שגיאות תכנון נפוצות בהשפעת דרגות החשיפה לבטון

קיים מבנה ומשך שירות

תקן 466 חלק 1 – חוקת הבטון, מגדיר את קיים המבנה:

כושר עמידות המבנה בתנאי החשיפה, תלוי ברמת האגרסיביות של הסביבה, טיב כיסוי הבטון על ברזל הזיון, וטיב עמידות ברזל הזיון בפני קורוזיה.

משך השירות של מבנים מוגדר כפרק הזמן ממועד הבניה ועד הצורך בשיקום קונסטרוקטיבי ראשון.
מרבית המבנים מתוכננים למשך שירות של 50 שנה.

תהליך סיום משך השירות של המבנה, מתואר במודל TUTTI להלן, כסכום של תקופת הדגירה ותקופת התפתחות הקורוזיה.

במקרים רבים, מבנים מחזיקים פחות ממשך השירות המתוכנן בשל מספר גורמים:

ליקויי בנייה ושגיאות יישום
שגיאות תכנון
גורמי סיכון שאינם מוגדרים עדיין בתקנים (אגרסיביות סביבה עקב שימוש, נזקי זרם תועה ועוד)

לקונסטרוקטור המתכנן אחריות על קיים המבנה במשך השירות שלו.
עליו מוטלת האחריות להבין את מורכבות המבנה, התאמתו ליעודו, והשימוש שלו בסביבה הנתונה. הקונסטרוקטור רשאי וצריך להחמיר מעבר למינימום המוגדר בתקן במידת הצורך ולפי שיקול דעתו.
שגיאות תכנון מובילות לקיצור משך השירות של המבנה.

אפיון סביבת המבנה והתאמת התכנון למשך השירות

תהליך אפיון המבנה בהתאם לסביבתו, ע"פ תקן 466-1 ותקן 118, מתואר להלן, בצירוף שגיאות תכנון נפוצות.

1. קביעת אגרסיביות קרקע
מתאפיינת לפחות על פי המחמיר מבין 5 פרמטרים, שמאותרים בבדיקה כימית פשוטה.
שלוש החמרות מעבר למינימום כתובות הן בחוקת הבטון (תי" 466 חלק 1) והן בתקן 118:
א. החמרה בדרגה אחת כאשר יש שני פרמטרים אגרסיביים באותה רמה.
ב. החמרה בדרגה אחת כאשר הבניה באזור הנגב, הבקעה והערבה.
ג. החמרה בגין תנאי קרקע מיוחדים כגון אזורי תעשייה, קרקע מזוהמת ועוד.

דוגמאות:
קרבונציה בארגסיביות קלה, סולפטים בארגסיביות בינונית – האתר באגרסיביות בינונית.
קרבונציה ומתכנות באגרסיביות קלה, יש להחמיר בדרגה – האתר באגרסיביות בינונית.

שגיאות תכנון נפוצות:
– קביעת אגרסיביות קרקע מקלה, כלומר, שהקרקע לא אגרסיבית, ללא ביצוע הבדיקה הכימית.
– קביעת אגרסיביות קרקע ללא התייחסות/התעלמות מתוצאות הבדיקה הכימית.
– קביעת אגרסיביות קרקע ללא ההחמרות הנדרשות בתקן כתוצאה משילוב מספר פרמטרים.
– קביעת אגרסיביות קרקע בנגב, בבקעה ובערבה ללא ההחמרות הנדרשות בתקן.
– קביעת אגרסיביות קרקע מקלה בתנאים מיוחדים ללא ההחמרה וההתייעצות עם מומחה הנדרשות בתקן.

2. קביעת דרגות החשיפה

התקן דורש מהמתכנן להגדיר 3 דרגות חשיפה שונות לכל מבנה לפי רכיביו:

רכיבי בטון בקרקע ועד 2 מטר מעל פני הקרקע: דרגות חשיפה 3, או 9, או 10, או 11.
רכיבי בטון במעטפת המבנה מ-2 מטר מהקרקע ומעלה: דרגות חשיפה 2, או 4, או 5, או 6, או 8.
רכיבי בטון בפנים המבנה: דרגת חשיפה 1.

קביעת דרגות החשיפה לרכיבי הקרקע היא על פי אגרסיביות הקרקע.
קרקע לא אגרסיבית: דרגת חשיפה 3
קרקע באגרסיביות קלה: דרגת חשיפה 9
קרקע באגרסיביות בינונית: דרגת חשיפה 10
קרקע באגרסיביות חמורה: דרגת חשיפה 11
* דרגת חשיפה 7 היא לבניה בעומק הים.

המבנה במרחק 2 קילומטר ויותר מהים: דרגת חשיפה 2
המבנה במרחק שבין 1 קילומטר ל- 2 קילומטר מהים: דרגת חשיפה 4
המבנה במרחק שבין 0.2 קילומטר ל-1 קילומטר מהים: דרגת חשיפה 5
המבנה במרחק עד 0.2 קילומטר מהים, ללא חשיפה ישירה להתזת מי ים: דרגת חשיפה 6
המבנה במרחק עד 0.2 קילומטר מהים, בחשיפה ישירה להתזת מי ים: דרגת חשיפה 8

שגיאות תכנון נפוצות:
– קביעת דרגות חשיפה מקלות מהצורך הנדרש בתקן על פי אגרסיביות הקרקע ו/או המרחק מהים.
– קביעת דרגות חשיפה של רכיבי קרקע עבור רכיבי מעטפת ולהפך.

3. הגדרת מענה לדרגות החשיפה

תקן 118 מאפשר שתי חלופות למענה לדרגות החשיפה, כדי להבטיח את משך השירות של המבנה בסביבה.
חלופת ערכים גבוליים – בטון גבולי:
הגדרת בטון עם עודף צמנט, כדי ליצור בטון צפוף יותר שיקשה על חדירת הסביבה אל ברזל הזיון.
בטון גבולי מאריך את תקופת הדגירה בלבד, במקומות בהם הבטון מושלם ומכסה את הברזל בהתאם לתכנון.
חלופת שיטות תכנון תפקודיות – בטון תפקודי:
הגדרת בטון עם מעכב קורוזיה, כדי ליצור בטון עם ברזל זיון בעל עמידות משופרת בתנאים קורוזיביים.
בטון תפקודי מאריך הן את תקופת הדגירה והן את תקופת התפתחות הקורוזיה.
בטון תפקודי את משך השירות גם במקרים של העדר כיסוי בטון על הברזל ותחילת קורוזיה.

ככל שדרגת החשיפה גבוהה יותר, לבטון התפקודי יתרון מובהק יותר.

שגיאות תכנון נפוצות:
– אי-הגדרה של המענה והותרת ההחלטה בידי הקבלן ו/או ספק הבטון.
– תכנון כמות ברזל לפי בטון תפקודי (בד"כ בטון בחוזק ב-30 או ב-40), ואישור תערובת בטון גבולי (ב-60).
פער החוזקים עלול להוביל לחוסר-ברזל שאינו עומד בתקן.

שגיאות תכנון במהלך הבניה:
– אישור מפרטי תיקון ליקויי בניה ללא התייחסות להבטחת משך השירות של המבנה.

קיים מבנה ומשך שירות

אפיון סביבת המבנה והתאמת התכנון למשך השירות

סימפטומים של תכנון לקוי במבנים חדשים