בטון מזוין – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ שינוי סדר פרקים להיות: ראו גם - לקריאה נוספת - קישורים חיצוניים - הערות שוליים **
מ ויקישיתוף בשורה
שורה 1:
[[תמונהקובץ:Reinforcement.jpg|שמאל|ממוזער|250px|רשתות זיון מפלדה לקראת יציקה של בטון]]
[[תמונהקובץ:Weidatalbruecke 2005-07-30.jpg|שמאל|ממוזער|250px|בניית גשר מבטון מזוין בגרמניה]]
'''בטון מזוין''' הוא [[חומר מרוכב]], המתקבל משילוב רשתות או מוטות של [[פלדה]] או חומר [[אלסטיות|אלסטי]] אחר, עם [[בטון]]. החומר המתקבל חזק במיוחד, וכושר התנגדותו לסוגים שונים של [[מאמץ (הנדסה)|מאמצים]] מעניק לו תפקיד מרכזי ב[[בנייה]] של מבנים גבוהים. בין הגורמים לשילוב המוצלח של שני החומרים, בטון ופלדה, נמצאת העובדה שמקדמי ההתפשטות שלהם בחום כמעט זהים. לכן כאשר רכיב מבטון מזוין מתחמם או מתקרר, הוא אינו מתעוות ואינו נסדק. בנוסף, הבטון מגן על הפלדה מפני [[קורוזיה]].
 
שורה 13:
 
== עקרון מבני ==
בטון הוא חומר פריך בעל חוזק [[מאמצי לחיצה|לחיצה]] גבוה, וחוזק [[מאמץ מתיחה|מתיחה]] נמוך (כ- 10% מחוזק הלחיצה){{הערה|1=חוזקים אופייניים של בטון מבני בישראל הם 30 ו- 40 מגה-פסקל}}. רכיב בטון מקבל מאמצי מתיחה בעיקר כתוצאה של [[מאמץ כפיפה]] הגורם לאחד מצדדיו להימתח. מוטות הפלדה המוכנסים לתוך הבטון מקבלים את מאמצי המתיחה{{הערה|1=חוזק המתיחה האופייני של פלדה הוא כ-400 מגה-פסקל, חוזק שהוא בסדר גודל גדול יותר משל בטון}}, במקום הבטון (שנסדק במאמצים אלו). השילוב של הבטון והפלדה יוצר [[חומר מרוכב]] בעל חוזק לחיצה וחוזק מתיחה גבוהים, במחיר נמוך ממחיר הפלדה. בכך יכולה לדוגמה קורה העשויה מבטון מזוין לעמוד ב[[מומנט כפיפה]] הפועל בתוכה. הזיון בבטון מקבל את [[מאמצי גזירה|מאמצי הגזירה]] ובכך משפר את חוזק ה'''בטון המזויין''' בגזירה.
 
== תכנון בטון מזוין==
[[תמונהקובץ:Reinforced concrete beam section.jpg|ימין|ממוזער|250px|סכימת הזיון בחתך של קורת "T". ב<span style="color: red;">אדום</span>, מוטות הזיון הנושאים את מאמצי המתיחה של הקורה וב<span style="color: blue;">כחול</span>, מוטות זיון בעל עובי מינימלי שנועדים לשמור על יציקת הבטון ועל שלמות הקורה כמו גם להתמודד עם מאמצי הגזירה הפנימיים בקורה]]
 
הפלדה הנההיא חומר כבד ויקר יותר מבטון. מסיבה זו שואפים להשתמש בכמות המינימלית ביותר של פלדה הנחוצה כדי לשמור על חוזק ויציבות המבנה. כדי שבטון ייחשב לבטון מזוין ויאושר מבחינה בטיחותית, התקנים בכל העולם, ובכלל זה גם בישראל, מחייבים להכניס כמות מינימלית של מוטות פלדה לפי חישובים [[סטטיקה|סטטיים]] על מנת להבטיח כשל משיך במקרה של קריסת המבנה.
 
ניתן לחשב באופן מדויק את כמות הפלדה המינימלית הדרושה לזיון הבטון בהתאם לסוג הבטון, אופי המאמצים הנתונים במבנה ומידות המבנה על מנת שהמבנה יישאר יציב ובטיחותי. אף על פי כן, התקנים מחייבים להשתמש ביותר פלדה מהנחוץ באמת על מנת להבטיח שהרכיב הקונסטרוקטיבי יישאר יציב גם במצבים קיצוניים של אסונות, כגון רעידת אדמה או שריפה, ואף לאפשר סבילות מסוימת לטעויות אנוש אפשריות מצד הבנאים במהלך הבנייה.
 
=== דוגמאות לשימוש יעיל בבטון מזוין===
[[תמונהקובץ:Reinforced concrete beam1.jpg|שמאל|ממוזער|350px|סכימת זיון הפלדה (ב<span style="color: red;">אדום</span>) בקורה על שני סמכים. עיוות הקורה בקו מקווקו]]
[[תמונהקובץ:Reinforced concrete beam2.jpg|שמאל|ממוזער|350px|סכימת זיון הפלדה בקורה זיזית]]
[[תמונהקובץ:Reinforced concrete column.jpg|שמאל|ממוזער|150px|סכימת זיון הפלדה בעמוד]]
==== קורה על שני סמכים ====
{{הפניה לערך מורחב|ערך=[[קורה (מבנה)#עקרון מבני|עקרונות מבניים בקורה]]}}
שורה 47:
 
== זיון פלדה ==
[[תמונהקובץ:Armatura cilindrica.jpg|שמאל|ממוזער|220px|רשתות פלדה המיועדות לעמודים עגולים]]
כאמור, כמעט תמיד מדובר ב[[פלדה]] כאלמנט הזיון. הפלדה בה משתמשים לזיון בטון היא בדרך כלל מוטות מצולעים של פלדה מסוג פ-400{{הערה|1=תכונות פלדה לזיון בטון מפורטות בתקן ישראלי 4466}}. מוטות הפלדה, המכונים בפשטות "פלדת זיון", הם בדרך כלל מצולעים. צלעות אלו מגדילות את שטח הפנים של המוט ומאפשרות לבטון להידבק אליהם בצורה טובה יותר, כלומר כושר ההידבקות שלהם גדול יותר ובכך מאפשר העברת המאמצים יעילה יותר בין הפלדה לבטון. המוטות עצמם עגולים ומיוצרים במפעל לפי מידות [[קוטר]] סטנדרטיות החל מ-6 מ"מ. יש להבדיל בין שני סוגי פלדה ושני סוגי מוטות. פלדת זיון רגילה פ-400, ופלדת זיון רתיכה פ-400w. הפלדה הרגילה (פ-400) היא פלדה פחמנית רגילה. הפלדה הרתיכה מכילה אחוז נמוך יותר של פחמן. במקום הפחמן מוסיפים לפלדה הרתיכה [[ונדיום]] כדי לשמור על חוזקה. עקב כך מחיר הפלדה הרתיכה גבוה יותר. יש לכך חשיבות טכנולוגית ביצור הבטון המזויין, שכן כאשר מדובר בפלדה שאינה רתיכה, יש לקשור את מוטות הפלדה, ולהבטיח חפיפה מספקת, על-מנת שהבטון יעביר את המאמצים בין המוטות. מוטות הפלדה יכולים להיות משוכים בקר או בחם. מוטות משוכים בקר הם חזקים יותר, אך תכונה זו באה על חשבון המשיכות. לכן, על-מנת להבטיח כשל משיך, ברכיבים מבניים ובמבנים מוגנים מותר השימוש בפלדה משוכה בחם בלבד. רשתות וכלובי זיון הם לרוב שילוב של מוטות פלדה פשוטים בקטרים שונים המכופפים ומחוברים יחד. יש לציין כי במקרים רבים עדיין משתמשים ב[[ברזל]] רגיל במקום בפלדה, בשל מחירו הנמוך יותר.
 
שורה 53:
 
== זיון הבטון בצורות ובחומרים שונים==
הפלדה היא חומר הפועל בשיתוף פעולה עם הבטון באופן יעיל מאוד. עם זאת, ניתן להשתמש בחומרים אחרים ובעלי תכונות אחרות במקום מוטות הפלדה הרגילים. במקרים מיוחדים משתמשים לזיון בטון בפלדות שונות (כגון [[פלדת אל-חלד]]) וכן בחומרים [[אל-מתכת|אל-מתכתיים]]יים שונים כגון [[סיבי זכוכית]], פחמן ופולימרים.
 
זיון שלא על ידי מוטות או סיבים הוא שימוש בפח גלי כזיון. לפח גלי גמישות בציר אחד וקשיחות בציר האחר. תכונה זו מנוצלת רבות בבנייה של תקרות וכן גם לזיון יעיל של הבטון. יתרונו של הפח הוא גם בכך שהוא לוח אטום המסוגל לשמש גם כ[[טפסות]] לבטון ובכך חוסך את זמן בנייתן. לתקרות מסוג זה אין תקן בישראל ולכן מתכננים תקרות ועמודים אלו לפי התקן האירופי לאלמנטים קומפוזיים (Eurocode 4). שיטת ה[[פל קל]] התבססה ברובה על סוג בנייה זה אך נאסרה לשימוש בישראל.
שורה 62:
 
== ייצור ==
[[תמונהקובץ:Concrete columns.jpg|שמאל|ממוזער|250px|רשתות פלדה לפני יציקת עמודים באתר בנייה]]
את הבטון המזוין מייצרים על ידי הנחת מוטות הפלדה בחלל ה[[טפסות]] אשר לתוכן יוצקים את הבטון הטרי. כאשר הבטון מתקשה הוא הופך למקשה אחת עם הפלדה. הבטון מגיע לחוזקו הסופי רק לאחר 28 יום.
 
שורה 92:
 
== השפעת הבטון המזוין על אדריכלות המאה ה-20==
[[תמונהקובץ:Jfkairport.jpg|שמאל|ממוזער|250px|טרמינל [[TWA]] ב[[נמל התעופה JFK]], [[ניו יורק]]. אדריכל [[אירו סארינן]]]]
[[תמונהקובץ:מרכזהנגב.JPG|שמאל|ממוזער|200px| מבנה "מרכז הנגב", אדריכל [[רם כרמי]] בסגנון ברוטליזם]]
 
ה[[אדריכלות]] מאז ומתמיד התפתחה יחד עם טכנולוגיית הבנייה. שכלולים טכנולוגיים יצרו אפשרויות בנייה אחרות, קירויים אחרים ובסופו של דבר השפיעו על העיצוב האדריכלי. עד המצאת הבטון המזוין עיקר הבנייה בעולם נעשתה על ידי [[לבנה (בנייה)|לבנים]] ו[[עץ (חומר גלם)|עץ]]. השימוש בחומרי גלם אלו הגביל את הבנייה בכמה אופנים:
שורה 125:
 
== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* ד"ר אברהם פיזנטי, [http://www.pisanty.com בטון מזוין - עקרונות], 2012
* ד"ר אברהם בן עזרא, [http://www.benezra.co.il/image/users/19289/ftp/my_files/%D7%97%D7%99%D7%A9%D7%95%D7%91%20%D7%AA%D7%A7%D7%A8%D7%94%20%D7%9E%D7%A1%D7%99%D7%91%D7%99%D7%AA%20%D7%9C%D7%A9%D7%9C%D7%95%D7%A9%D7%94%20%D7%9B%D7%99%D7%95%D7%95%D7%A0%D7%99%D7%9D.pdf חישוב תקרת בטון מסיבית עם זיון לשלושה כיוונים]
* [http://www.auburn.edu/academic/architecture/bsc/classes/bsc314/timeline/timeline.htm Historical Timeline of Concrete]