האם מבני מגורים בני 30 ומעלה עמידים לרעידת אדמה חזקה בארץ ?

תקציר

הכתבה מתייחסת לסוג מסוים של מבנים בעייתיים - מבני מגורים שלוש עד ארבע קומות, ללא פיר מעלית, בנויים על קומת קרקע מפולשת (1) (קומה גמישה המורכבת מעמודים בדלים). מוערך שמספר המבנים מסוג זה הקיימים כיום בארץ נע בין 10,000 ל-16,000 מבנים, מפוזרים בכל הערים הגדולות, אשר נבנו עד שנות השבעים, בהם מתגוררים כמיליון תושבים.

שלוב של מבנים מסוג זה עם רעידת אדמה חזקה במיוחד עלולה לגרום לתוצאות חמורות ביותר בקנה מידה לאומי. הכתבה מפרטת את נקודות התורפה של סוג זה של מבנים והצעות אופרטיביות, מבחינה קונסטרוקטיבית לחיזוקם כמו כן מובאת הצעה של מודל כלכלי אפשרי ברמה אסטרטגית לפתרון הבעיה, לאור המציאות העגומה הנובעת מאוזלת היד של הממסד באכיפת החלטותיה (מס` 1387) מתאריך 1/3/1990 ומכישלון של תכנית תמ"א 38, לאחר ניסיון של חמש שנים מאז הופעלה לראשונה.

היסטוריה של רעידות אדמה בארץ (2)

ישראל שוכנת לאורך שבר גיאולוגי (3) ארוך מאוד, עתיק יומין, הקרוי השבר הסורי-אפריקאי. שבר זה שהוא ממשיך להיות פעיל בימנו מתחיל מדרום טורקיה, מגיע לאזורנו דרך בקעת הלבנון ממשיך באזורנו לאורך נהר הירדן, ים המלח, הערבה, מפרץ אילת, ים סוף ומסתיים במזרח אפריקה.

קיים שבר נוסף קצר יחסית באורכו הקרוי שבר יגור או העתק הכרמל. שבר זה מתחיל מספר קילומטרים מזרחה מיגור, מגיע לים ונכנס כ-20 ק"מ נוספים מערבית לתוכו. שבר זה למרות היותו קצר באורכו מהווה לש עצמו בעיה רצינית מאחר והוא עובר דרך מרכזי אוכלוסיה צפופים של חיפה, הקריות, טבעון, יוקנעם, שפרעם ועוד.

לישראל ישנה היסטוריה ארוכת שנים של רעידות אדמה חזקות אשר גרמו לנזקים כבדים בנפש וברכוש. החל משנת 1033 ועד לימינו, במשך כאלף שנה פקדו באזורנו תשע רעידות אדמה הרסניות בעוצמות ש"ע לסקאלת ריכטר 6.6 – 6.25 = (4)RMS, ז"א כל מאה שנה בממוצע רעידת אדמה חזקה במיוחד. יש לציין שחלק מרעידות אלה הגיעו עד רצועת החוף בהן נפגעו ערים כגון, רמלה, לוד, עזה ויפו.

מאפיינים הקשורים לרעידות אדמה

רעידות אדמה לא ניתנות לחזוי מראש מבחינת עיתוי התרחשותן, על ציר הזמן.
רעידות אדמה חזקות במיוחד הן נדירות יותר אך חוזרות באזור הגיאוגרפי שלנו פעם ב-100 שנה בממוצע.
אובדן חיי אדם, פצועים ונזקי רכוש הם לא תוצאה ישירה של רעידת אדמה חזקה במיוחד אשר עלולה להתרחש בכל רגע או בעוד 10 דקות או 10 ימים או 10 שנים. כל אלה נגזרים מבניה לקויה ו/או בניה אשר לא תוכננה כראוי לפי תקנים וסטנדרטיים מקובלים המתייחסים לאזור שהמבנים מוקמים. העובדות והשוואתן בשתי הרעידות האחרונות אשר התרחשו לאחרונה בהאיטי בתאריך 12.1.2010 וצ`ילה בתאריך 27.2.2010, הוכיחו הנחה זאת מעל לכל ספק. בהאיטי נהרגו כ-280,000 איש ברעידה שעוצמתה הייתה RMS=7.0 לעומת המצב בצ`ילה שם נהרגו מאות אנשים ברעידה עם עצמה של RMS=8.8.
מאחר ומדינת ישראל הינה צרה יחסית לאורכה, מבחינה גיאוגרפית וצמודה לכל אורכה לשבר הסורי-אפריקאי, בתוספת "שבר יגור" התקוע כמעט כולו בתוך ישראל, כל רעידת אדמה חזקה במיוחד, עם רדיוס השפעה של 100 עד 150 ק"מ מסביב למוקד, תגיע ותשפיע לכל אותם אזורים מאוכלסים יותר לאורך רצועת החוף והרצועה הפנימית של מדינת ישראל. דוגמה לכך מהעבר – העיר רמלה אשר נהרסה כליל בשנת 1034 וסבלה נזקים כבדים יחד עם עזה ברעידה שהתרחשה בשנת 1546, ונפגעה קשות עם העיר לוד ברעידה האחרונה בשנת 1927.
מבנים אשר תוכננו ונבנו כראוי באזורים סייסמים בעייתיים כגון טבריה, קירית שמונה, בית שאן או יריחו למשל, יחזיקו מעמד טוב יותר מאשר מבנים ברצועת החוף אשר לא תוכננו נכון או תוכננו ובוצעו לא מספיק טוב.
יש לזכור שגם מבנים אשר תוכננו ובוצעו כראוי, בשעת מבחן, עלולים להינזק ולקבל דפורמציות גדולות, שקיעות, סדקים בקירות או צניחה של חלקי בטון רופפים, חלונות וכו`. נזקים אלה מקובלים כל עוד לא חלה התמוטטות בשרשרת וקריסה של כל המבנה או חלקים ממנו, כאשר המטרה העיקרית היא להגיע למינימום של אבדות בנפש. התקן הישראלי לרעידות אדמה ת"י 413 בנוי על תפיסה זאת.

רוב המבנים אשר נבנו במשך למעלה מ-45 שנה עד לפרסום התקן (1930-1975) היו בתים בני 3 קומות לפעמים 4 קומות בנויים על עמודים בדלים, ללא פיר מעלית. הבניין הראשון אשר נבנה בשנת 1932 בסגנון הזה היה בית אנגל הנמצא עד היום בקרן הרחובות – שד` רוטשילד ורח` מזא"ה בתל-אביב, אשר תוכנן ע"י האדריכל הדגול זאב רכטר. המתכננים באותה תקופה, אדריכלים ומהנדסים, לא היו מודעים מספיק לנושא הסייסמי. במשך השנים התפשט הסגנון של בית אנגל מחוץ לעיר תל-אביב, מאחר והוא כנראה התאים מאוד לתנאי הארץ.

בהערכה גסה ישנם כיום בין עשרת אלפים לששה עשר אלף מבנים מסוג הזה שהם בגיל 30 עד 75 שנה, חלק לא מבוטל ממבנים אלה גובלים כיום לשני השברים אשר הוזכרו קודם לכן. במבנים אלה נדרשת התייחסות מיוחדת המתחילה מבדיקות יסודיות בצורה מסיבית, הערכת מצבם וחיזוק מותאם כנדרש אשר יפורט בהמשך.

נקודות תורפה של המבנים הבעייתיים

קומת העמודים המפולשת (קומת הקרקע) מהווה קומה גמישה (קומה רכה) יחסית לקומות העליונות שהן יותר קשיחות, אך לא חזקות במיוחד. בנוסף על כך גם עיקר המסה של הבניין אשר נמצאת גבוה יותר תורמת להפחתת היציבות של המבנה. הקומה המפולשת הינה החוליה החלשה בשרשרת המבנית של הבניין. מאחר וכל הכוחות האינרציה "מתנקזים" כלפי מטה בחזרה, לכוון הקרקע, נוצר מצב שבהעדר פיר מעלית קשיח מבטון מזוין, אין מי שיקבל את הכוחות האלה, למעט העמודים בקומת הקרקע. במצב של רעידת אדמה חזקה וממושכת (מעל 30 שניות) כתוצאה מחלופי המאמצים בעמודים אלה, נוצרים פרקים פלסטיים בחבור העמודים עם תקרת קומת הקרקע.

בהמשך הרעידה סטיות התנודות גדלות באופן שהבניין מנסה "לברוח ולהתנתק" מהחבור עם העמודים באופן שגם הפרקים הפלסטיים מגיעים להרס מוחלט. במצב הזה קריסת המבנה או חלקים ממנו היא בלתי נמנעת. לתופעה זאת תורמת העובדה שבמבנים רבים, כמעט הרוב, העמודים הבעייתיים האלה אינם קשורים עם קורות קשר בינם לבין עצמם במפלס פני הקרקע ולכן כשל המבנה מקדים לעומת מבנה "המצויד" עם קורות כאלה. מכניזם דומה לזה שפורט לעיל ראינו במספר לא מבוטל של מיקרים ברעידת האדמה האחרונה בהאיטי אשר התרחשה בתאריך 12.1.2010.

* הרס הפרקים הפלסטיים בחיבור של עמודי קומת הקרקע עם התקרה (לאחר רעידת האדמה האחרונה בהאיטי 12/01/2010). זכויות יוצרים שמורות ל INSTITUTE OF STRUCTURAL ENGINEERS, LONDON (EEFIT)

אפשרויות חיזוק

יש לשקול את כדאיות החיזוק של מבנים בני 50 שנה ומעלה אשר לא מיועדים לשמור ומצבם הפיזי גרוע. פתרון חלופי סביר כיום, מבחינה כלכלית, הוא לנקוט בפתרון של פנוי-בנוי. במבנים פחות ישנים במידה ומגיעים למסקנה שישנו יתרון כלכלי בלהאריך את תקופת שמושם, ניתן יהיה לחזק באחד האמצעים הבאים או שלוב של כמה מהם כמפורט להלן:

1. בניית ממ"דים

בניית פירי ממ"ד לכל הדירות בבנין, ניתן יהיה לנצל בשני אופנים. כחדרים לכל דבר וכמגדלים קשיחים מבטון מזוין אשר "כולאים" את הבניין ומחזקים אותו מבחינה סייסמית. פירי ממ"ד ניתן לתכנן ולבנות לפי החוק מחוץ לקווי בנין במידה ואין ברירה אחרת.

2. קירות הקשחה

קירות הקשחה הידועים גם בקירות גזירה מבטון מזוין מהווים פתרון יעיל לעמידות סייסמית של מבנים מסוג זה. ניתן ליצור עם קירות כאלה חללים סגורים בק"ק לבנות דירות מגורים, משרדים או גני ילדים. פתרון זה מקשיח את הקומה המפולשת ומביאה אותה גם לניצול טוב יותר מבחינה כלכלית, במידה וניתן לוותר על מקומות החנייה ולמקם אותם מסביב לבניין כל עוד המגרש מספיק גדול למטרה זאת.

3. פיר מעלית

תוספת פיר מעלית מבטון מזוין לא תוכל לפתור את כל הבעיות הסיסמיות של הבניין. במקרה הטוב פיר מעלית כזה יוכל לגרום להגדלת הקשיחות האופקית של המבנה. בנוסף על כך תוספת מעלית תורמת לשדרוג ערך הכספי של הדירות בקומות העליונות. תוספת פיר מעלית במבנה קשורה בהרבה מקרים בבעיות לוגיסטיות של שלוב הפיר במבנה, הקשר עם חדר המדרגות והפודסטים, בעיות של נגישות, של מיקום המעלית במקום הנכון, הפרעות בנושאי אוורור, תאורה ועוד.

4. דריכת קירות בניה

שיטות דריכה של קירות בני (לבנים או בלוקים) פחות נפוצות בחיזוק סייסמי של מבני מגורים. דריכת קירות של פיר חדר המדרגות עם כבלי דריכה לכל גובה הבניין או דריכה של קירות חוץ, מעלה את תסבולת הגזירה של קירות אלה באופן שניתן לנצל אותם לעמידות בפני רעידות אדמה. דריכת קירות בני משולבת בדרך כלל עם קירות הקשחה נוספים מבטון מזוין כגון פיר מעלית או עם קירות הקשחה נוספים. היתרון הגדול של שטות אלה מתבטא בכך שהעבודה מבוצעת בקירות קיימים מחוץ לדירות.

5. חיזוק עמודים בק"ק

חיזוק עמודים בדלים בק"ק באמצעות עטיפות דקות מבטון מזוין בעל חוזק גבוה מאוד או לחלופין עם יריעות CFRP או GFRP שהן יריעות עשויות ממטריצה פולימרית עם סיבי זכוכית או פחמן. בנוסף על כך על ידי שפור פרט החבור בין עמודים אלה והתקרה ו/או קורות תקרת קומת הקרקע ניתן לתכנן מסגרות אשר יוסיפו לעמידות הסייסמית של המבנה. פרטי החבור יכולים להיות מפרופילי פלדה וברגים דרוכים בעלי חוזק גבוה. חיזוק עמודים מסוג זה יש לתכנן ולבצע בצורה מקצועית ולא כפי שרואים היום במספר מקומות בארץ בצורה חובבנית ושגויה, כבר לא להזכיר את הכיעור שהחיזוק תורם לחזית הבית.

6. קורות קשר

מתחת לפני הקרקע יש לצקת קורות קשר אשר יבטיח חבור כל עמודי היסוד בינם לבין עצמם. קורות הקשר מתוכננות להבטיח תזוזה אופקית זהה, בכל הכוונים של כל היסודות בזמן רעידת אדמה. תכנון מפלס היציקה של קורות אלה הוא די בעייתי מאחר ומצד אחד אנו מעוניינים לקבל תזוזה זהה בכל היסודות, אך מצד שני יש להיזהר לא ליצור עמודי יסוד קצרים אשר עלולים להגיע להרס מוקדם בשעת מבחן, בגלל הגדלת כוחות הגזירה בעמודים אלה.

חיזוק המבנים, בכל מקרה, חייב לקחת בחשבון את שלושת הנקודות הבאות:

לערוך בדיקות סטטיות וכלכליות מקדמיות לגבי כל מבנה בנפרד ולהוציא חוות דעת עם הצהרת כוונות ומסקנות ברורות.
החיזוק יכלול אחד מהאמצעים המפורטים לעיל או שלוב של מספר אמצעים בתוספת שיטות נוספות, לפי הצורך, בהתאם לשיקוליו של המהנדס המלווה על מנת להגיע לפתרונות אופטימאליים.
החיזוק יתוכנן על ידי מהנדסים מיומנים, בעלי ניסיון ויבוצע ע"י קבלנים מורשים באותן רמות. לפני תחילת בצוע החיזוק, יהיה צורך להגיש את כל החשובים הסטטיים ותכניות מפורטות ללשכת מהנדס הרשות על מנת להוציא היתר חיזוק.

הצעה ברמה אסטרטגית למודל כלכלי חלופי לתמ"א 38

בכדי שלעבודות החיזוק יהיו הסיכויים המרבים לצאת לפועל יש צורך להתחיל בחקיקה מתאימה ובגיוס כספים למטרה הזאת, כאשר הגורם המוביל והמרכזי יהיה הממסד. עד היום 5 שנים לאחר שתמ"א 38 התחילה את דרכה, לא ראינו כל הצלחה גורפת וכל זאת באזורים שמחירי הנדל"ן גבוהים מאוד, קל וחומר ניתן להגיד לגבי ישובי הפריפריה שם תמ"א 38 תמה בכישלון צורב וזאת בלשון המעטה. תיאורטית הרעיון של תמ"א 38 מצוין - מעשית עד היום זה לא עבד כפי שכולנו הינו רוצים לראות.

מאחר ומדובר כאן בבעיה רצינית בקנה מידה לאומי, לא ניתן להשאיר אותה לחסדי תנודות השוק של ביקוש והיצע, לכן יש לשקול לעבור למודלים כלכליים אחרים כאשר הממסד הוא הגורם המוביל מכל הבחינות. להלן הצעדים שיש לנקוט מבחינה אסטרטגית בכדי לפתור בעיה זאת.

1. עריכת סקר ארצי עם מיפוי כל מבני המגורים הבעייתיים, אשר ידרג אותם לפי דרגות הסיכון.

2. קביעת סולם קדימויות וטפול עקבי בסולם זה.

3. הערכת מצב, אומדנים כספיים וחקיקה.

4. גיוס התקציב הדרוש עבור חיזוק המבנים הבעייתיים בכל הארץ באמצעות מלווה חובה כללי אשר יוחזר לאחר שנים מספר, צמוד, נושא ריבית.

5. הסכום המשוער הדרוש לכסוי כל ההוצאות הכולל: ניהול, בצוע סקרים, תכנון, פקוח, בצוע החיזוקים והוצאת ממון יגיע ל-6 מיליארד ₪ מבוסס על חיזוק עשרת אלפים בתים. סכום זה בטל בשישים לעומת הנזקים הישירים ועקיפים שהמדינה עלולה להיקלע בנסיבות טרגיות לא נעימות.

6. חלוקת התקציב המגויס בין העיריות והועדות המקומיות אשר ישמשו הזרועה האופרטיבית של הממסד. העיריות והועדות המקומיות יפעלו באמצעות החברות הכלכליות העירוניות.

לשכות מהנדסי הערים יבחנו חלופות חיזוק, כדאיות כלכלית, פיתוח תכניות פנוי בנוי בצורה מזורזת. במקרה של עבודות חיזוק הם יממנו עבודות אלה ויפעילו בקרה על התכנון והבצוע כפי שמקובל כיום לגבי מבנים חדשים.

7. הכספים המושקעים לחיזוק המבנים יוחזרו למדינה צמודים עם ריבית בעת מכירת הדירות. על מנת להבטיח החזרת החוב, המוערך באופן גס על 27,000 ₪ לדירה במחירים של היום, תרשם בספרי המקרקעין הערת אזהרה לזכות המדינה. הדיירים לא יצטרכו לממן את הוצאות החיזוק מאחר והחוב ישולם עם מכירת הדירה. כמו כן הוצאה זאת תקוזז חלקית עם עליית ערך הנכס לאחר החיזוק.

8. הדיירים בעצמם באמצעות ועד הבית יוכלו ליטול את התפקיד של יזם בכל הבניה שהיא מחוץ למסגרת עבודות החיזוק כמו למשל בניית ממ"דים או סגירת קומת הקרקע ומכירתה או השכרתה כמו כן בניית מעלית אשר עשויה לשדרג אוטומטית את מחיר הדירות בזמן מכירתן. עבור עבודות אלה יצטרכו הדיירים לממן בעצמם את ההוצאות מבלי להעמיס אותן על המדינה או להסתפק פשוט בחיזוק בלבד אשר ימומן כאמור על ידי הממסד.

9. על מנת לבדוק את המכניזם של המודל הכלכלי המוצע לאחר עבוד כל פרטי הפרטים יהיה צורך ליישם PILOT באחד הישובים אשר יבחר מראש וזאת על מנת לבחון לבדוק ולתקן את כל ההליך ורק לאחר מכן ליישם את התכנית המעודכנת בקנה מידה ארצי. זאת צריכה להיות הדרך אשר עשויה להבטיח תוצאות חיוביות בהשגת המטרה העיקרית – חיזוק מבני מגורים בסיכון גבוה. לפי המודל הזה המדינה לא תשא בהוצאות החיזוק אך תצטרך להוביל את הפרויקט הלאומי הזה ולממן אותו לאורך כל הדרך עד להחזרת הכספים על ידי הדיירים עצמם (מעורך כ-190,000 דירות).

הזמן המוערך עד לסיום פרויקט לאומי זה בין שמונה לעשר שנים. מיותר לציין שעל הרשויות הממשלתיות, העירוניות והציבוריות חלה גם החובה לטפל באינוונטר המבנים שלהם ולפעול בהתאם, הכל על חשבונם. מומלץ, כמעט נדרש, לפחות לבדוק מבנים אלה, גם אם הם נבנו לאחר שנת 1980, ולוודא שהם עמידים לפעילות סייסמית חזקה במיוחד, כפי שאנו צופים שתתרחש אך בעיתוי בלתי ידוע מראש.

פרוט למילות מפתח

(1) קומת קרקע מפולשת - מהמילה פלישה, קומת עמודים פתוחה מוצלת עם גינון ו/או חנייה או שניהם ביחד.

(2) רעידת אדמה - היא תוצאה של הזזה פתאומית, יחסית בין שני לוחות טקטוניים ברגע שפועל לחץ פנים אדיר כלפי מעלה, המגיע מפנים כדור הארץ וגובר על החיכוך הקיים בין שני הלוחות. מוקד הרעש נקרא גם (EPICENTER) ועוצמת האנרגיה במקום זה נמדדת לפי סקלת ריכטר בטווח בין 1 עד 12.

(3) שבר גיאולוגי או העתק – קו הגבול המשותף בין שני לוחות טקטוניים.

(4) RMS - RICHTER MAGNITUDE SCALE

(4) ראשי תיבות בשימוש כתבה זאת.

בתמונה: דוגמה של קריסת ק"ק ברעידת האדמה האחרונה בהאיטי. 12/01/2010 (זכויות יוצרים שמורות ל(EEFIT)

בתמונה: עמודים בקומת קרקע אשר נפגעו ברעידת האדמה האחרונה בהאיטי

בתמונה: בית אנגל, הבניין הראשון בארץ שנבנה עם קומה מפולשת

בתמונה: מבנים עם תכנון אי-רציונאלי מבחינה סיסמית

יעקב אהרונוב

אינג` יעקב אהרונוב, מהנדס בנין יועץ ומנהל משרד לתכנון מבנים. בנוסף, משמש כיו"ר אגוד מהנדסי מבנים וגשרים, ארגון המהנדסים והאדריכלים העצמאים וכמרצה עמית בכיר בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון