Foundation Analysis and Design (Joseph E.Bowels)

ویرایش پنجم کتاب تحلیل و طراحی پی همان قالب چهار ویرایش قبلی را در ارائه جدیدترین و کاربردی ترین روش ها در مهندسی پی ادامه می دهد. از مواجهه میان نویسنده و مخاطبان، به این نتیجه رسیده شد که روش های اجرایی به طور میانگین، به اندازه حدودا 10 سال از روش های نظری عقب تر هستند. با این حال، بازه ای وجود دارد که در آن تعداد کمی از سازمان های بزرگتر در لبه فناوری هستند و بسیاری – به ویژه شرکت های کوچکتر – در مراحل میانی هستند.

کتاب تحلیل و طراحی پی که به طور گسترده مورد رجوع مهندسین اجرایی قرار می گیرد، کاربردی ترین مسائل اجرایی را با تاکید ویژه بر جدیدترین نظریه ها ارائه می دهد. مورد اخیر، با توجه به چگونگی انجام کار اجرایی و بررسی آخرین روش های طراحی و تحلیل انجام می پذیرد. این کار منجر به نوشتن کتابی می شود که با اهداف کلی انجمن مهندسین عمران آمریکا (ASCE) و دیگر سازمان های حرفه ای که نیاز به گذراندن دوره 5 تا 7 ساله برای رسیدن به مدارج کارشناسی ارشد دارد، سازگار است.

روش های طراحی پی معمولا در مناطق جغرافیایی مختلف، برخی به دلیل اثرات آموزش دهنده کتاب و برخی به علت وجود تعداد محدودی روش طراحی کامل، متفاوت است. در نتیجه لازم است که روش های جایگزین پذیرفته شده توسط عموم را نیز لحاظ کرد، اما این روش ها را با توصیه ها و پیشنهادهایی در مورد استفاده از آنها اصلاح کرد. این کار امکان دسترسی کاربر به تفاوت های منطقه ای را ایجاد می کند و نتایج طراحی «میانگین» یا گزینه ای برای انتخاب مناسب ترین جایگزین بر اساس محل خاص را فراهم می کند. اگر چه این مطالب ممکن است عمدتا مربوط به بخش اجرا باشند، واقعیت این است که دانشجو باید از تضادهای دنیای واقعی، تفاوت های جغرافیایی و جایگزین ها آگاه باشد تا پس از فارغ التحصیلی برای او سازنده باشد.

کتاب طراحی و تحلیل پی ها، بر روی روش های رایانه ای و روش اجزای محدود، از جمله روش های ماتریسی ارائه شده در ویرایش قبلی، تاکید می کند تا استفاده گسترده از رایانه های شخصی و روش اجزای محدود را در اجرا منعکس کند. آگاه باشید، که روش اجزا محدود توضیح یکتایی ندارد. برای برخی مهندسین اجرایی، این روش، بررسی ریاضیاتی هر نمایه پیوسته (تیر، ورق یا جسم جامد) با استفاده از اجزای مجزا (یا محدود) است. از نظر برخی دیگر از مهندسین اجرایی، توضیح روش اجزای محدود فقط به مدلسازی حجم خاک و اعضای سازه ای سطح مشترک آن اختصاص می یابد که گاهی اوقات به مدلسای اندرکنش خاک و سازه معروف است. در این کتاب تحلیل و طراحی پی ها، توضیح اول مورد استفاده قرار می گیرد چرا که این توضیح در بیشتر کتاب هایی که صرفا به روش اجزا محدود پرداخته اند، این توضیح را مورد توجه قرار داده اند.

کتاب طراحی و تحلیل پی پیشینه ای مناسب از تئوری برای یک مدل اجزا محدود را ارائه می دهد، بنابراین مخاطب متوسط این کتاب، باید اندکی سختی را در استفاده از این روش برای طراحی و تحلیل انواع المان های سطح مشترک خاک و سازه ارائه شده در این کتاب، متحمل شود. این کار، فرضیات ساده ای را به وجود می آورد که اکثر دانشجویان در سطح این کتاب، تا حدودی با روش های ماتریسی و روش اجزا محدود در استاتیک؛ سازه های مقدماتی و دروس ریاضی مورد نیاز در سطح دانشگاه، آشنایی دارند. برای کمک بیشتر، برنامه های رایانه ای (که در دیسک همراه با کتاب قرار داده شده است) ارائه شده است تا مخاطب مجبور نباشد تا برای استفاده از روش های ارائه شده به روش اجزا محدود، خود، دست به برنامه نویسی بزند.

چه چیزی در این کتاب به تازگی عنوان شده است؟

این کتاب به طور اساسی اصلاح شده است تا شامل مطالب مناسب جدید و مطالب تفصیل یافته از مباحث پیشین باشد. تعداد زیادی از  شکل ها اصلاح شده است و چندین شکل جدید اضافه شده است. با ارائه برنامه های رایانه ای بر روی دیسک و خالی شدن صفحاتی که برای فهرست برنامه ها استفاده شده بود این کار، با اضافه شدن صفحات کمی به حجم ویرایش قبلی انجام شده است. در ادامه تغییراتی که در این ویرایش پنجم کتاب تحلیل و طراحی پی انجام شده است آمده است ولی فقط به این تغییرات محدود نمی شود:

الف. اصلاح همه واحدهای مثال های متن و مسائل ارائه شده به سیستم استاندارد SI. تنها دو یا سه استثنا در مثال ها وجود دارد که در ابتدا منتشر شده بود و در این موارد، مخاطب باید برای تبدیل به سیستم استاندارد، خودش اقدام کند.

ب. پنج برنامه رایانه ای دیگر به بسته ابتدایی اضافه شده است. بنابراین در حال حاضر، 16 برنامه در دیسک قرار دارد. تقریبا تمام داده هایی که برای مثال های استفاده شده در متن کتاب که می توان آن ها را با برنامه های ارائه شده به کار برد، در دیسک آورده شده است. این داده ها برای مخاطبان به منظور به دست آوردن خروجی کامپیوتری سریع در اندازه ای قابل خواندن، بسیار ارزشمند است. تعدادی مسئله در انتهای فصل ها ارائه شده است که مخاطب را وادار می کند که یک رونوشت از فایل داده موجود برای ویرایش و اجرا تهیه کند.

پ. مسائل نیز اصلاح شده اند. بنابراین، اگر برنامه رایانه ای کاربردی بر روی دیسک وجود داشته باشد، قطعا مورد استفاده قرار می گیرد.

ت. چند رابطه و شکل نسبت به ویرایش پیشین تصحیح شده است.

ث. روش ارائه شده برای پی با واژگونی (در فصل 8)، به منظور استفاده از روشی که مایرهوف در سال 1953 برای ظرفیت باربری و طراحی بستر ارائه داده است، اصلاح شده است.

ج. به مبحث ارائه شده در مورد فشار جانبی در فصل 11، گسترده تر پرداخته شده است.

چ. به طور کلی قالب مثال ها بهبود یافته است تا محاسبات به راحتی بررسی شوند.

کتاب تحلیل و طراحی پی ها، صرفا به بررسی ادبیات فنی نمی پردازد، بلکه یک فهرست مرجع گسترده مورد نیاز است برای تکمیل و اعتبار بخشیدن به مطالب ارائه شده و همچنین اعطای اعتبار حرفه ای به کسانی که در پیشرفت دانش و اجرا مشارکت دارند. به جهت محدودیت فضا، در هر عنوانی، به ندرت بیش از یک یا دو منبع استفاده شده است. اگرچه، سعی شده است که از مراجعی نقل قول شود که شامل مراجع متاخر و متعدد باشد تا مخاطب مشتاق، با جستجویی ساده، به راحتی آن را دنبال کند و به دانسته های پیشینش افزوده شود.

اگر بخواهیم به پوشش منطقی موضوع مهندسی پی، همان طور که توسط محدوده متنی که در فصل 1 تعریف شده است، دست یابیم، طیف وسیعی از موضوعات، ضروری است. مطالب در سختی محاسباتی از ضرورت استفاده از ماشین حساب های پیشرفته با قابلیت برنامه نویسی تا رایانه ها را در بر می گیرد. این بازه مطالب، کتاب را قادر می سازد که در زمینه های عمران، سازه، معماری و مهندسی ساخت و ساز از جهت انتخاب حداقل دو عنوان منطقی قابل استفاده باشد.

این ویرایش از کتاب تحلیل و طراحی پی با وجود این که کاملا دوباره نوشته شده است، بیشتر ساختارهای ویرایش چهارم را حفظ کرده است. این نسخه بیشتر بر اصلاح و شفاف سازی آن دسته از موضوعاتی که کاربران درخواست کرده اند یا توسط نویسنده ضروری تشخیص داده شده است، تمرکز کرده است.

یک تغییر اساسی بین ویرایش جدید و ویرایش چهارم، ارائه برنامه های رایانه ای به طور جمع آوری شده بر روی دیسک است. تمامی برنامه ها به گونه ای ویرایش شده اند که امکان دادن داده های ورودی از طریق نمایشگر فراهم شده است. در شرایطی که داده های ورودی بسیار زیاد باشد، کاربر می تواند فایل داده ها را ایجاد کند و بر روی دیسک ذخیره کند تا در مراجعات بعدی بتواند از آن استفاده کند، در این شرایط مطالعه پارامتری به راحتی انجام می پذیرد. علاوه بر اضافه کردن موارد مربوط به نمایشگر، برنامه ها اساسا همان برنامه های ویرایش چهارم هستند. دلیل آن، تعدادی از مربیانی هستند که از نویسنده، رونوشت این برنامه ها را از کد منبع آن به دست آورده اند، بنابراین اصلاح اساسی برنامه ها جواب معکوس خواهد داد و کاربران برنامه های رایانه ای با استفاده از برنامه های ویرایش پنجم دقیقا جواب های یکسانی مانند برنامه های ویرایش چهارم ارائه نمی دهند. همچنین، کاربرانی که برنامه ها را با کد منبع تهیه کرده اند، دفترچه راهنمایی با ارائه نام های متغیرهای ورودی، درجات داده های ورودی و واحدهای آن ها فراهم شده است.

مانند ویرایش های پیشین، تعداد قابل توجهی مثال ارائه شده است. مثال های منتقل شده از ویرایش های قبلی به ویرایش جدید، دوباره به طور گسترده بررسی شده است و یا مثال های جدیدی با حجم توضیحات منطقی در چند گام برای رسیدن به جواب ارائه شده است. مانند ویرایش های قبلی، حداقل در محدوده متن حاضر، سعی شده است که از مثال هایی استفاده شود که ما به ازای واقعی داشته باشد. معمولا این مثال ها به صورت مستقیم از کارهای منتشر شده نقل قول شده است، بنابراین آموزش دهنده کتاب می تواند دانشجو را برای به دست آوردن درک لازم از سختی مربوط به استفاده از کارهای منتشر شده در مجلات حرفه ای، ملزم به انجام تحقیقاتی کند. جایی که مثال به صورت دستی حل می شود، نظرات و بحث در مورد نتایج و مرحله بعدی در فرآیند طراحی معمولاً ارائه می شود. در جایی که از خروجی رایانه استفاده می شود، همواره، برخی نظرات بر چگونگی چک کردن داده های خروجی به منظور دریافت جواب درست برای مدل مورد نظر، ارائه می شود. این تمرین، بحث قبلی در مورد برنامه رایانه ای را تکمیل می کند.