מבוא
השלד הוא ה"עצמות" של הבניין - הוא נותן לו את הצורה, היציבות והחוזק. הבנת עקרונות הקונסטרוקציה היא קריטית לכל מהנדס, גם אם אינו קונסטרוקטור.
מדריך זה מסביר את היסודות בצורה פשוטה וברורה.
עקרונות בסיסיים
העברת עומסים
כל עומס בבניין צריך להגיע בסופו של דבר לקרקע. זרימת העומסים: תקרה -> קורות -> עמודים -> יסודות -> קרקע.
סוגי עומסים
- עומס קבוע (Dead Load) - משקל המבנה עצמו: בטון, בלוקים, ריצוף
- עומס שימושי (Live Load) - משקל המשתמשים, ריהוט, ציוד
- עומסי סביבה - רוח, רעידות אדמה, שלג
סוגי מאמצים
- לחיצה (Compression) - כוח הדוחס את החומר. בטון מצוין בעמידות ללחיצה
- מתיחה (Tension) - כוח המותח את החומר. פלדה מצוינת בעמידות למתיחה
- כפיפה (Bending) - שילוב של לחיצה ומתיחה. בטון מזוין = הפתרון המושלם
- גזירה (Shear) - כוח החותך. חישוקים בבטון מזוין מתמודדים עם זה
סוגי יסודות
בחירת סוג היסוד תלויה בסוג הקרקע, עומסי המבנה ותנאי האתר.
יסוד בודד (Isolated Footing)
פירמידה קטומה או תיבה, עומק רדוד עד 2 מטר. מתאים לבתים קטנים וסככות על קרקע חולית או סלעית יציבה.
יסוד עובר / נמשך (Strip Footing)
קורה ארוכה בחתך טרפזי (T הפוכה), עומק רדוד. מתאים לקירות נושאים ומבנים קטנים.
רפסודה / פלטת יסוד (Raft Foundation)
משטח בטון גדול מתחת לכל המבנה, עומק רדוד יחסית. מתאים לבניינים רבי קומות וקרקע חלשה.
- מפזר את משקל כל הבניין על פני שטח מקסימלי
- מתאים למרתפים
- עמיד לשקיעות
- עובי טיפוסי: 30-60 ס"מ
כלונסאות (Piles)
גלילים אנכיים בקוטר 40-120 ס"מ, עומק עד 40 מטר. מתאים לרבי קומות וקרקע בעייתית (חרסיתית, טופחת, מי תהום גבוהים).
- כלונס חיכוך - מעביר עומס דרך חיכוך עם הקרקע
- כלונס נשיאה - מגיע לשכבת קרקע קשה ונשען עליה
מיקרופיילים (Micropiles)
כלונסאות קטנים בקוטר 10-30 ס"מ. מתאים לחיזוק מבנים קיימים וקרקע סלעית.
גורמים לבחירת סוג יסוד
- סוג הקרקע (נקבע בבדיקת קרקע)
- עומסי המבנה
- מפלס מי תהום
- קרבה למבנים קיימים
- תקציב
- לוח זמנים
מרכיבי השלד
קורות קשר (Tie Beams)
מחברות בין היסודות ויוצרות מקשה אחת. מונעות תזוזה דיפרנציאלית של יסודות בודדים.
עמודים (Columns)
מעבירים עומסים אנכיים מהקורות ליסודות.
- מידות טיפוסיות: 30x30 עד 80x80 ס"מ
- זיון: מוטות אורכיים + חישוקים
- מרחק בין עמודים: בדרך כלל 4-6 מטר
קירות בטון (Concrete Walls)
- קיר גרעין - מכיל מעלית וחדר מדרגות, מספק קשיחות
- קיר הקף - קיר היקפי של מרתף
- קיר גזירה - עמיד לרעידות אדמה
קורות (Beams)
מעבירות עומסים מהתקרות לעמודים.
- קורה ראשית - נשענת על עמודים
- קורה משנית - נשענת על קורות ראשיות
- קורה היקפית - בהיקף המבנה
תקרות (Slabs)
משטח אופקי הנושא עומסים ומעביר לקורות.
- תקרה מיקשית - פלטת בטון מלאה
- תקרת צלעות - עם גופי מילוי להקלה
- תקרה דרוכה - עם כבלי פלדה מתוחים
- תקרה טרומית - אלמנטים מוכנים מראש
בטון מזוין - עקרונות
למה בטון מזוין?
בטון חזק מאוד ללחיצה אך חלש למתיחה. פלדה חזקה למתיחה. השילוב יוצר חומר עמיד לכל סוגי המאמצים.
מיקום הזיון
- קורות: מוטות למטה באזור מתיחה, למעלה מעל משען
- עמודים: מוטות לכל האורך עם חישוקים
- תקרות: רשת בחלק התחתון ועליון לפי הצורך
כיסוי בטון
שכבת הבטון המגנה על הזיון מפני קורוזיה.
| מיקום | כיסוי נדרש |
|---|---|
| פנים | 2.5 ס"מ |
| חוץ | 4 ס"מ |
| יסודות | 5-7 ס"מ |
בדיקות קרקע
קביעת סוג היסודות המתאים ותכנון נכון.
- קידוח גיאוטכני - קידוח לעומק והוצאת דגימות קרקע
- בדיקת SPT - בדיקת חדירה סטנדרטית לבחינת קשיות הקרקע
- בדיקת מעבדה - ניתוח דגימות במעבדה לתכונות פיזיות וכימיות
שקיעות דיפרנציאליות
שקיעה לא אחידה של חלקי המבנה השונים.
גורמים
- קרקע לא אחידה
- עומסים לא מאוזנים
- יסודות לא מתאימים
- שינויים במפלס מי תהום
תסמינים
- סדקים אלכסוניים בקירות
- דלתות וחלונות לא נסגרים
- רצפה לא מפולסת
- סדקים במפגש קיר-תקרה
מניעה
- בדיקת קרקע מקיפה
- תכנון יסודות מתאים
- קורות קשר חזקות
- פיקוח על איכות הביצוע
מילון מונחים
- קורות קשר
- Tie Beams - מחברות בין היסודות
- כלונסאות
- Piles - יסודות עמוקים
- שקיעה דיפרנציאלית
- שקיעה לא אחידה של חלקי המבנה
- כיסוי בטון
- שכבת הבטון המגנה על הזיון
תקנים ומפרטים רלוונטיים
- ת"י 466: קוד הבטון הישראלי
