השפעת החפייה על תסבולת האלמנט

הקדמה

בפיקוח באתר עם קבלן מקצועי ומנהל עבודה מנוסה עלו שאלות על קטנוניות של מתכננים.

טענות כמו:

• מה זה משנה כיוון הרשתות?
• זה משנה איזה מוט יהיה בשכבה הקיצונית?
• מה משנה מרחק בין החפיות וכמה חפיות באותו מקום?
• כמה כיסוי יש לתת על מוטות הזיון?

צורת סידור הרשתות והשפעתה על התסבולת

במקרים רבים נותנים רשת מינמלית בשטח התקרה ומוסיפים מוטות בודדים במקומות הדרושים. לפעמים המוט נכנס במרווחי הרשת ולפעמים לא, לפעמים חפיית רשתות מתבצעת בהתאמה נכונה ולפעמים לא. מקרים אלו קורים בשל אילוצים אך גם בשל חוסר ידיעה. ובכך תסבולת החתך יורדת משמעותית.

חישובים אלו נפרשו בפני הקבלן והפתיעו את כולנו - הנחת היסוד שכל המוטות מגיעים למאמץ מקסימלי על אף שבחישוב אלסטי ככל שמוט קרוב לציר הניטרלי העיבור קטן ולכן גם המאמץ, בחישוב להרס הם כן מגיעים למאמץ מלא והמוטות הקיצוניים בנזילה.
 

דוגמא

ניקח לדוגמא תקרה בעובי 20 ס"מ עם כיסוי של 2.5 ס"מ. בטון ב-30 עם רשת מינימלית מוט 8 מ"מ כל 20 ס"מ.

הגובה הפעיל למרכז המוט יהיה:  [d = h-c-D/2 = 20[cm] - 2.5[cm] - 0.8/2[cm] = 17.1 [cm

כוח ברשת הפלדה (בהנחה ואינה רשת מרותכת):  F_s = ∅8@20 = 5 × 0.5[cm^2] × 3.5[ton\cm^2] = 8.8

הזרוע לפי חישוב 16.25 ס"מ ולכן תסבולת החתך 1.43 טוןXמטר למטר.

אם קיימת חפייה אידיאלית נשלם על הרשת בפעמיים קוטר המוט ולכן גם הזרוע תקטן בהתאם ל-14.66 ס"מ ועכשיו התסבולת כבר 1.29 טוןXמטר למטר (הקטנה של 10%).

במידה והחפיה לא אידיאלית או בפינה של רשתות בו כבר יש 4 שכבות רשת, ההרחקה תהיה כבר שש פעמים קוטר הרשת והזרוע כבר 11.5 ס"מ והתסבולת בהתאם 1.00 טוןXמטר למטר (הפחתה של 30%).

אם קיים מוט שמתגבר את הרשת אבל לא נמצא בצמוד אליה המאמץ במוט כבר לא יכול להיות מקסימלי כי העיבור בו רחוק מלהיות מקסימלי. 

מסיבות אלו שמענו על מתכננים רבים שנמנעים מפריסת רשתות בתקרות ומאשרים קשירת מוטות בלבד.

חפיית מוטות

הקבלן מתפאר בכך שלא סתם סידר את החפיות בקווים יפים אלא אפילו קשר בתיל כל צמד מוטות. כאן כדאי להבין את מנגנון הפעולה של מוטות בחפיה. העברת כוח המתיחה בין מוטות עובר בלחיצה דרך הבטון שבינהם בשיטת STRUT&TIE ניתן לראות את עבודת חגורות הלחיצה:

במידה והמוטות רחוקים מידי או בכל מיני תנאים נוספים המפורטים בת"י 466 סעיף 7.8.2.3 יש להשלים מוטות רוחביים כדי ליצור את השלמת מערכת הכוחות, אבל גם במידה והם קרובים מידי אין עטיפה אמיתית של הבטון ולכן גם לא ניתן לגייס את כוח הלחיצה הדרוש ולכן אם קבלן מתפאר שהוא הצמיד את המוטות ואפילו קשר בחוט שזור אימרו לו שעדיף להפריד ולהכניס מרווח בקוטר של מוט בין המוטות.

בחפייה של מוטות רבים בחתך אחד קיים מקדם α2. מקדם זה מגדיל את אורך החפייה. לא מדובר במקדם בטיחות למצב שחלק מהחפיות יכשלו אלא מקדם שלוקח בחשבון את כמות חגורות הלחיצה שיאלצו לעבוד באותו אזור ולכן נדרש אורך רב יותר כדי להוסיף חגורות אלו.

הערכים המופיעים למקדם זה מוצגים על פי אחוזי חפיה בדילוג משונה: 20% 50% 100%, אבל אלו ערכים המתאימים לחישוב מתמטי של חגורות הלחיצה ולכן נקבעו כך.

עודף כיסוי

ברזל שלא קיבל את הכיסוי הנדרש בתקן עשוי להחשף לחומרים שונים שיגרמו לקורוזיה מוקדמת שעלולה לנפח את המוט, להגדיל את הסדקים ולהחמיר את התופעה.
   

אך גם כיסוי יתר עלול לגרום לסדק תחילי רחב מהמותר. היות והסדקים נקבעים לפי עיבור הפלדה ובחישוב דמיון משלושים ניתן לראות את עיבור פני הבטון במקום.

עיגון מוט בקצה

בתקרות רבות בהם הרשת מגיעה עד הקיר אך הקיר בוצע כולל הרמת הקוצים, הפועל בשטח לא תמיד ילביש את הרשת מעל והקוצים והרשת לא תגיע מכופפת. התוצאה שלא קיים עיגון בסמך קצה.
החישוב הפשוט הוא בדיקה אם כוח הגזירה המלא מגיע עד הסמך אך פעמים רבות זה לא מתקיים ויש להוסיף "ח" עם אורך עיגון וחבל על הברזל.

קיימות עוד דוגמאות רבות בהם הפרקטיקה באתר והבנת תורת הבטון יועילו לביצוע מבנים נכונים יותר. משפטים כמו "תכניס את הליקוי שלי בתוך מקדמים המוגזמים שלכם" ימנעו אם יובנו המערכות בהם אנו מתכננים.