הנדסה - כלים לתכנון גגות קלים ורעפים - חלק ב`

כניסה לחלק א` (הקדמה) כאן


סיימנו את הפרק הקודם בכמה מילים העוסקות בכללי תכנון בסיסיים לגגות קלים ורעפים. בפרק זה נעסוק בעקרונות תכנון וחישוב אגדים בהתאם להנחיות האגודה האמריקאית לבניית אגדים מתועשים TPI74 - במסמך שפרסמה מטעמה.
 
להלן תמצית הנחיות האגודה:
 
האלמנטים הנמצאים באגד נמצאים בלחיצה או מתיחה כאשר בקורות עליונות ותחתונות מתווסף מומנט ובאלכסונים ישנם רק כוחות ציריים. כל הכוחות באלכסונים אלו יחושבו בהנחה כי הסמך באלמנטים יהיו פין - פין כך שאינו מסוגל להעביר מומנט לתוך הקורה העליונה או התחתונה.
 
מהלכי מומנטים אופייניים באגד:

לצורך חישוב מומנטים בקורות האגד (עליונה ותחתונה) אנו נניח כי הקורות רציפות על גבי סמכים פרקים שהם בעצם הצמתים.
לדוגמה: אם נפרק את האגד הנ"ל לרכיבים הוא יראה כך:
 
להלן דוגמת המלצות האגודה האמריקאית לחישוב מומנטים מקסימאליים:

אגד אופייני חישוב מומנט בקורה העליונה MT
בקורה התחתונה MB
MT=WT*LT**2/9
MB=WB*LB**2/8
MT=WT*LY**2/10
MB=WB*LB**2/8
MT=WT*LT**2/10
MB=WB*LB**2/8
MT=WT*LT**2/11
MB=WB*LB**2/8
 
WT = עומס רציף עליון.
WB = עומס רציף תחתון.
 
באלכסוני האגד (Webs) יש רק כוחות לחיצה או מתיחה. בקורה העליונה יש כוחות לחיצה וכפיפה ובקורה התחתונה מתיחה וכפיפה. עתה יש לוודא שכל קורה ואלכסון עומדים בדרישה זו:

בגגות שבהם האגדים עשויים מפרופילי פלדה דקת דופן, חישוב המאמץ הצירי המותר והמומנט המותר כרוך בחישובים רבים, ולכן תכנון פשטני של אגדים כמוצע כאן אינו מתאים במקרים אלו.

1. עקרונות התכנון
הקפדה על עקרונות אלו תמנע בעיות באתר:

א. ייצור שילוש באגדים - יש לשאוף לייצר אגדים שהם מקבץ של משולשים. שאיפה זו מקנה חוזק ומומנטים מינימאליים בתוך האגד.
אגד הבנוי ממשולשים אגד שבאחד מהסגמנטים שלו אין שילוש

ב. ריאקציות אופקיות - יש לוודא שוב ושוב שבמידה ותוכנן אגד שנלקח בחשבון רתום לקיר ההיקפי עם אפשרות להעביר ריאקציה אופקית למבנה, שאמנם הקיר ההיקפי מסוגל לקבל ריאקציה זו.
 
אגד מרחבי מעוגן בפינות – רתום פין-פין. ריאקציה אופקית בכול רתום

במידה ומסתבר שהקיר הנושא אינו יכול לקבל ריאקציה אופקית, יש לתכנן את האגד כך שהוא לא יעביר ריאקציה זו. בד"כ, שחרור הרתום בקצה האגד גורם לדרישה לקורות הרבה יותר גדולות וחזקות מאשר באגדים הרתומים. מבנים שאין ביכולתם לקבל ריאקציה אופקית הם בתים מתועשים למיניהם כמו צימרים, קראווילות וכו`...
 
אגד מרחבי משוחרר בפינה אחת – גלגיליות. באגד זה אין ריאקציה אופקית
2. שקיעה
יש לתכנן את הגג עם שיקעה מקסימאלית שלL/200-L/300 , לפי שיקול המתכנן. המלצתנו היא ל L/300. לא ניתן לתכנן את השקיעה המדויקת באגד ללא שימוש בתכנת במחשב ייעודית. יש מצבים שקריטריון התכנון הדומיננטי הוא השקיעה ולא החוזק. בחישוב שקיעת האגד/קורה, יש לקחת בחשבון רק עומס קבוע, אבל לא לשכוח בתכנון בעץ, להכפיל את השקיעה המחושבת בפקטור הזחילה. השקיעה ארוכת הטווח בעץ היא כפולה מהשקיעה המיידית. דבר זה מסביר כיצד ניתן לראות גגות רבים ששקעו מספר שנים לאחר גמר הרכבת הגג.

3. הקשחות

יש לדאוג להקשחת קונסטרוקציית הגג בשני מישורים. הקשחה במישור העליון והתחתון והקשחת האלכסונים.

א. הקשחת הגג במישור העליון - יש להקשיח את הגג בכללותו, לשם מניעת אפקט הדומינו שהוא למעשה קריסת האגדים. הקשחת הגג מתבצעת בד"כ ע"י התקנת קורות במישור הקורה העליונה. המרווח בין ההקשחות ניתן ע"י הנוסחה הבאה: S=16.5-0.3xL

 
דוגמה להקשחת הגג במישור העליון. פרט זיג-זג
 
תכנית גג עם 4 הקשחות "V" במרווחים "S" בין ההקשחות

ב. הקשחת האלכסונים - יש לבצע הקשחה באלכסונים הפנימיים בתוך האגדים נגד קריסה צידית. הקשחת האלכסונים היא דרישת התכן. בד"כ בתכנון יש דרישה להקשחת אלכסון הנמצא בלחיצה, או אלכסון ארוך במיוחד.

הקשחת האלכסון

חשוב: חוזקו של אלכסון עם הקשחה הוא פי 4 מאלכסון ללא הקשחה. על המתכנן/הגגן להיות מודע לנתון זה, שניתן גם לקרוא זאת כך: אלכסון ללא הקשחה יכול לשאת רק 25% מעומס התכן.
 
קו הקריסה באלכסון בלחיצה ובלי הקשחה

יש להקפיד על התקנת הקשחות באלכסונים ע"פ דרישת התכן. הקשחת אלכסון לאורכו ללא ההקשחות בהצלבה לא אפקטיבית. את ההצלבה יש למקם במרווחים "S" מהנוסחה שלמעלה.


ג. הקשחת הקורה התחתונה - בגג שבו התקרה מחוברת ישירות לקורה התחתונה, כמו תקרת גבס, אין צורך להוסיף הקשחה לקורות התחתונות. בגגות שבהם אין תקרה, או התקרה תלויה כמו תקרה אקוסטית, יש לקבע את הקורה התחתונה ע"י הרצת קורות הקשחה לאורך המבנה, עם קיבוע זיג-זג לסירוגין. המרווח בין ההקשחות הוא "S" כמפורט בנוסחה למעלה.
הקשחת אלכסונים עם הצטלבות. אפקטיבי.
ההצלבות לא מאפשרות קריסה צידית.
הקשחת אלכסונים ללא הצלבות. לא אפקטיבי.
ההקשחה לא מונעת קריסה צידית.
4. עומסים
בתכנון אגדים, יש לקחת בחשבון את כל העומסים הפועלים על האגד:
א. עומס קבוע - רעפים, תקרה.
ב. עומס משתנה - כנדרש בת"י 412, ואדם במשקל 90 ק"ג הולך על הגג ובתוך הגג.
ג. עומס שלג.
ד. עומס רוח - יש לשים לב לרתום הגגות למבנה. בגגות בשיפועים קטנים עם כיסוי קל כמו איסכורית. יש לדאוג לרתום הגג למבנה כדי למנוע מכוחות היניקה לתלוש את הגג מהמבנה.
ה. מיכלי מים וקולטים.
ו. תליות שונות - מתקני תאורה וכו`.
ז. מערכות מיזוג ותעלות.

יש לתכנן את העומסים ע"פ שילובי העומסים המפורטים בתקן. גם כאן התוכנות הייעודיות עושות את חישוב שילובי העומסים עבורנו. אחת התוכניות המובילות בתחומן כיום היא תוכנת מייטק 20/20 ובהמשך נקדיש פרק שלם עבור תוכנה זו .

פרק הבא אביא דוגמאות חישוב מפורט של גגות הבנויים מקורות עץ וכן אגדים הבנויים מפלדת דקת דופן מסוג "אולטרא ספן " של איג`ס בנוסף נביא דוגמאות לפרטי חיבור תקינים בגגות רעפים מעץ ופלדה ואת התייחסות התקן הישראלי לנושא .
מאמרים נוספים שכתבתי