איזה עוגן מתאים לחיפוי אבן שלי ?
21 במאי 2018איך לשלב דרישות מקדם בטחון של התקנים הישראלים עם התקנים האירופאים לעיגון ?
24 ביוני 2018הנחיית ה-BBA מס' 39 (UK): ההבדל בין בטון סדוק ללא סדוק
ההחלטה אם להתייחס לבטון כ"סדוק" או כ"לא סדוק" היא אחת ההחלטות התכנוניות המשמעותיות ביותר בבחירת עוגן מכני או עוגן כימי, משום שהיא קובעת לא רק את סוג העוגן המתאים אלא גם את התסבולת המותרת לו. Guidance No 39 של ה-British Board of Agrément (BBA) הוא מסמך "הנחיה נוספת" (Other Guidance) הנדרש על פי התקן האירופאי הישן ETAG 001 לעיגון מכני בבטון, ומספק כללי אצבע מעשיים להחלטה הזו. המאמר הנוכחי הוא תרגום מדויק ומורחב של ההנחיה, כולל הבהרות חשובות שהיו חסרות בגרסאות מתורגמות קודמות.
למה זה חשוב למתכנן ולמתקין?
ההנחיה אינה עוסקת בשאלה אם נראים סדקים בבטון בעין. היא עוסקת בהסתברות שסדק חדש יתפתח באזור העוגן, או שסדק קיים יתרחב, במשך חיי השימוש של העוגן. ככל שהאזור מוגדר "לא סדוק", ניתן בדרך כלל להשתמש בעוגן מכני (כגון עוגן חץ) המאושר לבטון לא סדוק בלבד. ככל שיש חשש לבטון סדוק, יש להשתמש בעוגן בעל אישור ETA לבטון סדוק – בדרך כלל עיגון כימי.
תחולת ההנחיה ובטון "צעיר"
ההנחיה חלה על עוגנים בעלי אישור אירופאי (ETA) לפי ETAG 001, המותקנים במבנים חדשים או קיימים בבריטניה, לאחר שתנועות ההתכווצות התרמית (Thermal Movement) וההתכווצות מהתקשות (Shrinkage) של הבטון פסקו במידה ניכרת. שני סוגי התנועה הללו אינם נמדדים באותו פרק זמן, ובמקור התורגמו בטעות לטווח אחד גורף בלבד:
- תנועה תרמית (הבולטת מבין השתיים) – ניתן להניח שהיא פוסקת לאחר 28 יום מיציקת הבטון.
- התכווצות (Shrinkage) – תלויה בסוג האגרגט (החצץ/האבן בתערובת): עם אגרגטים בעלי התכווצות נמוכה ניתן להניח שההתכווצות המשמעותית פוסקת לאחר 56 יום; עם אגרגטים אחרים, מתאים יותר טווח של 90 יום.
ההנחיה גם מניחה כי תכנון, פירוט (detailing) וביצוע המבנה תואמים לתקנות הרלוונטיות – ובפרט, שמפרקי תנועה (Movement Joints) הוצבו כנדרש וכי פירוט הזיון תואם לנוהג הטוב המקובל.
ההגדרה הרשמית של "בטון לא סדוק"
בבסיס ההגדרה עומדים ארבעה עקרונות הסתברותיים:
- תסבולת העוגן אינה מושפעת מנוכחות סדקים בעת ההתקנה עצמה, אלא מהתנועה העתידית של סדקים אלה. רק עומסים שמופעלים על העוגן לאחר ההתקנה רלוונטיים לעניין זה.
- עומסים המוטלים על רצפות ותקרות משתנים בזמן ובמקום, כך שכל התייחסות מציאותית לעומס חייבת להיות במונחי הסתברות.
- העומס שנושא העוגן הוא בדרך כלל בלתי תלוי בעומס המוטל על המבנה כולו – ולכן יש כאן הסתברות משולבת (Joint Probability) של שני גורמים נפרדים.
- סדקים בבטון מופיעים במרווחים קבועים פחות או יותר. האם עוגן ספציפי יתקרא בדיוק לסדק הוא, גם הוא, עניין של סבירות.
ההגדרה התקנית המלאה
"בטון לא סדוק הוא בטון שבו ההסתברות נמוכה באופן סביר שסדקים חדשים יתהוו לאחר התקנת העוגנים, או שרוחב הסדקים הקיימים יגדל באופן משמעותי במהלך חיי השירות של העוגנים ובעומק משמעותי ביחס לעומק התקנה של העוגן."
זוהי הגדרה תיאורטית, שתכליתה לתמצת את כל השיקולים שלעיל. בפועל, התכנון בשטח מבוסס בדרך כלל על כללים מעשיים פשוטים יותר – כמפורט בהמשך.
הוראות "מחויב מאליו" (Deemed-to-Satisfy) והנוסחה התקנית
על פי ה-BBA, ניתן להניח שדרישת ההגדרה מתקיימת ללא כל חישוב, באלמנטים מבניים מסוימים ובמיקומים מוגדרים בתוכם – ראו טבלה 1 בהמשך. השיטה ה"בטוחה" (Fail-Safe Method) של ETAG 001 קובעת את התנאי הבא להנחת בטון לא סדוק:
היכן:
- σ₁ – הלחץ בבטון הנגרם מעומסים חיצוניים, לרבות עומסי העגינה עצמם, כאשר לחיצה (Compression) מקבלת ערך שלילי.
- σᵪ – הלחץ בבטון הנובע מריסון (Restraint) של עיוותים פנימיים וחיצוניים מוטלים, כגון תנועות תרמיות והתכווצות.
באיורי טבלה 1 הונח כי σᵪ = 0, כך שרק האזורים העשויים להיות בלחיצה (Compression) הוגדרו כ"לא סדוקים". באלמנטים מבטון דרוך מראש (Pre-stressed), שבהם הלחצים הפנימיים ידועים בדיוק רב יותר, ניתן להגדיר חלק גדול יותר של המבנה כלא סדוק. כמו כן, באלמנטים לא מרוסנים – כגון קונסולות (Cantilevers) – ניתן להשתמש בתסבולת המתיחה העצמית של הבטון כדי להרחיב את אזורי הבטון המוגדרים כלא סדוקים.
טבלה 1 – רשימה חלקית למיקומי בטון לא סדוק לפי סוג אלמנט מבני
ה-BBA מציגה תשעה סוגי אלמנטים מבניים נפוצים, ועבור כל אחד מהם – את האזורים (לאורך האלמנט ובחתך הרוחב שלו) שניתן להניח כ"לא סדוקים" ללא צורך בחישוב. ככלל אצבע: אזורי מומנט שלילי מעל תמיכות (החלק העליון של רצפות/קורות רציפות, והחלק התחתון בפתחים בין תמיכות) הם בדרך כלל באזור הלחיצה ולכן "לא סדוקים", בעוד שאזורי מומנט חיובי במרכז הפתח (קרוב לפני השטח התחתון) נמצאים במתיחה ולכן נחשבים "סדוקים".
* ה-L, L1, L2, L3 בתרשימים מייצגים את אורכי הפתחים הרלוונטיים, ו-h את עומק/גובה החתך. התרשימים כאן מציגים את העקרון; למידות המדויקות יש לעיין במקור המלא (ראו קישור בתחתית העמוד).
תחולה על מבנים קיימים ומשופצים
תרשימי טבלה 1 נועדו בעיקרם למבנים חדשים, אך ניתן להחיל אותם גם על מבנים קיימים, מפונים (Decanted) ומשופצים – בכפוף לשני תנאים מצטברים:
- בוצעה הערכה מבנית (Structural Appraisal) על ידי מהנדס מוסמך, שאישרה כי המבנה במצב סביר ויציב, ללא הידרדרות משמעותית.
- לא חל גידול משמעותי בעומס המבנה לאחר התקנת העוגנים.
מבנה קיים בשימוש שוטף (ללא פינוי)
במבנה קיים שנשאר בשימוש – כלומר, ללא פינוי (Decanting) של הדיירים/המשתמשים – ניתן להתקין עוגנים בכל מיקום, ובכלל זה גם באזורים שאינם מסומנים כ"לא סדוקים" בטבלה 1, ובתנאי שאין צפי לגידול משמעותי בעומס המבנה לאחר ההתקנה. זהו סעיף מקל יחסית, שמכיר בכך שמבנים בשימוש שוטף ותקין נמצאים בדרך כלל במצב יציב מבחינת עומסים.
סיכום מעשי – איך זה משפיע על בחירת העוגן
| מצב הבטון | משמעות הסתברותית | סוג עוגן מתאים |
|---|---|---|
| אזור בלחיצה לפי טבלה 1 (Deemed-to-Satisfy) | הסתברות נמוכה באופן סביר להיווצרות/התרחבות סדק | עוגן מכני לבטון לא סדוק (חיסכון בעלות, התקנה מהירה) |
| אזור מתיחה בבטון גדול / שליפה גדולה על העוגן/ מומנט חיובי במרכז פתח | הסתברות מוגברת להיווצרות/התרחבות סדק משמעותית בעובי ובעומק ביחס לעוגן | עוגן בעל אישור ETA לבטון סדוק |
| מבנה קיים בשימוש שוטף, ללא גידול בעומס | מבנה יציב מבחינת עומסים – פטור ממיקום מוגדר | עוגן לבטון לא סדוק, בכל מיקום, בכפוף לבדיקת מהנדס |
| אי-ודאות, או חישוב מדויק נדרש | אין אפשרות להניח "מחויב מאליו" | בטון סדוק כברירת מחדל בטוחה |
שאלות נפוצות
האם בטון עם סדקים נראים לעין הוא אוטומטית "בטון סדוק" לפי ההגדרה?
לא בהכרח. ההגדרה התקנית מתייחסת לסבירות שסדק חדש יופיע באזור העוגן או שסדק קיים יתרחב אחרי ההתקנה – ולא לעצם קיומם של סדקים נראים לעין בעת ההתקנה. במידת הספק, מומלץ להתייעץ עם מהנדס לגבי האזור הספציפי.
מה ההבדל בין σ₁ ל-σᵪ בנוסחה?
σ₁ הוא הלחץ הנובע מעומסים חיצוניים, לרבות עומסי העגינה עצמם. σᵪ הוא הלחץ הנובע מריסון תנועות פנימיות וחיצוניות (כגון תרמיות והתכווצות). בתרשימי טבלה 1 ההנחה המחמירה היא σᵪ = 0, ולכן רק אזורי לחיצה ברורים מוגדרים כ"לא סדוקים".
האם אפשר להשתמש בעוגן לבטון לא סדוק בכל מבנה קיים?
אם המבנה נמצא בשימוש שוטף (לא פונה), אין צפי לגידול עומסים, ומהנדס מוסמך אישר כי המבנה במצב יציב ואין סבירות של תופעת סדק משמעותית בעובי ובעומק ביחס לעוגן הנבחר, כן. אם המבנה מפונה למטרת שיפוץ, יש להצמד למיקומים המוגדרים בטבלה 1, בנוסף לשני התנאים הללו.
מה קורה אם לא ניתן לקבוע בבטחה שהאזור "לא סדוק"?
ברירת המחדל הבטוחה, בהיעדר חישוב מדויק או ייעוץ מהנדס מבנים, היא להתייחס לבטון כסדוק ולבחור עוגן בעל אישור ETA לבטון סדוק – לרוב עיגון כימי. מאמר מורחב על ההיגיון ההסתברותי שמאחורי ההחלטה מופיע כאן, ורשימת שאלות ותשובות נפוצות נוספות כאן.
המאמר מבוסס על תרגום ועיבוד של BBA Guidance No 39, "Anchor Bolts for use in concrete — UK Guidance: Distinction between cracked and non-cracked concrete", Issue 4, April 2015, British Board of Agrément. המקור המחייב הוא המסמך באנגלית; במקרה של סתירה, נוסח המקור גובר.
תקנון בריטי BBA מס' 39 : מתי להגדיר שה בטון סדוק בתכנון עוגנים
