İnşaat mühendisliği

İnşaat mühendisliği, malzeme ve tekniği en iyi şekilde bir araya getiren, yapıların plan, proje, yapım ve denetlenmesiyle uğraşan temel mühendislik dalıdır. İnşaat mühendisleri her türlü bina, baraj, havaalanı, köprü, yol, su kemerleri, liman, kanalizasyon, su şebekesi, tünel, konvansiyonel ve yüksek hızlı demiryolu projeleri, metro vb. hizmet ve endüstri yapılarının planlanması, projelendirilmesi, yapımı ve denetimi konuları ile ilgili eğitim ve araştırma yapar. Mühendisliğin anası olarak da kabul edilen inşaat mühendisliği askerî mühendislikten sonra gelen en eski temel mühendislik dalıdır ve İngilizce kelime anlamı civil engineering ilk olarak 18.yy. da askerî olmayan mühendislik çalışmalarını askerî mühendislikten ayırabilmek için kullanılmıştır. İnşaat mühendisliği kurucu mühendislik alanlarının başında gelir. İnşaat mühendisliği geniş bir alanı kapsadığından çeşitli dallarda uzmanlaşma gereği duyulmaktadır. Bu alanların başlıcaları, çevre mühendisliği, geoteknik, belediye ya da kentsel mühendislik, kıyı mühendisliği, ölçme bilgisi, yapı mühendisliği, temel mühendisliği, su mühendisliği, malzeme bilimi, ulaştırma mühendisliği vb. konulardır.

Modern zamanlara kadar inşaat mühendisliği ve mimarlık arasında net bir ayrım yoktu. Dönemin inşaat mühendisleri ve mimarları için genellikle aynı kişiye atıfta bulunularak birbirinin yerlerine kullanıldı. Mısır'daki piramitlerin yapımı (yaklaşık M. Ö.2700-2500) büyük yapı inşaatlarının ilk örneklerindendir. Diğer antik tarihi inşaat mühendisliği yapıları Antik Yunanistan'da yapılan Athena tapınağı Parthenon (MÖ 447-438), Roma mühendisleri tarafından yapılan Appian Yolu (MÖ 312), Çin İmparatoru Shih Huang Ti'nin emriyle General Meng t'ien tarafından yapılan Çin Seddi (MÖ 220) ve Sri Lanka'nın Anuradhapura şehrinde bulunan Jetavanaramaya buda anıtı (3. yy) olarak sayılır.

İnşaat mühendislik biliminin dünya üzerinde öncü okulu olarak Fransa'da Köprü ve Otoyol Kolordu'sundan ayrılarak 1747 yılında büyüyüp Köprü ve Karayolları Ulusal Okulu ismini alan okulu örnek verebiliriz. Bu okulun öğretmenleri hidrolik, makine mekaniği ve malzeme biliminde ana standartlar haline gelen kitaplar yayınladılar. İhtiyaçtan dolayı tasarım, hesaplama, amprik formüller gibi kavramları kendi kendini yetiştirerek kullanan sivil halkın içerisinden asker olmasalar da mühendislik yapan kişiler oluştu. İngiltere'de James Brindley bir değirmenci olarak başladı ve yüzyılın önde gelen kanal üreticisi haline geldi, John Rennie değirmenci çırağı iken Yeni Londra Köprüsünü inşa etti. Bir taş ustası olan Thomas Telford, İngiltere'nin önde gelen karayolu üreticisi oldu.

İnşaat mühendisliği terimi ise dünyada ilk olarak civil engineering şeklinde 18. yüzyılda, askerî mühendislik eylemlerinden farklı olarak sivil halkın mühendislik hareketlerini betimleyebilmek için kullanıldı. Eddystone Fenerini inşa eden John Smeaton, kendi kendine inşaat mühendisi diyen ilk kişi olarak tarihe geçti. 1771 yılında Smeaton ve birkaç arkadaşı, mesleğin önde gelenlerinin akşam yemeklerinde buluşarak bir araya geldiği, İnşaat Mühendisleri Smeatonian Derneğini kurdular. Bazı teknik buluşmalar oluştuysa da bu grup küçük bir sosyal grup olmaktan öteye gidemedi.

(İnşaat mühendisliği) hem iç hem dış ticaret için; dahili etkileşim ve alışveriş için yol, köprü, kanal, ırmak taşıması ve iskelelerin inşasının uygulamasında; liman, rıhtım, dalgakıran, deniz fenerlerinin inşasında; ticaret amacıyla yapay güç ile dolaşım sanatında; ve makinelerin uygulama ve inşasında; ve şehir ve kasabaların drenajında (boşaltımında); ülkelerde üretim ve ulaşımın araçları olarak, doğanın büyük güç kaynaklarını insanın kullanımı ve faydasına yönlendirme sanatıdır.

ABD'de inşaat mühendislik eğitimi veren ilk özel üniversite Yüzbaşı Alden Partridge tarafından 1819 yılında kurulan Norwich Üniversitesi oldu.. Amerika'da inşaat mühendisliğinde ilk derecelendirilen mühendis 1835 yılında Rensselaer Polytechnic Enstitüsü tarafından ödüllendirildi. Ödül alan ilk kadın mühendis ise 1905 yılında Cornell Üniversitesi tarafından ödüllendirilen Nora Stanton Blatch oldu.

İnşaat mühendisliği, fiziksel ve bilimsel ilkelerin uygulamasıdır ve (inşaat mühendisliğinin) geçmişi, karmaşık bir şekilde, tarih boyunca devam eden fiziksel ve matematiksel yaklaşımın gelişimiyle ilintilidir. İnşaat mühendisliği, birkaç ayrı uzmanlaşmış alt bilimler de dahil olmak üzere oldukça geniş çaplı bir meslek olduğu için, tarihi, malzeme bilimi, coğrafya, jeoloji, toprak, hidroloji, çevre, mekanik ve diğer birçok alanlardaki bilgi birikimiyle bağlantılıdır.

Eski ve orta çağ tarihi boyunca, en önemli mimari tasarım ve yapılar, zamanla yükselerek baş mimar haline gelen, taş ustaları ve marangozlar gibi zanaatkârlar tarafından yapılmıştır. Tecrübeler saklanır hale gelmiş ve nadiren kendi yerine geçecek çıraklara aktarılmıştır. Hali hazırdaki yapılar, yollar ve altyapı uygulamaları tekrar edilerek katlanarak artan bir şekle gelmiştir.

Tarihte incelendiğinde İnşaat mühendisliğinin fizik, matematik vb. konulara ait kavramların uygulaması olduğu görülmektedir. Bu yüzden geçmişi de matematik ve fizik ile birlikte değerlendirilir. Fiziksel ve matematiksel problemlere, inşaat mühendisliği için uygulanabilir olan bilimsel yaklaşımın ilk örneklerinden biri, MÖ 3. yüzyılda Arşimetin yüzdürme anlayışımızın temelini oluşturan Arşimet Prensibi ve Arşimet Vidası gibi pratik çözüm eserleridir. Bir hint matematikçisi olan Brahmagupta ise M.S. 7. yüzyılda kazı hesaplamaları için Hindu-Arap rakamlarına dayalı aritmetiği kullanmıştır.

İnşaat mühendisleri, inşaat mühendisliği için önemli olan tipik bir akademik dereceye sahiptirler. Böyle bir derece için alınan eğitimin uzunluğu genellikle 3-5 yıldır. Bazı üniversitelerde Fen Bilimleri Lisansı olarak tayin edilirken, genellikle tamamlanan derece, Mühendislik Lisansı olarak geçmektedir. Verilen bu derece, fizik, matematik, proje yönetimi, tasarım ve inşaat mühendisliği spesifik konularını kapsayan üniteleri içerir. Başlangıçta bu tür konular inşaat mühendisliği alt mühendisliklerinin, hepsi değilse de, birçoğunu kapsamaktadır. Lisans eğitiminin sonlarına doğru ise, öğrenciler bir veya daha fazla alt mühendisliklerde uzmanlaşma seçerler. Lisans derecesi (ing: BEng/BSc) almış öğrenciler mühendislik hizmetleri verebilmek için resmen tanınmış olsa da, bazı üniversitelerde öğrencilerin kendi ilgilendikleri belli bir alanda uzmanlaşmaları için lisansüstü mühendislik eğitimi sunulur.

Çoğu ülkede, mühendislik dalında lisans derecesi, meslekte uzman olma yolunda ilk adımı oluşturur ve lisans programı daha önce uzmanlaşmış başka bir kuruluş tarafından onaylanmak zorundadır. Sertifikalı bir lisans programı tamamladıktan sonra mühendis sertifikası verilmeden önce iş tecrübesi ve sınav koşulları gibi gereksinimlerin karşılanması gerekir. Lisans sertifikası verildikten sonra ise Amerika, Kanada ve Güney Afrika'da Uzman Mühendis, birçok Milletler Topluluğunda İmtiyazlı Mühendis, Avustralya ve Yeni Zelanda'da İmtiyazlı Uzman Mühendis, birçok Avrupa Birliği Üyesi Ülkelerinde Avrupa Mühendisi unvanlarını alır. Mühendislerin uluslararası sınırlar arasında uygulamaya olanak sağlayacak şekilde birçok topluluğun ilgili meslek kuruluşları arasında uluslararası mühendislik anlaşmaları bulunmaktadır ve mühendislik sertifikaları geçerli sayılır.

Değişik ülkeler tarafından verilen değişik sertifikaların avantajları yine mühendislik sertifikasının verildiği ülkeye göre farklılık gösterebilir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da sadece lisanslı bir mühendis, imza ve mühür yetkisine sahiptir, kamuya onaylanması için mühendislik plan ve çizimleri sunabilir ve yine kamu veya özel sektörün faydalanması için mühendislik hizmetleri verebilir. Bu gereksinim Québec Mühendisleri Yasası gibi devlet ve il mevzuatı tarafından düzenlenir. Diğer ülkelerde ise, böyle bir mevzuat yoktur. Mesela Avustralya'da, mühendislerin lisansı Queensland eyaleti ile sınırlıdır. Hemen hemen tüm ülkelerde mühendislerin bağlı olduğu ve üyelerini risk ve etik dışı davranıştan koruyan sivil toplum kuruluşları bulunmaktadır. Bu sayede, bu kuruluşlar meslek için etik standartların sağlanmasında önemli bir rol oynar. Mühendislik hizmetleri bu sivil kuruluşların çıkartmış olduğu yönetmelikler gibi birçok devlet kanunu ve çevre hukukuna uymak zorundadır. Aşırı ihmaller karşısında bu kanunların nazarında cezai yaptırımlar söz konusu olabilir.

İnşaat mühendisleri için tipik bir kariyer yolu mevcut değildir. İnşaat mühendisi olmaya hak kazanmış birçok kişi düşük sorumluluk gerektiren işlerle başlarlar ve yetkilerini kanıtladıkça, daha yüksek sorumluluk düzeyi isteyen iş ve görevler için güven kazanırlar. Ancak inşaat mühendisliği mesleğinin her bir dalı değişik kariyer yolları izlemeyi gerektirmektedir. Bazı alan ve firmalarda giriş derecesindeki mühendisler üst düzey tasarım mühendislerinin "gözleri ve kulakları" olmak üzere inşaat izleme bölümünden işe başlarken, bazı alan ve firmalarda ise rutin analiz tasarım ve yorum konularında işe başlayabilirler. Deneyimli mühendisler ise genellikle kompleks analiz işleri, daha karmaşık tasarım projelerinin yönetimi, diğer mühendislerin yönetimi ya da özel danışmanlığı kapsayacak şekilde adlî mühendislik dallarındaki gibi daha karmaşık ve sorumluluk gerektiren iş ve görevlerde hizmet verirler.

Genel olarak, İnşaat Mühendisliği; büyüyen dünya ile birlikte, insan yapısı değişmez projelerin genel arayüzü ile ilgilenir. Genelde inşaat mühendisleri kendilerine verilen sınırlar içerisinde sabit projeler hazırlamak ve toplum, sınıflandırma, drenaj, kaldırım, su temini, kanalizasyon hizmetleri, iletişim kaynağı, elektrik ve arazi bölünmelerinde hizmet etmek için bilirkişi ve uzmanlaşmış inşaat mühendisleri ile yakın bir şekilde çalışır. Genel olarak mühendisler zamanlarının çoğunu proje sahalarını dolaşarak, toplumsal fikir birliklerini geliştirerek ve inşa planları hazırlayarak geçirirler. İnşaat mühendisliği alan mühendisliği olarak da düşünülebilir çünkü inşaat mühendisliğinin kolları genelde bir alanın kullanımının birisinden bir diğerine değişimi üzerinde çalışır. İnşaat mühendisleri, her boyut ve seviyede olan ticari, sanayi, konutsal ve toplumsal çalışma projelerin yapımında, geoteknik mühendisliği, yapısal mühendislik, çevre mühendisliği, ulaşım mühendisliğinin her türlü prensip ve kurallarını kabullenmiştir.

İnşaat mühendisliğinin en geniş alt bilim dallarından biri de çevre mühendisliğidir. Birçok üniversitede "Civil and Environmental Engineering" olarak beraber okutulmaktadır. Çevre mühendisliği, Türkiye'de gerek alanının genişliği, gerek konuda uzman mühendis ihtiyacı doğrultusunda, inşaat mühendisliği bünyesinden ayrılarak ayrı bir bölüm olarak okutulmaktadır. Hidrolik mühendisliği ve kimya mühendisliğinin yanı sıra makine mühendisliği prensiplerinin de yeni yeni katılmaya çalışıldığı, su ve atık su teknolojileri, hava kirliliği kontrolü, ses kontrolü (gürültü), katı atık geri dönüşüm teknolojileri ve yakma sistemleri, ayrıca yakıt pilleri ile atık sudan elektrik akımı üretmek, sulandırılmış atık su çamuru ile biyogaz üretilerek elektrik üretimi gibi enerji konularıyla da ilgilenmektedir.

İnşaat mühendisliği alt bilim dallarından biri de geoteknik mühendisliğidir. Geoteknik mühendisliği yapıların yer altında kalan kısımlarını inceler, zemin etüdü yapar, yapıların temellerinin sağlam zemine oturmasını sağlar. Bütün yapıların (binalar, köprüler, istinat duvarları, tüneller, karayolları, demir yolları, limanlar, barajlar vb.) ekonomik olarak zemin üstüne veya içine yerleştirilmesiyle ilgilenir.

İnşaat mühendisliğine en önemli yardımcı dallardan birisi malzeme bilimi ve mühendisliğidir. Beton ve asfalt karışımı gibi Seramik, alüminyum ve çelik gibi Metal, polimetilmetakrilat (PMMA) ve karbonfiber gibi Polimer ve ayrıca Kompozit malzemelerin çalışıldığı disiplinlerarası bir bilim dalıdır. Malzeme mühendisliği aynı zamanda boya ve kaplama gibi koruma ve önleme işleriyle de ilgilenir. Alaşımlama (daha güçlü bir metal üretmek için metal iki tip metali birleştirme işlemi), malzeme mühendisliğin bir başka araştırma alanıdır. Son yıllarda özellikle medyanın odağı haline gelen nanoteknoloji ve nanobilim sayesinde malzeme bilimi bütün üniversitelerde ön plana çıkmaya başlamıştır. Adli Mühendislik ve Başarısızlık Analizi gibi konularda malzeme bilimi çok önemli bir faktördür. Malzeme mühendisliği ayrıca yapılarda kullanılacak olan malzemelerin mekanik ve dinamik özelliklerini de inceler. Avantaj ve dezavantajlarını ekonomiklik koşulunu da göz önüne alarak belirler. Malzemelerin dayanım ve dayanıklılık incelemelerini ve yeni malzeme araştırmalarını yapar. Yapıda kullanılan malzemelerin birbiri ile olan etkileşimlerini inceler.

Kıyı mühendisliği kıyı alanları yönetimi ile ilgilidir. Bazı durumlarda deniz savunma ve kıyı koruma terimleri sırasıyla, sel ve erozyona karşı savunma anlamında kullanılır. Kıyı savunma terimi daha geleneksel bir terim olmasına karşın günümüzde toprağın genişleyebilmesi açısından kontrollü toprak kaymasına izin verilerek konu genişletilmiş ve kıyı yönetimi terimi daha popüler bir hal almıştır.

Yapı mühendisliği, ulaşım ve alan geliştirme konularında, hidrolik, çevresel, yapısal ve jeoteknik olarak tasarım, planlama ve yürütme konularını ele almaktadır. Yapı firmaları inşaat mühendislik dallarının diğer konularındaki firmalardan daha fazla ekonomik risk alma eğilimine girmesi ile birlikte birçok yapısal mühendis de, sözleşme hazırlama ve gözden geçirme, lojistik operasyonların değerlendirilmesi, gerekli malzeme fiyatlarının yakından incelenmesi gibi işlerde rol almaya başlamışlardır. Bu sayede yapısal mühendislik dalı diğer bilimlerle daha ilişkili bir hal almaya başlamıştır.

Yapı mühendisliğinin asıl amacı, insanlığın faydasına olacak yapıların belirli bir seviyesinde, yeterli bir rijitliğe sahip bir şekilde ve en ekonomik olarak boyutlandırmak ve bu yapıların işlemesini sağlamaktır. Yapı mühendisliğinin ilgi alanları yapıların statik modellemesini yapmak, statik analizini çıkarmaktır. Burada amaç oluşan kuvvet ve gerilmelerin en doğru şekilde hesaplanmasıdır.

Yapı titreşim periyodu (dolayısıyla frekansı) belirlenerek, salınımı sınırlandırır ve uç noktada rezonans olayını engeller. Rüzgâr ve/veya deprem sebebiyle rezonansın irdelenmesi en gerekli yapılar, ekseriyetle, köprülerdir.

Hiçbir yapı sabit değildir ve depremde hareket edecek biçimde tasarlanırlar.Depreme karşı dayanıklı yapılar üretebilmek adına birçok ülkede özel yönetmelikler hazırlanmış ve yapıların inşaatlarında kontrol referansı olarak kullanılmaktadır.

Ulaştırma (trafik) mühendisi, insan ve taşınacak malların ulaşımında, ulaşım yollarının güvenli dizaynını tasarlar. Trafik mühendisi; yolların, otobanların, tren yollarının, kavşakların projelendirmesini uygun standartlara göre yapar. İmalat aşmasında proje müdürü, şantiye şefi, arazi mühendisi pozisyonunda yolun projeye uygun bir şekilde imal edilmesini sağlar.

Su (hidrolik) mühendisi, su yollarının ve su yapılarının inşaatı ile ilgilenir. Savakların, barajların, su borularının, kanalların, galerilerin statik ve dinamik analizlerini yapar. Liman yapılarının dalga analizleri ve dalga kıran tasarımlarını yapar. Git gide azalan su miktarı ile bu bölüme verilen önem artmaktadır.

Ulaştırma, hidrolik ve geoteknik mühendisliği hesaplarının başlangıcını teşkil eder. Bir yol, kavşak veya üst geçit projelerine yıllık geçen araç sayısı gibi bilgilere ihtiyaç duyulur. Ulaştırma amaçlı yapılarda sanat (su kanalları, hendekler vb.) yapılarında yani hidrolik mühendisliğine giren kısımlarda da trafik ve nüfus bilgilerine ihtiyaç duyulur. Bir bakıma planlama mühendisliği ile beraber çalışmaktadır. Trafik bilgisi bölgenin nüfus (DEMOGRAFİ) gelişmesi ile yakından alakalıdır.

Kullanım ömrünü tamamlamış, hasar görmüş veya çeşitli nedenlerle yıkılması kararlaştırılan yapıların güvenli bir şekilde yıkılması için gerekli hesaplamaların yapılması ve operasyonların yönetilmesi bu alt gruptadır. Bir yapıyı inşa etmek kadar uygun yıkım türü olan olduğu yere yıkmak profesyonel bir yaklaşım gerektirir. Bu konuda uzmanlaşmış inşaat mühendisleri yapının en güvenli şekilde yıkılması için gerekli metodunu, yıkım sürecini ve çevreye vereceği olası etkileri çeşitli bilgisayar programları ve tecrübeleriyle hesaplarlar. Hazırlanan yıkım süreci yine bu konuda uzmanlaşmış mühendisler tarafından uygulanır.