פרק 1 - התכונות המכניות של הבטון והפלדה
.1התכונות המכניות של הבטו והפלדה* 1.1מבוא התכונות המכניות של החומרי המרכיבי את הבטו המזוי ,ובעיקר הבטו על כל מרכיביו ,הינ נושא רחב ומורכב ומהווה התמחות בפני עצמה .ספרות רחבה ביותר קיימת על הנושא ששמו הבטו – הרכבו והכנתו ,הובלה ,יציקה ,שימה ,ריטוט, התקשות ,אשפרה והתנהגות לזמ ארו – הצטמקות וזחילה .יש בחלק מהפרסומי ג גוו גיאוגרפי – כל התהליכי אשר צויינו לעיל תלויי הרבה מאד בתנאי האקלימיי ,כלומר בטמפרטורות ומידת הלחות בה הבטו מתוכנ ,מיוצר ו"בוגר" מושג מאד שכיח בספרות העולמית המתייחס לתהלי התפתחות חוזק הבטו ע הזמ .באר כמו ישראל יש עני מועט ,א בכלל ,בייצור בטו בתנאי של טמפרטורות בסביבות הקפאו ונמו מזה .יש ארצות בה מרבית האגרגטי ה בעלי חומציות תוקפנית באופ מיוחד ,אי לכ התפתח בה מחקר המתייחס לבעיה זו. מטרת פרק זה הינה לתת סקירה תמציתית של מקב תכונות מכניות שניתנות לאימות נסויי פשוט ,הדרושות לקיו תכ וחישוב אלמנטי מבטו מזוי ודרו ,עבור שני החומרי הבטו והפלדה. ההנחה כי לקורא מוכר הבטו כחומר ,על תכונותיו הפיזיקליות וכל מה שקשור בטכנולוגית הבטו ,אשר היתה בעבר נחלת הבוגר בענ הנדסה אזרחית, מתחילה להיות מאד בעיתית. היו הנושא הזה הוא תחת סימ שאלה .בעבר הלא רחוק הבטו היה מורכב מאגרגט )עדי וגס( ,צמנט ומי .התכונות המכניות של הבטו כפי שה באות לביטוי בכל התקני לבטו מזוי ,כמו חוקת הבטו ,כולל המודרניי ביותר )עד שנת 2005 לפחות( ,נקבעו על סמ מערכת ניסויי מקיפה ביותר ועל סמ מחקר רב שני ,אול על בטוני בהרכב המסורתי ,קרי – אגרגטי ,צמנט ומי. הקשת הרחבה של תכונות מכניות ,כגו )א לא רק( :מודול האלסטיות ,מקד התפשטות תרמית ,היחסי בי חוזקי המתיחה למיניה לבי חוזק הלחיצה ,נקבעה על סמ ההנחה של ההרכב המסורתי של הבטו .זה ג המצב לגבי תכונות מכניות אלו כפי שה נתונות בחוקת הבטו [1] 1על כל גליונות התיקו שלה עד ראשית .[45] 2011 מאחר וכ ,כלומר בהנחות אלו ,לא נערכי ניסויי לבחינת התכונות המכניות של הבטו אלא נבדק רק אחד – חוזק הלחיצה האופייני של הבטו )יוגדר להל( ובהנחת קיו כל המערכת המסורתית נית היה להניח כי לבטו ,בעל חוזק אופייני שנקבע ,קיי כל "סל" התכונות המכניות כפי שהיה ידוע .אול ,הידע לגביו יש – לא מאוחר מאמצע שנות השבעי )עליו מבוסס המידע ב ].CEB FIP MC 1978 [3 * פרק זה מעודכ לחודש ינואר 2011 בטו בהרכב כזה לא קיי יותר .מסיבות ביצוע ,הובלה ,שימה ,וא לצור הקניית תכונות מסוימות לבטו )צמצו ההצטמקות ,עיכוב או הקדמת מועדי ההתקשות ,וכו'( נהוג להוסי לבטו מוספי .המוספי )בכמויות של מס' קג' למטר מעוקב של בטו( נועדו לצרכי שוני ומגווני שלא כא המקו להיכנס לניתוח מפורט .יחד ע שיפור או השפעה חיובית בכיוו המבוקש ,למוספי השפעות נוספות שלעתי לא בכיוו המבוקש. לדוגמה ,יש מוספי אשר בנוס לצמצו ההצטמקות משפיעי על חוזק הלחיצה ו/או המתיחה )בדר כלל הקטנה( של הבטו ,לאור כל תקופת קיומו או במש פרקי זמ קצרי בתקופת התהוות חוזקו ,בדר כלל עד 28הימי הראשני מאז נוצק .דווקא בתקופה זו נעשות פעולות חשובות ע הבטו )בעיקר בבטו דרו או למשל מועדי פירוק תבניות( אי לכ הכרת השפעת המוספי חשובה ביותר. יש על כ ג מחקרי רבי )ראה ] .([37בישראל ,עד כה קיי רק תק )ת"י [38] (896המונה וממיי את המוספי אול לא עוסק בהשפעת על התכונות המכניות. בר ,כא נכנסת לתמונה בעיה חדשה אשר לא סומנה עד כה ולה השפעה מכרעת על טיב הבטו ותכונותיו והיא הרכב הצמנט המסופק עבור הבטו .מסתבר כי עני זה קריטי ממש ועליו תורחב היריעה בסעי .1.2במשפט קצר יאמר – השפעת טיב הצמנט הינה בעלת השפעה גדולה יותר מבעית המוספי. נכו לזמ הזה כמעט כל החומר המצוי בתקני על התנהגות הבטו לזמ ארו )כלול בזה ] EN2 [40וכ ]( CEB FIP MC 1990 [4מבוסס על מחקר מקי המעודכ לכל היותר לסו שנות השמוני ] [39אשר אינו מביא בחשבו את השפעת המוספי על התכונות המכניות ,ובודאי לא את סוגי הצמנטי הרבי המצויי בשוק ,להוציא כמה( .על כל מי שחישוביו בי השאר מבוססי על תכונות מכניות כפי שנתונות בתקני לדעת עובדה זו ולנסות להיעזר בכל מידע אשר עשוי לשפר את כל מה שהתקני אינ מספקי לו ,בעיקר כאשר מדובר במבני לצרכי מיוחדי .הבעיה האמיתית הינה במבני גשרי ,ברכיבי טרומיי אשר מנסי לשחרר מ התבניות במועד מוקד ככל האפשר וכ רכיבי מבטו דרו אות שואפי לדרו במועד מוקד ככל האפשר ,ולבסו מבני בעלי נפחי בטו גדולי במיוחד. תכ וחישוב אלמנטי מבטו מזוי ודרו לצרכי שאינ מיוחדי )וחלק גדול מהבניה מסביבנו הינה כזאת ,להוציא גשרי בעלי מפתחי גדולי מבטו דרו( ולא לצרכי מחקר ,מבוסס על "סל" תכונות מכניות" .סל" תכונות זה מלווה את סוג הבטו והוא נתו בתקני כולל בחוקת הבטו .1לצרכי תכנו שוטפי ,נניח עבור סוג בטו ב , 30נימצא בתק כמו ]) [1ובכל אר בתק הלאומי שלה( מידע על מודול האלסטיות, מקד התפשטות תרמית ,מקדמי הצטמקות וזחילה ,וא למעלה מזה ,כנגזרת כל שהיא מחוזק הלחיצה האופייני או חוזק המתיחה האופייני )אשר בדר כלל בעצמו יהיה נגזרת מחוזק הלחיצה האופייני( ,כ שלא נזדקק לערו בדיקה מיוחדת לחוזק המתיחה ,לקביעת מודול האלסטיות ,ולקביעת פרמטרי בסיסיי כמקד ההצטמקות וכו' .מידע זה נצבר על יסוד מחקר רב שני ,כאמור ,ונחשב לאמי ומספק, אול ,לצרכי תכנו שוטפי ,ושוב ,באותה ההסתייגות שהוא אינו כולל שו השפעה של מוספי ותוספי כפי שיוסבר להל – רק עבור צמנט רגיל ,דהיינו – .CEM1 לכל הפחות ראוי לדרוש מהיוע להרכב הבטו ,א מועסק כזה בפרויקט, לספק מידע מפורט וכתוב על ההשלכות של המוספי עליה הוא ממלי ועל מכלול התכונות המכניות הרחב של הבטו כתוצאה מהימצאות ג תוספי בצמנט בו. להל ניתנת סקירה על סל תכונות זה ואי אילו פרטי נוספי ,הכול בשי לב וכפו למגבלות כפי שהוסברו לעיל ומסתבר כי חבילת המגבלות הפכה וטפחה למימדי גדולי ביותר. 1.2הבטו 1.2.1הרכב הבטו – השפעת הצמנט כפי שצוי בסעי 1.1אי אפשרות להימנע מדיו בהרכב הבטו א כי זה אינו נושא עיקרי בספר זה. לפי החלטה ,אשר אי עוררי עליה והיא בנסיבות מדינת ישראל סבירה, אנחנו עוקבי אחר התקינה האירופית .הסיבה העיקרית לכ היא שהמחקר הדרוש לגיבוי עצמי של התקינה לצרכי היו יו הינו יקר ובמילא רבלאומי ,כלומר בעצ אי כמעט מדינה אשר מעמידה בסיס מחקרי עצמאי לתקניה אלא כול בעצ משתפות פעולה באמצעות הארגוני הבינלאומיי כגו ) CENארגו התקינה האירופי( ו FIB )הפדרציה הבינלאומית לבטו( .הסיבה השנייה – נוחות בניהול יחסי מסחר ,א כי בעני זה לצרכי בניה הנושא מצטמצ ליבוא אל ישראל של כמה חומרי בודדי ביניה פלדה לבטו מזוי ודרו. עד כא הכול בסדר .כעת השאלה היא – אימו תקני או לעקוב אחר? כא העני מתחיל להסתב .התשובה לשאלה זו מורכבת ולא פשוטה .למעשה אי תשובה ברורה .מצד אחד מאמצי תק ומצד שני מכניסי בו שנויי אשר לעתי ה מרחיקי לכת עד כדי סטייה מהותית מכוונת התק אשר אומ .מצד אחד מאמצי את ][40 ,EN2כלומר חוקת הבטו ] [1אמורה להיות תואמת אותו ,אבל [40] ,נשע על התק האירופי לבטו [42] EN206ועל התק האירופי לפלדה [46] EN10080ואילו בישראל ] [1מבוסס על ת"י ,[41] 118בו שנויי מפליגי לעומת ] [42ואילו הפלדה בכלל מבוססת על תקני ISOבה הבדלי מהותיי לעומת .[46] EN10080 בסעי זה נעסוק בבטו ונראה באילו מגבלות ומדוע יש להתייחס אל התכונות המכניות ואל החוזקי המופיעי בחוקת הבטו ].[1 נאמר לעיל כי לעני הבטו ,כמו ש ] EN2 [40מתבסס על התק האירופי לבטו ] ,EN206 [42כ אמורה חוקת הבטו ] [1להתבסס על ת"י .[41] 118הצפייה היא כי תהיה מקבילות בי שני התקני מאחר וכל מערכת החישובי )תכונות מכניות וערכי חוזק תכ( ב ] [1לקוחה מ ] .[40בר ,הדברי לא בדיוק כ. טבלה מס' 20) 1הצמנטי הראשוני מתו 27ב ([47] EN197 ] EN206 [42מתבסס על התק האירופי לצמנטי [47] EN197ובו אמנ מפורטי 27סוגי צמנטי .ברשימת הצמנטי ש )ראה טבלה מס' (1מופיע סוג צמנט המכונה CEM1ובו קלינקר טהור בכמות 95%עד .100%בכל היתר יש תוספי שוני לצמנט ,מהסוג של אפר פח ,תוספי פוצולניי שוני וג אב קיר )וכ כמות של עד 5%חומרי "זרי" )לא הוגדר טיב(. ] EN206 [42אומר במספר ניכר של סעיפי בו )ראה 5.2.5.2ו 5.3.2לדוגמה( כי עיקר נסיונו הוא בצמנט CEM1וכל הדוגמאות וההוראות אשר בו מתייחסות לצמנט .CEM1ביחס לצמנטי אחרי נאמר במפורש כי יש לחקור ולהביא ראיות למידת התאמת ההוראות וההנחיות לסוגי צמנטי אלה )ראה 5.2.5ש(. לא כ הדבר בתקינה הישראלית המקבילה. בת"י [48] 1במהדורה משנת ) 2002בה הוכרז על אימו , ( [47] EN197ניתנה הצהרה על 4סוגי צמנטי אשר יש עמ נסיו באר וה) CEM1 :לא פחות מ 95%קלינקר לפי הטבלה המקורית )טבלה מס' 1לעיל() CEM II/A-S ,עליו הוצהר כמכיל 10% סיגי ואילו בטבלה מס' 1מצוי כי הוא מכיל 620%סיגי( ) CEM II/A-V ,עליו הוצהר כמכיל עד 10%אפר פח ואילו בטבלה המקורית מצוי כי הוא מכיל 620% אפר פח( ו אחרו ) CEM II/A-Mעליו הוצהר כמכיל עד 10%סיגי ועד 10%אפר פח ואילו בטבלה המקורית 620%תערובת של סיג ,אפר פח ,אב גיר ,חומרי פוצולניי וכו'(. הכתוב בת"י [41] 118אינו תוא במדויק את הצמנטי המפורטי בת"י 1 ] – [48ונוס בו סוג צמנט חמישי. מקור הצמנט העיקרי באר הינו מפעל נשר )אשר נהנה ממעמד מונופול( ולפי אתר האינטרנט שלו הוא מייצר ומשווק את הצמנטי CEM1 :רגיל ומהיר )התואמי את התק הישראלי ואת התק האירופי( ועוד ארבעה סוגי צמנטי ,אשר בשניי מה יש באופ מוצהר לא פחות מ 20%אב גיר ,בשלישי לא ברור מה היחס בי החומרי הנוספי מחו לקלינקר והרביעי כלל אינו תוא שו תק הישראלי ויש בו אחוז גבוה מאד של אב גיר. בנסיבות אלה מתו כלל הצמנטי המשווקי באר CEM1הינו היחידי המבטיח התאמה ליצור בטו התוא את חוקת הבטו ].[1 1.2.2השפעת המוספי והתוספי המוספי ה חומרי כימיי המוספי לבטו בשעת ערבוב החומרי ונועדו, כאמור ,להקנות לו תכונות או לשנות תכונות כגו הקדמת או עיכוב חוזק הבטו בגיל מוקד יותר )מקובל הוא כי התערבות זו היא זמנית וכי לזמ ארו אי השפעה על חוזק הבטו לו נוצק ללא מוס כזה( ,צמצו ההצטמקות וכו'. התוספי ה משני סוגי :סוג type I ) Iבתקינה האירופית( הינו תחלי לאגרגט ועליו לעמוד בדרישות ת"י ( 3וסוג type II ) IIבתקינה האירופית( והוא נית בכמויות הנקבעות כחלק מכמות הצמנט בבטו .אפר פח ,סיגי ,סיליקה פיו ) (fumeאב גיר וכו' ה חלק בקטגוריית חומרי אלה. לתוספי מסוג IIיש השפעה על תכונות הבטו המוגמר ועל התנהגותו ה במצב שרות וה במצב גבולי של הרס וה על הקיי .השימוש בתוספי הוא לגיטימי, נפו ויכול להביא לחסכו בצמנט וה לחסכו באנרגיה )הוזלת ייצור הצמנט( אול השימוש בה מותנה בעריכת בדיקות ופרסומ ,מה מתברר מה השפעת על התכונות המכניות של הבטו ועל תכונות החוזק שלו לזמ קצר וארו וה על הקיי. 1.2.3השפעת האגרגטי על האגרגטי לעמוד בדרישות ת"י ) 3אגרגטי ממקורות טבעיי( והדירוג שלה נקבע לפי דרישות טכנולוגית הבטו .אי נכו למועד כתיבת פרק זה לא תק ישראלי ולא היתר טכני כל שהוא לשימוש באגרגטי ממוחזרי .מחקרי אשר נערכי נכו למועד זה מעידי על כ כי חוזק הבטו המופק בשימוש באגרגטי ממוחזרי הינו נמו בהשוואה לשימוש באגרגטי ממקורות טבעיי .אי מידע לגבי הקיי. 1.3 חוזק הבטו 1.3.1חוזק הבטו בלחיצה בדיקת חוזק הבטו בלחיצה הינה הבדיקה הבסיסית והשגרתית ביותר עבור הבטו .בחלק גדול מ המקרי )לשימושי רגילי ובמבני רגילי( זו תהיה ג הבדיקה היחידה שתיער )ראה סעי 1.1לעיל( .חוזק הבטו בלחיצה הוא הבסיס הבטו .בדיקות חוזקי אחרי אינ לקביעת החוזק האופייני ממנו נגזר סוג מתבצעות כשיגרה .הבדיקה בלחיצה נחשבת לאמינה בי בדיקות הבטו )במבח הסטטיסטי( .יחד ע זאת אי לשכוח כי ההצהרה הזאת נכונה לגבי הבטוני מהסוגי המוזכרי בחוקת הבטו [1] 1נכו למועד זה ) ב 20עד ב (60ולבטו העשוי מהמרכיבי המסורתיי )צמנט מסוג , CEM1מי ואגרגטי התואמי את ת"י .(3 הבדיקה בלחיצה נערכת במכבש בעל שני לוחות אופקיי .הגו הנבדק מונח על הלוח התחתו ,הקבוע ,ופעולת המכבש מתבטאת בכ שהלוח העליו מפעיל לח על הגו הנבדק תו ירידה בכיוו מטה )ציור .(1.1aאת שני הלוחות מנקי וכ את פני גו הבדיקה המונח במכבש ,בר אי הכוונה להשיג מניעת חיכו. תו הפעלת כוח הלחיצה בכיוו האנכי ,בכיוו אופקי מתפתח מאמ מתיחה פנימי .בהנחת העדר כל חיכו בי פני הגו הנבדק והלוחות הלוחצי עליו ,ע הגיע מאמ המתיחה לחוזק המתיחה של הבטו ,הגו הנבדק מתחיל להיסדק בניצב למאמצי מתיחה אלה )ציור ,(1.1bכלומר נוצרי בו סדקי אנכיי וכ מתהוות פריזמות אנכיות וצרות .בסיכומו של דבר הגו ייהרס בלחיצה אול גופי הלחיצה יהיו פריזמות תמירות שנותרו לאחר הסדיקה האנכית. ציור 1.1 הבדיקה הסטנדרטית נערכת כאשר לא נמנעי מאמצי החיכו בי הלוחות והגו הנבדק .מאמצי חיכו אלה גורמי לריסו בכיוו אופקי ,ריסו מירבי בפ הגו הנבדק הסמו ללוח )העליו והתחתו( והול ודוע כלפי אמצע הגובה .צורת השבר המתקבלת היא שתי פירמידות עומדות אחת מול השניה וקילו הדפנות סביב )ציור .(1.1cמוב מאליו כי החוזק גבוה יותר מאשר תו מניעת מאמצי החיכו ויצירת אפשרות ההפרדה לפריזמות ניצבות תמירות. תאור מפורט של גופי הבדיקה והכנת לבדיקה וביצוע הבדיקה נית למצוא בת"י – 26שיטות לבדיקת בטו ,חלק – 3הכנת דוגמות בדיקה ואשפרת וחלק – 4 תכונות בטו קשוי – חוזק. 1.3.2גופי הבדיקה בלחיצה גופי הבדיקה המקובלי בישראל עד לפני מספר שני היו קוביות בעלות צלע של 120ממ' .בשלב מסוי ,ללא נימוק טכני הנדסי סביר )שפורס( גופי הבדיקה שונו לקוביות בעלות צלע של 100ממ'. המחקר הוכיח והמשי להוכיח במש השני כי אותו הבטו מפיק חוזק גבוה יותר בגו בדיקה קט יותר )הסיבה העיקרית היא מידת הכליאה הגבוהה יותר המושגת בגו כליאה קט יותר(. כגו הבדיקה האמי ביותר נימצא גליל בקוטר 150ממ' ) כ ( 6″ובגובה 305 ממ' ) .(12″זהו גו הבדיקה התקני בצפו אמריקה )ארה"ב וקנדה( וכ זהו גו הבדיקה אשר נימצא כמומל על ידי [8] EN2ו . [4] CEBיחד ע זאת ,בשי לב לעובדה כי במרבית מדינות אירופה גו הבדיקה הינו קוביה ,השקיעו הקהילייה האירופית העומדת מאחורי [40] [8] EN2והועדה האירופית לבטו [4] CEBמאמ מחקרי להשגת קורלציה אמינה בי הגליל המומל לבי הקוביה בעלת צלע של 150ממ' )המשמשת כגו הבדיקה התקני באנגליה למשל( .בכל מיסמכי ] [40] [8ו ] [4נתו כשגרה סיווג בטו לפי גליל ובצידו קוביה בעלת צלע 150ממ'. גופי הבדיקה באר )קוביה 100ממ'( עוברי אשפרה במי במש שבעה ימי א נבדקי בדיקה תקנית בגיל 28ימי .גופי הבדיקה לפי ] [40] [8או ] [4עוברי אשפרה של 28ימי ונבדקי בדיקה תקנית לחוזק בגיל 28ימי. בשי לב לעובדה שחוקת הבטו ] [1כולה מתואמת ומכוילת לפי דרישות ] [8ו ] [4ו ] [40הכרחי הוא כי תתייחס לבטוני בעלי תכונות מכניות וחוזק המקבילי לחלוטי לסיווג האירופי ] [40] [8ו ].[4 לאחר דיוני רבי נער מחקר באר על ידי בנטור ובאו ] [35לקביעת השואה בי בדיקה בקוביות 100ממ' שעברו אשפרה של 7ימי לבי קוביות 150ממ' שעברו אשפרה במש 28ימי )הדרישה האירופית( . המחקר ] [35קבע בצורה חד משמעית כי אותו הבטו מפיק בקוביות 100ממ' לאחר אשפרה של 7ימי חוזק גבוה פי 1.12 1.16לעומת זה שנקבע בקוביות 150ממ' שעברו אשפרה של 28ימי. יחד ע זאת ,ראוי לציי כי המחקר הנ"ל ] [35קבע יחסי בי החוזקי בלחיצה בלבד ולא התייחס לגבי התכונות המכניות .מאחר וברור כי בקשת היחסי הנ"ל ,קרי 1.121.16משפיעי שני פרמטרי ,דהיינו :גודל הגו הנבדק ומש האשפרה ,נותר נעל והוא :הא אותו יחס נית לייחס ג לתכונות המכניות .בהעדר מידע עדכני יותר ההנחה תהיה כי זה נכו אול הדבר לא ניבדק ועדיי טעו בדיקה. בשי לב לממצאי ב ] [35יש לייחס לבטו הנבדק בקוביות 100ממ' ועובר אשפרה של 7ימי בלבד ,חוזק אופייני נמו יותר על מנת להעמידו בדרישות ] [40] [8ו ] .[4חוזקי מתואמי להשוואה בהתא לכ נתוני בגליו תיקו לחוקת הבטו ][1 כדלקמ )טבלה מס' :(2 טבלה מס' 2 סוג הבטו שנמדד לפי תקני ב 20ב 25ב30 ישראליי – מדידה בקוביה 100ממ' חוזק אופייני מתוא לפי תקני 26.1 21.7 17.2 אירופיי – מדידה בקוביה 150ממ' חוזק אופייני מתוא לפי תקני 21.3 17.4 13.8 אירופיי – מדידה בגליל סטנדרטי ב40 ב50 ב60 35.1 44.3 53.6 28.9 35.0 43.4 במקו זה ראוי לציי כי כאשר באנגליה בודקי קוביות בעלות צלע של 100ממ' היחס המקובל ש בינ לבי קוביות בעלות צלע של 150ממ' הינו . 1.2 1.3.3קביעת סוג הבטו המספר המציי את סוג הבטו הינו החוזק האופייני של הבטו )ראה 1.3.5 להל( .סוג הבטו נקבע לפי בדיקת חוזק לחיצה של מדג מספר קוביות .זהו המבח המקובל בכל העול .גודל המדג אמור להיקבע לפי תורת הדגימות כאשר עליו לענות לדרישות "מטרה". המטרה מוגדרת ,לפי דרישות הסתברותיות לאבטחת הבטיחות והאיכות ,היא לפי מבח ה , (5% fractile ) 5%אשר מגדיר כי הציפייה היא שלפחות 95%מכלל אוכלוסיית הבטו ,בבדיקת חוזק הלחיצה בגיל 28ימי ,תהיה בעלת חוזק לא נמו מהחוזק אשר ייקרא החוזק האופייני ויסומ .fckהחישוב מורכב למדי מאחר והוא כולל ג דרגות הסתברות של מניעת סיכו לצרכ וכ לספק הבטו )או היצר( .לא ברור א בהרבה ארצות מקוי המבח המשולש כפי שצוי לעיל אול באחדות כ. תורת הדגימות אמורה לספק תשובה בעזרת גודל מדג )מספר הדגימות( והמבחני המוטלי עליו להשגת דרישות ה"מטרה" בעליל ,שהיא ביסודה פילוסופיה בטיחותית .במדינות שונות קיימי מבחני שוני לגבי המדג והדרישות המוטלות עליו .יתירה מכ יש הבדל בדרישות המוטלות על בטו שיוצר בייצור אקראי ,באתר, שאינו מפעל מסודר ,לעומת דרישות שאפשר להטיל על מפעל לייצור בטו בתהלי שוט ,ע שקילת הכמויות של מרכיבי הבטו ובקרת כמויות הצמנט והמי .זו קרויה רמת בקרה ברמת מפעל והיא מופעלת רק לאחר שנערכו בדיקות ראשוניות ובה הוכח כי הייצור השוט מייצר בטו העומד ברמת בקרה אקראית. בשי לב לעובדה שבודקי קוביות 100ממ' אשר עברו אשפרה של 7ימי בלבד )ראה 1.3.2לעיל( יש שתי אפשרויות :אפשרות אחת היא להחמיר בדרישות לגבי הבטו בעת הבדיקה וקביעת החוזק האופייני )ועמו סוג הבטו(; אפשרות שנייה – להותיר על כנו את מער בדיקות הבטו כפי שהוא אול בעת קביעת חוזקי התכ )ראה בהמש( לשער את החוזק כחוזק כנמו יותר ,בהתא ליחסי שהתקבלו ב ] ,[35לפי טבלה א' לעיל ,וממנו לגזור את חוזק התכ לפי מקדמי הבטחו .ברירה זו התקבלה בסופו של דבר. מספר הדגימות וכ הקריטריוני לקביעת החוזק האופייני )ממוצע ומינימלי( בישראל נקבעי לפי דרישות ת"י : 118בטו לשימושי מבניי – תנאיי בקרה בייצור וחוזק הלחיצה ] .[41הקריטריוני ה )עבור מדג הכולל 3קוביות(: fcm ≥ fck + 3 הממוצע יעמוד בדרישה: fc,min ≥ fck – 3 דגימה בודדת תעמוד בדרישה: יש לציי ,בר ,כי מתכו זה מתייחס ככל הנראה לבטו אשר הגיע לאתר וניטלו ממנו דגימות בכניסת הבטו לאתר )א כי זה לא כתוב בצורה ברורה ומודגשת(. אי פרטי בת"י [41] 118לגבי הדרישות מבטו מיוצר במפעל )ייצור שוט ובתחילת הייצור( .בתק ת"י 118בסעי 8בו נאמר כי בדיקת התואמות של הבטו תיעשה על ידי היצר ,אבל לא כתוב אי .במלי אחרות – לא ברור אי היצר מנהל את בקרת האיכות ולפי איזה תק. הקריטריוני לקביעת החוזק האופייני כנ"ל לפי התק האירופי EN 206-1 משנת ) [42] 2001ממוצע ומינימלי( )מדג הכולל 3קוביות( בתחילת תהלי הייצור הינ )לצור כיול קו הייצור(: הממוצע יעמוד בדרישה: fc,m ≥ fck + 4 fc,min ≥ fck – 4 דגימה בודדת תעמוד בדרישה: לעומת זאת בייצור שוט ורצי הקריטריוני )מדג הכולל 15קוביות( ה כדלקמ: הממוצע יעמוד בדרישה: דגימה בודדת תעמוד בדרישה: fcm ≥ fck + 1.48σ fc,min ≥ fck – 4 σהינו סטיית התק .בשי לב לכ שסטיית התק היא לרוב 4 MPaומעלה , הרי שהקריטריוני ב EN 206 1 :2001חמורי בצורה משמעותית ,וכל זה ברמת מפעל ולא ברמת בדיקה אקראית באתר הבניה. 1.3.4התפתחות חוזק הבטו ע הזמ התפתחות חוזק הבטו ע הזמ הינו נושא בעייתי מהרבה בחינות ,בעיקר מחמת הגורמי הסותרי המעורבי בנושא. חוזק הבטו ממשי לעלות מעבר לגיל 28יו )הגיל בו נעשית הבדיקה התקנית לצור קביעת הסוג( ועשוי לגדול א במש תקופה של כמה שני ,כפו לתנאי הסביבה .כמה גורמי מעורבי פה והעיקרי בה הוא האשפרה .א ניתנת לבטו אשפרה במש תקופה ארוכה וא הוא אינו מצוי בתנאי חשיפה כאלה שיגרמו לו להפסיד מי – חוזקו יעלה .במציאות רק במעט מקרי ניתנת אשפרה טובה וזו לרוב )א עומדי על כ בתוק ( ניתנת באר במש עד 7ימי .א האלמנט מצוי בצל ועקב כ אינו מפסיד משמעותית לחות – חוזקו ימשי לעלות ,ולהיפ. בגלל התהליכי הסותרי לא מקובל לייחס לבטו ,לצרכי תכ ,חוזק גבוה מזה שנקבע בבדיקה בגיל 28ימי ,אלא א כ בנסיבות מיוחדות יש ראיה לכ כי הדבר אפשרי. כמוב שכל המדובר לעיל נכו כאשר מדובר בבטו ללא מוספי .בנוס – נוכחות תוספי שוני )אפר פח וכו'( שוב עשויה לשנות את התמונה לחלוטי. בטבלה מס' 3נתוני על התפתחות חוזק הבטו ע הזמ בתלות בסוג הצמנט )סוגי הצמנטי לפי סיווג לפני הרביזיה של ת"י ( 1כפי שנתוני בחוקת הבטו 466 חלק .1ושוב יצוי כי יש להתייחס למספרי אלה בהסתייגות הראויה בשי לב לכל השיקולי שניתנו לעיל )למעשה ,בהתא למרכיבי הבטו ,כולל מוספי ,תוספי וכו', התפתחות חוזק הבטו ע הזמ תהיה נושא לקביעה פרטנית ללא כל קשר ע הכתוב בחוקת הבטו(. טבלה מס' – 3התפתחות חוזק הלחיצה של הבטו ע הזמ בתלות סוג הצמנט היחס fcj /fck הבטו בימי גיל 3ימי 7ימי 14יו 28יו 90יו סוג הצמנט 1.10 1.00 0.80 0.65 0.40 צ"פ 250 1.05 1.00 0.85 0.70 0.45 צ"פ 300 1.15 1.00 0.75 0.55 0.30 צ"פ 250ע אפר פח בתק האנגלי [6] BS8110 Part 2 1985נתונה הטבלה מס' ) 3ש( בה נתוני אחרי שלא בתלות בסוגי הצמנט אול בסוגי הבטו ולתקופות ארוכות יותר .בשי לב לכ שלפי התק האנגלי בודקי קוביות בעלות צלע 150ממ' ,יש בטבלה זו עני. הנתוני בשתי הטבלאות הנ"ל ה להתרשמות ולמידע כללי ויתכנו סטיות משמעותיות מה. טבלה מס' * 4התפתחות חוזק הלחיצה של הבטו ע הזמ לפי התק האנגלי [6] BS8110 12 6 3 2 סוג הבטו חוזק אופיני 7ימי חודשי חודשי חודשי חודשי (MPa) fck 25 24 23 22 13.5 20 20 31 30 29 27.5 16.5 25 25 37 36 35 33 20 30 30 50 47.5 45.5 44 28 40 40 60 57.5 55.5 54 36 50 50 [42] EN206אינו מפרט כל תחזית לגבי התפתחות חוזק הבטו ע הזמ למעט מידע לגבי חוזק הבטו הממוצע בגיל 2ימי ביחס לחוזק הבטו הממוצע בגיל 28 ימי :לא פחות מ 50%א ההתפתחות מהירה ומעל 15%א ההתפתחות איטית. 1.3.5החוזק האופייני של הבטו חוזק הבטו נמדד בקוביות כפי שהוסבר בסעי 1.3.3לעיל .א יתואר חוזק כל אוכלוסית הבטו ,דהיינו – כל כמות הבטו במבנה תיוצג באמצעות מספר גדול מאד של קוביות שחוזק הממוצע fcmנית יהיה לבטא את הפירוס הסטטיסטי של החוזק ,במקורב מאד ,לפי פעמו גאוס ,כמתואר בציור . 1.2בכיוו אופקי מתואר חוזק ציור 1.2 הדגימה ובכיוו אנכי ) (nמספר הדגימות בעלות אותו החוזק .שטח הפעמו מייצג את ס כל כמות הבטו במבנה. הער fckמכונה החוזק האופייני של הבטו – חוזק אשר 95%מכול אוכלוסית הבטו חוזקה לא נמו מחוזק זה ולא יותר מ 5%מהדגימות יכול חוזק להיות נמו מכ. כאשר ידועה סטיית התק σהחוזק האופיני מוגדר כ: fck = fcm - 1.635 σ )(1.3.1 בטוי זה נכו עבור אי סו משתתפי באוכלוסיה – דהיינו כל האוכלוסיה ולא עבור מידג ממנה .ככל שהמידג יקט במקו המספר 1.635יבוא מספר גבוה יותר. החוזק האופייני נקבע בגיל 28ימי בלבד .זהו גיל מוסכ לקביעת החוזק האופייני ומקובל בתקני כל המדינות .ספרות מקצועית רחבה ביותר משתמשת בער חוזק אופייני זה כנתו וקיימת חשיבות גדולה להקפדה על ההגדרה ,לצרכי מחקר יישו והשואה וכיול לתקני זרי. יש בטוני בהרכב חומרי שונה בה הכלל הזה אינו עובד .מקובלת הדעה כי תוספת אפר פח מעכבת את קצב הגידול בחוזק הבטו ,אי לכ יש נטייה להתיר תקופה ארוכה יותר לעריכת בדיקות חוזק לקביעת סוג הבטו .בר ,קיי מידע מקור מחקרי טרי ביותר המעיד על כ שבטו העשוי בצמנט ע אחוז מאד גבוה של אפר פח ,חוזקו התפתח תו ימי ספורי ולא עלה יותר. בשי לב לכ )כולל אפשרות קיו מוספי מסוגי שוני בבטו( יש להתייחס בזהירות גדולה ביותר לגיל קביעת סוג הבטו ובהעדר נימוק משכנע ממשי להותיר על כנה את הדרישה לגיל 28ימי . 1.3.6סוגי בטו לפי תקני שוני קשה להשוות בי סוגי הבטו השוני המופיעי בתקני השוני ,אול לעתי קרובות נאלצי לעשות זאת בהעדר הוראות מספיק ברורות או בהעדר כל הוראות בתקני המקומיי .לכאורה ההשוואה אינה מסובכת שכ יש מידע סביר לגבי הבדלי הנובעי מצורת וגודל גופי הבדיקה .למעשה נכנסי לכא גורמי שמקשי ביותר על ההשוואה .חוזק הבטו תלוי לא רק בגודל הגופי אלא בעיקר בדרישות המוטלות על המדג לפי תורת הדגימות .בסעי 1.3.4הוסבר עני החוזק הממוצע והחוזק המינימלי אשר יש לדרוש על מנת להבטיח את הקורלציה בי המידג לבי האוכלוסיה הכוללת .במוב זה יש שנויי מהותיי מתק לתק ואלה אינ מיוצגי בהשוואות הנתונות להל ,על כ רצוי לראות במקורבות .בסיס ההשוואה – .EN2 טבלה מס' – 5סוגי בטו ,השואה בי תקני שוני התק ישראל ת"י **466 גודל גו בדיקה סוג הבטו 100 MPaממ' 67.2 57.5 45.6 33.9 28.1 23.2 60 50 40 30 25 150 MPaממ' 20 אנגלי BS8110 ' ממ 150 MPa 60 50 40 30 25 20 EN2 CEBקוביה 50 40 32 25 20 16 MPaגליל EN2 CEBגליל 7140 5700 4570 3570 2860 2300 psiגליל אמריקאי ACI 318 62 52 42 33 26 200 MPaממ' 21 גרמני *DIN 1045 * החל בשנת 2001לפי התק הגרמני משתמשי בקוביות בעלות פאה של 150 ממ' א סוגי הבטו הנתוני כא ה אלה שב [8] EN2לו נמדדו בקוביה 200ממ'. ** מאחר ולפי התק הישראלי מודדי בקוביות 100ממ' רשומה כא התוצאה האופיינית שוות הער לאות בטוני של EN2כאשר נמדדו בקוביות 100ממ'. 1.3.7עקו σc/εcשל הבטו עקו עקרוני המתאר את היחס מאמ עיבור עבור הבטו בהטרחה חד צירית נתו בציור . 1.3עקו זה מתקבל בהעמסה סטטית הנמשכת מספר דקות .זה אינו ניסוי המביא בחשבו השפעת הזמ א ג אינו ניסוי מהיר מאד .העקו אינו מתאי לכל סוגי הבטו ,אול כולל את המאפייני העיקריי כמפורט להל: ציור 1.3 א .חלק כמעט ליניארי עד לגבולות 3540%מהחוזק המירבי בלחיצה. ב .חלק לא ליניארי ע גידול בלתי פרופורציונלי בעיבורי עד הגיע המאמ לערכו המקסימלי – fcבעיבור . εc ג .ירידה הדרגתית במאמ לפי קו עקו )או ישר( עד לער fcuבעיבור . εcu על מנת לקבל מושג כללי על המגמות בהשתנות המאפייני הנ"ל ע שנוי בחוזק הבטו נראה את ציור 1.4בו נתוני קווי σc/εcעבור שלושה סוגי בטו שוני. ע עליה בחוזק הבטו :א .החלק הליניארי בעקו גדל ומתאר עד כי חלק זה של העקו שוא להיות אלסטי ליניארי עד לקרבת פסגת המאמ .ב εc .בפסגת המאמ קט מעט בהדרגה .ג .החלק היורד מתקצר בצורה משמעותית ביותר fcuעולה ע עליה בחוזק הבטו ו εcuמתקצר .במלי אחרות – קיימת נטיית ניוו של החלק היורד .לנטיית ניוו זו חשיבות גדולה בדיו על משיכות הבטו. εcלגבי כלל הבטוני בתחו החוזקי הנמוכי עד בינוניי נע סביב . 2.2‰ εcuיהיה בסביבות 3‰ויותר ע ירידה כאשר סוג הבטו עולה .בספרות נית לקבל ערכי ממוקדי יותר ,א כי מידע מסוג זה ,הדרוש למטרות מיוחדות או למטרות מחקר ,מפיקי ישירות מ הניסויי .עקומי מהסוג המוצג בציורי 1.3ו 1.4נית לקבל רק בניסוי הנער ע שליטה בעיבורי ,אחרת לא נית לקבל את החלק היורד בעקו. ציור 1.4 ניסוי מסוג זה ניקרא deformation controlledאו – מתקד בצעדי של דפורמציה ורוש את העומס המתאי .בניסוי load controlledנית להגיע עד המאמ המקסימלי ומיד לאחריו הדגימה נהרסת מבלי יכולת לעקוב אחר הענ היורד בעקו מאמעיבור בבטו. בהעמסה לזמ ארו )הניסוי נימש זמ מספיק המאפשר קליטת השפעות של זמ( העיבור המקסימלי גדל והמאמ המקסימלי קט מעט מאד. בציור 1.5נתו עקו σc/εcעבור הבטו כפי שמופיע ב ] [8וב ] ,[40כאשר עיקר מטרתו לתת משואה כל שהיא עבור היחס עיבורמאמ וכ לכלול בה את קטע הענ היורד. טבלה מס' , εcu * 6לפי ציור * 1.5שתי גירסאות לפי EN2 סוג הבטו )חוזק גליל( C40 C30 C25 C20 C16 3.0 3.2 3.3 3.4 3.5 εcu 10-3 [8] EN2 -3 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 εcu 10 [40] EN2 C50 2.8 3.5 ציור 1.5 המשואות המתארות את היחסי בי הערכי הקשורי בגר הנתו בציור 1.5נתונות להל )מתו :(EN2 kη − η 2 1 + (k − 2 )η )(1.3.2a σ c = fc )( 1.3.2b η = ε c / 0.022 )(1.3.2c 1.1 E cm 0.0022 k = fc )(1.3.2d ) Ecm = 9.5 ( f ck + 8 3 1 העקו המופיע בציור 1.6הינו מודל .הוא אינו תוצאה של מדידה והתאמה לבטו מסוי .השוואה בינו לבי העקומי המופיעי בציורי 1.5 1.4 1.3מציגה את ההבדל ביניה .העקו המוצג בציור 1.6מכונה "פרבולת מדריד" .הוא מייצג מודל חישובי נוח לסיכו הכוח באיזור הלחו של הבטו וקביעת מרכז הכובד שלו ,אול גלומה בו ג מחשבה של התחשבות בהפסד מסוי של חוזק ע הזמ וגידול מסוי בדפורמציה ,א הוא ע הזמ .הוא הופק מניסויי רבי של לחיצה ולחיצה אקסצנטרית על פריזמות מבטו )ראה .(Ruschמעלתו בהיותו פשוט ויחד ע זאת נית באמצעותו לקבל סימולציה כמותית טובה לס הכול התנהגות האיזור הלחו במצב גבולי של הרס בצורה פשוטה. ציור 1.6 )(1.3.3 ) σ c = f ck 1000 ε c (1 − 250 ε c העקו בציור 1.6הינו זה המשמש לאנליזה "מדויקת" לא ליניארית ,כמוגדרת לפי חוקת הבטו 466חלק ,1כאשר הדגש הוא על דיוק במוב של שימוש באיזה שהוא σc/εcלא ליניארי א ברור כי אינו מתאי לקשר פיזיקלי מדוד כל שהוא .הנוסחה ) (1.3.3אינה קרובה אלא לסוגי הבטוני הנחותי ובעלי חוזק בינוני )בטו ב 40הינו הגבול פחות או יותר לשימוש בה( – עבור בטו בעל חוזק גבוה יותר התחו 3.5‰ - 2‰מתחיל להצטמצ ואילו המשואה עבור הפרבולה לא מתאימה. סיכו: א .העקו σc/εcעבור הבטו שימושי בחישוב למצב גבולי של הרס .הוא מהווה ייצוג מקורב של הכוח ג א החישוב "מדויק" כפי שיתברר בפרקי הבאי. ב .לעקו זה אי חשיבות ממשית בחישובי במצב גבולי של שרות .פרבולת מדריד למשל )ציור (1.6אינה מתאימה ולו מ הבחינה הבאה :המשיק לפרבולה בנקודת האפס כלל לא מתאי להגדרה של מודול האלסטיות. ג .לחלק היורד של העקו חשיבות ממשית רק לגבי מצב גבולי של הרס – לצרכי שיקולי משיכות )ובפרבולת מדריד אי חלק יורד של העקו(. ד .החלק הכמעט ליניארי של העקו בתחו המאמצי הנמוכי מאפשר לבצע הרבה חישובי במצב שרות )כפי שיתברר בפרקי הבאי( בהנחות מקילות של ליניאריות .בהביא בחשבו את מורכבות החישובי בבטו מזוי זו הקלה ממשית. 1.3.8מודול האלסטיות של הבטו מודול האלסטיות של הבטו הינו עני של הגדרה .לכאורה זהו שיפוע המשיק של העקו σc/εcאבל כבר הוזכר בסעי הקוד כי ג עקו המאמעיבור בבטו הוא עני של הגדרה .מאחר ויש עוד נעלמי אשר לא מובאי בחשבו בכל הנסיבות – יש להגדיר את ערכו של מודול האלסטיות לפני שמשתמשי בו. ציור 1.7 מבחיני ,באופ עקרוני ,בי 3סוגי מודולי אלסטיות )ציור :(1.7 .1מודול האלסטיות הטנגנטי – . Et tangent modulusהוא מוגדר כ: Et = dσc / dεc = tgα )(1.3.4 הגדרה זו נוחה למחקר מאחר והיא עוקבת אחר העקו בכל נקודה ונית להשתמש בה בחישובי לא ליניאריי ,אול יש בה אי נוחות גדולה מאד במוב הבא: זווית השיפוע αמחליפה סימ ע עבור המשיק את נק' המאמ המקסימלי וג עצ הימצאות השיפוע בערכי סמוכי לאפס מקשה. .2מודול האלסטי הטנגנטי ההתחלתי – initial tangent modulusהוא מודול האלסטי המשיק בנק' האפס ) .(α0אי לער זה משמעות רבה. .3מודול האלסטיות הסקנטי ) . Es (secant modulusג ער זה מוגדר עבור נקודות לאור העקו ומהווה את שיפוע הקו העובר דר נקודה על העקו וראשית הצירי: Es = tgα1 )(1.3.5 מודול האלסטיות הסקנטי משמש א הוא במחקר והוא נוח יותר מהטנגנטי מ הבחינה הבאה :הוא עובר את כל העקו σc/εcשל הבטו מתחילתו ועד סופו מבלי לשנות סימ ,גודלו מירבי בנק' האפס וערכו הול וקט מבלי לשנות סימ ונית לרשו עבורו פונקציה רציפה כאשר ידועה משואת העקו . σc/εc א אחד מהערכי הנ"ל אינו ער מודול האלסטיות המצוי בתקני ומשמש בתכנו הנדסי שוט .הגודל של מודול האלסטיות הנתו בתקני הינו תוצאה של כמה שיקולי :הוא מוגדר בדר כלל כער הסקנטי ,המתאי עבור המאמ 0.4 fckבער, )אול לא מוגדר על פי איזה עקו(. [4] CEB M.C.90מציע את הערכי הבאי עבור מודול האלסטיות של הבטו – Eci :מודול האלסטיות הטנגנטי התחלתי בגיל 28ימי ,נתו לפי הנוסחה: Eci = 2.15 104 [ (fck + 8 )/10]1/3 )(1.3.6 מודול האלסטיות המופחת המביא בחשבו הפסד מסוי עקב עיבור פלסטי התחלתי ומותא לאנליזה אלסטית )סטטית( של מבני בטו ,מוגדר כ: )(1.3.7 Ec = 0.85 Eci ערכי אלה עבור בטוני לפי הגדרת ] , [4כאשר fckנתו ב ,MPaיהיו לפי הטבלה מס' 7להל כאשר לציד הערכי ב ]) [1אגרגט דולומיטי(: טבלה מס' – 7מודולי האלסטיות של הבטו לפי [4] CEBו ][1 50 40 30 20 16 סוג הבטו CEBגליל 39 36 34 30 28.5 Eci 10-3 33 31 29 26 24 Ec 10-3 27.3 36 34.7 31.9 28.6 Ecלפי [1] 466 הערה לטבלה מס' : 7הבטוני לפי ] [4מצויני לפי חוזק גליל ואילו הבטוני לפי 466מותאמי אליה )ראה טבלה מס' (5והאגרגט דולומיטי. מודול האלסטיות המוצע על ידי [8] EN2נתו לפי הנוסחה ) (1.3.8והערכי עבור סוגי הבטוני לפי ) [8] EN2והמקבילי לה לפי ת"י( בטבלה מס' 8אחריה: Ecm = 9.5 ( fck + 8 )1/3 103 )(1.3.8 טבלה מס' – 8מודולי האלסטיות של הבטו לפי [40] [8] EN2ולפי ][1 50 40 30 25 20 16 סוג הבטו EN2 37 35 32 30.5 29 27.5 [8] Ecm 10-3 37 35 33 31 30 29 [40] Ecm 10-3 36 34.7 31.9 30 28.6 27.3 Ecלפי [1] 466 הערה לטבלה מס' :8הבטוני לפי ] [8ו] [40מצויני לפי חוזק גליל ואילו הבטוני לפי 466מותאמי אליה )ראה טבלה מס' (5והאגרגט דולומיטי. טבלה מס' * 9מודולי האלסטיות בחוקת הבטו ת"י :Ec 10-3 – [1] 466 סוג הבטו ב60 ב50 ב40 ב30 ב25 ב20 ב15 גירי אגרגט 31.7 30 28.2 26.2 25 23.8 22.5 35.2 33.4 31.4 29.1 27.8 26.5 בזלת /דולומיט 25.2 הערה :הבטוני לפי ] [1מדודי בקוביה 100ממ' מותר להערי את מודול האלסטיות של הבטו בגיל jימי לעומת המודול הנתו בגיל 28ימי לפי הנוסחה ) (1.3.9אול לנוסחה זו נית ליחס דיוק ומשמעות סבירי בתחו הזמ הקצר מ 28ימי .יתירה מזאת – מודול האלסטיות מוגדר עבור בטוני אשר לא מכילי מוספי .הערכי עשויי להשתנות ע תוספת מוספי. Ecj = Ec (fcj / fck)1/2 )(1.3.9 1.3.9חוזק הבטו במתיחה חוזק הבטו במתיחה נמו בצורה משמעותית מהחוזק בלחיצה .בהנחה כי האגרגטי בעלי חוזק מספיק ,חוזק המתיחה תלוי בחוזק העיסה הצמנטית כפי שהתקשתה ובהידבקות בינה לבי האגרגטי. שלושה סוגי חוזק מתיחה מוכרי בהתא לאופי הבדיקה .בכל מקרה הפיזור הסטטיסטי של תוצאות בדיקות החוזק במתיחה גבוה מאד מזה של החוזק בלחיצה. נית לדרג את שלושת הבדיקות ,מבחינת אמינות הבדיקה כדלקמ :חוזק המתיחה בכפיפה ,חוזק הבקיעה )מתיחה לא ישירה( והחוזק במתיחה צירית. 1.3.9.1חוזק הבטו במתיחה צירית חוזק הבטו במתיחה צירית מתקבל בבדיקה מורכבת וקשה יחסית ,אשר אינה מקובלת בדר כלל אפילו לצרכי מחקר .מקובל להסיק את החוזק במתיחה צירית בדר עקיפה .הבדיקה )נדירה מאד( נערכת על ידי משיכה צירית של גו ,לפי ציור ) 1.8 aהגו נוצק להתאי לתבניות המפעילות את כוח המשיכה ושטח החת בצוואר המתוח 1000ממ"ר( או לפי ציור ) 1.8bש הגו יצוק ע סיו של פירמידה מתרחבת בכל קצה ,אותה מדביקי אל המתק המפעיל את כוח המשיכה ,ושטח החת במתיחה 915ממ"ר( .שתי הבדיקות הנ"ל ה גרמניות .עקב העובדה שהחת עליו מפעילי את כוח המתיחה קט ,הרגישות להימצאות גרגירי אגרגטי גבוהה ולכ ג הפיזור הסטטיסטי של התוצאות גבוה. ציור 1.8 החוזק האופייני של הבטו במתיחה צירית מסומ ב fctkואילו החוזק הממוצע במתיחה צירית מסומ ב . fctm 1.3.9.2חוזק הבטו בבקיעה )מתיחה לא ישירה( חוזק זה מכונה חוזק ביקוע או מתיחה לא ישירה ) splitting tensile (strengthבעיקר בגלל טכניקת הבדיקה על פיה מתקבל חוזק מתיחה בבדיקה בלחיצה .הבדיקה נערכת באמצעות לחיצת כוח חוד סכי על דגימה בצורת גליל בעל קוטר aובעל אור ) hציור ( 1.9 aאו מנסרה בעלת פאה aואותו אור ) ציור . (1.9 b בשני הגופי הקוטר או הצלע היא . aכאשר הכוח מופעל נוצר ריכוז מאמצי לחיצה בקצה חוד הסכי אשר נהפ מיד למאמ מתיחה מחולק שווה למרבית גובה הגו . המאמ מחושב לפי הנוסחאות ) (1.3.10aעבור הגליל ולפי נוסחה )(1.3.10b עבור הקוביה: 2P 2P )(1.3.10b )(1.3.10a = σ sp = σ sp 2 πa π ah בדיקה זו פשוטה ואמינה יותר מבדיקת חוזק המתיחה הישירה .היא מפורטת בת"י 26חלק – 4בדיקות בטו :חוזק הבטו הקשוי .החוזק זה מסומ ב . fct,sp ציור 1.9 1.3.9.3חוזק הבטו במתיחה בכפיפה בדיקה זו הינה הפשוטה והנוחה ביותר ועקב כ ג האמינה ביותר בי כל בדיקות חוזק המתיחה של הבטו .בדיקה זו כלולה בי הבדיקות המיוחדות )לא שגרתיות( והיא נערכת על מנסרה בעלת חת רבוע שצלעו dואורכה '3d + 100 mm )ציור (1.10המאפשרת העמסת זוג כוחות במרחקי L/3כאשר מיפתח המנסרה .3d ציור 1.10 באופ זה מתקבל בשליש המרכזי קטע מיפתח בו יש מומנט כפיפה טהור וללא גזירה. א כי המאמ σct,flמחושב לפי הנוסחה ) (1.3.11בהנחת פירוס מאמצי משולשי, פרוס המאמצי האמיתי דומה למסומ בציור 1.10והוא נובע בעיקר מצורת עקו σ/ε של הבטו במתיחה )אשר מסתיי בחלק יורד (. M ult )(1.3.11 3 = σ ct , fl d 6 הבדיקה מפורטת בת"י 26חלק – 4בדיקות בטו :חוזק הבטו הקשוי .חוזק זה מסומ כ . fct,fl 1.3.10היחסי בי חוזקי הבטו כפי שנאמר בסעיפי הקודמי ,חוזק הבטו בלחיצה הוא החוזק היחידי אשר נבדק בדיקה שגרתית ואמינות בדיקה זו נחשבת טובה .החוזק בלחיצה משמש לקביעת סוג הבטו .למטרות שימוש רגילות ,בטו שסוגו נקבע מלווה סל תכונות מכניות אשר א הוא נחשב לאמי מספיק ,פרי של נסיו מצטבר .לחלק מסל תכונות זה נית לצר ג מידע המבוסס על נסיו ביחס לקשרי בי החוזקי השוני של הבטו .מדובר ביחסי בי חוזקי המתיחה לבי עצמ וכ בי חוזק הלחיצה ובי חוזקי המתיחה. חוזקי בטו אפשר לבטא באמצעות חוזק ממוצע בלחיצה – fcmוחוזק ממוצע במתיחה . fctmכמו כ חוזק אופייני בלחיצה – fckוחוזק אופייני במתיחה צירית fctk המקורות המבוססי ביותר בעני יחסי אלו הינ ] [40] [4ו ] [8בתוק העובדה שה פרי של קומפילציה של עבודות מחקר רבות שני וממקורות רבי ומגווני .תקני לאומיי רבי מצטטי את המידע מ ] [8ו ] ,[4כמוה ג ת"י 466 ] .[1מקורות אלה מביאי כמעט תמיד את המידע שלה ביחס לבטוני ותכונותיה תו ציו החוזקי מדודי בגלילי .על מנת להיות נאמני למקור היחסי יצוטטו כמצויני במקור וניתנת ג טבלה עבור חוזקי הבטו בהתא לת"י .[1] 466 לפי ] [8ו ] [40נית להשתמש ביחסי הבאי בהעדר בדיקות מיוחדות: 2 בה fckהינו חוזק מדוד בגליל. )(1.3.12 f ctm = 0.30 f ck 3 )(1.3.13 f ctk = 0.7 f ctm fבה fct,spהינו חוזק בקיעה ממוצע. )(1.3.14 ctm = 0.9 f ct , sp )(1.3.15 ) 1.5 (hb / 100 0.7 f ctm = f ct , fl לפי ][4 ) 1 + 1.5 (hb / 100 בה fct,fl :הינו חוזק ממוצע במתיחה בכפיפה ו hbגובה קורת הבדיקה. בטבלה מס' 10נתוני ערכי החוזקי המתאימי לפי התק נישראלי ת"י .[1] 466ה מחושבי לפי הקשרי בי החוזקי המומלצי ב ] [8ב ] [40וג ב ] [4כולל הקיזוזי הנידרשי על מנת להתאי את תוצאות בדיקות חוזק הבטו בקוביות 100ממ' )ראה סעי .(1.2.2 0.7 טבלה מס' * 10חוזקי אופייניי וממוצעי עבור בטו לפי ת"י [1] 466ב MPa סוג הבטו לפי ת"י 118ב 20ב 25ב 30ב 40ב 50ב60 מהות החוזק חוזק אופייני )מותא לקוביה fck (150 חוזק אופייני )מדוד בגליל תקני( חוזק מתיחה אופייני fctk חוזק מתיחה ממוצע fctm 26.1 21.7 17.2 21.3 17.4 13.8 1.59 1.4 1.2 2.27 2.0 1.72 35.1 28.9 1.94 2.77 44.3 35.0 2.27 3.24 53.6 43.4 2.58 3.68 1.3.11חוזק הבטו בהטרחה דו צירית חוזק הבטו בהטרחה דו צירית נקבע בהטרחת לוחית בעלת מידות צלע של 200 – 150ממ' ועובי של 50ממ' )ציור .(1.11aהמכונה אשר בה מבוצע ניסוי מסוג זה הינה ייחודית בשני מובני :נית להפעיל בה כוח מתיחה וכ נימנע חיכו בינה לבי פאות הקובייה .הניסוי הראשו נער על ידי [24] Kupferואחר כ חזרו עליו מספר פעמי ,א כי מתק מסוג זה קיי רק ב 34מעבדות בעול .יש במסקנות ניסוי כזה עניי רב מאחר וקיימות נסיבות שכיחות למדי במבני בה יש לחיצה דו צירית או לחיצה ע מתיחה בכיוו ניצב לה. מעטפת החוזק אשר מתקבלת בניסוי כזה נתונה בציור 1.11bוהדבר המעניי בה הוא כי היא כמעט לא תלויה בסוג הבטו .בציור נתו היחס בי החוזק בשני כיווני לעומת החוזק בכיוו אחד ,בכל אחד משני הכיווני הראשיי 1ו .2זו המעטפת של המאמ המקסימלי ולא המאמ בעיבור השבר .המימצאי המענייני בה ה כדלקמ: א .בתחו המתיחהמתיחה אי כמעט שנוי לעומת החוזק החד צירי. ב .בתחו הלחיצהלחיצה תוספת החוזק היא בי 17%ל 25%לכל היותר. ג .בתחו הלחיצהמתיחה מרכיב מתיחה קט ביותר גור לירידה תלולה בחוזק הלחיצה. חוזק הלחיצה הדו צירית אינו מעוג בשו תק א כי הוא עומד על מחקר מבוסס ב כ 40שנה .במספר מקומות בה נוצרת הטרחה דו צירית במבנה יש הוראות באיזה חוזק להשתמש א לא כפונקציה ישירה של מסקנות הידע הזה אלא באמצעות כל מיני מקדמי .חוזק זה )יחד ע החוזק התלת צירי( בעלי חשיבות במבני בעלי ציור 1.11 נפח גדול ובעיקר במבני כורי גרעיניי והידע הזה התפתח במידה לא קטנה עקב הצור לענות על בעיות המתעוררות ע תכנו מבני כורי גרעיניי. 1.3.12מקד פואסו נהוג להניח מקד פואסו עבור הבטו כער הנע בי 0.15עד . 0.25צרי יחד ע זאת להיזהר כאשר חושבי על המבנה ולא על החומר .עבור הבטו כחומר הערכי הנ"ל סבירי ובדוקי ,אול כאשר עוסקי במבנה של והמבנה סדוק ,בכיוו אחד או יותר ,למקד פואסו עבור חישוב המבנה יש משמעות אחרת ולא כא המקו לעסוק בזה. 1.3.13הצטמקות הבטו הצטמקות הבטו ) ( εcsהיא חלק בלתי ניפרד מתהלי התקשות הבטו כאשר מי שמצטמק היא למעשה העיסה הצמנטית העוברת תהלי הידרציה .א כי גורמי רבי מאד משפיעי על ההצטמקות ,נית למנות את הגורמי העיקריי כ :מנת המי ,תכולת הצמנט בכלל והאשפרה .טיב הצמנט משפיע במידה מסוימת ,אול ג הטמפרטורה משפיעה במידה רבה. ההצטמקות קרובה לאפס כאשר הבטו מתקשה בתנאי לחות מקסימלית ולהיפ .זו ג הסיבה שאשפרה היא אחד הגורמי החשובי ביותר בהשגת גידול יציב של חוזק הבטו ע הפחתה מירבית של סדקי ההצטמקות. מנת מי גבוהה משפיעה לרעה על ההצטמקות במוב של הגדלתה. ההצטמקות תלויה ג במידת החשיפה .מידת החשיפה היא היחס בי שטח חת האלמנט לבי היקפו והיא מכונה "עובי שקיל" – . hoזה מוגדר כ ho = 2 Ac / uבו Ac הינו שטח החת הכולל ו uהינו אותו החלק בהיקפו הבא במגע ע האויר )כלומר – חשו ( .גור נוס הוא הזמ – ע הזמ קצב ההצטמקות פוחת מאחר והלי ההידרציה מגיע אל סיומו .הלחות היחסית היא גור מכריע בהצטמקות .לחוזק הבטו יש תרומה )ההצטמקות יורדת ע עליה בחוזק( .עליה בטמפרטורה מאיצה את תהלי הפסד המי מהבטו ועל כ ההצטמקות מואצת ,ה בקצב וה בהיקפה הכולל. הנחיות ה [4] CEBו [40] [8] EN2בנוגע להשפעות על החוזק והדפורמציה לזמ ארו של ההצטמקות )וג של הזחילה( מבוססות על מחקר גדול ומבוסס ][39 וה זהות לחלוטי .מסקנות המחקר מיושמות ג בתק הישראלי ] [1ש מופיעה בנספח מערכת הנוסחאות ,המאפשרת התחשבות ברוב הגורמי שנימנו לעיל .מספר ערכי מייצגי עבור עיבור ההצטמקות הסופי ∝ εcsניתני להל )ראה ]:([8 ho = 600 ho ≤ 150 לחות יחסית 3 -3 0.50 10 0.60 10 50% 3 3 0.28 10 0.33 10 80% 1.3.14זחילת הבטו זחילת הבטו א היא )כמו ההצטמקות( אחת ההשפעות שהינה פונקציה של זמ .הזחילה היא עיבור הגדל ע הזמ תחת עומס .בתחו המאמצי σc ≤ 0.4 fcm נית להניח כי יחסי עיבור מאמ עבור הבטו כמעט ליניאריי וכ ג עיבור הזחילה גדל פחות או יותר ליניארית. )(1.3.16 ε cr = ϕ ( t )ε c בה εc :הינו העיבור האלסטי εcr ,הינו עיבור הזחילה ו ) ϕ(tמקד הזחילה עיבור הזחילה ,כאמור לעיל ,הינו כופל מסוי של העיבור האלסטי ותלוי במספר גורמי ,כגו :גיל הבטו בעת הטרחתו ) בגיל גבוה יותר ,ככל שהבטו הגיע לסו תהלי ההידרציה של העיסה הצמנטית ,כ יכולתו לאבד נפח פוחתת( ,מש ההעמסה )ככל שמש ההעמסה קצר יותר תהיה הזחילה קטנה יותר( הלחות היחסית וה"עובי השקיל" )ראה 1.3.13לעיל( .ככל שהבטו צעיר יותר מידת נטייתו לאבד נפח גדולה יותר .גורמי כגו :לחות יחסית ,עובי שקיל )מידת חשיפה( וזמ העמסה, משפיעי על ) .ϕ(tג סוג הבטו )הזחילה קטנה ע עליה בחוזק הבטו( משפיע וכ ג במידה קטנה סוג הצמנט .המשפיע הגדול היא הלחות היחסית. כמו עבור הצטמקות ,ג עבור זחילה יש בת"י [1] 466בנספח ,יש סדרת נוסחאות המופיעות ב ] [8ו ] [4לתאור הזחילה על הפרמטרי המשפיעי עליה. ערכי לדוגמה עבור ) ϕ(tמצוטטי להל מתו ]:[8 לחות יחסית 80% לחות יחסית 50% גיל האלמנט בימי בעת עובי שקיל ho עובי שקיל ho 600 150 50 600 150 50 ההעמסה 2.9 3.2 3.6 3.7 4.6 5.5 1 2.0 2.3 2.6 2.6 3.1 3.9 7 1.5 1.7 1.9 2.0 2.5 3.0 28 1.2 1.4 1.5 1.6 2.0 2.4 90 1.0 1.0 1.1 1.2 1.5 1.8 365 בציור מס' 1.12מוצג תאור סכימתי של התפתחות הדפורמציה εבאלמנט ע השנוי בעמיסה .בזמ 0האלמנט מועמס ותגובתו המיידית היא עיבור . εelמאחר והעומס מונח על המבנה זמ z1מתפתח עיבור נוס עקב זחילה . εcz1ב z1העומס מוסר .העיבור εelנעל מיידית אול מאחר ועובר פרק זמ נוס עד – z2חלק מעיבור הזחילה נעל . εcr1ב z2האלמנט שוב מועמס ומיד מקבל שוב את העיבור האלסטי . εelהעומס שוהה על המבנה עד . z3שוב נוצר עיבור זחילה ) εcz2הפע קט יותר מאחר וחלק מפוטנציאל הזחילה מוצה ע הזמ( .ע הסרת העומס ב z3הוא שוב מפסיד את העיבור האלסטי . εelחלק מעיבור הזחילה יאבד . εcr3ע עליה וירידה תקופתית בעומס העיבור יתייצב לרמה של העיבור האלסטי )א העומס ישאר( ועוד עיבור זחילה εcrכולל ולזמ ארו. ציור 1.12 1.3.15מקד התפשטות תרמית עבור טמפרטורות נמוכות ) עד כ ( 150ºCנית להניח את מקד ההתפשטות התרמית כ . αt = 10-5אי אפשר לא להזכיר כי הבטו המזוי נהנה מיתרו בלתי רגיל מכ שמקד ההתפשטות התרמית של שני החומרי כמעט לחלוטי זהה בטמפרטורות השכיחות של חיי המבנה. 1.4הפלדה לזיו בטו 1.4.1כללי הפלדה ממנה עשויי המוטות לזיו בטו הינה פלדת פחמ רגילה .ההרכב הכימי שלה כולל פחמ בשיעור 0.55% 0.20%ועוד זרח ,גפרית ומתכות אחרות בכמויות המוערכות בחלקי אחוזי בודדי .המטרה היחידה בתוספות חומרי אלה היא השבחת תכונות מסוימות בה לצור הארכת הקיי וה לצור העיצוב של המוטות ושימוש בבטו המזוי .ההרכב הכימי שלה וצורת העיבוד משפיעי בצורה מכרעת על תכונות החוזק הקיי והמשיכות שלה. ההתייחסות אל מוטות הזיו היא כאל אלמנטי קוויי )מימד האור הוא הדומיננטי( ועל כ כל התכונות מיוחסות אל מוט הפלדה כקו .אמנ יש חשיבות גדולה ביותר למתרחש במימשק בי המוטות לבי הבטו הסובב אות )מעטפת המוטות( אול אי שו התייחסות לתכונות מכניות בכיוו חת המוטות. בהשוואה לבטו מוטות הזיו מיוצרי בבקרת איכות גבוהה מאד ,בתהלי חרשתי .ייצור מוטות הפלדה לזיו בטו הינו פרק בפני עצמו בתורת המתכות ואי כא כוונה לעסוק בזה .את המוטות מייצרי ,תו עיצוב צורת ,במשיכה בעיבוד בח )כ 1200מעלות ויותר ,תלוי במוצר( או בקר .תו המשיכה מעוצבי פני מעטפת המוטות – חלקי או מצולעי בצורות צילוע שונות. מוטות הפלדה לזיו בטו מאופייני על ידי מספר תכונות ,ביניה העיקריות: ההרכב הכימי ,צורת עיבוד פני המוט ,החוזק )חוזק הכניעה וחוזק המשיכה(, ההתארכות במאמ המקסימלי וההתארכות בשבר ,משיכות והאפשרות לרתכ )בדר כלל לש הארכה(. השימוש במוטות זיו הוא כמוטות בודדי או ברשתות מרותכות .אלה השימושי העיקריי .יש ג כל מיני מוצרי ממוטות אשר נועדו ליצור אפקט של תיעוש חלקי. שלא כבטו ,הייצור השיווק והשימוש במוטות זיו לבטו )לפחות עד כתיבת שורות אלו( מוסדר בתקני ,אשר מפורסמי בתקנות ועל ידי כ נהפכי תקני אלה לחלק ממערכת החוקי הרשמיי ,כלומר – פעולה שאינה בגבולות המותר בתקני אלה היא עבירה לכאורה על החוק. סדרת התקני המקיפה את הדרישות עבור מוטות זיו לבטו מזוי כוללת: ת"י – 4466פלדה לזיו בטו :חלק – 1דרישות כלליות ושיטות בדיקה ,חלק – 2 מוטות חלקי )ת"י 893בעבר( ,חלק – 3מוטות מצולעי )ת"י 739בעבר( ,חלק – 4 רשתות מרותכות )ת"י 580בעבר( וחלק – 5מוטות ורשתות חתוכי ומכופפי )קוב דרישות לגבי שימושי(. בסעי התכונות המכניות להל ניתנת סקירה מקיפה של תכונות אלו בשל חשיבות .כא יצוי כי באר נעשה שימוש במוטות בודדי בעלי חוזק אופייני שאינו עולה על ) 400 MPaעד סו (2010ואילו באירופה משתמשי ג במוטות בעלי חוזק אופייני של 500 MPaויותר .בראשית 2011החל הלי של אישור היתר של שימוש במוטות בעלי חוזק אופיני של ,500 MPaכלומר – הכללת בתק ,חלק .3ברשתות משתמשי במוטות בעלי חוזק עד ובעיקר . 500 MPa רשתות זיו מרותכות מיוצרות בתהלי ממוכ וממוחשב בו נית להכתיב את קוטר המוטות והמרחקי ביניה בכל כיוו )בדר כלל המוטות בכיווני ניצבי(. הרשתות מציעות שני יתרונות :תיעוש )מבחינת ייצור הובלה ושימה של הברזל( וכ קיצור אורכי העיגו )ראה פרק על פרטי הזיו( .בחישוב כמויות הזיו בכפיפה ובגזירה, בתהלי תכ רגיל )ראה פרק (4אי חיסכו בכמויות זיו. מוטות או רשתות זיו מהסוגי השוני מסמני באופ הבא: φמוטות חלקי מעובדי בחו לפי ת"י 4466חלק ) 2ת"י 893בעבר(. Φמוטות מצולעי מעובדי בקור לפי ת"י 4466חלק ) 3ת"י 739בעבר(. Φwכנ"ל אול ניתני לריתו. – רשת ) (#ממוטות פלדה חלקי לפי ת"י 4466חלק ) 4ת"י 580בעבר(. רשת ) (#ממוטות פלדה מצולעי לפי ת"י . 580 1.4.2התכונות המכניות של מוטות הזיו מתו מכלול התכונות המכניות של פלדת מוטות הזיו נמנה את החוזק, הדפורמביליות והמשיכות. עקו σs/εsמסורתי של מוטות חלקי מעובדי בחו ,דוגמת ת"י 4466חלק ,2נית לראות בציור 1.13aבו נית להבחי בי תחו אלסטי ליניארי ,תחו נזילה )כניעה( ברור ,תחו לא ליניארי עולה ולאחר מקסימו – ירידה עד קריעה .עקו מקביל עבור מוטות פלדה משוכי בקור ת"י 4466חלק ) 3או (4נית לראות בציור 1.13bבו ניראה כי לאחר תחו אלסטי ליניארי ,בא תחו לא ליניארי ,ולאחריו התחזקות פחות או יותר ליניארית עד ftומש ירידה .עקומי σs/εsאלה כונו מסורתיי מאחר וקימות פלדות רבות בשוק אשר מוכרות על ידי התקני ואי לה עקו הדומה בדיוק לעקומי ב . 1.13 מבח נוס למשיכות הוא כיפו המוטות סביב סר בעל קוטר קט ) 3קטרי עד מוטות 16ממ' ו 6קטרי במוטות מעל 18ממ' ( ללא היווצרות נזק )סדיקה בפ החיצוני( של המוט. ציור 1.13 הפלדה בציור 1.13aהינה בעלת גבול כניעה ברור וגבול זה משמש כחוזק האופייני .התחזקות נוספת בעקבותיו אינה נחשבת מאחר ותו תחו הכניעה עובר מוט הזיו דפורמציה גדולה )מעל (2%ללא שו תוספת מאמ .הפלדה אשר בציור 1.13bחסרה גבול כניעה ברור ,לפיכ קובעי עבורה גבול כניעה )הוא יהיה החוזק האופייני( על ידי העברת קו מקביל לתחו האלסטי ליניארי ,אול במרחק 2‰ ממנו .חוזק הכניעה ,הוא החוזק האופייני ,מסומ ב fyבספרות ונקבע כפי שמצביע הציור . 1.13b חוזק המשיכה ,המסומ ftבספרות ,הוא המאמ הגבוה ביותר על העקו. שני ערכי דפורמציה מעניני :ההתארכות בשבר המכונה εskוהעיבור ,Agt המכונה εuאו , εukבו מגיע המוט למאמ המירבי . ftהחל ב ftחת המוט בדר כלל מצטמק ונחלש ועל כ התחו בר ניצול בעקו σs/εsהינו עד . ft לבד מעצ הקביעה של החוזק האופיני )הוא (fykוחוזק המשיכה האופיני ftk חשוב עוד היחס – (ftr/fyr)kהיחס בי חוזק המשיכה וחוזק הכניעה ,המשמש אחד הקריטריוני החשובי לגבי כושר המשיכות של מוט הזיו. סיכו עקרוני של תכונות החוזק והמשיכות נית לראות בציור . 1.14ציור זה מכיל את העיקר ובצורה פשוטה .הוא משמש לעתי קרובות למחקר .שני קטעי עיקריי מבחינת החוזק – אלסטי ליניארי ופלסטי בו החוזק עולה בקצב איטי ,אול אינו פלסטי מושל ) . (strain hardeningמבחינת העיבורי εyהינו ער מוגדר של ציור 1.14 העיבור בגבול הכניעה ו ) εuשהינו הער ( Agtבו הפלדה הגיעה לחוזק המשיכה . ft יותר לא מעני מבחינת התכונות המכניות .כפי שנאמר לעיל ,ההפרש ) (εu – εyמסמל את יכולת הפלדה לפתח דפורמביליות מעבר לגבול הכניעה. ציור 1.15 היחס ft / fyמאפשר לפלדה לא לגלוש לנזילה מידית )ועל ידי כ אובד השליטה על הדפורמציה( אלא להנות מעליה מתונה א קיימת בעומס )או במומנט( ולמנוע כשל מידי ויחד ע זאת לקיי מנגנו התראה כל שהוא )ראה פרקי על פרק פלסטי ורדיסטריבוציה( .תכונות אלו חשובות ביותר בהקשר למידת ההתאמה של הפלדה לשימוש במבני עמידי לרעידות אדמה .לחישוב מקורב לכפיפה נית להשתמש בתאור σs/εsהנתו בציור 1.15המתאי לאיזור הלחו והמתוח )בהנחה שמוטות זיו לחוצי זוכי לתמיכה נגד קריסה( וכולל שני תחומי :אלסטי ליניארי ופלסטי מושל ) ( linear elastic-perfectly plasticובו fskהינו גבול הכניעה. קיי קושי במדידת Agtאו .εuבדיוק כמו שבבטו קשה לקבל את "הענ היורד" בעקו σc/εcכ ג בפלדה קשה לאתר את נקודת המקסימו במאמ ואת העיבור המתאי לה .הבדיקה חייבת להיעשות במכשיר extensometerוהיא מצריכה זמ ומיומנות. התקינה הישראלית היתה עד כה בפיגור ניכר מאד לעומת התקינה האירופית. תקני הפלדה עוברי רביזיה תו התאמה ל תקני ) ISOבמקו לתק האירופי . ( [46] EN10080ההבדלי לא גדולי פרט להרכב הכימי אשר אינו מתאי לא ל][46 ולא לתקני .ISOבשני תקני אלה מוצהר כי ההרכב הכימי אותו ה דורשי הינו תנאי לשיפור הקיי .תנאי זה לא נשמר בתקני הישראליי העומדי להתפרס לאחר רביזיה. המינוח בתקני הישראליי לאחר הרביזיה )בעקבות (ISOיהיה כדלקמ: – Rmחוזק מתיחה )במקו – ReH . ( ftגבול כניעה ,מינימו ומקסימו )במקו .(fy – A10העיבור בקריעה .בטבלה 11מסוכמות התכונות המכניות המוצעות לאישור בפלדות לפי התקני לאחר רביזיה. טבלה מס' – 11דרישות מכניות לגבי פלדה לבטו מזוי – תקינה ישראלית מוצעת ת"י ) (893ת"י ) (739ת"י )(580 התק תאור /יעוד הפלדה גבול כניעה ReHמינימלי גבול כניעה ReHעליו Rm חוזק משיכה Agtמינימו התארכות בשבר A10מינימו Rm /ReHמינימו סימול פלדה רגילה סימול פלדה רתיחה 4466/2 חלקה מוטות 4466/3 מצולעת מוטות 4466/4 חלקה/מצולעת רשתות 240 300 7% 20% 1.25 פ 240 400 520 500 8% 12% 1.25 פ 400 פ 400W 500 550 7% 1.05 [4] CEB M.C. 90ממלי על שלושה סוגי פלדה מבחינת התאמת המשיכות לפי הסיווג בטבלה ) 12כול בדר כלל בעלי חוזק כניעה של 500 MPaומעלה(: טבלה מס' – 12מבחני משיכות עבור פלדות מומלצות ב ][4 – Steel class B – Steel class A – Steel class S low ductility normal ductility high ductility Steel type Agt ≥ 2.5% ≥ 5.0% ≥ 6.0% (ft/fy)k ≥ 1.05 ≥ 1.08 ≥ 1.15 בהתא לכ מסכ ] [4כי הפלדה מסוג Sתתאי לרעידות אדמה ,הפלדה מסוג Aתתאי למבני ע רדיסטריבוציה מלאה והפלדה מסוג Bתתאי למבני ע רדיסטריבוציה מוגבלת )רשתות פלדה בדר כלל( .ג התק האירופי [46]EN 10080 – Steel for the reinforcement of concreteמסכ שלושה סוגי פלדות ותכונותיה המכניות נתונות בטבלה 13ופורסמו ב ]) [40כל הפלדות ניתנות לריתו(: טבלה מס' – 13סוגי הפלדות במבח משיכות ב [46] EN 10080 סוג הפלדה Class A Class B Class C 400600 400600 400600 fy (ftr/fyr)k ≥ 1.15 ≥ 1.08 ≥ 1.05 Agt ≥ 7.5% ≥ 5.0% ≥ 2.5% נית לראות כי הפלדה המצולעת הישראלית במתכונתה המוצעת די קרובה לדרישות פלדה מסוג Cבאירופה ועל כ תתאי לרעידות אדמה. בעיית המשיכות של הפלדה זכתה לדיו בעיקר באירופה בגלל התפתחות בייצור הפלדה אשר קידמה עיבוד בקור וכתוצאה מכ הרבה פלדות בשוק עלו בחוזק ולעומת זאת ההתארכות בשבר התקצרה .בארה"ב בה במש עשרות שני היה המחקר המתקד ביותר ברעידות אדמה ,היחס (ftr/fyr)kהיה גבוה בצורה משביעת רצו וכ ההתארכות בשבר ,א לעומת זאת הנטייה לעסוק ברדיסטריבוציה של מומנטי מוגבלת .אי לכ סיווג הפלדות כפי שבא לבטוי ב ] [4וב [46] EN 10080הינו שיח אירופי מובהק. [40] EN2מציע עקו σs/εsחדש עבור פלדת מוטות הזיו אשר נתו בציור . 1.16עקו זה הוא שילוב בי העקו העקרוני לפי 1.14וזה לפי 1.15ע התפתחות נוספת .יש בו חלק אלסטי ליניארי וחלק פלסטי חלקי . strain hardeningבקו המרוסק מחוברי ערכי החוזק האופייני fykוחוזק המשיכה . ftkהעיבור εyמוגדר כ εuk . fsk / Esיהיה לפי סוג הפלדה .בנוס נתו ג עקו לצרכי "תכ" בקו מלא. אימו הקו האופקי ,כלומר פלסטי מושל ,לפי ציור 1.15מספיק בהחלט לחישוב חוזק הכפיפה ולחיצה צירית של חתכי מבטו מזוי ,כל זאת כאשר אי צור לאמת את העיבורי בפלדה .לעומתו הענ בקו מלא בציור 1.16מתאי להגדרה בציור 1.14והוא הכרחי כאשר נער חישוב לא ליניארי של רכיב או מבנה מבטו מזוי )ודרו( וכ הכרחי בחישובי לא ליניאריי של רכיבי העומדי בעומסי רעידת אדמה .זהו כאמור החלק הלא אלסטי של עקו "תכ" ולא אופייני .תכונה מענינת נוספת היא ההמלצה ב ] [40להגביל את העיבור המירבי ל ) εud = 0.9 εukאו ל (20%המשמעות המעשית של הגבלה חדשה זו מוגבלת שכ εukמשמש בעיקר להגדרת רמת המשיכות ואי לו שימוש בתכ שכ לא מגיעי כמעט א פע לעיבור זה בהנחות תכ .במקרי קיצוניי מגיעי ל 2025‰כאשר מנסי להגיע לשווי משקל בחת בעל זיו מינימלי 20‰הינה הגבלה מעשית יותר. ציור 1.16 1.4.3תכונות נוספות להל מספר תכונות מכניות נוספות של פלדת הזיו לבטו מזוי: א .מודול האלסטיות הינו בקרוב טוב מאד . Es = 200,000 MPa ב .מקד ההתפשטות התרמית ,בתחו , -20º - +200ºCיהיה . αt = 10-5 ג .מקד פואסו מתאי הוא ν = 0.3אבל משמעות ערך זה מוגבלת מאחר ואנחנו מתייחסים למוט הפלדה כקו. ד .ההרכב הכימי – בהרכב הכימי משתתפי מספר חומרי )במינו נמו ביותר כפי שהוזכר בראשית פרק זה( ,ביניה – פחמ ,צור ,מנג ,כרו ,ניקל וזרח. כול משפרי את תכונות החוזק וחוזק המתיחה אול רק הניקל משפר את המשיכות ,כל היתר אינ מוסיפי למשיכות )כ לפי מקור אחד(. ה .רתיכות ) (weldabilityזו אופציה חשובה ,בעיקר כאשר רוצי להארי מוטות ובמקו חפייה מעדיפי ריתו .א חוזק המוט ניזוק )מפסיד חוזק( בעת הריתו הרי שאי לו תכונה חשובה זו .על תכונה זו שולטי באמצעות הורדת אחוז הפחמ )בדר כלל (0.24% 0.22%וג מינו בי כל מרכיבי המתכות שאינ ברזל, כולל הפחמ ,אשר ניקרא אחוז פחמ אקויולנטי ) ( Ceqואשר נע בי 0.50%ל . 0.52% 1.4.4עיבוד פני המוטות עיבוד פני המוטות קובע את טיב ההידבקות בי מוטות הזיו לבי הבטו .כא מבחיני בי שלושה סוגי עיקריי :מוטות חלקי ,מוטות מצולעי ומוטות מצולקי .מוטות חלקי אינ דורשי הסבר. מוטות מצולעי ה מוטות מיוצרי ע צלעות בולטות על פני המוט )ציור – 1.17שמאל( .מוטות מצולקי ה מוטות בה נגרמו צלקות תו תהלי הייצור – ציור 1.17ימי. ציור 1.17 מבחינת כושר ההידבקות המוטות המצולעי בעלי עדיפות ממשית .הצילוע מבוטא בביטוי מורכב הכולל את גובה הצלע ,הזוית שלה ביחס לחת המוט ,הזוית שלה ביחס לציר המוט ,המרחקי בי הצלעות ועוד .פרוט לגבי שיטת הצילוע והגורמי המדויקי המשפיעי יש לראות בתקני .בדר הפשוטה והמקורבת ביותר נית להביע את מקד הצילוע כ fRכאשר – γ ) fR = γ hs / csמקד המבטא את גיאומטרית הצלע hs ,גובה הצלע המירבי ו – csהמרחקי בי הצלעות( .לפי [46]EN 10080הערכי היעילי עבור , fRלפי קוטרי המוטות ה כדלקמ: קוטר המוט fR 6 – 5ממ' 0.039 8.5 – 6.5ממ' 0.045 יעילות fRנקבעת רק בצורה ניסויית. 10.5 – 9ממ' 0.052 40 – 11ממ' 0.056
© Copyright 2024