מוטות פחמן הדבר הבא בחיזוק מבנים
מוטות פחמן: הדבר הבא בחיזוק מבנים?
ריאיון עם אינג' אבי כהן
הכותרת הראשית בעיתון "דואר היום" ב 11.7.1927 הייתה דרמטית: "אתמול בשעה שלש ושבעה רגעים בדיוק הופתעו תושבי ירושלים השאננים ברעידת אדמה נוראה שכמוה לא הורגשה בירושלים זה הרבה שנים". רעידת האדמה הזו, הרעידה ההרסנית האחרונה שהורגשה בישראל, גבתה את חייהם של 285 אנשים ופצעה כמעט 1,000.
בהתחשב בכך שהתדירות הממוצעת של התרחשות רעידות אדמה בהיקף כזה במרחב הארצישראלי עומדת על אחת ל-80 שנה, הרעידה הבאה היא רק עניין של זמן, ואפילו לא הרבה זמן. האם אנחנו, כמו תושבי ישראל של 1927, "שאננים"?
שוחחנו על רעידות אדמה, חיזוקי מבנים והיכולת של יריעות ומוטות פחמן לסייע, עם אינג' אבי כהן ממשרד ירון אופיר מהנדסים, וקיבלנו תשובות ישירות, מעט מטרידות, אך גם עם אופק אופטימי.
אינג' אבי כהן: "קוראים לנו 'דוקטור האוס' של שדרוג מבנים"
אבי כהן ידע שהוא רוצה להיות מהנדס כבר כשהיה ילד במקסיקו. בזמן שילדים אחרים השתעשעו בחלומות להיות שוטרים או כבאים "כשיהיו גדולים", אבי התעניין בבניינים ובשאלה איך מתכננים אותם. את לימודי ההנדסה השלים במקסיקו, ועלה לישראל לפני כעשר שנים. לאחר שירות צבאי קצר, השתלב במשרד המהנדסים ירון אופיר והפך לאחד המומחים בחיזוק מבנים סייסמי.
אבי, מדוע בחרת להתמקד דווקא בתחום של חיזוק מבנים קיימים?
כי חיזוק מבנים הוא תחום מאתגר יותר מתכנון מבנים. למשרד שלנו קוראים "דוקטור האוס" של שדרוג מבנים, כי בכל פרויקט חייבים לאבחן לעומק, לחקור, לחפור במחקרים, לחשוב יצירתית. אין בתחום הזה תכנון שבלוני שחוזר על עצמו, אלא פיצוח מתמשך של אתגרים וחדשנות מתמדת.
חדשנות מתמדת? מהנדסים נחשבים לשמרנים, לא?
מהנדסים הם אכן שמרנים. המשרד שבו בחרתי לעבוד רואה את זה אחרת. אנחנו לא עושים את מה שכולם עושים, ותמיד מחפשים פתרונות חדשניים. כמובן, אנחנו מגבים אותם בתקנים מקומיים ובינלאומיים משלימים, עורכים ניסויים כשצריך, אבל לא חוששים מחדשנות. אגב, זו המגמה היום במשרדים הגדולים בעולם.
עד כמה המשק הישראלי אדיש לחיזוק מפני רעידות אדמה?
במגזר הציבורי יש מודעות, ואנחנו מחזקים מבני ציבור כמו בתי חולים ובתי ספר. במגזר הפרטי זה סיפור אחר. יש יותר ויותר עסקים שמבינים את הצורך לחזק את המבנה שלהם לקראת רעידות אדמה, ובעיקר את הפן העסקי-כלכלי של חיזוק כזה, אך הרבה עסקים קטנים – עדיין לא.
למה הכוונה ב"פן עסקי-כלכלי" של חיזוק מפני רעידות אדמה?
הנזק של רעידת אדמה אינו מוגבל רק לשאלה אם המבנה קרס או לא. הנזק הוא היקפי: מה גרמה רעידת האדמה לציוד במשרד או במפעל, כמה זמן תושבת העבודה בשל הצורך לתקן נזקים וכדומה. זו הסיבה שאנחנו מדברים על "תכן תפקודי" – שיטת תכנון וחיזוק שהמצאנו שעוסקת בשאלה איך להבטיח המשך תפקודי של המבנה לאחר רעש אדמה, ואיך מחזקים את המבנה כך שנוכל לשלוט על פרקים פלסטיים ומוקדים לבזבוז אנרגיה שיגרמו מינימום נזק לפעילות המתמשכת, תוך הקפדה על חיזוק מדויק במקומות הנכונים.
ועסקים ישראליים, ששיטת ה"יהיה בסדר" מאפיינת חלק מהם, מקדישים תקציב לכך?
יש יותר ויותר כאלה, כן. ההסתכלות העסקית על שיקום עסק במקרי אסון חודרת ללא מעט עסקים בישראל, ואל תשכח שבישראל פועלות גם חברות בינלאומיות עם סטנדרטים בינלאומיים. נוסף על כך, חלק מהחיזוקים לקראת רעידות אדמה הם לעיתים תוצאה של שינויי ייעוד מבנה שרוצים עסקים לבצע, והעבודה נספגת שם.
"הישראלים בדור הזה לא חוו רעידת אדמה משמעותית, ומכאן האדישות"
תכלס, איזה ציון היית נותן לישראל בהכנה לקראת רעידות אדמה?
המודעות עולה, אך המצב בארץ לא טוב. זה מתחיל בזה שישראלים בדור הזה לא חוו על בשרם איך מרגישה רעידת אדמה משמעותית. כילד במקסיקו, רעידות אדמה היו חלק מהחיים שלנו, שכן אלה הורגשו לפחות אחת לשנה. במקסיקו לומדים לתכנן הנדסית לרעידות אדמה לפני תכנון בבטון. ככה זה, יש מדינות שלומדות לחיות בצילן של רעידות אדמה, ויש מדינות שלומדות לחיות בצל טילים.
האם זה רק עניין של מודעות הציבור או שיש כאן עניין רגולטורי?
יש גם עניין רגולטורי. התקנים בישראל, למשל, לא מספיק מפותחים. אין לנו תקן תפקודי. לא אחת אנחנו נעזרים בתקנים בינלאומיים מתקדמים, ולפעמים אנחנו צריכים לבצע בעצמנו ניסויים כדי לעמוד בתקנים הישראליים. הנדסה סייסמית זה תחום שיש בו הרבה חדשנות, והרגולציה מתקשה לעמוד בקצב.
אם בפתרונות חכמים עסקינן, איך משתלבות יריעות הפחמן בחיזוק הסייסמי?
העבודה עם חומרים מרוכבים כמו יריעות פחמן ומוטות פחמן הפכה להיות חלק בלתי נפרד מחיזוק סייסמי. הטכנולוגיה הזו מאפשרת לנו לחזק רכיבי בטון קיימים ולהגביר את המשיכות, להגדיל את יכולתם לבזבז אנרגיה, וכך להגיע לפתרון אופטימלי בתכנון ובביצוע. יש מקומות שבהם צריך להשתמש בשיטות הקונבנציונליות של חיזוק בעזרת תוספות של ברזל ובטון, ויש מקומות שבהם הפתרון המתבקש הוא יריעות פחמן או מוטות פחמן ובמקרים רבים המזמין הוא זה שמבקש שימוש ביריעות כדי להפחית עלויות ולקצר זמני עבודה.
באילו מקרים השימוש המתבקש הוא ביריעות פחמן?
ליריעות פחמן יש תכונות מיוחדות בהשוואה לפלדה ולבטון. הן מספקות חוזק מצד אחד, בדומה לברזל ולבטון, אך גם משיכות מצד שני. השילוב של סיבי פחמן עם אפוקסי יוצר מטריצה חזקה וקשיחה והשימוש בה ברכיבי בטון מאפשר למנוע כשלים לא רצויים כדי למקסם את הביצועים של אותו אלמנט. נוסף על כך, יש אלמנטים שעקב צורתם, כמו עמודים או קורות לחיזוק, ניתן לחזקם באמצעות יריעות פחמן שכן ניתן ללפף אותן סביב העמוד או הקורה מבלי לפגוע באסתטיות.
בעבר נחשב הפתרון של יריעות פחמן כחריג, עד כמה הוא בסטנדרט התכנוני היום?
אנחנו כיום במצב שכמעט כל מי שמתכנן חיזוק מבנה ירצה לדעת מה תהיה העלות של חיזוק קונבנציונלי לעומת העלות של שימוש ביריעות פחמן. ראייה עסקית מחייבת את זה: שימוש ביריעות פחמן הוא לא רק אסתטי יותר, הוא גם חוסך נפח של שימוש בברזל ובבטון וגם היישום שלו מהיר ונקי יותר – ולכל אלה יש השלכות כלכליות ועסקיות. בלא מעט מקרים הפתרון של יריעות פחמן נראה יקר על הנייר, אך בראייה עסקית רחבה הוא דווקא הזול והמשתלם ואף מקצר זמני ביצוע.
מוטות פחמן: הילד החדש בשכונת החומרים המרוכבים
כפי שציין אבי, התחום של חיזוק מבנים לקראת רעידות אדמה הוא תחום שמתפתח במהירות. בצד השימוש ביריעות סיבי פחמן, שכבר הפך לפתרון מדף מתבקש, נכנסות לשימוש טכנולוגיות חדשות. אחת מטכנולוגיות אלה היא מוטות פחמן.
אבי, אתה כרגע היחיד בישראל שמתכנן עבודות חיזוק עם מוטות פחמן. מה זה בכלל?
החומר הוא אותו חומר, חומר מרוכב, שמבוסס על סיבי פחמן וחומר אפוקסי. ההבדל מיריעות פחמן הוא שהמוטות מגיעים כמוט קשיח מהמפעל. היישום הוא שונה מאשר ביריעות פחמן: במקום לעטוף את הבטון, חורצים את הבטון ומשחילים את המוט פנימה. המוט בא להחליף את ברזל הזיון שבתוך הרכיב שאותו מחזקים.
אז מה היתרונות של השימוש בו בהשוואה לשימוש בברזל?
אי אפשר להשחיל מוטות פלדה קונבנציונליים בשיטה של מוטות פחמן. הממשק בין הפחמן והאפוקסי הוא חזק יותר מזה של הפלדה והבטון, מה שמאפשר התקנה של המוטות בחריץ מינימלי בגבול עובי הכיסוי, ללא פגיעה בזיון הקיים. שימוש בברזל מצריך חשיפה עמוקה של הבטון ופגיעה בזיון הקיים. נוסף על כך, חומר CFRP אינו מחליד ולכן אין צורך בעוביי כיסוי סטנדרטיים. ביישום של מוטות פחמן, בהשוואה למוטות פלדה, מדובר בחריצה מינימלית של חצי צול, ובקוטר מוט של רבע עד חצי צול בלבד.
ומה היתרונות של מוטות פחמן מול שימוש ביריעות פחמן?
היישום של יריעות פחמן מחייב עבודה מקדימה לא פשוטה. צריכים לשייף היטב את פני הבטון, לנקות מאבק, להכין אותם להדבקה, ליישם במדויק. מוט פחמן שמעוגן בחריצה מצריך פחות עבודה שאנחנו מכנים אותה "רטובה", ולכן הוא גם מהיר יותר וכולל פחות תהליכים.
אז באילו מקרים אתה ממליץ לחזק עם מוטות פחמן ובאיזה מקרים עם יריעות פחמן?
בדרך כלל מדובר בשילוב. יש מקומות, כמו חיזוק קורות ועמודים, שבהם יריעות הפחמן הן הפתרון המתבקש, שכן יריעות מאפשרות חיזוק, גזירה וכליאה של עמודי בטון. יש פעמים, כמו בחיזוק תקרות, שמוטות פחמן נותנים פתרון מדויק ומהיר. בדרך כלל, יריעות ומוטות מאפשרים הגדלת תסבולת כפיפה של מרבית הרכיבים.
קורס תכנון חיזוק מבנים באמצעות סיבי פחמן
עד כמה חשוב התפקיד של החברה המבצעת בשימוש ביריעות או במוטות פחמן?
חשוב מאוד. לא זאת בלבד שנדרשים יישום תקין ועבודה תהליכית מבוקרת, אלא נדרש גם שיתוף פעולה מעמיק בין המהנדסים לבין החברה המבצעת, גם בשלב התכנון וגם בשלב הביצוע.
אתה יכול לתת לי דוגמה?
כן. לאחרונה עסקנו בתכנון של חיזוק מבנה בעזרת מוטות פחמן. נעזרנו במחקרים ובתקנים בינלאומיים, אך הרגשנו שאנחנו זקוקים לאינפורמציה נוספת. "בניין הארץ", חברה שאיתה אנחנו מרבים לעבוד ביישום של טכנולוגיות סיבי פחמן, לא זאת בלבד שחיברו אותנו לאנשים הנכונים אצל יצרנית מוטות הפחמן, סיקה, אלא הם גם תכננו ניסוי במעבדות של סיקה באירופה על מנת לקבל נתונים ספציפיים לפרויקט שלנו. החיבור הזה חשוב לא רק בשלב התכנון, אלא גם לתהליך היישום שבו לעיתים נדרשת התערבות המהנדס לפתרון בעיות לא צפויות שעולות. במקרים כאלה אנחנו מסיירים עם אנשי בניין הארץ בשטח, ומגיעים יחד לפתרון היעיל ביותר.
בקרוב תעביר הרצאה בקורס "תכנון חיזוק מבנים באמצעות CFRP". אתה יכול לתת טיזר?
נכון, ב-11.11 אעביר הרצאה במסגרת הקורס האמור, שמופק על ידי חברת בניין הארץ, בשיתוף איגוד המהנדסים. ההרצאה תעסוק בשימוש במערכות CFRP לחיזוק סייסמי, ובמהלכה אציג קייס סטאדי של מבנה תעשייתי ששימש לצורך משרדי ועבר לתפקד כמפעל, ועבר תהליך חיזוק, ואגע גם בנושא של תכנון הנדסי הכולל שימוש במוטות פחמן.
הריאיון מסתיים בתחושה מעורבת. מצד אחד, המצב בישראל רחוק מלהיות טוב. מצד שני, המודעות עולה והפתרונות של חיזוק מבנים סייסמי הופכים להיות חדשניים יותר. נקווה כולנו שהרעידה הבה לא תתפוס אותנו "שאננים" כמו ב-1927.
קישור למאמר:
https://knowledge.binyanar.co.ilמאמרים/מוטות-פחמן-הדבר-הבא-בחיזוק-מבנים-ריאיו/