קיימים מספר תקנים ישראלים (ת"י) שקובעים מקדם בטחון נדרש לתכנון עוגן כימי או עוגן מכני. דוגמה בולטת היא תקן קירות מסך שדורש מקדם בטחון של 4 ביחס לעומס הכשל.
אך עקב חוסר תקנים ישראלים ייעודיים לעיגון, אנו משתמשים בארץ בתקנים האירופאים EN 1992-4:2018, שאינם עובדים עם מקדמי בטחון קבועים אלא עם מקדמים התלויים בסוג הכשל. לדוגמה, כשל בפלדה בגזירה דורש מקדם בטחון קטן בהרבה מכשל בשליפה.
מאמר זה מסביר כיצד לשלב בין שתי מערכות הדרישות בצורה מקצועית ונכונה.
הבהרת המושגים שמשתמשים בתקנים האירופאים
התקן האירופאי לעיגון מגדיר שרשרת של עומסים, כל אחד מביא בחשבון שכבה נוספת של מקדמי בטחון:
התקן הישראלי עובד עם יחס אחד (מקדם 4) בין עומס הכשל האולטימטיבי לעומס השירות. התקן האירופאי מפצל את הביטחון למספר שכבות לפי סוג הכשל וסוג העומס.
השוואה בין תסבולת עוגן בודד לעומס המופעל עליו
דרישות התקן הישראלי מתייחסות לתסבולת של עוגן בודד יחסית לעומס המופעל עליו, ולא לתכנון קבוצת עוגנים כפי שמופיע בתקנים האירופאים. בפועל יש להשוות:
Fu,m (עומס כשל אולטימטיבי) – מנתונים טכניים מאומתים, מתקנים, או מבדיקת שליפה בשטח
מול: NSd – העומס המופעל על העוגן ללא שום מכפילים
הדרישה: Fu,m ≥ 4 × NSd
כאשר מופיע רק עומס כשל אופייני בנתונים הטכניים, ניתן להעריך:
| סוג עומס | הפרש ממוצע בין Fu,m ל-FRk | הערה |
|---|---|---|
| שליפה (Tension) | כ-+25% | Fu,m ≈ 1.25 × FRk |
| גזירה (Shear) | כ-+10% | Fu,m ≈ 1.10 × FRk |
חישוב סה"כ מקדמי בטחון בהתאם לתקנים האירופאיים
הנתון המופיע בתעודות התקן הוא תמיד עומס כשל אופייני (FRk). מקדם הבטחון (γM) בין FRk לעומס תכן משתנה לפי סוג הכשל:
| סוג הכשל | מקדם γM | ממוצע מקובל | הערה |
|---|---|---|---|
| כשל בחיבור העוגן / קונוס בטון | 1.5 – 1.8 | 1.65 | שליפה בדרך כלל |
| כשל בפלדה | 1.25 – 1.5 | 1.35 | גזירה בדרך כלל |
מקדם העומס (γF) בין עומס תכן לעומס שירות: 1.4 (2/3 עומס קבוע × 1.35, ו-1/3 עומס משתנה × 1.5).
סה"כ מקדם בטחון מהעומס האולטימטיבי עד עומס השירות:
השוואה בין מקדם בטחון 4 (ת"י) לבין מקדם בטחון אירופאי
| סוג כשל | מקדם EN (מ-Fu,m לשירות) | דרישה ישראלית | ניצול מקסימלי מ-FRd |
|---|---|---|---|
| שליפה (כשל בבטון/הדבקה) | 2.9 | 4 | 75% |
| גזירה (כשל בפלדה) | 2.35 | 4 | 59% |
יש לוודא שהעומס על העוגן מנצל לכל היותר 75% מתסבולתו בשליפה ו-55%–60% בגזירה.
לחלופין, ניתן לשלב ישירות לתוך חישוב EN על ידי הכפלת הכוחות:
דעה אישית בנושא
בזמן כתיבת התקן הישראלי לקירות מסך בעבר הרחוק, לא יכלו להתחשב בתקן האירופאי השמרני לתכנון עוגנים, ובמיוחד לא בהגדרת "בטון סדוק" עם תסבולת מופחתת בין 35% ל-55% בגלל חשד להופעת סדק עתידי במיקום העוגן.
למתכננים נטייה טבעית להתחשב בבטון כסדוק ליתר בטחון – כי הגבולות של ההגדרה אינם ברורים מאוד (ראו תקנון בריטי בנושא) והספקים דוחפים לכך בין היתר בגלל אינטרסים כלכליים.
אם המתכנן קובע שהבטון סדוק, ייתכן שהעוגנים יחזיקו פי 6 מהעומס המופעל בפועל – מקדם כפול מהנדרש.
בשליפה – ניתן להתווכח על זה כי התקנה לא טובה יכולה לפגוע בתסבולת. בגזירה – הדרישה קשה להצדקה: התסבולת בגזירה תלויה רק בקוטר העוגן ובטיב הפלדה, ואינה מושפעת מאיכות ביצוע ההתקנה.
סיכום
נקודות מפתח
- תכנון רגיל לפי EN 1992-4 מניב ברוב המקרים מקדם בטחון בפועל של יותר מ-4.
- ניתן לבדוק עמידה בדרישת ת"י בבדיקה פשוטה: Fu,m ≥ 4 × NSd.
- בשליפה – ניצול עד 75% מהתסבולת בחישוב EN מספיק למקדם 4.
- בגזירה בפלדה – ניצול עד 55% מהתסבולת בחישוב EN מספיק למקדם 4.
- כפל כוחות שליפה ב-1.4 וכוחות גזירה ב-1.9 לשילוב ישיר בחישוב EN.
- הגדרת "בטון סדוק" כברירת מחדל עלולה לגרום להחמרה יתרה בגזירה ללא בסיס הנדסי מוצק.
