דמיינו שתי חברות ביטוח ששולטות על 65% מהשוק העולמי בתחום שלהם ושכל המחוקקים והמומחים בתחום הינם ממונים או יהיו ממונים על ידן. וקיימת מחלה יחסית נדירה שיכולה להצדיק את הכפלת מחיר הביטוח ושילוש הרווחים. והמומחים הממומנים על ידי החברות קובעים שכל חולה "שקיים בו סיכון לקבל את המחלה" חייב לעשות את הביטוח בלי הגדרה ברורה מי בסיכון. האם המחלה קיימת, כן. האם כדי להיות מבוטח מובטח עדיף לקחת את הביטוח הזה ? כן. אבל האם יש סבירות סטטיסטית לחייב את כל האנושות לקחת ביטוח כשמקרי המחלה הם בודדים. מאמר זה ידון בסוגיה זו בנושא בטון סדוק.
מתי לקבוע בתכנון שהבטון סדוק או לא סדוק, זו החלטה תכנונית שתשפיע מאוד על התכנון ועוד יותר על עלות העיגון.
אין ספק, והתופעה נחקרה לעומק ולרוחב במרחקים בעולם שיש השפעה של סדק רחב על תסבולת העוגן ויש הגדרות ברורות בתקנים בינלאומיים לגביו. השאלה אינה מה התסבולת על עוגן מותקן בסדק אלא מה הסבירות לעוגן באפליקציה רגילה להיות מותקן בסדק דומה לזו מוגדר בתקנים.
רובם אם לא כל המחקרים בנושא ממומנים על ידי ספקי עוגנים. אותם ספקים שמרוויחים פי-4 יותר כשהבטון מוגדר כסדוק. ובוודאי שלספקים רצון לשכנע את המתכננים שהבטון כל הזמן סדוק. ננסה לבחון את הרשום בתקנים, במחקרים שונים ולבחון את הגורמים ליצירת או להגדלת סדק במקום שבו מותקן העוגן.
מה אומרים התקנים האירופאים ?
ההגדרה ראשונה הינה מבוססת על פורמולה מתמטיקה : L + sR s≤ 0
Rs לחץ בבטון כתוצאה מדפורמציות (0N/mm2 באזור לחץ, 3N/mm2 אם לא ידוע)
Ls לחץ בבטון כתוצאה מכוח אשר מופעל עליו (כדוגמה מהתקנת של עיגון)
בגלל שהלחצים בדרך כלל לא ידועים, התקן הבריטי הוסיף הדרכה לעזרת המתכננים* :
וסיכם "בטון לא סדוק הינו בטון שבו העוגן לא הותקן בסדק או שבו אין סבירות גבוהה שהסדק הקיים שבו הותקן העוגן יתרחב לאורך שנים".
זאת אומרת שההגדרה של בטון סדוק או לא סדוק הינו הסתברותי, מבוסס על גורמי השפעה על הבטון. ננסה להבין מכאן מהם גורמי ההשפעה שאנו צריכים להתחשב בהם ונתחיל עם אלו שלא קשורים לעוגן עצמו, אבל לאזור בבטון שבו מותקן העוגן.
הדוגמה הכי מפורסמת להגדרת בטון סדוק בתחום העיגון הינה קורת בטון על 2 תמיכות. הבטון בחלק העליון בלחיצה והתחתון במתיחה. ומשם הדעה הפשוטה שבתקרה הבטון במתיחה צריך להיות מוגדר כסדוק וברצפה הבטון בלחץ, לא סדוק.
האם זה כל הזמן נכון ?
בואו נבחן את שני המצבים :
הפחתה של תסבולת העוגן בבטון סדוק בכשל pull-out מגיע מתהליכי התרחבות שגורמים לתזוזה ולשחרור של העוגנים מכנים או לניתוק הדבק מהבטון בעיגון כימי. במידה והאזור שבו נמצא החיבור הינו באזור שלא יוכל להתרחב (0.3 מ''מ לבטון מוגדר כסדוק), כי הבטון בו בלחץ, זה לא יכול לקרות.
לגבי כשל לפי קונוס הבטון, נוכחות הסדק יכולה בהחלט לגרום להפחתה המתאימה להגדרות של בטון סדוק כי הסדק יכול לגרום לפיצול קונוס הבטון (ראה ציור מצורף) כמו בבטון שכולו במתיחה.
במחקרים רבים בשנתיים האחרונות כמו של אקנשו שרמה** מוכיחים שהתקן לעיגון ETA מפחית בצורה משמעותית בהשפעת הברזל זיון בחישוב של קונוס הבטון. (די הגיוני כי התקן האירופאי לעיגון ETA לא לוקח בחשבון בכשל לפי קונוס הבטון בברזל כשתפקידו הינו בדיוק לספוג את המתיחה בבטון). במחקר אחר רסול ניפורוש3*, מסביר שההשפעה של הברזל זיון גדולה יותר כשהקורה דקה יותר.
זאת אומרת, שאם קורת הבטון עבה, יש סבירות גדולה שיהיה הרבה ברזל זיון עבה או צפוף שישפר בצורה משמעותית את תסבולת הכשל לפי קונוס הבטון. ואם קורת הבטון דקה ולמרות שהברזל זיון פחות צפוף, בכל זאת השפעתו תהיה גדולה. זאת אומרת שהסבירות שנדרשת להפחית התסבולת בחישוב של כשל לפי קונוס הבטון בבטון לא סדוק נמוכה.
שימו לב שלגבי עוגנים כימיים המצב יותר מורכב כי חלק מהחיבור בהדבקה נמצא בבטון באזור במתיחה וחלק לא וכתוצאה מכך, יש אולי לקחת בחשבון השפעה לפחות חלקית כבטון סדוק בהתאם לאחוז ההדבקה הנמצא באזור מתיחה.
במקרה זה, העוגן לא גורם למתיחה אבל ללחץ בבטון. זאת אומרת, שהסבירות שהבטון יותקן על סדק שישפיע על העוגן מאוד נמוכה.
ידוע שהאזור מתיחה שמייצרים העוגנים גורם לסדק להופיע במיקום העוגן. אבל האם קיים הבדל בין סוגי עוגנים שונים על תהליך זה?
מקור התמונה : Turning the screw on stud anchors" Engineers Journal, 05-05-15"
העוגני חץ ועוגני דינמי, כל הלחצים בזמני מתיחה ממוקמים על אזור קטן הנמצא מסביב לכנפיים אבל ההשפעה בבטון מאוד רחבה. המתיחה מופעלת בזמן ההתקנה -כדי לפתוח את הכנפיים- ונמשכת גם ללא הפעלת לחץ חיצוני (יורד עם הזמן עד 60% מהחוזק ההתחלתי. זאת הסיבה שהתקנת עוגן חץ קרוב לקצה בטון יכולה לגרום לפעמים לשבירת הבטון לפני הפעלת כל הכוח על העוגן עצמו.).
מקור התמונה : Turning the screw on stud anchors" Engineers Journal, 05-05-15"
ברגים בהברגה ישירה ועוגנים כימיים מפזרים את הלחצים לאורך ההדבקה/ההברגה ואינם מפעילים מתיחה ללא הפעלת מתיחה חיצונית על העוגן. ההשפעה שלהם על הבטון פחות רחבה.
למרות שלא מצאתי מחקר שתומך בדבר, אני סבור שהנוכחות של מתיחה קבועה שנגרמת על ידי עוגן חץ ועוגן דינמי, משולבת עם אזור ההשפעה הרחב הינם גורמים המשפיעים על יצירת סדק במיקום העוגן. גם כשברגי בטון או עוגנים כימיים נמצאים במתיחה, המתיחה נמצאת במקסימום בשליש מתסבולת העוגן. זה לא המצב כשמתקינים עוגני חץ שבהם המתיחה שמיוצרת בבטון בזמן ההתקנה יכולה להתקרב לתסבולת העוגן.
לסיכום :
לכאורה התקנים האירופאים שמגדירים מה הוא בטון סדוק זהים בתקן לבטון ובתקן לעוגנים, עם הגדרה של אפשרות להופעת סדק ברוחב 0.3 מ''מ. אבל, בזמן שסדק בעומק קטן מאוד יגרום לבטון לקבל הגדרה כבטון סדוק כי אין שום התייחסות לעומק הסדק, ההשפעה שלו על העוגנים מותקנים באותה סדק תהיו מינוריות אם העומק נמוך. התקנים לא מאפשרים להבדיל בין סדקים שטחיים ועמוקים וכתוצאה מכך, בתקנים של העוגנים מתייחסים לבדק לכל אורך החתך של הבטון כשבפועל, ברב המקרים, עומק הסדק מאוד מוגבל עם השפעה מאוד מוגבלת על תפקוד העוגן.
זה מסביר למה בבדיקות רגילות, לא תוכלו אף פעם להרגיש את ההשפעה של "בטון סדוק" כי אם היא קיימת, מדובר על תופעה שמתפתחת עם הזמן, ובסבירות הקשורה לסוג התכנון ולמיקום התקנת העוגנים. חוץ ממקרים מיוחדים, העוגן אף פעם לא תגיע למצב המתואר בתקנים לבטון סדוק כי לא צפוי הופעת סדק כל כך רחבה ועמוקה בבטון.
אבל, מבחינת התקנים האירופאיים, מכוון שאין אנו מתייחסים לעומק הסדק או לסבירות הופעת הסדק, מגיעים למצב שגורמים למתכננים לקבוע ליתר בטחון ברב המקרים הבטון כסדוק.
לפי דעתי ברב המקרים, הבטון הינו לא סדוק או אפשר לגרום לכך שהתכנון יהיה לבטון לא סדוק. ניסיתי לנסח סיכום לגבי מה שאני סבור שהינה הדרך יותר נכונה להתייחס לבטון בתכנון עוגנים :
1 – תכנון לרעידת אדמה : הבטון סדוק בכל מקרה.
2 – תכנון עיגון בהתקנה באזורי בטון במתיחה :
הבטון לא סדוק כאשר :
הבטון סדוק כאשר :
3 – תכנון עיגון בהתקנה באזורי בטון בלחיצה :
מקורות :
* BBA Guidance no. 39
**"Comprehensive Experimental Investigations on Anchorages with Supplementary Reinforcement" Akanshu Sharma, Rolf Eligehausen, Jorg Asmus, Institute of Construction Materials, Stuttgart, 2017
*3 "Reinforcement on the Tensile Capacity of Headed Anchors in Uncracked Concrete" Rasoul Nilforoush, Martin Nilsson, S.M. Asce, Lennart Elfgren, Journal Structure Engineering 2018,144(4):04018012
לחזרה לכל המאמרים ללחוץ פה
מאמר המסביך מתי לקבוע שה בטון סדוק בתכנון עוגנים
אתר מונגש
אנו רואים חשיבות עליונה בהנגשת אתר האינטרנט שלנו לאנשים עם מוגבלויות, וכך לאפשר לכלל האוכלוסיה להשתמש באתרנו בקלות ובנוחות. באתר זה בוצעו מגוון פעולות להנגשת האתר, הכוללות בין השאר התקנת רכיב נגישות ייעודי.
סייגי נגישות
למרות מאמצנו להנגיש את כלל הדפים באתר באופן מלא, יתכן ויתגלו חלקים באתר שאינם נגישים. במידה ואינם מסוגלים לגלוש באתר באופן אופטימלי, אנה צרו איתנו קשר
רכיב נגישות
באתר זה הותקן רכיב נגישות מתקדם, מבית all internet - בניית אתרים.רכיב זה מסייע בהנגשת האתר עבור אנשים בעלי מוגבלויות.