دانلود تحقیق مکانیک خاک

آزمایشگاه مکانیک خاک و سنگ
نمونه های دست نخورده حاصل از از حفر گمانه ها ، منابع قرضه و چاهکها جهت انجام آزمایشات مختلف به این آزمایشگاه فرستاده می شود و در بخشهای دانه بندی و طبقه بندی خاک ، تراکم و سی بی آر ، نشست و مقاومت خاک و مکانیک سنگ ، آزمایشات لازم انجام می گردد.

در این بخش آزمایشات دانه بندی ، هیدرومتری ، تعیین حدود اتر برگ ( حد روانی ، حد خمیری ، حد انقباض ) ، تعیین ارزش ماسه ای آزمایش پین هول و کرامب بر اساس آخرین استانداردهای بین المللی انجام می گردد.

نتایج حاصله ، کارشناسان را در شناخت کلی خواص خاکها و کاربرد آنها در پروژه های مختلف یاری می کند.

در این بخش آزمایشهای تراکم و سی .

بی .

آر.

انجام می شود و حداکثر وزن مخصوص خشک خاک و در صد رطوبت بهینه تعیین می گردد.

با انجام آزمایش سی.

می توان نشانه باربری خاک متراکم شده را بدست آورد که جهت ارزیابی و طرح روسازی راه بکار می رود.

در این بخش با انجام آزمایشات مختلف خاک مانند برش مستقیم، تحکیم، تک محوری و سه محوری.

پارامترهای مقاومت برشی و نشست پذیری خاکها تعیین می گردد.

کلیه آزمایشها توسط کارشناسان با استفاده از تجهیزات مدرن و منطبق با آخرین استانداردهای بین المللی انجام می گردد.

در این بخش کارشناسان با انجام آزمایشات لازم، علاوه بر بررسی مرغوبیت ستنگدانه ها ( سنگریزه، شن، ماسه) ، خواص فیزیکی و مکانیکی سنگها را به همراه کانی های متشکله آنها شناسایی و تعیین می کنند.

آزمایشها بر طبق آخرین استانداردهای بین المللی و با استفاده از تجهیزات مدرن انجام می گردد.

پی ها ساختمان
از مهمترین وظایف بخش مصالح و فرآورده‌های ساختمانی مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مطالعه و پژوهش و ارائه رهنمودهای لازم در زمینه‌های بهبود کیفیت مصالح ساختمانی، بررسی کمی و کیفی مصالح ساختمانی سنتی به منظور شناخت خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آنها، امکان ساخت مصالح جدید، تدوین استانداردها و آیین‏نامه‏های علمی – فنی و اجرایی مربوط به مصالح ساختمانی با توجه به شرایط اقلیمی و اقتصادی، کنترل و تعیین کیفیت مواد و مصالح ساختمانی است.

همکاری با دانشگاهها، مؤسسات تحقیقاتی و واحدهای تولید مصالح ساختمانی در زمینه پروژه‏های تحقیقاتی در مورد مصالح ساختمانی و ارائه مشاوره تحقیقاتی به منظور اصلاح خط تولید کارگاهها و کارخانه‏های فعال تولید مصالح از دیگر فعالیتهای این بخش به شمار می‏آید.

امکانات آزمایشگاهی
آزمایشگاههای مجهز این بخش شامل آزمایشگاه شیمی تجزیه، آزمایشگاه تعیین رفتار حرارتی، آزمایشگاه کانی‏شناسی و آزمایشگاه بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح ساختمانی می‏باشد.

از آنجا که عناصر تشکیل دهنده مواد خام در کیفیت و ترکیبات شیمیایی مصالح ساختمانی و همچنین بر عملکرد آنها در برابر عوامل جوی و محیطی مؤثر است، لذا با استفاده از تجهیزات و روشهای آزمایش استاندارد، ترکیبات شیمیایی مواد و مصالح و در نتیجه ارزیابی کیفیت آنها امکان‌پذیر می‌گردد.

این ارزیابی از طریق آزمایشهای شیمی تجزیه و تعیین مقدار دقیق ترکیب (درصد عناصر) و اجزای تشکیل دهنده مواد با استفاده از روشهایی چون سنجش حجمی، سنجش رسوبی، نشر شعله‌ای، جذب اتمی و الکتروشیمیایی انجام می‌شود.

از تجهیزات این آزمایشگاه می‌توان به دستگاههای جذب اتمی، فلیم فتومتر، تیتراسیون اتوماتیک، کانداکتیویتی متر.

توربیدی متر و انواع کوره‌ها واون‌های آزمایشگاهی اشاره نمود.

آزمایشگاه تعیین رفتار حرارتی بر اساس آنالیز حرارتی و تغییراتی که خواص اساسی مواد (فیزیکی و شیمیایی) نسبت به دما پیدا می‏کنند، پیش‏بینی رفتار مواد و تعیین کیفیت آنها امکان‏پذیر است.

به این منظور از دستگاههای مختلف آنالیز حرارتی که مبتنی بر روشهای آنالیز حرارتی بسیار متنوعی هستند استفاده می‏شود.

این روشها بر روی سه خاصیت اساسی تغییرات وزنی، تغییرات فازی به واسطه تغییرات دما (گرماگیری و گرمادهی) و تغییرات ابعادی بنا شده‏اند که آنها را می‏توان به طور جداگانه و یا به صورت تلفیقی با یکدیگر مورد استفاده قرار داد.

تجهیزات موجود در این آزمایشگاه شامل دستگاه‏های D.T.A T.G,.

دستگاه دیلاتومتر و کوره اندازه‏گیری ضریب هدایت حرارتی می‏باشد.

آزمایشگاه کانی شناسی مواد اولیه مصالح ساختمانی، عمدتاً از انواع سنگ و خاک می‏باشد که در محیطهای طبیعی مختلفی تشکیل شده‏اند.

مطالعه این مواد از دید خواستگاه زمین‏شناسی آنها و نیز خواص سنگ‏شناسی، کانی‏شناسی و بلورشناسی مواد مزبور، هدف مطالعات آزمایشگاه کانی‏شناسی بخش مصالح ساختمانی است که در تجزیه و تحلیل خصوصیات مصالح تولیدی، نقش اساسی را ایفا می‏کند.

بررسی پارامترهای اصلی نظیر فشردگی، سیمانی شدن، تخلخل و نفوذپذیری، وجود درزه و شکافهای میکروسکوپی، بافت و اندازه دانه‏ها همراه با سایر خصوصیات کانی‏شناسی در مقاطع نازک میکروسکوپی تهیه شده از سنگها و خاکها و نیز مطالعات x-Ray از جمله مطالعاتی هستند که در این آزمایشگاه انجام می‏شود.

از تجهیزات این بخش می‏توان به دستگاههای x-Ray شامل دیفراکتومتر و اسپکترومتر، میکروسکوپ پلاریزان، استریو میکروسکوپ، دستگاه برش و پولیش سنگ، دستگاه پرس زمین‏شناسی و دستگاه سنگ شکن اشاره نمود.

آزمایشگاه بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح ساختمانی بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح ساختمانی و مواد اولیه سازنده آنها، به خواص ساختار مولکولی، وزن مخصوص و ترکیب مواد بستگی دارد، که به پیش‏بینی پایداری یا عدم پایداری ترکیبات فوق در مقابل تنشها و نیروهای وارده از محیط اطراف، تأثیر آب و تغییرات دما بر روی خواص فیزیکی مواد و غیره منجر می‏شود، و این از اساسی‏ترین مطالعاتی است که باید بر روی مواد و مصالح ساختمانی صورت بگیرد.

در این آزمایشگاه طیف وسیعی از خواص فیزیکی و مکانیکی نظیر جذب آب، مقاومت فشاری، خمشی و سایشی مصالح، دانه‏بندی و وزن مخصوص سنگدانه‏ها و خاکها، انقباض و انبساط، زمان گیرش و سطح مخصوص سیمان، شوره‏زدگی آجر و نیز مطالعات کمی و کیفی دیگری بر روی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مواد اولیه و مصالح متنوع ساخته شده از آنها انجام می‏پذیرد.

از تجهیزات این بخش می‏توان به دستگاههای اندازه‏گیری مقاومت کششی، فشاری و خمشی، دستگاه اتوکلاو، دستگاه بلین، دستگاه اندازه‏گیری حرارت هیدراتاسیون سیمان، دستگاه اندازه‏گیری توزیع دانه‏ها، دستگاه لس‏آنجلس و کوره‌های پخت آجر و سرامیک اشاره نمود.

پروژه‏های تحقیقاتی در بخش مصالح و فرآورده‏ها تعداد زیادی طرح پژوهشی با هدف ارائه راهکارهای لازم برای بالا بردن ایمنی، دوام و عمر ساختمانها از طریق تحقیق و مطالعه کاربردی مرتبط با مصالح ساختمانی انجام ‏شده است که می‏توان به موارد زیر اشاره کرد: 1- ویژگیها و کاربردهای توف سبز البرز 2- کاربرد رسوبات سد سپیدرود در صنایع ساختمانی 3- تدوین آیین کار انتخاب، نصب و نگهداری سنگ ساختمانی 4- تهیه نوعی ماده چسباننده با استفاده از پوسته برنج و آهک 5- مطالعات بررسی امکان اجباری کردن استاندارد مصالح ساختمانی عمده (شن و ماسه) 6- کنترل کیفیت سیمانها تولیدی کارخانه‏های سیمان کشور (بررسی موردی کیفیت سیمانهای کشور) 7- بررسی کیفی مواد تشکیل دهنده بتن (سیمان، شن، ماسه و آب) 8- ساخت و بررسی خواص اندودهای مقاوم در برابر آتش 9- بررسی و مطالعه برای تدوین روش مناسب تعیین عیار سیمان در بتن‏های سخت شده 10-کندگیر کردن گیرش گچ و استفاده از افزونه‏های مختلف به منظور بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی گچ 11-بررسی و استفاده از ذخایر پوزولانی منطقه تفتان جهت تولید سیمان پوزولانی 12-آجر سبک 13-بررسی کیفیت آجرهای تولید شده در هفت استان کشور 14-بررسی کیفیت مواد اولیه مصالح ساختمانی استان ایلام (سنگ گچ، سنگ آهک، خاک رس جهت ساخت آجر) 15-تعیین کیفیت تعدادی از سنگهای ساختمانی ایران نانوتکنولوژی چیست ؟

- یک نانو ، یک میلیاردم متر است یعنی حدوداً چهار برابر قطر یک اتم - یک نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیتسم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند .

- با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد از جمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می آید .

- استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژی های جدیدی با کارایی بالا منتهی می شود که بیش از این میسر نبود .

برخی از کاربردهای نانوتکنولوژی سرامیک های نانو ساختاری غالباً سخت تر و غیر شکننده تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند .

کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنش های شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زاید و آلودگی آن کم می کنند .

*وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و .

.

با مصرف خیلی کمتر می توانند با کنترل واکنش ها در نانو ساختار بطور همزمان بدست آیند .

*معلوم شده که اضافه کردن نوعی از خاک رس به لاستیک ، به طور قابل توجهی باعث افزایش طول عمر و بهبود خواص سایش آن می گردد زیرا ذرات نانومتر خاک رس به انتهای مولکول های پلیمر چسبیده و تشکیل رشته ی مولکولی داده و آنها را از شکسته شدن باز می دارد .

* نانو مواد و نانوالکترونیک ، خودروهایی سبک تر ، سریع تر و ایمن تر و جاده ها ، پل ها ، باندهای پرواز ، خطوط لوله و خطوط ریلی بادوام تر ، مطمئن تر و ارزان تری ایجاد خواهد کرد .

* با استفاده از نانوتکنولوژی می توان روبات کوچکی ساخت که وارد بدن می شود و ویروس ها یا سلول های سرطانی را از بین ببرد و بعد خودش از بدن خارج شود .

* حــــدود 250 میلیون حرف نانومتری ( حرفی 4 نانومتر ارتفاع و 3 نانومتر پهنا ) را که معادل 300 کتاب 300 صفحه ای است ، می توان بر روی سطح مقطع یک موی انسان نوشت .

* شکوفایی دو تکنولوژی مهم اطلاعات و بیوتکنولوژی بدون مفاهیم ، ابزارها ، مواد ، سیستم ها و هم اندیشی که در آینده با رشد نانوتکنولوژی فراهم می شود ، بصورت جدی مختل خواهد شد .

پیش بینی شده است .

در 10 تا 15 سال آینده ، 50 درصد صنعت دارو متکی بر نانوتکنولوژی باشد ( بیش از 180 میلیارد دلار ) در 10 تا 15 سال آینده ، 100 درصد صنعت نیمه هادی متکی بر نانوتکنولوژی باشد و سالانه 300 میلیارد دلار برای این صنعت در آمد خواهد داشت .

در 10 سـال آینده ، نانوتکنولوژی ، مصرف انرژی را 10 درصد معادل 100 میلیارد دلار در سال کاهش دهد .

بازار 100 میلیارد دلاری کاتالیست ها در صنایع شیمیایی و نفت به نانوکاتالیست ها متکی خواهد شد .

در 10 سال آینده ، مواد و فرآینده های نانوساختاری ، بازاری در حد 340 میلیارد دلار داشته باشد .

تنها محصولات هوافضای حاصل از نانوتکنولوژی در 10 سال آینده ، سالانه بازاری 70 میلیارد دلاری داشته باشد در دیگر کشورها برخی کشورها برای تبدیل شدن به یکی از 10 کشور اول دنیا برنامه ای 10 ساله تدوین کرده اند .

نخستین گام ارتش آمریکا در نانوتکنولوژی ، توسعه ی لباس های اونیفورم ایمن و هوشمند برای سربازان است .

امروزه برای متوقف نمودن گلوله کالیبر 45 ، به یک قطعه به وزن 10 تا 15 پوند بر فوت مربع نیاز است در صورتیکه با استفاده از نانوتکنولوژی قادر خواهیم بود همان گلوله را با یک سطح نازک و سبک مثل ورق کاغذ متوقف کنیم .

کمیته علمی ، مهندسی و تکنولوژی نانو در آمریکا ، مبلغ 9/518 میلیون دلار را در سال 2002 به منظور سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه ی نانوتکنولوژی در آمریکا پیشنهاد نموده است .

نانوتکنولوژی یکی از چهاررکنی است که در برنامه های بنیادی دوم علوم و تکنولوژی ژاپن ( 2005-2001 ) در نظر گرفته شده است .

در پایان نانوتکنولوژی دارای جنبه های بسیار مهم فرا رشته ای است که هماهنگی آنها بدون وجود یک برنامه ی استراتژیک تحقیق و توسعه دشوار است .

برخی معتقدند ، نانوتکنولوژی یکی از 5 تکنولوژی تعیین کننده ی توسعه اقتصادی قرن 21 خواهد بود .

امروزه از زلزله به عنوان یکی از مخرب ترین عوامل طبیعی که باعث تخریب سازه‌های ساخت بشر می‌گردد، نام برده می‌شود.

اگر چه در مورد علل اصلی ایجاد زلزله فرضیات مختلفی وجود داشته و هنوز قطعیت آنها به اثبات نرسیده، ولی با پیشرفت علم و بویژه علوم مهندسی عمران و زلزله با ثبت حرکات لرزه ای زمین در اثر زلزله‌های بوجود آمده و بررسی خرابی‌های ایجاد شده در سازه‌های مختلف اطلاعات زیادی در مورد چگونگی عملکرد امواج زلزله، نحوه رفتار سازه‌ها در برابر زلزله و راههای پیشگیری و یا کاهش خسارات ناشی از زلزله در دسترس می‌باشد که با وقوع زلزله‌های جدیدتر و نیز از طریق انجام پروژه‌های تحقیقاتی در زمینه مهندسی زلزله بر حجم و دقت این اطلاعات همواره افزوده می‌گردد.

عوامل طبیعی که باعث ایجاد زلزله می‌گردند را می‌توان به چهار نوع عوامل فروریزشی نظیر ایجاد امواج لرزه ای در اثر فروریزش غارها و حفره‌های داخل زمین، عوامل برخوردی نظیر ایجاد زلزله در اثر برخورد سنگ‌های آسمانی با زمین، عوامل آتش فشانی و عوامل زمین ساختی تقسیم نمود.

از میان این عوامل، ایجاد امواج زلزله در اثر عوامل زمین ساختی بیشتر مورد توجه بوده و غالب زلزله‌ها و بویژه زلزله‌های شدید در اثر این عوامل بوقوع می‌پیوندد.

عوامل زمین ساختی عواملی هستند که منجر به ساختن کوه‌ها و دره‌ها و یا ایجاد حرکت بر روی گسل‌ها و بالا و پایین بردن بخش‌های بزرگی از قاره‌ها دارند.

در اثر این عوامل با حرکت توده‌های سنگی در محل گسل‌ها بطور ناگهانی مقادیر بزرگی انرژی در داخل زمین رها می‌شود که به صورت امواج زلزله آشکار می‌گردند.

این امواج بشکل امواج حجمی در یک فضای سه بعدی منتشر شده و از میان توده‌های سنگی و یا لایه‌های آبرفتی واقع بر این توده‌ها به حرکت در می‌ایند.

از طرف دیگر از دیدگاه مهندسی اهمیت زلزله‌ها به لحاظ تأثیراتی است که این زلزله‌ها در سازه‌های نظیر سدها، نیروگاهها، پل ها، مناطق مسکونی و تأسیسات صنعتی ایجاد می‌نمایند که در اکثر موارد این سازه‌ها نه در سطح توده‌های سنگی بلکه بر روی سطح زمین یعنی بر روی لایه‌های آبرفتی واقع بر سنگ بستر بنا می‌شوند.

همچنین این سازه‌ها غالباً در بالای محل گسل یا محل شروع و تولید امواج زلزله بنا نشده بلکه در فواصل مختلف نسبت به کانون زلزله قرار می‌گیرند.

امواج زلزله با دور شدن از کانون آن و نیز با گذشتن از لایه‌های آبرفتی دستخوش تغییر و تحولاتی می‌شوند که عوامل مربوط به فاصله نقاط نسبت به کانون زلزله تحت عنوان «تاثیر مسیر» و عوامل مربوط به لایه‌های آبرفتی واقع بر سنگ بستر تحت عنوان «تاثیر ساختگاه» شناخته می‌شوند.

مسأله تأثیر ساختگاه بر حرکات لرزه ای زمین از اوایل قرن بیستم مورد توجه محققین و دانشمندان قرار گرفته است.

آنان با بررسی آثار ایجاد شده در اثر امواج زلزله در نقاط مختلف ساختگاه و همچنین شرایط لایه‌های آبرفتی محل، تاثیر ساختگاه را در تغییر خصوصیات مختلف امواج زلزله مورد ارزیابی قرارمی‌دهند.

این بررسی‌هاتا به امروز نیز ادامه داشته و پس از وقوع زلزله‌های جدید در نقاط مختلف دنیا، تحقیقات زیادی در ارتباط با چگونگی تأثیر ساختگاه بر شدت این زلزله‌ها صورت می‌گیرد.

از لحاظ مهندسی امواج زلزله با سه مشخصه شتاب حداکثر، محتوای فرکانسی و زمان لرزش مورد مطالعه قرار می‌گیرند، که این مشخصه‌ها را می‌توان مستقیماً از شتاب نگاشت‌های بدست آمده در اثر این امواج استخراج نمود.

حال تأثیر ساختگاه عبارت است از تغییر این مشخصه‌ها در اثر وجود لایه آبرفتی روی سنگ بستر و همچنین در اثر توپوگرافی یا دیگر شرایط هندسی ساختگاه یعنی چنانچه شتاب نگاشت یک زلزله در سطح سنگ بستر بدست آمده باشد، وجود لایه آبرفتی در حد فاصل سنگ بستر و سطح زمین یا خصوصیات هندسی سطح زمین از قبیل دره‌ها و قله ها، باعث تغییر مشخصه‌های شتاب نگاشت در سطح زمین و حتی اعماق مختلف لایه آبرفتی می‌گردد.

این پدیده‌ها به علت رفتار دینامیکی آبرفت ایجاد می‌شود که این رفتار نیز از عوامل مختلفی نظیر خصوصیات دینامیکی لایه ها، موقعیت لایه ها، موقعیت سنگ بستر یا عمق آبرفت خصوصیات هندسی و توپوگرافی سطحی متأثر می‌باشد.

شواهدی از اهمیت ساختگاه از زلزله های گذشته از مدتها پیش، می دانستند که شدت تکات زمین در حین زلزله و خسارات آن به ساختمانها، تحت تأثیر شرایط زمین شناسی و خاک محلی است.

مک موردو (1824) در توصیف اثرات زلزله 1819 هند به این موضوع توجه کرد که «ساختمانهای واقع بر سنگ بستر به هیچوجه به اندازه ساختمانهایی که پی آنها به زیر پوشش خاکی روی بستر سنگی نرسیده بود، صدمه ندیدند».

در گزارش وود (1908) از توزیع خسارتها و شدت ظاهری تکان ها در منطقه خلیج سان فرانسیسکو در زلزله 1906 نیز شواهدی ضمنی از تأثیر قابل توجه شرایط خاک زیر سطحی بر شدت حرکات سطحی زمین ارائه شده است.

از آن زمان به بعد، تعدادی از محققین به نتایج مشابهی رسیدند.

با این همه، تنها ظرف 25 سال گذشته بود که نگاشت‌های ابزاری از حرکت های شدید زمین در چند نقطه از منطقه ای کلی به دست آمد.

این نگاشت ها آثار عمده شرایط محلی خاک را بر ویژگی های حرکت های شدید به سطح زمین نشان دادند.

به عنوان مثال در زلزله 1957 سان فرانسیسکو (با بزرگی حدود 3/5)، در چند نقطه از شهر حرکت های زمین ثبت شدند.

در شکل ذیل تغییرات شرایط خاک به همراه تغییرات مربوطه در ویژگی های ثبت شده تکان‌های زمین، در امتداد مقطعی به طول 4 مایل در داخل شهر نشان داده شده اند.

به خوبی آشکار است که هم در شتاب‌های اوج ایجاد شرایط خاک و ویژگی های ثبت شده زمین، زلزله 1957 سان فرانسیسکو تاثیر ضخامت خاک بر برش پایه حداکثر ساختمان 10 طبقه در زلزله 1957 سان فرانسیسکو شده و هم در ویژگی های فرکانسی حرکت های ثبت شده در نقاط مختلف، تفاوت های چشمگیری وجود دارد.

در شکل فوق نتایج محاسبه نیروی برشی پایه حداکثر برای یک ساختمان 10 طبقه تیپ در هر یک از محل های ثبت حرکت ها دیده می شوند.

این نتایج که بر مبنای حرکت های ثبت شده به دست آمده اند نشان می دهند که مقدار این نیرو در محل های مختلف تا چند صد درصد و از مقدارهای نسبتاً کم در محل های سنگی یا با ضخامت کم خاک تا مقدارهای بسیار بیشتر در محل های پوشیده از حدود 300 فوت رس و ماسه تغییر می کند.

بنابراین بسیار مطلوب است که بتوان در مرحله طراحی، تغییراتی تا این حد مهم را پیش بینی نمود .

احتمالاً، مفصل ترین بررسی های انجام شده در مورد رابطه میان خسارت های وارده به ساختمان ها در اثر تکان های زلزله و شرایط خاک، بعد از وقوع زلزله 1967 کاراکاس در این شهر انجام شده است.

هر چند بزرگی زلزله حدود 4/6 و فاصله کانون زلزله از کاراکاس حدود 60 کیلومتر بود، اما تکان های زلزله موجب سقوط چهار ساختمان آپارتمانی 10 تا 12 طبقه با حدود 200 نفر تلفات شدند.

بسیاری از ساختمانهای دیگر نیز متحمل خسارت های سازه ای و معماری شدند.

بدین جهت مطالعه ای تفصیلی در مورد رابطه میان خسارت های سازه ای وارد به ساختمانها و عمق خاک زیرین انجام شد .

اثرات مشابهی در بسیاری از زلزله های دیگر مشاهده شده بود.

از نقطه نظر اثرات محلی ساختگاه دو نمونه از مهمترین زلزله های اخیر، زلزله Michoacan مکزیک Loma Prieta کالیفرنیاو کوبه می‌باشند.

از این زلزله ها که داده‌های آنها بنحو مطلوبی ثبت شده است، رکورد حرکات نیرومند در ساختگاه ها با زیر لایه‌هایی که شرایط آنها کاملاً متفاوت می باشد در مکزیکوسیتی و سانفرانسیسکو ثبت شده است.

ارزیابی مختصر این حالات تاریخی اهمیت اثرات محلی ساختگاهها را بوضوح روشن می سازد.

کاراکاس 1967 زلزله 1967 کاراکاس بزرگی‌ای برابر 4/6 درجه ریشتر داشت.

فاصله مرکز زلزله تا شهر کاراکاس در حدود 60 کیلومتر بود.

این زلزله باعث تخریب 4 آپارتمان 10 تا 12 طبقه و آسیب دیدن یک ساختمان 12 طبقه در حومه کاراکاس گردید.

علاوه بر این، ساختمانهای زیادی نیز دچار صدمات سازه‌ای و یا معماری گردیدند.

اکثر این ساختمانها متشکل از قابهایی از بتن مسلح بوده و همگی بر اساس ایین نامه زلزله رایج در کشور ونزوئلا طراحی شده بودند.

تخریب ساختمانهای با تیپ معین در نواحی خاص را شاید بتوان یکی از مهمترین پیامدهای این زلزله دانست.

هر 4 آپارتمان بطور کامل ویران شدند و تقریباً تمامی ساختمانهای بیش از 14 طبقه که خرابی‌هایی در آنها ببار آمد، همگی در ناحیه‌ای موسوم بهGrandes Palos واقع در شرق کاراکاس قرار گرفته بودند .

در این منطقه خرابی ساختمانهای کوتاه جزیی بود.

از طرفی خرابی ساختمانهای آجری یک طبقه در بخش شمال غربی کاراکاس بسیار زیاد بود در حالیکه در این ناحیه خرابی ساختمانهای با بیش از 10 طبقه جزیی بود.

ساختمانهای متوسط با تعداد طبقات 6 تا 9 طبقه در طول ساحل بیشترین آسیب را متحمل شدند .

مهمترین نتیجه‌ای که از مشاهده خرابی زلزله کاراکاس و همچنین محاسبات عددی مربوط به آن به دست آمد بطور خلاصه به شرح زیر بود: ساختمانهای مختلف خراب شده در سطح شهر، مقادیر محاسبه شده پریود اصلی برای ضخامت‌های مختلف آبرفت و نتایج بررسی‌های عددی نشان می‌دهند که در هر محل که پریود طبیعی آبرفت و پریود طبیعی ساختمان به یکدیگر نزدیک شده‌اند شدت خرابی‌ها بالا رفته است .

مکزیکوسیتی 1985 در 19 سپتامبر، 1985 زلزله Michoacan (1/8 = MS) تنها خرابی مختصر و معمولی در محل کانون خود را ایجاد کرد (نزدیک ساحل پاسیفیک مکزیک) اما سبب خرابی زیاد و گسترده ای در فاصله 350 کیلومتری شهر مکزیکوسیتی گردید.

مطالعه و بررسی رکوردهای حرکت زمین در ساختگاههای مختلف مکزیکوسیتی رابطه مهم خرابی ناشی از حرکات زمین را با شرایط محلی خاک نشان داد و سبب پیشرفتهای مهمی در درک پاسخ سیکلی رسهای پلاستیک گردید.

در رابطه با پهنه بندی لرزه ای، مکزیکوسیتی اغلب به سه بخش با شرایط متفاوت خاک زیر سطحی تقسیم می شود بخش Foothill از توده های متراکم لایه‌های کم عمق خاک دانه‌ای بازالت یا توف آتشفشانی تشکیل شده که در غرب مرکز شهر واقع است.

در بخش Lake، لایه های ضخیم از خاکهای بسیار نرم ماسه بادی، رس و خاکستر آتشفشانهای مجاور، در میان آبهای دریاچه قدیمی Texcoco، تا اعماق قابل ملاحظه گسترش یافته اند.

این خاکهای نرم عموماً شامل دو لایه رس بوده، (رس مکزیکوسیتی) که توسط یک لایه ماسه متراکم به ضخامت صفر تا 6 متر به نام Capa dura از یکدیگر جدا می شوند.

سطح آب زیرزمینی در محدوده دریاچه عموماً در عمق 2 متری می باشد.

بین بخشهای Foothill و Lake بخش انتقالی قرار دارد که در آن خاک، نرم و یا ضخامت کم بوده و توسط لایه های رسوبی بصورت غیرمنظم در داخل گسترش یافته است.

تاریخچه زمانی شتاب های ثبت شده درساختگاههای UNAM و SCT (1987) ساختگاه UNAM در بخش Foothill بر روی 3 تا 5 متر سنگ بازالت مستقر بر لایه های نرمتر با ضخامت نامعلوم قرار دارد.

ساختگاه SCT بر روی خاکهای نرم بخش Lake واقع است.

اگر چه زلزله Michoacan زلزله بسیار شدیدی بود، اما فاصله زیاد آن از مکزیکوسیتی تنها سبب ایجاد شتابهای حدودg 0.03 تاg 0.04 در ساختگاه UNAM گردید.

در بخش انتقالی، شتابهای ماکزیمم در ساختگاه VIV کمی بزرگتر از مقادیر UNAM می باشند اما از نظر کل این شتابها همچنان پایین هستند.

در بخش Lake شتابهای ماکزیمم در ساختگاههای CDA و SCT بیش از پنج برابر UNAM می باشند.

محتوی فرکانس حرکات SCT و CDA با حرکات UNAM کاملاً متفاوت بوده و پریود غالب در ساختگاه SCT حدود 2 ثانیه می باشد که کمی طولانی تر از CDA است.

در ساختگاههای SCT و CDA لرزه های نیرومند برای مدت خیلی طولانی وجود داشته اند.

طیف پاسخ شکل ذیل نشان می دهد که اثرات محسوس خاکهای بخش Lake در پریودهای تقریباً 2 ثانیه می‌باشد.

شتابهای طیفی در ساختگاه SCT حدود 10 برابر بزرگتر از ساختگاه UNAM می‌باشد.

ساختگاه SCT بر روی یک لایه رس نرم به ضخامت 35 تا 40 متر که سرعت موج برشی در آن حدود 75 کیلومتر بر ثانیه می باشد، قرار دارد.

بعنوان یک نتیجه، پریود مشخصه ساختگاه؛ عبارت است از: ثانیه 2=75/ (5/37)4 = H /VS4 = TS، که مقدار متناظر با ماکزیمم طیف پاسخ SCT در شکل ذیل می باشد.

خرابی سازه ها در مکزیکوسیتی کاملاً مشخص و دسته بندی شده بود، در بخش های بزرگی از شهر هیچگونه خرابی مشاهده نمی شد در حالی که در دیگر بخشها خرابیهای قابل ملاحظه ای رخ داده بود.

تقریباً خرابی در بخش Foothill قابل اغماض و در بخش انتقالی حداقل بود.

بیشترین خرابی در قسمتهایی از بخش Lake که بر روی یک لایه با ضخامت 38 تا 50 متر خاک نرم قرار داشت و در آن پریودهای مشخصه ساختگاه حدود 9/1 تا 8/2 ثانیه محاسبه شده بود اتفاق افتاد.

حتی در این محدوده خرابی سازه‌های کمتر از 5 طبقه و بیش از 30 طبقه ناچیز بود.

اما اغلب ساختمانهای 5 تا 20 طبقه فرو ریخته و درصد خرابی بالایی داشتند.

با یک حساب سرانگشتی که پریود یک سازه N طبقه تقریباً N /10 ثانیه می باشد.

پریود ساختمانهای خراب شده مساوی و یا کمتر از پریود مشخصه ساختگاه بوده است.

طیف پاسخ محاسبه شده از حرکت رکورد شده در ساختگاههای UNAM و SCT با توجه به طولانی شدن پریود، در اثر اندر کنش خاک- سازه و تمایل به افزایش پریودهای اساسی یک سازه در خلال زلزله های قوی (ناشی از کاهش سختی در اثر خرابی تجمعی معماری و سازه)، بنظر می رسد که سازه های خراب شده در معرض سیکلهای زیادی از نیروهای بزرگ دینامیکی در پریودهای نزدیک به پریود اساسی خود قرار گرفته اند.

این حالت «تشدید مضاعف» (تشدید حرکت بستر سنگی در اثر توده خاک و تشدید حرکت خاک در اثر سازه) با مسائل مربوط به سازه و ضعفهای اجرایی ترکیب شده و سبب خسارات ویران کننده ای گردیده است.

ناحیه خلیج سانفرانسیسکو 1989 در نوزدهم اکتبر 1989 زلزله ای با بزرگای 1/7 = MS در نزدیکی کوههای لوماپریتا در 100 کیلومتری جنوب سانفرانسیسکو و آکلند در کالیفرنیا اتفاق افتاد.

زلزله لوماپریتا لرزه هایی با شدت VIII در مقیاس مرکالی اصلاح شده در محدوده کانونی خود بوجود آورد اما در حقیقت شدتها در بخشهایی از سانفرانسیسکو و آکلند بزرگتر بودند VI ) در مقیاس مرکالی اصلاح شده)، این حقیقت که زلزله خرابی گسترده ای در نواحی خاص و خرابیهای جزیی در دیگر نقاط بوجود آورد موید اهمیت اثرات محلی ساختگاه می باشد.

خلیج سانفرانسیسکو بطور وسیعی با نهشته های رسوبی از رس و رس و لای دار تا رس ماسه دار بهمراه لایه هایی از خاکهای ماسه در و شنی پر شده است، نهشته های عمیق تر با پایین رفتن تدریجی سطح دریا پیش تحکیم شده ست، اما لایه بالاتر پس از آخرین فروکش سطح دریا رسوب کرده است.

این مصالح که به گل خلیج فارس سانفرانسیسکو مشهور هستند رس لای دار عادی تحکیم یافته می باشند.

این لایه شدیداً تراکم پذیر بوده و مقاومت آن در سطح زمین پایین و در اعماق، متوسط می باشد.

از نقطه نظر پهنه بندی لرزه ای محدوده‌خلیج را می توان به سه منطقه تقسیم نمود.

گل خلیج سانفرانسیسکو عموماً در حاشیه خلیج یافت می شود که ضخامت آن از صفر تا چندین ده فوت تغییر می کند.

هم محدوده کانونی و هم خلیج سانفرانسیسکو بطور مناسبی با لرزه نگارها و شتاب نگاشتها تجهیز شده اند.

شتاب های افقی ماکزیمم درمحلهای مختلف ثبت گردیده اند.

این شتابها در نزدیکی کانونی، بالا بوده اما با فاصله از منبع میرا می شوند.

بهرحال میرایی در ساختگاههای سنگی و یا خاکی کم عمق بسیار سریعتر از ساختگاههای رسوبی و یا گلی خلیج اتفاق می افتد .

پاسخ دو دستگاه که یکی در جزیره Yerba Buena و دیگری در جزیره Treasure در وسط خلیج سانفرانسیسکو نصب شده اند بسیار آموزنده می باشد.

جزیره Yerba Buena یک رخنمون سنگی بوده و جزیره Treasure خاکریزی به وسعت 400 ایکر می باشد که بصورت هیدرولیکی اجرا و ساخته شده و در قسمتهای کم عمق Yerba Buena همانند یک شبه جزیره سنتی بلافاصله در قسمت شمال غربی جزیره واقع شده است.

جزیره Treasure روی یک لایه به ضخامت متغیر از گل خلیج سانفرانسیسکو واقع شده است، لرزه نگار جزیره Treasure بر روی یک لایه 7/13 متری از خاک ماسه ای سست نصب شده (خاکریز احداثی و زمین طبیعی) که خود بر روی لایه ای به ضخامت 8/16 متر از گل خلیج سانفرانسیسکو قرار دارد.

لرزه نگار جزیره Yerba Buena مستقیماً بر روی سنگ واقع شده است.

اگر چه فواصل دستگاههای جزایر Yerba Buena و Treasure از منبع زلزله یکسان است، اما حرکات سطح زمین که این دو ثبت نموده اند، کاملاً متفاوت می باشد.

شتابهای ماکزیمم در جزیره Yerba Buena در جهت E-W، g06/0 و در جهت N-S، g03/0 بوده است.

مقادیر متناظر برای جزیره Treasure به ترتیب g16/0 و g11/0 می باشد.

طیف پاسخ برای این دو ساختگاه در شکل ذیل نشان داده شده است.

کاملاً روشن است که وجودخاکهای نرم در ساختگاه Treasure سبب تشدید قابل ملاحظه ای در حرکت بستر سنگی زیر خود شده است.

حرکات سطح زمین در جزایر Yerba Buena و Treasure در زلزله 1989 لوماپریتا؛ (الف)- تاریخچه زمانی؛ (ب)- طیف های پاسخ تشدید حرکات زمین در اثر نهشته های خاک نرم در سایر نواحی نیز نقش قابل ملاحظه‌ای در خسارات وارده به بخشهای دیگر نواحی خلیج سانفرانسیسکو داشته است.

بخش شمالی I-880 Cypress Viaduct که در خلال زلزله ویران گردید بر روی گل خلیج سانفراسیسکو قرار داشت، در صورتیکه بخش جنوبی آن که سالم باقی ماند چنین وضعیتی نداشته است.

کوبه 1995 زلزله کوبه1995 نمونه بارزی از نمایان شدن تاثیر ساختگاه بود.

این زلزله با بزرگی 2/7 ریشتر باعث خرابی در قسمت mainland شد در حالیکه در جزایر man-made که خاکریزی صورت گرفته بود خسارت کمی دیده شد.

در main land، تشدید قابل توجه پاسخ لرزه ای مشاهده شد، لیکن در جزیره های man-made کاهش شدید شتاب مشاهده شده است.

با توجه به اینکه پروفیل خاک در جزیره man-made بصورت خاکهای نرم رسی یا رسهای دریایی بوده و ضخامت خاک زیاد بوده است پریود اولیه زمین بیش از 1 ثانیه تخمین زده شده و پریود طبیعی آن در اثر زلزله افزایش یافته بود.

این مسئله دلیل اصلی کاهش حرکات لرزه ای در جزایر بوده است.

از طرفی نزدیکی فرکانس طبیعی زمین و فرکانس غالب زلزله در قسمت mainland موجب تشدید حرکت لرزه ای شده بود.

نکته قابل توجه دیگرآنست که وقوع روانگرایی در man-made بسیار نادر بوده در حالیکه در mainland روانگرایی و خروج آب از زمین مشاهده شده بود.

وجود خاکریز و افزایش عدد SPT در قسمت man-made موجب شد که فشار آب حفره ای اضافی و انرژی جذب شده ودر نتیجه پاسخ تغییر شکلی در خاکریزها کاهش یافته و از پدیده روانگرایی جلوگیری بعمل آید.