‫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