражданских инженеров. Типичные сооружения, проектируемые инженером-конструктором, включают здания, башни, стадионы и мосты. Другие сооружения, такие как нефтяные платформы, космические спутники, самолеты и корабли, также могут быть спроектированы инженером-конструктором. Большинство инженеров-конструкторов работают в строительной отрасли, однако они также встречаются в аэрокосмической, автомобильной и судостроительной промышленности. В строительной отрасли они тесно сотрудничают с архитекторами, инженерами-строителями, инженерами-механиками, инженерами-электриками, геодезистами и менеджерами по строительству. Инженеры-конструкторы обеспечивают, чтобы здания и мосты были достаточно прочными и устойчивыми для выдерживания всех соответствующих нагрузок (например, силы тяжести, ветра, снега, дождя, сейсмических (землетрясений), давления грунта, температуры и транспортного потока), чтобы предотвратить или уменьшить риск гибели людей или получения травм. Они также проектируют конструкции, которые достаточно жесткие, чтобы не деформироваться или вибрировать за допустимые пределы. Вопросы комфорта человека регулярно рассматриваются, хотя и в ограниченном объеме. Усталость также является важным фактором при проектировании мостов и самолетов или других конструкций, подверженных многочисленным циклам нагружения в течение срока службы. Также учитывается долговечность материалов и их устойчивость к возможному износу, который может снизить эксплуатационные характеристики в течение всего срока службы конструкции.

Structural engineers analyze, design, plan, and research structural components and structural systems to achieve design goals and ensure the safety and comfort of users or occupants. Their work takes account mainly of safety, technical, economic, and environmental concerns, but they may also consider aesthetic and social factors. Structural engineering is usually considered a specialty discipline within civil engineering, but it can also be studied in its own right. In the United States, most practicing structural engineers are currently licensed as civil engineers, but the situation varies from state to state. Some states have a separate license for structural engineers who are required to design special or high risk structures such as schools, hospitals, or skyscrapers. In the United Kingdom, most structural engineers in the building industry are members of the Institution of Structural Engineers or the Institution of Civil Engineers. Typical structures designed by a structural engineer include buildings, towers, stadiums, and bridges. Other structures such as oil rigs, space satellites, aircraft, and ships may also be designed by a structural engineer. Most structural engineers are employed in the construction industry, however, there are also structural engineers in the aerospace, automobile, and shipbuilding industries. In the construction industry, they work closely with architects, civil engineers, mechanical engineers, electrical engineers, quantity surveyors, and construction managers. Structural engineers ensure that buildings and bridges are built to be strong enough and stable enough to resist all appropriate structural loads (e. g., gravity, wind, snow, rain, seismic (earthquake), earth pressure, temperature, and traffic) to prevent or reduce the loss of life or injury. They also design structures to be stiff enough to not deflect or vibrate beyond acceptable limits. Human comfort is an issue that is regularly considered limited. Fatigue is also an important consideration for bridges and aircraft design or for other structures that experience many stress cycles over their lifetimes. Consideration is also given to the durability of materials against possible deterioration which may impair performance over the design lifetime.

Образование

Образование инженеров-конструкторов обычно начинается со степени бакалавра в области гражданского строительства, а часто продолжается степенью магистра со специализацией в конструировании. Фундаментальными дисциплинами для конструирования являются сопротивление материалов или механика твердого тела, структурный анализ (статический и динамический), материаловедение и численный анализ. Проектирование железобетонных, композитных, деревянных, каменных и стальных конструкций – это основные курсы по конструктивному проектированию, которые изучаются на следующем этапе обучения инженеров-конструкторов. Курсы структурного анализа, включающие механику конструкций, динамику конструкций и анализ прочности конструкций, направлены на формирование базовых навыков анализа и теоретических знаний для студентов-конструкторов. На старших курсах бакалавриата или в магистратуре обычно изучаются такие специализированные дисциплины, как проектирование предварительно напряженных бетонных конструкций, пространственных конструкций для зданий и самолетов, мостостроение, реконструкция гражданских и аэрокосмических сооружений и другие передовые направления в конструировании. В последнее время в Соединенных Штатах в сообществе инженеров-конструкторов ведутся дискуссии об уровне знаний выпускников, специализирующихся в конструировании. Некоторые предлагают установить степень магистра в качестве минимального требования для получения профессиональной лицензии инженера-строителя. Отдельные бакалаврские программы по конструированию существуют в Калифорнийском университете в Сан-Диего и в Университете архитектуры, гражданского строительства и геодезии в Софии, Болгария. Многие студенты, которые впоследствии становятся инженерами-конструкторами, получают образование по программам бакалавриата в области гражданского, механического или аэрокосмического строительства, с упором на конструирование. Программы архитектурной инженерии также предлагают специализации в области конструирования и часто входят в состав объединенных факультетов с гражданской инженерией.

Лицензирование или чартерный статус

Во многих странах профессия инженера-конструктора подлежит лицензированию. Лицензированные инженеры могут получить звание профессионального инженера, уполномоченного инженера, инженера-конструктора или другое наименование в зависимости от юрисдикции. Процесс получения лицензии на работу в качестве инженера-конструктора варьируется в зависимости от местоположения, но обычно включает в себя высшее инженерное образование, опыт работы, сдачу экзамена и непрерывное профессиональное развитие для поддержания высокого уровня квалификации. Профессиональные инженеры несут юридическую ответственность за свою работу, обеспечивая безопасность и надежность спроектированных ими конструкций, и работают только в пределах своей компетенции. В Соединенных Штатах лица, занимающиеся проектированием конструкций, должны быть лицензированы в каждом штате, где они практикуют. Лицензия на работу в качестве инженера-конструктора обычно выдается на тех же основаниях, что и лицензия для инженера-строителя, однако некоторые штаты требуют отдельного лицензирования именно для инженеров-конструкторов, с опытом работы, специфичным и не совпадающим с опытом, представленным для другой инженерной специальности. Квалификационные требования для лицензирования обычно включают в себя определенный минимальный стаж практической работы, а также успешную сдачу национального 16-часового экзамена и, возможно, дополнительного экзамена, специфичного для штата. Например, в Калифорнии кандидаты должны сдать национальный экзамен, разработанный Национальным советом экзаменаторов по инженерии и геодезии (NCEES), а также экзамен, специфичный для штата, который включает в себя разделы по сейсмостойкости и геодезии. В большинстве штатов для подачи заявления на сдачу лицензионного экзамена требуется четыре года опыта работы после окончания аккредитованного ABET университета и сдачи экзамена по основам инженерии, три года после получения степени магистра или два года после получения степени доктора философии. Большинство штатов США не имеют отдельной лицензии на проектирование конструкций. В 10 штатах США, включая Аляску, Калифорнию, Гавайи, Иллинойс, Неваду, Орегон, Юту, Вашингтон и другие, существует дополнительная лицензия или право на осуществление деятельности в области проектирования конструкций, которое выдается после получения лицензии инженера-строителя и дополнительной практики по специальности «инженер-строитель». Область применения, в которой проектирование конструкций должно выполняться инженером-конструктором, а не инженером-строителем без лицензии S.E., ограничена в Аляске, Калифорнии, Неваде, Орегоне, Юте и Вашингтоне для особо важных сооружений, таких как стадионы, мосты, больницы и школы. Практика проектирования конструкций полностью зарезервирована для лицензиатов S.E. на Гавайях и в Иллинойсе. В Соединенном Королевстве существует один из старейших профессиональных институтов для инженеров-конструкторов – Институт инженеров-конструкторов. Основанный в 1908 году как Институт бетона, он был переименован в Институт инженеров-конструкторов (IStructE) в 1922 году. В настоящее время в его состав входит 22 000 членов, имеющих отделения в 32 странах. IStructE является одним из нескольких профессиональных объединений Великобритании, уполномоченных присваивать звание уполномоченного инженера; его членам присваивается звание уполномоченного инженера-конструктора. Общий процесс получения статуса уполномоченного инженера начинается после окончания обучения в британском университете по программе MEng или BEng со степенью магистра. Чтобы получить статус уполномоченного инженера-конструктора, выпускник должен пройти четыре года начального профессионального развития, а затем профессиональное собеседование. После успешного прохождения собеседования кандидат сдает восьмичасовой профессиональный экзамен. Избрание в члены (MIStructE) зависит от результатов экзамена. Кандидат может зарегистрироваться в Инженерном совете Великобритании в качестве уполномоченного инженера-конструктора после избрания членом-участником. Юридически не обязательно быть членом IStructE при работе над конструкциями в Великобритании, однако отраслевая практика, страхование и ответственность требуют, чтобы за такую работу отвечал инженер с соответствующей квалификацией.

In many countries, structural engineering is a profession subject to licensure. Licensed engineers may receive the title of Professional Engineer, Chartered Engineer, Structural Engineer, or other title depending on the jurisdiction. The process to attain licensure to work as a structural engineer varies by location, but typically specifies university education, work experience, examination, and continuing education to maintain their mastery of the subject. Professional Engineers bear legal responsibility for their work to ensure the safety and performance of their structures and only practice within the scope of their expertise. In the United States, persons practicing structural engineering must be licensed in each state in which they practice. Licensure to practice as a structural engineer usually be obtained by the same qualifications as for a Civil Engineer, but some states require licensure specifically for structural engineering, with experience specific and non concurrent with experience claimed for another engineering profession. The qualifications for licensure typically include a specified minimum level of practicing experience, as well as the successful completion of a nationally administered 16 hour exam, and possibly an additional state specific exam. For instance, California requires that candidates pass a national exam, written by the National Council of Examiners for Engineering and Surveying (NCEES), as well as a state specific exam which includes a seismic portion and a surveying portion. In most states, application for license exam is requires four years of work experience after the candidate graduated from an ABET accredited university and passing the fundamentals of Engineering exam, three years after receiving a master's degree, or two years after receiving a Ph. D. degree. Most US states do not have a separate structural engineering license. In 10 US states, including Alaska, California, Hawaii, Illinois, Nevada, Oregon, Utah, Washington, and others, there is an additional license or authority for Structural Engineering, obtained after the engineer has obtained a Civil Engineering license and practiced an additional amount of time with the Civil Engineering license. The scope of what structures must be designed by a Structural Engineer, not by a Civil Engineer without the S. E. license, is limited in Alaska, California, Nevada, Oregon, Utah, and Washington to some high importance structures such as stadiums, bridges, hospitals, and schools. The practice of structural engineering is reserved entirely to S. E. licensees in Hawaii and Illinois. The United Kingdom has one of the oldest professional institutions for structural engineers, the Institution of Structural Engineers. Founded as the Concrete Institute in 1908, it was renamed the Institution of Structural Engineers (IStructE) in 1922. It now has 22,000 members with branches in 32 countries. The IStructE is one of several UK professional bodies empowered to grant the title of Chartered Engineer; its members are granted the title of Chartered Structural Engineer. The overall process to become chartered begins after graduation from a UK MEng degree, or a BEng with an MSc degree. To qualify as a chartered structural engineer, a graduate needs to go through four years of Initial Professional Development followed by a professional review interview. After passing the interview, the candidate sits an eight hour professional review examination. The election to chartered membership (MIStructE) depends on the examination result. The candidate can register at the Engineering Council UK as a Chartered Structural Engineer once he or she has been elected as a Chartered Member. Legally it is not necessary to be a member of the IStructE when working on structures in the UK, however, industry practice, insurance, and liabilities dictate that an appropriately qualified engineer be responsible for such work.

Карьера и заработная плата

Опрос, проведенный в 2010 году среди специалистов строительной отрасли, показал, что в Великобритании инженеры-конструкторы в среднем зарабатывают 35 009 фунтов стерлингов. Заработная плата инженеров-конструкторов варьируется в зависимости от сектора строительной и строительно-промышленной отрасли по всему миру, а также от типа проекта. Например, инженеры-конструкторы, работающие над проектами государственного сектора, зарабатывают в среднем 37 083 фунта стерлингов в год, по сравнению со средним заработком в 43 947 фунтов стерлингов для тех, кто работает над коммерческими проектами. В некоторых регионах наблюдаются более высокие средние зарплаты: инженеры-конструкторы на Ближнем Востоке, независимо от сектора и уровня опыта, зарабатывают 45 083 фунта стерлингов, в то время как в Великобритании и странах ЕС средний показатель составляет 35 164 фунта стерлингов.