בקצרה: חישוב כלונסאות הוא התהליך שבו מהנדס הקונסטרוקציה קובע לכל כלונס קוטר, עומק וזיון, כך שכושר הנשיאה שלו יהיה גבוה מהעומס שיורד אליו. הנתונים מגיעים משני מקורות: דוח הקרקע של יועץ הביסוס ועומסי המבנה. רק אחרי שהתוכנית סגורה מחשבים כמויות בטון וברזל ומזמינים את מכונות הקידוח המתאימות.
בעמוד הזה נסביר מה נכנס לחישוב, איך מגיעים לכמות הבטון של כל כלונס, ומה כדאי לבדוק לפני שמתחילים קידוח כלונסאות בשטח.
מה נכנס לחישוב כלונסאות?
החישוב מתחיל בשאלה כמה עומס כל נקודת ביסוס צריכה לשאת. מהנדס הקונסטרוקציה מסכם את המשקל העצמי של המבנה, העומסים השימושיים (אנשים, ריהוט, ציוד), שלג ורוח במקומות הרלוונטיים, וכוחות אופקיים מרעידות אדמה. מול העומס הזה עומד כושר הנשיאה של הכלונס, שתלוי בקרקע ובמידות שלו.
- עומס אנכי: הכוח שיורד מהעמוד או מהקורה אל ראש הכלונס.
- עומס אופקי ומומנטים: כוחות רוח ורעידות אדמה, שמשפיעים בעיקר על הזיון בחלק העליון של הכלונס.
- תכונות הקרקע: סוג השכבות ועוביין, צפיפות, מפלס מי התהום וקיום שכבת סלע.
- מידות הכלונס: קוטר ואורך, שנבחרים יחד כדי להגיע לכושר הנשיאה הנדרש.
- מקדם ביטחון: מרווח שנותן מענה לאי-ודאות בקרקע ובביצוע.
איך מחושב כושר הנשיאה של כלונס?
כלונס נושא עומס בשתי דרכים. הראשונה היא חיכוך לאורך הדופן: הקרקע שמסביב לכלונס "אוחזת" בו לכל אורכו, וככל שהכלונס ארוך יותר והקוטר גדול יותר, שטח המגע גדל. השנייה היא התנגדות בבסיס: הקרקע או הסלע שמתחת לקצה הכלונס תומכים בו כמו עמוד שעומד על רצפה.
יועץ הקרקע מציין בדוח את ערכי החיכוך וההתנגדות לכל שכבה, ולעתים קרובות גם טבלה מוכנה של כושר נשיאה לפי קוטר ועומק. המהנדס בוחר מתוכה את השילוב שמתאים לעומס, ומחלק במקדם ביטחון כדי לקבל את העומס המותר. בקרקעות חרסיתיות, שמתנפחות ומתכווצות עם הרטיבות, הדוח מתייחס גם לכוחות שהקרקע עלולה להפעיל על הכלונס עצמו, ולעתים קובע עומק מינימלי שלא תלוי בעומס.
שלבי החישוב, מהדוח ועד הכמויות
- דוח קרקע: קידוחי ניסיון בשטח ובדיקות מעבדה, שמהם נגזרים סוגי השכבות ומפלס מי התהום. על החשיבות שלו אפשר לקרוא במאמר בדיקת קרקע – למה היא נדרשת.
- עומסי המבנה: המהנדס מחשב את העומס לכל עמוד ולכל קיר נושא.
- בחירת קוטר ועומק: לכל עומס נבחר כלונס שכושר הנשיאה המותר שלו גבוה ממנו, בהתחשב בקטרים הזמינים ובעומק שמכונת הקידוח מסוגלת להגיע אליו.
- תכנון הזיון: כמות המוטות, הקוטר שלהם, החישוקים והכיסוי בבטון, לפי העומסים והתקן.
- חישוב כמויות: בטון וברזל לכל כלונס ולפרויקט כולו, לצורך הזמנה ותמחור.
איך מחשבים כמות בטון לכלונס?
הנפח של כלונס עגול שווה לשטח החתך כפול האורך: V = π × r² × L. כאן r הוא הרדיוס, כלומר חצי מהקוטר, ולא הקוטר עצמו. טעות נפוצה היא להציב את הקוטר בנוסחה ולקבל כמות כפולה פי ארבעה. הטבלה הבאה מראה את הנפח התיאורטי לכמה מידות נפוצות:
| קוטר הכלונס | אורך | נפח תיאורטי | עם תוספת 15% |
|---|---|---|---|
| 40 ס"מ | 8 מ' | 1.0 מ"ק | 1.16 מ"ק |
| 50 ס"מ | 10 מ' | 1.96 מ"ק | 2.26 מ"ק |
| 60 ס"מ | 12 מ' | 3.39 מ"ק | 3.90 מ"ק |
| 80 ס"מ | 15 מ' | 7.54 מ"ק | 8.67 מ"ק |
| 100 ס"מ | 20 מ' | 15.71 מ"ק | 18.06 מ"ק |
התוספת נועדה לכסות על דפנות לא אחידות ועל בטון שנדחק לקרקע. בקרקע יציבה ויבשה מספיקה לרוב תוספת של כ-10%, ובקרקע חולית, בכורכר פריך או בקידוח בנטונייט היא עשויה להגיע ל-20% ויותר.
חישוב ברזל לכלונס
הזיון של כל כלונס מופיע בתוכנית הקונסטרוקציה: מספר המוטות האורכיים, הקוטר שלהם, החישוקים או הספירלה, והאורך שבו הזיון יורד לתוך הכלונס. כדי להעריך משקל להזמנה משתמשים בכלל אצבע: משקל מוט במטר רץ שווה בקירוב לקוטר במ"מ בריבוע חלקי 162. מוט בקוטר 16 מ"מ שוקל כ-1.58 ק"ג למטר, ולכן כלוב עם 8 מוטות באורך 12 מטר שוקל כ-152 ק"ג, לפני החישוקים והחפיות.
מה כדאי לבדוק לפני שמתחילים לקדוח?
- שהעומקים בתוכנית תואמים לדוח הקרקע העדכני, ושהדוח מתייחס למיקום המדויק של המבנה.
- שמכונת הקידוח מסוגלת להגיע לעומק ולקוטר הנדרשים, ושיש גישה למגרש. במגרשים צפופים לפעמים עוברים לקידוח כלונסאות ידני או למכונה קטנה.
- שנקבע מי מאשר כל כלונס בשטח (בדרך כלל המפקח או המהנדס) ואיך מתעדים עומק, כמות בטון ושעת יציקה.
- שתוכננו בדיקות קרקע ובדיקות סוניות לכלונסאות לאחר היציקה, אם הן נדרשות בפרויקט.
שאלות ותשובות
מי אחראי על חישוב הכלונסאות בפרויקט?
מהנדס הקונסטרוקציה של הפרויקט, על בסיס דוח הקרקע של יועץ הביסוס. הקבלן המבצע אחראי לבצע את הכלונסאות לפי התוכנית, לתעד את העומקים בפועל ולעדכן את המהנדס אם הקרקע בשטח שונה ממה שתואר בדוח.
איך מחשבים כמה בטון צריך לכלונס?
מכפילים את שטח החתך באורך הכלונס: π × r² × L, כאשר r הוא רדיוס הקידוח במטרים ו-L האורך במטרים. לכלונס בקוטר 50 ס"מ ובאורך 10 מטר יוצא כ-1.96 מ"ק. לתוצאה מוסיפים בדרך כלל 10% עד 20%, ובקרקע חולית או בקידוח בנטונייט לפעמים יותר.
האם אפשר לקבוע את עומק הכלונס בלי דוח קרקע?
לא. עומק הכלונס נגזר מהשכבה שבה הקרקע מסוגלת לשאת את העומס, ואת זה אפשר לדעת רק מקידוחי ניסיון ובדיקות מעבדה. ללא דוח קרקע גם לא יינתן היתר בנייה למבנה שנשען על כלונסאות.
מה ההבדל בין חיכוך דופן להתנגדות בסיס?
חיכוך הדופן הוא הכוח שהקרקע מפעילה לאורך המעטפת של הכלונס, והוא העיקרי בקרקעות חרסיתיות ובכלונסאות ארוכים. התנגדות הבסיס היא התמיכה שהקרקע או הסלע נותנים מתחת לקצה הכלונס, והיא משמעותית כשהכלונס נשען על שכבה קשה.
כמה ברזל נכנס לכלונס?
זה נקבע בתוכנית הזיון של הקונסטרוקטור לפי העומסים, כולל כוחות אופקיים. לחישוב משקל: משקל מוט במטר רץ שווה בקירוב לקוטר במ"מ בריבוע חלקי 162. מוט 16 מ"מ שוקל כ-1.58 ק"ג למטר, כך ש-8 מוטות באורך 12 מטר שוקלים כ-152 ק"ג, לפני החישוקים.
למה הכמות בפועל גדולה מהכמות שחושבה?
דפנות הקידוח אינן חלקות לחלוטין, בקרקע רכה או חולית הקוטר בפועל גדל, וחלק מהבטון נדחק לחללים בקרקע. לכן מזמינים בטון עם תוספת ומתעדים את הכמות שנשפכה לכל כלונס, נתון שגם עוזר לזהות בעיות בביצוע.
לתכנון ולביצוע קידוח כלונסאות בהתאם לתוכנית ולדוח הקרקע אפשר לפנות לצוות הקודחים בטלפון 053-3543773.
