دانلود مقاله مهندسی عمران

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 مهندسی 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 می­پردازیم:

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.