نوع فایل: pdf
تعداد صفحات: 140 صفحه
نکته مهم: برای دریافت فایل پایان نامه به صورت word «قابل ویرایش» با ما تماس بگیرید.
پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد «M.SC»
چکیده:
در تحلیل های سازه، عموماً فرض بر این است که خاک زیر شالوده صلب بوده و شالوده به زمین به صورت کاملاً گیردار درگیر است، در این فرض نه تنها از انعطاف پذیری خاک، صرف نظر می شود بلکه به امکان بلند شدگی شالوده از سطح زمین توجهی نمی گردد. در حالیکه اگر اندرکنش خاک و سازه در تحلیل ها در نظر گرفته شود، سیستم جدیدی ناشی از برکنش سازه در تکیه گاه انعطاف پذیر تشکیل خواهد شد که رفتار آن متفاوت با حالت قبل خواهد بود. پس از اعمال این اثرات بر روی سازه، مشاهده می شود که تاثیر پدیده اندرکنش خاک و سازه بر روی رفتار سازه، ممکن است بسته به خصوصیات خاک و سازه، به صورت کاهیدگی و تقلیل و یا به صورت تقویت و افزایش باشد و در نظر نگرفتن این رخدادها به عنوان شرایط تکیه گاهی در روش های مقاوم سازی و طراحی سازه های جدید از قابلیت اعتماد به طراحی سازه می کاهد. تا آنجا که بعضی از آیین نامه های طراحی لرزه ای که در مورد سازه های معمولی به کار می روند، کاهش معینی را در بار استاتیکی معادل برای منظور کردن اثر کنش در حالتی که پی ساختمان صلب در نظر گرفته می شود، مجاز می دانند. در مطالعه حاضر، به بررسی اندرکنش خاک و دیوار بنایی، با در نظر گرفتن شرایط بارگذاری جانبی و فشاری متفاوت و همچنین مشخصات مختلف خاک زیر دیوار پرداخته می شود و به تاثیر پارامترهای مختلف خاک بر رفتار دیوار بنایی پرداخته می شود.
کلمات کلیدی : اندرکنش خاک و دیوار بنایی- خاک انعطاف پذیر- بارگذاری جانبی- رفتار دیوار بنایی
مقدمه:
ساختمان های مصالح بنایی یکی از قدیمی ترین سیستم های سازه ای هستند که از گذشته های دور تاکنون رایج بوده اند. حدود 70 درصد ساختمان های موجود کشور ما و همچنین در سراسر جهان، ساختمان های بنایی می باشد. تجربه های زلزله های گذشته، به خصوص زلزله بم، آسیب پذیری بسیار زیاد این ساختمان ها را نشان داده است. عدم درک درست از چگونگی تسلیم و رفتار سازه های بنایی و اجزای آن در محدوده غیر ارتجاعی می تواند منجر به بروز اشکالات اساسی در رفتار لرزه ای سازه گردد. به همین دلیل یکی از مهم ترین مسائل جامعه مهندسی، ارزیابی لرزه ای و بهسازی این نوع سازه ها در مقابل زلزله های محتمل می باشد.
پاسخ دینامیکی سازه متاثر از حرکت لایه های خاک زیرین و از طرف دیگر، پاسخ یا رفتار تنش-تغییر شکل لایه های خاک زیرین تحت تاثیر حرکت سازه است. در حالت کلی، نشست پی بعد از اعمال بار لرزه-ای نسبت به حالت استاتیکی تغییر می کند، لیکن در خاک های ماسه ای سست این اثرات از اهمیت قابل توجهی برخوردار است که منجر به تغییر در نیروهای داخلی اعضای سازه (در جهت یا خلاف جهت اطمینان)، نسبت به حالتی که از اثر اندرکنش خاک-سازه صرف نظر می شود، خواهد شد.
اندرکنش بین سازه و محیط خاک تکیه گاهی آن، رفتار واقعی سازه را به طور قابل توجهی در مقایسه با رفتار سازه با تکیه گاه صلب، تغییر می دهد. بنابراین یک مدل کارآمد و با دقت معقول از سیستم اندرکنش خاک-سازه جهت تحلیل سازه مورد نیاز است.
تجربیات گذشته نشان می دهد که خاک زیر پی، بر روی رفتار دینامیکی سازه تاثیر می گذارد. پاسخ دینامیکی سازه حین لرزه های اعمالی، متغیری از نوع خاک بوده، لذا بدون در نظر گرفتن تاثیر آن نمی توان تخمین واقع گرایانه ای از نیروهای اعمالی زلزله بر سازه داشت [1].
همچنین خصوصیات محلی خاک مانند جنس خاک، لایه ای بودن خاک و نیز تغییرات عمق لایه از عوامل موثر بر رفتار لرزه ای سازه می باشد که باید مورد بررسی قرار گرفته و نیز در تحلیل سازه لحاظ گردد [2]. بنابراین به نظر می رسد بررسی رفتار لرزه ای سازه بدون لحاظ نمودن اثر خاک منجر به نتایج واقعی نخواهد شد. در سال های اخیر تحقیقات وسیعی انجام گرفته است تا این اثر دقیق تر مورد بررسی قرار بگیرد. به دلیل وجود پارامترهای بی شماری که اکثراً غیر خطی می باشند [7]. بررسی اندرکنش خاک و سازه را به کمک مدل های غیر خطی خاک اجتناب ناپذیر می سازد.
از جمله مهم ترین مسائل در تحلیل پدیده اندرکنش خاک و سازه، ارائه یک مدل مناسب می باشد. به منظور بررسی پدیده اندرکنش خاک و سازه در زمان وقوع زلزله روش های مختلفی با دقت و پیچیدگی متفاوت جهت ارائه مدل تحلیلی مناسب مطرح شده است. برای زمانی که مدل سازی خاک لایه ای مورد نظر باشد می توان از روش های زیر استفاده نمود [2].
الف- در نظر گرفتن خاک به صورت جرم، فنر و کمک فنر (میرایی)، معدل در پی سازه.
ب- در نظر گرفتن خاک به صورت تیر برشی با جرم پیوسته و یا متمرکز و سختی گسترده.
د- مدل نمودن خاک به صورت مدل اجزاء محدود.
در مواردی که لایه های خاک در جهات افقی و عمودی قرار گرفته باشند و نیز بررسی رفتار غیر خطی خاک ضروری باشد، می توان از مدل اجزاء محدود استفاده نمود تا اثر لایه بندی را در تحلیل، دخالت داد. بدین ترتیب، خطای ناشی از در نظر گرفتن رفتار خطی (ارتجاعی) برای خاک، که در سایر روش های مدل سازی مانند روش تیر برشی وجود دارد از بین خواهد رفت [8]. در این روش می توان علاوه بر مدفون شدگی پی، لایه بندی خاک در جهات افقی و عمودی را نیز در تحلیل وارد نمود. در مدل سازی اجزاء محدود خاک لایه ای جهت اطمینان از صحت پاسخ فرض شده است که خاک طویل و کم عرض باشد.
فهرست مطالب:
فصل اول : کلیات
1-1 مقدمه
1-2 اهداف پژوهش حاضر
فصل دوم : مروری بر مطالعات پیشین
2-1 مقدمه
2-2 عملکرد ساختمانهای بنایی در برابر زلزلههای گذشته
2-3 انواع ساختمانهای آجری
2-4 رفتار ساختمانهای بنایی غیر مسلح
2-4-1 رفتار دیوارهای آجری
2-5 مروری بر تحقیقات گذشته و آزمایشات انجام شده
2-5-1 رفتا دیوارهای آجری تحت بارهای یکنواخت
2-5-2 رفتار دیوارهای آجری، تحت بارهای رفت و برگشتی
2-5-3 آزمایشهای بارگذاری دینامیکی
2-5-4 آزمایشهای بارگذاری دینامیکی و استاتیکی
2-5-5 آزمایشهای بارگذاری استاتیکی
2-6 فاکتورهای اثرگذار در دیوارهای برشی بنایی
2-6-1 مسلح سازی
2-6-2 فشار محوری
2-6-3 نسبت ابعاد هندسی
2-6-4 ویژگیهای مصالح
2-7 مروری بر تئوریهای خرابی توسعه داده شده
2-7-1 مروری بر سطوح تسلیم ارائه شده در فضای تنش سه بعدی
2-8 مروری بر پژوهشهای گذشته در روشهای مدل سازی مصالح بنایی
2-9 مروری بر تحقیات انجام شده در روش قاب معادل
فصل سوم : مدل سازی به روش عناصر محدود
3-1 مقدمه
3-2 تحلیلهای غیرخطی در نرمافزار ABAQUS
3-2-1 رفتار غیرخطی مصالح
3-2-2 رفتار غیرخطی هندسی
3-3 مبانی تحلیل صریح
3-3-1 گام زمانی بحرانی
3-4 المان مورد استفاده در مدل سازی عناصر محدود
3-5 معیار تسلیم مورد استفاده برای مصالح
3-6 تعریف متغیرهای سطح جاری شدن و پارامترهای سختشوندگی
3-7 شرایط اولیه و المانها
3-8 معیار تسلیم دراکر پراگر
3-9 معیارهای گسیختگی
3-10 تصدیق مدل براساس مرجع [56]
فصل چهارم : مطالعه پارامتریک جهت بررسی اندرکنش خاک و سازه
4-1 مقدمه
4-2 رفتار درون صفحهای دیوارها و پایههای مصالح بنایی
4-3 روند انجام مطالعات پارامتریک
4- 3- 1 مشخصات نمونههای تحلیلی
4-4 نحوه اعمال بارگذاری
4-5 نتایج بهدست آمده از مدلهای تحلیلی
4-5-1 نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای F1 تا F7 مطابق بار Load1
4-5-1-1 مقایسه نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای F1 تا F7 با مدلF1 در الگوی بار Load1
4-5-2 نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای FR1 تا FR7 مطابق بار Load2
4-5-2-2 مقایسه نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای FR1 تا FR7 با مدلFR1 در الگوی بار Load2
4-5-3 مقایسه نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای F و FRدر دو الگوی بار Load1 و Load2
4-5-4 نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای S1 تا S4 مطابق بار Load1
4-5-5 نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای SR1 تا SR4 مطابق بار Load2
4-5-6 مقایسه نتایج بهدست آمده از مطالعات تحلیلی مدلهای S و SRدر دو الگوی بار Load1 و Load2
4-6 نتیجهگیری
4-7 توصیههایی برای مطالعات آتی
فهرست جداول:
جدول 4-1 : مشخصات خاک با مدل کلاهکی دراگر پراکر اصلاح شده
جدول 4-2 : مشخصات خاک با مدل دراگر پراکر
جدول 4-3 : الگوهای بارگذاری Load1 و Load2
جدول 4-4 : نتایج تحلیل اجزاء محدود نمونههای F1 تا F7 تحت بارگذاری Load1
جدول 4-5 : تغییرمکان نهایی و نیز لحظه شروع مکانیزم شکست نمونههای F1 تا F7
جدول 4-6 : نتایج تحلیل اجزاء محدود نمونههای FR1 تا FR7 تحت بارگذاری Load2
جدول 4-7 : تغییرمکان نهایی و نیز لحظه شروع مکانیزم شکست نمونههای F1 تا F7
جدول 4-8 : درصد تغییرمکان نمونهها در حالت الگوی بار Load2
جدول 4-9 : نتایج تحلیل اجزاء محدود نمونههای S1 تاS4 تحت بارگذاری Load1
جدول 4-10 : نتایج تحلیل اجزاء محدود نمونههای SR1 تا SR4 تحت بارگذاری Load2
جدول 4-11 : درصد تغییرمکان نمونهها در حالت الگوی بار Load2به الگوی بار Load1
فهرست اشکال :
شکل 2-1 : رفتار دیوارها تحت بار یکنواخت
شکل 2-2 : ترکهای ایجاد شده تحت بار یکنواخت
شکل2-3 : ترکهای ایجاد شده در دیوار نوع یک
شکل 2-4 : منحنی رفتار دیوار نوع یک
شکل 2-5 : ترکهای ایجاد شده در دیوار نوع دو
شکل 2-6 : منحنی رفتار دیوار نوع دو
شکل 2-7 : اثر ابعاد هندسی در مود خرابی
شکل 2-8 : سطح خرابی بنایی (داناسکار 1985)
شکل 2-9 : پوش خرابی بنایی (ژوک 1995)
شکل 2-10 : منحنی تنش-کرنش بکار رفته توسط پیج 1978 برای فشار تک محوری
شکل 2-11 : سطح خرابی چسبندگی بکار گرفته شده توسط پیج 1978
شکل 2-12 : پوش خرابی برای خرابی چسبندگی (علی و پیج 1988)
شکل 2-13 : نتایج مدل سازی پاستیسیر 2007
شکل 3-1 : حل مستقیم در مقایسه با روش نیوتن رافسون
شکل 3-2 : گام های یک بارگذاری
شکل3-3 : تقسیم گام های بارگذاری به قسمت های مختلف
شکل 3-4 : المان SOLID در نرم افزار ABAQUS
شکل 3-5 : مدل دراکرپراگر اصلاح شده (کلاهکی)
شکل 3-6 : سطح جاری شدن در صفحه انحرافی
شکل 3-7 : نمونه سخت شوندگی مدل کلاهکی
شکل 3-8 : نمودارهای تنش _ کرنش
شکل 3-9 : سطوح تسلیم رفتارهای مختلف
شکل 3-10 : مدل خطی دراکر پراگر و پارامترهای تعریف آن
شکل 3-11 : حدود مقادیر K در صفحه تنش های اصلی
شکل 3-12 : چگونگی سخت شدگی در مدل دراکر پراگر و تعریف زاویه اتساع
شکل 3-13 : نحوه انجام آزمایش سه محوری کششی و فشاری
شکل 3-14 : توابع تسلیم در مدل های خطی، هیبربولیک و عمومی
شکل 3-15 : دستگاه برپایی آزمایش
شکل 3-16 : یک نمونه مدل سازی شده در نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS
شکل 3-17 : مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی
شکل 4-1 : مودهای شکست حاکم بر رفتار دیوارهای با مصالح بنایی
شکل 4-2 : مشخصات ابعاد نمونه
شکل 4-3 : نمونه مدل سازی شده در نرم فزار المان محدود ABAQUS
شکل4-4 : مکانیزم شکست برای نمونه F1
شکل 4-5 : نمودار تغییرمکان محل اعمال بار فشاری
شکل 4-6 : نمودار انرژی نمونه F1
شکل 4-7 : نمودار تغییرمکان مدل های F1 تا F7
شکل 4-8 : نمودار انرژی مدل های F1 تا F7
شکل 4-9 : مکانیزم شکست نمونه F7
شکل 4-10 : نسبت تغییرمکان نهایی سایر نمونه ها به نمونه F1
شکل 4-11 : مکانیزم شکست نمونه FR1
شکل 4-12 : نمودار تغییرمکان نمونه FR1 در طول بارگذاری
شکل 4-13 : نمودار انرژی نمونه FR1
شکل 4-14 : نمودارهای تغییرمکان مدل های FR1 تا FR7
شکل 4-15 : نمودارهای انرژی مدل های FR1 تا FR7
شکل 4-16 : مکانیزم شکست برای نمونه FR7
شکل4-17 : نسبت تغییرمکان نهایی سایر نمونه ها به نمونه FR1
شکل4-18 : نسبت درصد تغییرمکان نمونه ها در حالت الگوی بار Load2به الگوی بار Load1
شکل4-19 : مکانیزم شکست برای نمونه S1
شکل4-20 : نمودار انرژی برای نمونه S1در طول بارگذاری
شکل4-21 : مکانیزم شکست برای نمونه S2
شکل 4-22 : مکانیزم شکست برای نمونه S4
شکل 4-23 : تغییرمکان نمونه ها در مراحل بارگذاری
شکل 4-24 : نمودار انرژی نمونه های S2 و S3 و S4
شکل 4-25 : مکانیزم شکست نمونه SR1
شکل 4-26 : نمودار انرژی نمونه SR1
شکل 4-27 : مکانیزم شکست نمونه SR2
شکل 4-28 : مکانیزم شکست نمونه SR3
شکل 4-29 : مکانیزم شکست نمونه SR4
شکل 4-30 : نمودارهای تغییرمکان مدل های SR1 تا SR4
شکل 4-31 : نمودارهای انرژی مدل های SR1 تا SR4
شکل4-32 : نسبت درصد تغییرمکان نمونه ها در حالت الگوی بار Load2به الگوی بار Load1
منابع و مأخذ:
معرفی
مهندسی عمران از جمله رشتههای
است که بیانگر کاربرد علم در ایجاد سازندگی و عمران کشور است. یعنی هر چیزی
که به آبادی یک کشور باز میگردد، مانند سد، فرودگاه، جاده، پل، برج،
تونل، دکلهای مخابرات، ساختمانهای مقاوم در مقابل زلزله، سیل و آتش،
نیروگاههای برق و مصالح سبک، ارزان و با کیفیت مناسب برای ساخت و ساز، در
حیطه کار مهندس عمران قرار میگیرد.
مهندس عمران طیف بسیار وسیعی از
کارها را در برمی گیرد. یعنی اگر بخواهیم ساختمان، پل، برج، تونل، راه،
سیلو یا شبکههای فاضلاب بسازیم ،در آغاز به یک مهندس کارامد عمران نیاز
داریم تا علاوه بر رعایت جنبههای فنی و اجرایی ،اقتصادی نیز عمل کند .چون
اقتصادی بودن ،یک اصل در مهندسی عمران است.
این رشته در سطح کارشناسی دارای سه گرایش عمران- ساختمان، عمران –نقشه برداری، عمران –آب است.
گرایش عمران–ساختمان
به
محاسبه و طراحی سازههای متفاوت تحت نیروهای مختلف مانند باد ،زلزله،
سیل،آتش و وزن خود ساختمان یا سازه میپردازد.این رشته علاوه بر این کارها
در زمینههای دیگری مانند راهسازی، پلسازی ,سد سازی و کارهای دیگر نیز
میپردازد و کار آن تنها محدود به ساختمان و سازه نیست.
گرایش عمران –نقشه برداری
رشته
مهندسی نقشه برداری که امروزه گاهی اوقات مهـندسی ژئوماتیک نیز خوانده
میشود. زئوماتیک به معنای علوم زمین یا به معنای بهتر مهندسی زمین است که
گرایشهای نقشه برداری زمینی (land surveing) ، ژئودزی ، سنجش از راه دور ،
کاداستر ، GIS و فتوگرامتری را شامل میشود علوم ژئوماتیک(نقشه برداری) از
ابتدای پیدایش تمدنهای نخستین بشری تا به امروز که پیشرفتهای شگرفی در
تمامی جهات زندگی انسان رخ داده مورد توجه قرار گرفتهاست و پا به پای علوم
دیگر سیری تکاملی داشتهاست. هزاران سال پیش مفهوم نقشه برداری تنها به
مقوله نشان دادن و تفکیک حدود وثغور کشورها و املاک وهمچنین کشیدن نقشه
میادین جنگی ختم میشد. امروزه نقشه برداری و به طور کلی علوم ژئوماتیک
گسترهای شگرف یافتهاند وبه طور مشخصتر رکن اصلی در هر کار زیر بنایی اعم
از عمرانی - صنعتی - پزشکی – کشاورزی – حمل ونقل – کشف واستخراج معادن-
پایانههای عظیم نفتی و... میباشند که هر کدام از موارد بالا مختصص به یک
یا چند زیر مجموعه از علوم ژئوماتیک میگردد.
گرایش تحصیلات تکمیلی
ژئودزی، هیدروگرافی,فتوگرامتری و سنجش از دور وسیستمهای اطلاعات جغرافیایی (GIS)
گرایش عمران –آب (هیدرولیک)
میگویند
در آینده نه چندان دور، دستیابی به منابع آبی جدید برای کشورهای خاورمیانه
که یکی از مناطق خشک یا نیمه خشک جهان است نیازی ضروری میشود. کشور ما
نیز در همین منطقه واقع شدهاست ،کشوری خشک و نیمه خشک است. چرا که میانگین
بارندگی در ایران حدود یک سوم میانگین بارندگی در جهان است و این یعنی آن
که ما باید از هر قطره آب موجود در کشورمان، حداکثر استفاده را کرده و از
هدر رفتن آن جلوگیری کنیم.
گرایش عمران-روستایی
دراین گرایش علاوه بر
دروس رشته عمران-عمران دروسی نظیر مبانی برنامه ریزی منطقهای و روستایی ،
اقتصاد مهندسی، جامعه شناسی روستایی نیز تدریس میشود .هدف از تأسیس رشته
تربیت متخصصین جهت رفع مشکلات زیر ساختی و عمرانی مناطق محروم است . این
دوره به منظور تربیت متخصصانی تدوین شدهاست که بتوانند در زمینههای شناخت
منابع آب و کنترل و بهسازی کیفیت منابع آب اطلاعات لازم را به دست آورند
تا بتوانند در مراحل مختلف طراحی ، نظارت و مدیریت پروژههای آب کار کنند.
با توجه به اینکه توسعه کشور در زمینههای کشاورزی، صنعتی ، عمران و ...
بستگی به میزان آب قابل استفاده دارد میتوان صنعت آب را در ایران در زمره
صنایع مادر به حساب آورد. داوطلبان ورود به این دوره باید در دروس ریاضی،
فیزیک و شیمی دبیرستان قوی بوده، علاقهمندی و استعداد لازم (خصوصا در
زمینه طراحی) را داشته باشند. دروس این دوره به صورت عمومی، پایه ، اصلی ،
تخصصی، انتخابی و کارآموزی (کارآموزی صحرایی پروژه تخصصی و کارآموزی تخصصی)
است. بعضی دروس اصلی و تخصصی این رشته عبارتند از : مکانیک خاک ، هواشناسی
، هیدرولیک ، آبهای زیرزمینی ، سدهای کوتاه ، پیسازی و ...
فارغالتحصیلان
این دوره تواناییهای لازم را در زمینههای مربوط به کارشناسی مطالعه منابع
آب ، تاسیسات آبی و سازههای هیدرولیکی، کارشناسی آب و فاضلاب و نظارت بر
حسن اجرای طرحهای آبی را خواهند داشت. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا حد
کارشناسی ارشد و بالاتر در داخل و خارج از کشور وجود دارد. سازمان آب،
وزارت جهاد کشاورزی ، وزارت نیرو و بخش خصوصی و ... از جمله مراکز جذب
فارغالتحصیلان این دورهاست.
نظر دانشجویان : یکی از امتیازات این
گرایش آن است که علاوه بر محاسبات سازهای، وارد محاسبات هیدرولوژی و
هیدرولیک نیز شده و بر وسعت کار میافزاید.
بدلیل اهمیت گرایش مهندسی
عمران – عمران و اینکه امروزه اطلاق مهندسی عمران بیشتر تداعی کننده این
گرایش است، به توضیح جزئیات بیشتری از این گرایش می¬پردازیم:
گرایش مهندسی محیط زیست
در
این گرایش مباحث مختلفی از جمله تصفیه آب و فاضلاب، طراحی شبکههای آب و
فاضلاب، آلودگی آبهای زیرزمینی، مدیریت مواد زائد جامد و آلودگی هوا مورد
توجه قرار میگیرد. مهندسی محیط زیست ندرتاً در رشتههای دیگری همچون
مهندسی شیمی نیز به عنوان یک گرایش وجود دارد ولی در واقع به دلیل ماهیت آن
در تمام دنیا به عنوان گرایشی از مهندسی عمران مطرح است.
فتوگرامتری چیست؟
به
بیان ساده فرآیند اندازه گیری تصاویر اجسام در روی عکسهای هوایی را
فتوگرامتری گویند و بعبارت دقیق تر فتوگرامتری عبارتست از هنر ، علم و
تکنولوژی تهیه اطلاعات درست از عوارض از طریق اندازه گیری ، ثبت و تفسیر بر
روی عکس و یا سایر مدارکی که در بر دارنده اثری از انرژی الکترومنیتیک
تابشی ثبت شده باشد.
عکس بعنوان مهمترین منبع اطلاعاتی در این علم می باشد و در داقع اصول کار در فتوگرامتری بر روی عکسهای هوایی است.
عموماً فتوگرامتری را به دو شاخه فتوگرامتری متریک و فتوگرامتری تفسیری تقسیم بندی می کنند.
در
فتوگرامتری متریکی ، اندازه گیریهای کمی مطرح است ، یعنی با استفاده از
اندازه گیریهای دقیق نقاط از طریق عکس می توان فواصل حجم، ارتفاع و شکل
زمین را تعیین کرد ، که معمولترین کاربردهای این شاخه از فتوگرامتری تهیه
نقشه های مسطحاتی و توپوگرافی از روی عکسهاست. (در مورد این عکسها و نحوه و
شرایط تهیه آنها بعداً مفصلاً بحث خواهیم کرد)
اما فتوگرامتری تفسیری خود به دو شاخه تفسیر عکس و سنجش از دور تقسیم می شود.
در
قسمت تفسیر عکس بیشتر مطالعات کیفی بر روی عکس انجام می گیرد،بعنوان مثال
وضعیت پوشش گیاهی یک منطقه و یا میزان جمعیت یک شهر را از طریق عکس مورد
مطالعه و تحقیق قرار می دهند.
در حالیکه سنجش از دور که یک علم جدیدی
است ، با استفاده از ماهواره ها و سنجنده های متفاوت نظیر دوربین های چند
طیفی و مادون قرمز ، حرارتی ، رادار و … بر روی اطلاعات کمی و کیفی عوارض
با دقت بسیار خوبی ، اندازه گیری صورت می گیرد. در حال حاضر با توجه به
لزوم استفاده از منابع طبیعی و محیطی و بعبارت دیگر لزوم استفاده از عوارض
کمی و کیفی ، این دو شاخه و تفسیر عکس و سنجش از دور با هم ترکیب شده و
باعث بوجود آمدن سیستمهایی نظیر GIS و LIS در این علم شده است.
ریشه کلمه Photogrammetry از سه کلمه یونانی فتوس یعنی نور ، گراما یعنی نوشته شده و مترون یعنی اندازه گیری ، گرفته شده است
تاریخچه فتوگرامتری
ارسطو
حدود سال 350 قبل از میلاد به تصویر کردن اشیاء با استفاده از نور پرداخت،
در اوایل قرن 18دکتر تایلور کتابی را در زمینه پرسپکتیو خطی چاپ کرد و
مدتی بعد از آن جی – لامبرت ، پیشنهاد استفاده از این اصول پرسپکتیو را در
تهیه نقشه ارائه کرد و در واقع فتوگرامتری با پیدایش عکاسی تحول اساسی یافت
و در این بین زحمات لویش داگور فرانسوی در ظهور هنر عکاسی و پیشرفت آن نقش
زیادی داشت.
اولین تجربه فتوگرامتری در تهیه نقشه های توپوگرافی در سال
1849 ، توسط اداره مهندسی ارتش فرانسه ، تحت فرماندهی کلنل رایم لائومرات
با عکسبرداری هوایی از داخل کایت و بالن توسط دوربینی که در آن از شیشه
استفاده شده بود بوقوع پیوست ، بدلیل وجود مشکلات در تهیه نقشه از عکسهای
هوایی ، لائومرات کوشش های خود را در تهیه نقشه بر روی عکسهای زمینی و با
استفاده از تئودولیتها متمرکز کرد و سرانجام در سال 1859 وتانست کاربرد عکس
را در نقشه برداری به اثبات برساند و بهمین دلیل برای قدردانی از زحمات او
به او لقب پدر فتوگرامتری داده شد.
در سال 1886 کاپیتان دویل نقشه
بردار کانادایی ایستگاه از اصول لائوسدات را در تهیه نقشه حتی از مناطق
ناهموار و کوهستانی مناسب تشخیص داد. در سال 1895 اولین دستگاه دارای دید
برجسته بینی را طراحی و ساخت.سازمان نقشه برداری آمریکا در سال 1894 برای
نقشه برداری از مرز آمریکا و کانادا از فتوگرامتری بهره جست. در سال 1901
دکتر کارل پولفریش با استفاده از نقطه شناور بنامهای استرئوکمپاراتور و
استرئواوتوگراف ساخته شد. اختراع هواپیما در سال 1902 توسط برادران رایت
بزرگترین قدم در پیشبرد فتوگرامتری هوایی نوین بود. اولین عکسبرداری با
هواپیما در سال 1909 از یکی از شهرهای ایتالیا انجام شد ، بعد از آن با
شروع جنگ جهانی اول در سال 1913 عسبرداری از طریق هواپیما برای تهیه نقشه
به اوج حود رسید و در فاصله بین دو جنگ جهانی ، شرکتهای خصوصی و سازمانهای
زیادی در اروپا و آمریکای شمالی برای تهیه نقشه های توپوگرافی و … با
استفاده از فتوگرامتری تأسیس شد ، با شروع جنگ جهانی دوم ، بدلیل نیاز شدید
به نقشه روشها و دستگاههای جدیدی جهت تهیه نقشه با کمترین زمان ساخته شد ،
که از جمله می توان به ساخت دستگاه مولتی پلکس توسط ارتش آمریکا برای تهیه
نقشه های مورد نیاز در جنگ ، اشاره کرد. در این دوره تفسیر عکس نیز به اوج
خود رسیده بود.اعزام اولین قمر مصنوعی بنام Spunik در اکتبر 1975 بوسیله
اتحاد جماهیر شوروی و سپس اعزام ماهواره های دیگر بخصوص در سری ماهواره های
Land sat بوسیله آمریکا ، با دوربینهای چند طیفی و با طول موجهای گوناگون ،
توانسته ابعاد جدیدی را در فتوگرامتری بنام علم سنجش از دور بوجود آورند
داده
های دوربین رقومی به روش نیمه خودکار پردازش می شود. در همه تصاویر ،نقاط
نشانه گذاری شده را عامل انسانی شناسایی نموده و سپس طی عملیات تناظریابی
به روش کمترین مربعات به طور خودکار با دقت زیر پیکسل اندازه گیری می شود.
با استفاده از این مختصات تصویری و برخی نقاط کنترل که به روش ژئودتیک
تعیین شده بودند ، مختصات سه بعدی همه نشانه ها در فضای شیء با سرشکنی دسته
پرتو به روش خود کالیبراسیون به دست می آید. با استفاده از مختصات تعیین
شده بروش ژئودتیک مربوط به باقیمانده نقاط ، اواع مختلف نقاط کنترل در
سرشکنی دسته پرتو آزمایش شده تا دقت خارجی کنترل گردد. پارامترهای اضافی
برای جبران تابیدگی عدسی ، توجیه داخلی و دیگر خطاهای نظام دار دوربین نیز
معرفی می شوند.
مساحی :
به
مجموعه عملیاتی که در زمینهای کم وسعت با وسایل ابتدائی بمنظور اندازه
گیری مساحت و تهیه پلان صورت میگیرد اطلاق می شود. در این نوع نقشه برداری
اندازه گیری طول و زاویه نقش اساسی را به عهده دارد .
وسایل مساحی :
1
– ژالون : میله ای به طول 2 تا 3 متر و بقطر 3 تا 4 سانتی متر با نوکی تیز
که با رنگهای سفید وقرمز (نارنجی ) بو طول های نیم متری رنگ می شود ، تا
از دور قابل رویت باشد . از این وسیله برای مشخص کردن امتداد مستقیم بین دو
نقطه استفاده می شود . در عمیات دقیق برای عمود نگاه داشتن ژالون از سه
پایه و تراز ژالون استفاده می شود .
2 – شاغول : وزنه ای فلزی است به
شکل مخروط ناقص که به در قاعده آن محلی برای اتصال ریسمان تعبیه گردیده است
و برای تعیین امتداد فئم نقاط از آن استفاده می شود . در حال حاضر نوعی
شاغول که به شاغول نوری یا لیزری معروف است استفاده میشود که در آن یک منبع
نور با شعاع پراکندگی خیلی کم امتداد قائم را مشخص میکند .
3 – متر
نواری : از جنس پلاستیک ، پارچه و فلزی در طول های مختلف 10 ، 20 ، 30 ، 50
و 100 متری تعبیه شده که نوع پلاستیکی و پارچه ای با دقتی حدود 1000 : 1
برای اندازه گیری طول های کوتاه و نوع فلزی آن با دقتی حدود 3000 : 1 برای
اندازه گیری های دقیق مناسب تر است . در متر کشی باید تصحیحات زیر را مد
نظر داشته و اعمال کرد .
الف ) اصلاح خطای ناشی از درجه حرارت
ب ) اصلاح خطای ناشی از تیروی کشش
ج ) اصلاح خطای ناشی از افت و کمر دادن متر در اثر وزن خود متر ( شنت )
انواع نقشه برحسب مقیاس :
نقشه
های خیلی کوچک مقیاس : نقشه هائی با مقیاس 250000 : 1 به بالا که به این
قبیل نقشه ها اطلس یا نقشه های جغرافیایی نیز گفته میشود .
نقشه های کوچک مقیاس : نقشه هائی با مقیاس 50000 : 1 تا 250000 : 1 (نقشهای شهری و مملکتی )
نقشه های میان مقیاس : نقشه هائی با مقیاس 10000 : 1 تا 50000 : 1 ( نقشه های توپوگرافی )
نقشه های بزرگ مقیاس : نقشه هائی با مقیاس 500 : 1 تا 10000 : 1 ( نقشه های مهندسی ، اجرائی و ثبتی )
نقشه های خیلی بزرگ مقیاس : نقشه هائی با مقیاس بزرگتر از 500 : 1 ( نقشه های ساختمانی ، پلان و دتایل )
در نقشه های بزرگ مقیاس ، مقیاس عددی و در نقشه های کوچک مقیاس ، مقیاس ترسیمی مناسب تر است .
مقیاس : نسبت اندازه واقعی روی زمین به اندازه ترسییمی بر روی کاغذ را مقیاس گویند و به دو صورت کسری و یا بصورت ترسیمی نمایش داده می شود .
انواع مقیاس :
الف
) از نظر اندازه : مقیاس به دو قسمت بزرگ مقیاس و کوچک مقیاس تقسیم میشود .
چنانچه مخرج کسر کوچک باشد به آن بزرگ مقیاس گویند و بلعکس چنانچه مخرج
بزرگ باشد به آن کوچک مقیاس گویند .
ب ) از نظر کاربرد : مقیاس نقشه ها
به دو صورت عددی و ترسیمی نمایش داده می شود . در مقیاس عددی نسبت اندازه
واقعی به اندازه ترسیمی بصورت یک عدد کسری نوشته میشود که معمولا صورت کسر
عدد 1 است . مقیاس خطی یا ترسیمی که بصورت یک نوار مدرج در نقشه نمایش داده
میشود ، اندازه روی زمین که با یک عدد مشخص گردیده ، با اندازه روی نقشه
که با یک واحد ترسیمی نمایش داده میشود براربر است .
(مقیاس ترسیمی)
در شکل فوق هر واحد ترسیمی مساوی 200 کیلومتر بر روی زمین است و مقادیر کوچکتر با واحد های تقسیم بندی شده قابل اندازه گیری میباشد
تعریف نقشه برداری :
مجموعه
عملیاتی که منجر به تهیه نقشه میشود مانند اندازه گیری – محاسبات و ترسیم
به جهت نمایش زمین و عوارض آن را نقشه برداری گویند. نقشه برداری مجموعه
عملیاتی که با استفاده از علوم ریاضیات - هندسه – نجوم و غیره به شناسایی
عوارض زمین
انواع نقشه برداری :
نقشه برداری مسیر : عملیاتی که برای
مطالعه – طراحی و اجرای راه – راه آهن – کانالها – آبرسانی و خطوط لوله و
..... انجام میگیرد نقشه برداری مسیر نامیده میشوند .
نقشه برداری
هیدرگرافی : برای نشان دادن عوارض کف رودخانه ها و دریاها و همچنین سواحل
آن صورت میگیرد. این نوع نقشه برداری گاها با ابزارهایی کاملا تخصصی صورت
میپذیرد.
نقشه برداری زیر زمینی : به عملیاتی که در زیر زمین برای پروژه
هائی مانند اکتشاف و بهره برداری معادن و مخازن و طراحی و اجرای تونل و
غیره انجام میگیرد اطلاق میگردد .
نقشه برداری ساختمانی : این نوع نقشه برداری برای طراحی و پیاده سازی و ساخت ساختمان و محوطه صورت میگیرد .
نقشه
برداری ثبتی : عملیاتی همچون تفکیک – مساحی و تهیه نقشه های مسطحاتی و
همچنین تعیین حدود اربعه اراضی و املاک که به جهت ثبت مشخصات املاک و اراضی
صورت میگیرد نقشه برداری ثبتی نامیده میشود . به این نوع نقشه برداری نقشه
برداری کاداستری نیز گفته میشود .
نقشه برداری نظامی : برای تهیه نقشه های نظامی و تعیین نقاط استراتژیک دفاعی وتعرضی بکار میرود.
نقشه برداری چیست؟
اولین سئوالی که در ذهن هر دانشجو وجود دارد اینست که رشته ای که قرار است در آینده با آن زندگی کند چگونه رشته ایست؟
د
ر گذشته رشته ای بود که به آن می گفتند : مهندسی راه و ساختمان .بعد ها
این رشته به گرایشهای عمران- عمران و عمران نقشه برداری تفکیک پیدا کرد .
البته این تعریف بسیار ابتدایی و غیر علمی است . چرا که به عقیده بسیاری
نام گذاری نقشه برداری برای رشته ای به این وسعت کاری بسیار محدود کننده و
غیر منصفانه است . آن چه که مهندسان امروز به نقشه برداری اطلاق می کنند
واژه ژئوماتیک است . زئوماتیک به معنای علوم زمین یا به معنای بهتر مهندسی
زمین است که گرایشهای نقشه برداری زمینی (land surveing) ، ژئودزی ، سنجش
از راه دور ، کاداستر ، GIS و فتوگرامتری را شامل می شود .ما برای کسب مدرک
کارشناسی باید در علوم یاد شده مهارت کافی بدست بیاوریم پس بهتر است به
تعریف این واژه ها بپردازیم .
اولین قدم مهارت در نقشه برداری زمینی است
که در دروس نقشه برداری 1و2 با آن آشنا می شویم . کارهایی نظیر زاویه یابی
، فاصله یابی ، تراز یابی ، و کار با ابزارهایی مانند دوربین های دستی و
اتوماتیک ، توتال استیشن ها و تراز یابها و زاویه یابها و در نهایت تهیه
نقشه مسطحاتی از مناطق در این دسته می گنجد .
قدم بعدی ترسیم و تهیه
نقشه های چاپ شده و ایجاد استاندارد های مخصوص برای برگه های ترسیم می باشد
برای دستیابی به این مهارتها تسلط بر نرم افزارهایی مانند AUTO CAD, MICRO
STATION , SDR MAP SOFT DESK, LAND DEVELOPMENT و سایر نرم افزار های
محاسباتی و ترسیمی لازم است ، گذراندن واحدهایی مانند کارتوگرافی و
کارتوگرافی اتوماتیک مهارت ترسیم نقشه را کامل می کند .
یکی از راههای
پر کاربرد تهیه نقشه ، عکسهای هوایی است . اما عکس های هوایی همیشه به دقت
نقشه برداری زمینی نیست و ما لاجرم با خطا های پر تعدادی در عکس روبرو
هستیم . کلا در رشته نقشه برداری مقابله با خطا ها اهمیت بسیار زیادی دارد.
فتوگرامتری
به ما می آموزد که چگونه با این خطاها مقابله کنیم و در نهایت از عکس
محصولاتی مانند نقشه و فتومپ و عکسهای ترسیم شده بدست آوریم . در طول دروس
فتوگرامتری 1 تا 4 با انواع عکس ، دوربینهای عکس برداری ، دستگاههای ترسیم
عکس ، اندازه گیری روی عکس و بدست آوردن مختصات نقاط آن ، خطاهای موجود
و... آشنا خواهیم شد .
برای گفتگو در مورد ژئودزی کافیست بگوییم زمین
گرد است اما نقشه مسطح است . پس بین نقشه و زمین اختلاف هایی و جود دارد .
عده ای ژئودزی را علم تعیین موقعیت نامیده اند . ژئودزی علاوه بر هندسه
زمین ، فیزیک زمین را مورد بررسی قرار می دهد . این مباحث در دروسی مانند
ژئودزی 1 و 2 و نجوم ژئودزی و فیزیکال ژئودزی و سیستمهای تصویر مطرح می شود
. اما برای درک بهتر مفاهیم ژئودزی و همچنین فتو گرامتری به معلومات
محاسباتی بسیاری نیاز داریم . این معلومات که پیچیده و بسیار زیبا هستند در
دروسی مانند محاسبات عددی ، آمار و احتمالات ، تئوری خطاها و سرشکنی و
هندسه دیفرانسیل و ریاضیات مهندسی مطرح می شوند و مانند ابزاری قوی ما را
در فهم بهتر مطالب تخصصی یاری می کنند.
در مباحثی مانند کاداستر و
برنامه ریزی شهری صحبت از وضعیت حقوقی زمین ها ست. نام دیگر کاداستر نقشه
برداری ثبتی است ، یعنی نقشه برداری که ارزش حقوقی داشته با شد و بتوان بر
اساس مرزهای آن سند مالکیت صادر کرد. برنامه ریزی شهری هم در باره برنامه
های کلان در مورد شهرها بحث می کند.
اما GIS یا سیستمهای اطلاعات مکانی
از ابداعات سالهای اخیر است و عمر کوتاهی دارد اما آنقدر توانا و پر کاربرد
است که جای خود را باز کرده است . اساس GIS بر تهیه های نقشه های چند
منظوره و چند لایه است که با ایجاد بانکهای اطلاعاتی مجزا و ایجاد لینک های
مناسب به هم و قرار دادن اطلاعات مربوط به هر زمینه در یک بانک میسر می
گردد. براساس چنین بانکهایی طراحی پرس و جو های متفاوت و مورد نظر به راحتی
امکان پذیر است .نقشه برداری مسیر از آن قسمتهایی است که از فعالیتهای
منحصربه فرد مهندسان نقشه برداریست و در عین حال بسیار مورد نیاز طرحهای
عمرانی کشور می باشد . و می تواند به عنوان یکی از زمینه های پر کاربرد و
پر در آمد در آینده در نظر گرفته شود . آنچه مسلم است فعالیت در این زمینه
نیازمند توانایی و تحمل سختیهای کار در شرایط نامطلوب است.مسیر های نقشه
برداری و طراحی شده می تواند برای خطوط انتقال آب و گاز و ... مورد استفاده
قرار گیرد.
واحد هایی برای نیل به اهدافی نظیر آنچه در بالا آمده در
نظر گرفته شده است عبارتند از : نقشه برداری مسیر ، طرح هندسی راه ،
راهسازی ، مصالح ساختمانی و مسیر پیشرفته
سنجش از دور از جدید ترین
گرایشهای نقشه برداریست که همگام با ثانیه ها پیشرفت می کند و هدف آن
استخراج اطلاعات کیفی و گاها هندسی از عکسها ییست که از ماهواره تهیه می
شود . طراحی الگوریتم های پردازش تصاویر ماهواره ای و بررسی کیفی عکسها از
فعالیتهای این گرایش است که در مباحث دورکاوی و دورکاوی کاربردی مطرح می
شود.
حالا متوجه شدید چه دنیایی در پیش رو دارید . تازه مطالب گفته شده
تنها 60% از مطالبی بود که در عمل وجود دارد و جای واحد هایی نظیر
میکروژئودزی و نقشه برداری ژئودتیک خالیست.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 21 صفحه
...