27. בטיחות מבנים והנחות היסוד שבבסיס התקינה

‫בטיחות מבנים והנחות היסוד‬
‫שבבסיס התקינה‬
‫‪2013‬‬
‫אינג' אליעזר שמיר‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫המאפיינים המייחדים את הנדסת המבנים‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫מאבק בכוחות הטבע‬
‫)‪ ,‬כוחות רוח‪ ,‬רעידות אדמה‪ ,‬תנאי קרקע ולחצי מים‪ ,‬לחץ גלים‪ ,‬כח הכובד(‬
‫תכנון המבנים נעשה בתנאי אי וודאות‬
‫לא ניתן לבדוק מבנים אמיתיים לקביעת חוזקם המלא ובטיחותם האמיתית‬
‫המבנים אינם מוצרי צריכה‪:‬‬
‫הם שונים זה מזה‪ ,‬יקרים‪ ,‬גדולים בממדיהם ‪,‬לא ניתן לייצר ולבדוק אב‪-‬טיפוס במעבדה‪,‬‬
‫ולא ניתן לבצע בהם בדיקות מסוג ‪GO-NO GO‬‬
‫‬
‫אחריות אבסולוטית כלפי הציבור על קיום מידת בטיחות מספקת‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫תכן מול אנליזה‬
‫‪1.‬‬
‫תכן מבנים לשימוש כללי ארוך טווח‪:‬‬
‫נעשה לפי התקינה בפרוצדורת‬
‫מתוכננים‪ ,‬ועומסי תכן‪.‬‬
‫‪2.‬‬
‫‪ , LRFD‬עפ"י חוזקי תכן של החומרים‪ ,‬נתוני מבנה‬
‫תכן מבנים לעמידה באירוע קיצון חד‪-‬פעמי‪:‬‬
‫חישוב דינאמי‪/‬לא ליניארי לפי הספרות המקצועית‪ ,‬עפ"י חוזקי כניעה של‬
‫החומרים‪ ,‬נתוני מבנה מתוכננים‪ ,‬ועומסי תכן‪,‬‬
‫או‪ ,‬לחילופין‪:‬‬
‫חישוב קוואזי‪-‬סטאטי עפ"י פרוצדורת ‪ ,LRFD‬עפ"י חוזקי תכן של החומרים‪ ,‬נתוני‬
‫מבנה מתוכננים‪ ,‬ועומסי תכן – לפי התקנים‪.‬‬
‫‪3.‬‬
‫אנליזה של מבנה שעבר כשל בפועל‪:‬‬
‫אנליזה לא ליניארית )סטאטית או דינאמית( עפ"י חוזק החומרים ונתוני המבנה הקיימים‬
‫בפועל‪ ,‬לפי הספרות המקצועית‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הגדרת מידת הבטיחות‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מה משפיע על ההטרחות על המבנה‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫המשקל העצמי‬
‫העומסים השימושיים‬
‫)מוכר לנו ברמת דיוק גבוהה יחסית(‬
‫)מוכר לנו על בסיס הסתברותי בלבד ושקולי תכנון פרטניים(‬
‫עומסי רוח‬
‫עומסים מיוחדים שמוסיפים למבנה באופן מאולץ‬
‫שינויי הטמפרטורה‬
‫שקיעות הפרשיות בין יסודות‬
‫)דריכה או הזזות(‬
‫עומסים ותזוזות מרעידת אדמה‬
‫שינויים בתכונות הקרקע או מפלס מי התהום‬
‫שינויים בתכונות החומר או המבנה עם חלוף הזמן )הצטמקות‪ ,‬זחילה‪ ,‬התעייפות(‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מה משפיע על חוזק )תיסבולת( המבנה‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫תכונות מכאניות של חומרי הבנייה‬
‫תכונות החתך של רכיבי המבנה )צורת החתך‪ ,‬קשיחות הרכיב‪ ,‬סדיקה‪( ,‬‬
‫הסכימה הסטטית )נאמנות המודל למציאות‪ ,‬קשיחויות‪ ,‬אילוצים – שליטה בדרגות חופש‪( ,‬‬
‫השתנות תכונות החוזק של החומרים עם חלוף הזמן ) והתבלות המבנה(‬
‫השתנות סכימה סטטית תוך כדי הביצוע של המבנה‬
‫כושר ספיגת אנרגיה בפעולת עומסים דינאמיים חריגים‬
‫כושר משיכות‬
‫כושר למניעת כשל בשרשרת‬
‫טיב הביצוע והבקרה עליו‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הגדרת מידת הבטיחות‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫עקומי צפיפות ההסתברות לתסבולת ולהטרחות‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הגדרת ההסתברות לכשל‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫ערכים של הסתברות כשל שנתית‬
‫)‪Φ(β‬‬
‫‪t iar = 10-5‬‬
‫הסתברות כשל מותרת לאדם בודד לשנה‪:‬‬
‫הסתברות כשל מותרת לפי ‪ M‬אנשים ולמשך ‪ N‬שנים‪:‬‬
‫‪t‬‬
‫‪*N‬‬
‫)שנים(‬
‫‪iar‬‬
‫=‬
‫) מס אנשים בסיכון( ‪M‬‬
‫) ‪Φ (β‬‬
‫נזק כלכלי‬
‫גבוה‬
‫נזק כלכלי‬
‫בינוני‬
‫נזק כלכלי‬
‫קטן‬
‫מספר אנשים‬
‫בסיכון‬
‫‪10-5‬‬
‫‪10-4‬‬
‫‪10-3‬‬
‫קטן‬
‫‪10-6‬‬
‫‪10-5‬‬
‫‪10-4‬‬
‫בינוני‬
‫‪10-7‬‬
‫‪10-6‬‬
‫‪10-5‬‬
‫גדול‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫ערכים מומלצים למקדם האמינות למחזור חיים של ‪ 50‬שנה‬
‫עפ"י רמת תפקוד המבנה וסוג המבנה‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הקשר בין מקדם האמינות למקדמי הבטחון החלקיים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫עקרון המבנה של התקינה‬
‫‬
‫ויסות השינויים במערכת הסגורה יכול להיעשות ע"י‪:‬‬
‫‬
‫שינוי ערכים של מקדמי בטיחות‬
‫‬
‫הכנסת מקדמי תיקון )מקדם התנהגות‪ ,‬מקדם כיול(‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪L‬‬
‫השפעת ההטרחה‬
‫מקדם התנהגות לפי סוג הכשל‬
‫מקדם התנהגות לפי מסלול הכשל )כשל חוליה חלשה(‬
‫מקדם התנהגות לפי סוג העומס )דינמי שמיוצג ע"י קואזי סטטי(‬
‫מקדם כיול )כשמשתנה משך הקיים של המבנה‪ ,‬כשמשתנות הנחות היסוד(‬
‫)למשל משיך או פריך(‬
‫מקדמי הבטיחות‬
‫קביעה ושינוי של מקדמי בטיחות חלקיים‪ ,‬מקדמי התנהגות‪,‬‬
‫מקדמי התיקון ומקדמי הכיול‬
‫נעשית עפ"י תורת הבטיחות ההסתברותית‬
‫‪structural reliability theory‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫‪ R‬התסבולת‬
‫הקשר המתמטי עפ"י תורת האמינות המבנית‬
‫‪Structural reliability target level‬‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד כלליות‬
‫‪.1‬‬
‫באופן רגיל‪ ,‬מבנה יתוכנן בראייה של מחזור חיים )‪ (life cycle‬בן ‪ 50‬שנה‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫חוזק החומרים במבנה זהה לחוזק החומרים שנלקח בחשבון בתכנון‬
‫הגיאומטריה של המבנה זהה לזו שנלקחה בחשבון בתכנון‬
‫המבנה בוצע בטכניקה ובתהליכי בקרה שמבטיחים את האמור‬
‫לעיל‬
‫‪.3‬‬
‫הסכימה הסטטית החישובית מייצגת נאמנה את התנהגות‬
‫המבנה במציאות‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד לגבי התנהגות המבנה במציאות‬
‫‪.1‬‬
‫המבנה מתנהג באופן זהה בהעמסות חוזרות‬
‫‪.2‬‬
‫מסלול ההיווצרות כשל מבנה יהיה תמיד "מסלול מקבילי" או‬
‫מסלול "טורי"‪.‬‬
‫אסורה היווצרות כשל מסוג "כשל החוליה החלשה"‬
‫‪.3‬‬
‫תובטח למבנה ולכל אחד מרכיביו הראשיים‪ ,‬מידה מספקת של‬
‫רובוסטיות )‪(robustness‬‬
‫‪.4‬‬
‫למבנים שייחשפו להטרחות דינמיות אקסידנטאליות תובטח‬
‫התנהגות דקטילית במינעד ארוך ככל שניתן‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד בתהליך התכנון‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫עומסי תכן נקבעים עפ"י התקנים‬
‫חוזק המבנה נקבע עפ”י חוזק החתך הקריטי שמחושב בגישת ‪LRFD‬‬
‫יובטח כי החתך יגיע לכשל כפיפה לפני שיגיע לכשל בגזירה‪.‬‬
‫שלמות החתך )אינטגרליות( תישמר עד מצב ההרס האמיתי )‪ׂ(US‬‬
‫התנהגות המבנה לאורך היסטורית ההעמסה עד למצב הכניעה‬
‫תהיה אלסטית ‪ ,‬ולאחריה התנהגות דקטילית עד למצב השבר האמיתי‬
‫המשמעות‪ :‬בנקודת המבחן של מצב גבולי שלהרס ‪ׁ-ׂULS-‬‬
‫מובטחת התנהגות אלסטית של החתך‬
‫‬
‫‬
‫מותרת רדיסטריבוציה מוגבלת במבנה בלתי מסויים סטטית‬
‫התנהגות החתך תהיה זהה ואלסטית בעמיסות חוזרות עד‬
‫לאזור הכניעה‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הפסקה‬
‫תודה על ההקשבה עד כה‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד בתהליך התכנון‬
‫פונקציית התנהגות המבנה‬
‫כח השבר האמיתי‪: us -‬‬
‫כח הכניעה ‪:‬‬
‫כח התכן במצב גבולי של הרס‪:ULSׂ-‬‬
‫ׂ‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫‪Pu‬‬
‫‪Pe‬‬
‫‪Pd‬‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד בתהליך החישוב הסטטי‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫החתך נשאר מישורי לכל אורך היסטורית ההעמסה עד למצב ההרס‬
‫האמיתי‬
‫הנ”ל מתקיים למרות שלאחר הכניעה מדובר בהתנהגות לא לינארית‬
‫בחישוב שיווי משקל פנימי של החתך מניחים כי הפלדה והבטון‪ ,‬גם יחד‪,‬‬
‫נמצאים במצב כניעה )אם כי הפלדה מגיעה לכניעה לפני שהבטון נכנע בלחיצה(‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מקדמי תיקון‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫בכל מקרה שקימת סטייה מהנחות היסוד יש להפעיל מקדמי תיקון‬
‫למקדמי הביטחון התקניים‪:‬‬
‫מקדמי‬
‫התנהגות כפיצוי למצב של שבר פריך‪,‬‬
‫למצב של שבר מיידי‪ ,‬פתאומי‬
‫למצב של התנהגות לא דקטילית‪,‬‬
‫למצב של אי ודאות חריגה‪.‬‬
‫מקדמים דינמיים‬
‫מקדמי חשיבות למבנים חיוניים במצבי חרום‪ ,‬או עתירי סיכון )רעידת אדמה‪ ,‬פגיעת אמל”ח(‬
‫למבנים שמחזור חייהם הנומינאלי )‪ (life cycle‬ארוך מ‪ 50-‬שנה‪ ,‬וכן גם‬
‫מקדמי כיול‬
‫לקבלת עומס קוואזי סטטי אקוויולנטי‪.‬‬
‫)להבדיל מהגברה דינמית שמחושבת בחישוב דינמי(‬
‫למבנים שנדרשה לגביהם רמת תפקוד גבוהה מהמקובל‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מהו הכושר הרובוסטי‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫רובוסטיות היא כושרו של המבנה לעמוד בהטרחות גבוהות מאלו‬
‫שהוא תוכנן לשאת ו‪/‬או גם שונות מאלו שהוא תוכנן לשאת‪.‬‬
‫לרבות בתהליך כשל בשרשרת )‪(progressive collapse‬‬
‫ניצול בפועל של הכושר הרובוסטי מותר שיהיה רק בעמיסות‬
‫אקסידנטאליות ואקסטרמיות‪ ,‬ובאופן חד פעמי‬
‫רכיב ראשי‪ ,‬או אף המבנה כולו‪ ,‬רשאי לקבל עיוויים ועיבורים‬
‫גבוהים‪ ,‬להיכנס לתחום הפלאסטי ובלבד שלא יהפוך למכאניזם ולא‬
‫יתמוטט‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫כיצד ניתן להשיג כושר רובוסטי‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫הגישה המועדפת‪ :‬הבטחת‪ ,‬לפחות‪ ,‬מסלול חלופי אחד להעברת העומסים‬
‫מהמבנה לקרקע‪ ,‬שיכנס לפעולה רק בהגיע המסלול המתוכנן מראש למיצוי מלא‬
‫עד כדי כשל ממשי‪.‬‬
‫ובנוסף לכך‪ ,‬הבטחת מסלול כשל "מקבילי" או "טורי" לסכימה הסטטית הראשית‬
‫בהעדר האפשרות הנ"ל ‪ ,‬או כשהיא אינה נותנת מענה מלא‪:‬‬
‫הפעלה מושכלת של מקדמי בטיחות חלקיים מוגדלים גם לעומסים וגם לחומרים‬
‫עצירת תהליך כשל שרשרת ע"י מנגנון של ‪zipper stopper‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לתכן רובוסטי – מעקה בטיחות לרכב‬
‫סכימת התרחשות האירוע לפי )‪EN 1317 (ANNEX‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לתכן רובוסטי – מעקה בטיחות לרכב‬
‫מעקה ‪ N1‬בתום האירוע‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לתכן רובוסטי – מעקה בטיחות לרכב‬
‫הדפורמציה בשלב פעולת כפיפה של העמוד‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לתכן רובוסטי – מעקה בטיחות לרכב‬
‫הדפורמציה במצב גזירת ברגי העיגון‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לתכן רובוסטי – מעקה בטיחות לרכב‬
‫כליאת הרכב הפוגע ב"תנוחת ערסל" אופקית – מתיחה ממברנית‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מסלולי כשל מבנה‬
‫‬
‫כשל החוליה החלשה‪:‬‬
‫‬
‫מסלול כשל טורי‪ :‬הסתברות הכשל יכולה להיות מכפלת ההסתברויות של האירועים הבודדים‪,‬‬
‫אבל כל כשל בטור משנה את התנאים וההסתברות להיווצרות הכשל שלאחריו‪ .‬ולכן כל אחת מההסתברויות איננה קבועה אלא תלויה‬
‫בסדר של הכשלים שאירעו לפניה‪.‬‬
‫הסתברות הכשל היא סכום ההסתברויות של האירועים הבודדים‬
‫מסלול כשל טורי יכול לגלוש לכשל בשרשרת ‪progressive collapse -‬‬
‫‬
‫מסלול כשל מקבילי‪ :‬הסתברות הכשל היא מכפלת ההסתברויות של האירועים הבודדים‪.‬‬
‫הכשלים הבודדים צריכים להיווצר בו בזמן‪.‬‬
‫כל התקנים בנויים בהנחת יסוד שמסלול הכשל של כל רכיב ושל המבנה כולו הוא מסלול מקבילי‪.‬‬
‫התקנים מוכנים לקבל גם מסלול כשל טורי בתנאי שיינקטו צעדים נגד הידרדרות לכשל בשרשרת‬
‫כדי שיווצר כשל צריכים לקרות מספר ארועים בלתי תלויים זה בזה‪ ,‬כשהם קורים‬
‫בו בזמן‪) ,‬או בזה אחר זה אך עם אמצעי הבטחה נגד כשל בשרשרת(‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא להבהרת סוג מסלולי הכשל‬
‫חיפוי קירות באבן בטכניקת הדבקה‬
‫פעילויות וחומרים‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫כשלים אפשריים‬
‫ייצור דבק‪...........................................‬‬
‫טיב אבן‪............................................‬‬
‫הכנת שטח הקיר‪.................................‬‬
‫הכנת שטח האבן‪.................................‬‬
‫מריחת דבק‪........................................‬‬
‫הידוק האבן לקיר‪................................‬‬
‫הטרחות על החיפוי )כולל סייסמי(‪.........‬‬
‫כל אירוע הוא בלתי תלוי באחרים וכל אירוע‬
‫כשלעצמו‪ ,‬יכול לגרום לכשל הדבקת האבן הבודדת‪.‬‬
‫כשל החוליה החלשה‪.‬‬
‫‬
‫לכשל בהדבקת אבן אחת‬
‫ההסתברות‬
‫ההסתברויות של האירועים הבודדים ‪.‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫תקלת ייצור שפוגעת בכושר ההדבקה‬
‫פורוזיביות גבוהה או עיבוד לא מישורי‬
‫ניקוי לקוי מאבק‪ ,‬הרטבה לא לפי מפרט‬
‫ניקוי לקוי מאבק‪ ,‬הרטבה לא לפי מפרט‬
‫מריחה לא אחידה בשטח ובעובי‬
‫הידוק לא אחיד מבחינת עוצמה ומשך הידוק‬
‫תפקוד המחבר תחת עומס )כשל לא דקטילי(‬
‫לכל כשל יש הסתברות גבוהה לקרות כי העבודה‬
‫נמדדת לתשלום לפי שטח וככל שהביצוע יהיה מהיר‬
‫יותר )ולכן פחות מוקפד( כך גדל הרווח הקבלני‪.‬‬
‫היא סכום‬
‫ההסתברות לכשל של אבן כלשהי בבנין כולו‬
‫היא ההסתברות הנ"ל מוכפלת במספר אבני החיפוי‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא להבהרת סוג מסלולי הכשל‬
‫חיפוי קירות באבן בטכניקת הדבקה‬
‫‬
‫‬
‫מה ניתן לעשות?‬
‫הוספת אמצעי חיבור נוסף ובלתי תלוי באחרים )רצוי דקטילי(‬
‫באופן שכדי שייווצר כשל יהיה צורך שיתרחשו שני אירועים בלתי תלויים בו בזמן‪.‬‬
‫למשל‪ :‬קשירה ע"י בורג חיבור או תיל בנוסף להדבקה‬
‫במצב כזה הסתברות הכשל היא מכפלת ההסתברויות של האירועים הבודדים ובאופן מעשי‬
‫ההסתברות זניחה ממש‬
‫בנוסף לכך אמצעי זה מבטל חלק מהאירועים האפשריים בשיטת ההדבקה )טיב ומשך‬
‫ההידוק‪ ,‬שהסתברותם גבוהה במיוחד(‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לרציונאל של תכן‬
‫תכן א‪-‬סיסמי לגשרים‬
‫‬
‫אופי ההטרחה‪:‬‬
‫‬
‫הטרחה דינאמית‪ ,‬מחזורית ובלתי סדירה‪ ,‬של תזוזות‬
‫‬
‫‬
‫גורמת למומנטים של כפיפה‪ ,‬כוחות גזירה‪ ,‬כוחות ציריים ופיתול כתוצאה מפעולת הכוחות‬
‫האינרציאליים‬
‫הטרחה קיצונית ונדירה )עד כדי חד‪-‬פעמית(‬
‫ההתמודדות נעשית למעשה באמצעות הכושר הרובוסטי של המבנה‪.‬‬
‫היינו‪:‬‬
‫אותה כמות זיון שהוכנסה במבנה לצורך עמידה במצב ‪ ULS‬לפי החישוב הסטטי התקני‪,‬‬
‫צריכה לתת את המענה לעמידה במצב ‪) US‬שבר אמיתי או בקרבתו( תוך שהמבנה פועל‬
‫בתחום הפלאסטי‪ ,‬וסופג את האנרגיה הסיסמית באמצעות עבודה של הכוחות הפנימיים‪.‬‬
‫במצב זה למבנה מותר לספוג נזקים אך לא להתמוטט‪.‬‬
‫מנגנון ספיגת )בזבוז( האנרגיה מבוסס על כך שלצמתי המבנה יש משיכות במינעד ארוך‬
‫שמוקנית להם ע"י דאקטיליות הפלדה ומניעת ריסוק הבטון וקריסת מוטות הזיון בלחיצה‪.‬‬
‫הנ"ל מושג באמצעות פרטי מבנה וזיון מיוחדים ושימוש בחומרים דאקטיליים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לרציונאל של תכן‬
‫תכן א‪-‬סיסמי לגשרים‬
‫‬
‫הרציונאל של התכן האנטי סיסמי‪:‬‬
‫אם נקיים‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫שימוש בפלדה דאקטילית‬
‫נבצע פרטי זיון )בצמתים( שמאפשרים העברת מומנטים של כפיפה בגודל של ‪US‬‬
‫זיון סימטרי לקבלת העמסות מתחלפות‬
‫זיון מעוגן להעברת כוחות מתיחה במצב ‪US‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫נבצע באזורים הקריטיים פרטי זיון שיאפשרו העברת הגזירה שתתקבל כאשר‬
‫יפעלו מומנטים כנ"ל בשני קצות הרכיב‪ ,‬ובאופן שיובטח מעל לכל ספק כי‬
‫כשל בגזירה לא יוכל להתרחש לפני כניעת הצומת בכפיפה‬
‫נבצע באזורים המיועדים להיווצרות מפרק פלאסטי פרטי זיון שימנעו מעיכה‬
‫וריסוק הבטון‪ ,‬וימנעו קריסת מוטות זיון בלחיצה גם כאשר הבטון סביבם מרוסק‪.‬‬
‫)זיון כליאה – ‪(confinement‬‬
‫רק אז‪:‬‬
‫מותר לנו לחשב את המבנה עפ"י הנחיות התקינה‪ ,‬כולל הפעלת מקדמי‬
‫ההקטנה‪ ,‬כי התקינה לקחה את קיום כל הנ"ל כהנחת יסוד בבסיסה‬
‫והשימוש במקדמי ההקטנה מותנה בכושרו של המבנה לפתח מפרקים‬
‫פלאסטיים‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫דוגמא לרציונאל של תכן‬
‫תכן א‪-‬סיסמי לגשרים‬
‫‬
‫שיטת הבדיקה למצב הגבולי‬
‫‪CAPACITY DESIGN‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‬
‫מחשבים תיסבולת ‪ capacity‬בכל קצה של הרכיב לפי מאמצי גבוליים "אמיתיים" שהחלטנו כי‬
‫הם אלה שמשמשים לנו אינדיקציה על קצה גבול היכולת – ‪US‬‬
‫לחילופין‪ ,‬מחשבים תסבולת תכן לפי התקן וכופלים במקדם ‪ over strength‬אף הוא לפי‬
‫המלצת התקן )בתקן האירופי‪ ,‬למשל‪ ,‬מומלץ סדר גודל ‪.(1.35-1.5‬‬
‫מחשבים את כוחות הגזירה הנובעים מהמערכת הסטטית בפעול מומנטי התסבולת הנ"ל‬
‫מחשבים את זיון הגזירה לפי הנ"ל עפ"י מאמצי תכן תקניים ‪ ULS‬ומקדמי הבטיחות התקניים‪.‬‬
‫הגישה הזו מוודאת שמידת הבטיחות לגזירה גבוהה באופן ודאי מאשר לכפיפה‬
‫ובכך מבטיחה שלא יהיה כשל מוקדם בגזירה ומנגנון המפרק הפלסטי אכן יכנס‬
‫לפעולה ויספוג )יבזבז( את האנרגיה הסיסמית‪.‬‬
‫אם מנגנון זה אינו מובטח אין להשתמש במקדמי ההקטנה התקניים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הנחות היסוד העומדות בבסיס התקנים‬
‫הנחות יסוד בתהליך התכנון‬
‫פונקציית התנהגות המבנה‬
‫כח השבר האמיתי‪: us -‬‬
‫כח הכניעה ‪:‬‬
‫כח התכן במצב גבולי של הרס‪:ULSׂ-‬‬
‫‪Pu‬‬
‫‪Pe‬‬
‫‪Pd‬‬
‫כח התכן שיתקבל בחישוב אלסטי‬
‫של הסכימה הסטטית‬
‫‪Pel‬‬
‫ׂמקדם ההקטנה התקני‬
‫לכן‪:‬‬
‫השימוש במקדמי ההקטנה מותנה בכושרו של‬
‫‪K=Pel / Pd‬‬
‫המבנה לפתח מפרקים פלאסטיים‪.‬‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫הכלים שיש בידינו להתמודדות עם תכנון מבנים‬
‫במרחב של אי וודאות הם אנליטיים ואמפיריים‬
‫ השיטה‪ :‬ייצוג של התנהגות המבנה כמכלול שלם‪ ,‬וכן גם את כל אחד מרכיביו ע"י‬
‫מודלים חישוביים ברמת אמינות מספיק גבוהה‪ ,‬על בסיס חוקי הפיזיקה תורת‬
‫החוזק‪ ,‬ונתוני חוזק החומרים‪ ,‬ופתרונם באמצעות כלים מתימטיים‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫תורת החוזק הכללית – התנהגות מכאנית של רכיבי מבנה יסודיים‬
‫כללי סטטיקה ודינמיקה‬
‫עקרונות יציבות המבנים וכללי בניית המהנדס‬
‫כללי התנהגות רכיבי מבנה יסודיים בתחום האלסטי והפלאסטי‬
‫תכן של מבני בטון מזויין‪ ,‬בטון דרוך‪ ,‬פלדה ועץ )תורת החוזק "הפרטית"(‬
‫תכן של מבנים מחומרים מרוכבים )תורת החוזק "הפרטית"(‬
‫תורת החומרים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫ומדוע זה נראה כאילו המקצוע"נרדם"‬
‫ואולי מיצה את עצמו?‬
‫‬
‫‬
‫באין אפשרות לבדיקת בטיחות ותקינות של המוצר המוגמר ‪,‬‬
‫המבחן האמיתי של המבנים הוא מבחן הזמן‬
‫מתקיים בהכרח תהליך דיאלקטי של מימוש הידע המקצועי עד לכדי‬
‫גיבוש היכולת לתכנן היטב מבחינת הבטיחות ומבחינת משך חיי‬
‫המבנה )קיים המבנה(‪ .‬וסדר הפעילויות בתהליך הזה‪:‬‬
‫מחקר בסיסי ושימושי )כולל ניסויים(‬
‫ריכוז מצב הידע )‪(state of the art‬‬
‫היזון חוזר מהקהילייה המקצועית‬
‫עדכון מצב הידע ועריכתו כמסמך הבנות והמלצות‬
‫תקינה מחייבת )לאחר קבלת הערות הציבור(‬
‫היזון חוזר מהציבור המקצועי‬
‫המסקנה היא‪ :‬הזמן הוא חלק מהתהליך‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫איך צוברים את הידע הדרוש?‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫לימודים אקדמיים פורמאליים‬
‫צבירת נסיון פראקטי במשרד תכנון מוביל בתחומו‬
‫רישום כמהנדס מבנים‪ ,‬ואח"כ רישוי כמהנדס מבנים‬
‫ומכאן ואילך‪:‬‬
‫תהליך מתמיד ומתמשך של התנסות פראקטית‪ ,‬לימוד‬
‫מתקדם והשתלמות‪.......‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫לימודים פורמאליים לתואר גבוה יותר‬
‫לימוד והשתלמות עצמית סדורה ושיטתית בנושאים שבהם עוסקים בתכנון ממש‬
‫קריאה והתעדכנות בספרות המקצועית ובכתבי עת מקצועיים בארץ ובעולם‬
‫השתתפות בכנסים בארץ ובחו"ל כשומע )פסיבי( ואח"כ כמרצה‬
‫התעדכנות בתקינה המתפתחת בארץ ובעולם‬
‫השתתפות בקורסי השתלמות בנושאים ממוקדים‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫מטרותינו‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫לדעת יותר‬
‫לפתח ראייה רחבה ויכולת של ניתוח הנדסי כולל של הפרויקט‬
‫לפתח יכולת אישית לניתוח של הפרויקט מבחינה מיבנית‬
‫להימצא תמיד בחזית הידע המקצועי ולא להשתרך מאחור‬
‫לאתר מה איננו יודעים‪ ,‬ומה טעון העמקה נוספת‪,‬‬
‫לא להתבייש בחוסר הידע‪ ,‬ולאתר איך ומנין נוכל להשלים את החסר‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫נזכור כולנו היטב‪:‬‬
‫הציבור אינו בודק מבנים‪ ,‬כפי שהוא עושה לגבי כל מוצר שהוא רוכש‪.‬‬
‫הוא אינו מנסה אותם תחילה‪ ,‬ואינו מוודא את בטיחותם – הוא פשוט‬
‫משתמש בהם‪ ,‬רוכש אותם וחי לצידם‪.‬‬
‫הציבור והמדינה נותנים בנו אמון מוחלט ובלתי מסוייג‪ ,‬ומשוכנעים למעלה‬
‫מכל ספק שאנו פועלים מתוך ידע מקיף ועמוק כדי לספק מבנים בטוחים‬
‫הציבור סומך עלינו "בעיניים עצומות"‬
‫וסביבה בטוחה‪.‬‬
‫אנחנו אחראים כלפי הציבור והמדינה על רכישה והכרת הידע‪ ,‬על התכנון‪,‬‬
‫על בקרת התכנון ועל הביצוע עצמו‪ .‬ולכן‪ :‬איננו רשאים לאכזב‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬
‫תודה על תשומת הלב‬
‫שמיר פוזנר בראון מהנדסים יועצים‬