דלג לתוכן העיקרי
ארז ברוכי

סמסטר ב׳ · מפגש 7

מדרגות - קונסטרוקציות קלות

→ לכל השיעורים

מטרות השיעור

  • להכיר מדרגות פלדה (מיתרים), מדרגות מרחפות וגלריות (יציעים)
  • ללמוד פרטי חיבור בין קונסטרוקציית מתכת לשלד הבטון
  • להבין פתרונות למניעת רעש הולם במדרגות מתכת

מדרגות פלדה מתועשות: מיתרים ופח מרוג

מדרגות עם מיתרי צד (Stringers) בנויות בדרך כלל מפרופילי IPN או UPN - צורת ה-I או ה-U מאפשרת לפלדה להתנגד למומנט הכפיפה ביעילות תוך חיסכון במשקל. בין המיתרים מרתכים "מגשי" פח מרוג (Checker Plate, כ-5 מ"מ) שמשמשים תבנית נסתרת למילוי בטון קל או להדבקת מדרך עץ/אבן. טעות ביצוע נפוצה: ריתוך חלש של משולשי החיזוק בין הפח למיתר - גורם לפח להתעוות תחת עומס נקודתי של דריכה.

מדרגות מרחפות: פיזיקה של קורה זיזית

מדרגה מרחפת (קונזולית) היא בפועל קורה זיזית (Cantilever) - כל כוח בקצה החופשי מייצר מומנט כפיפה מקסימלי בדיוק בנקודת החיבור לקיר. מכאן נובעת מגבלה קריטית: אי אפשר לעגן מדרגה מרחפת לקיר בלוקים רגיל (פומיס/איטונג) - מאמץ הגזירה פשוט ישלוף את הבלוק ויפרק את הקיר. חובה: קיר בטון מזוין, או שדרת פלדה מסיבית נסתרת בתוך הקיר שממנה בולטות הזרועות. פרט מדרגה מרחפת ללא קיר בטון/עמוד פלדה נסתר נחשב לכשל הבנה סטטית בסיסי.

תורת החיבורים: עוגן מכני מול כימי

עוגן מכני ("ג'מבו") מתרחב ויוצר לחץ עצום על הבטון סביבו - אסור בקרבת קצוות (עלול לפוצץ את הפינה). עוגן כימי - שרף אפוקסי מוחדר לקדח, מוט הברגה מושחל, השרף מתקשה ליחידה אחת עם הבטון ללא מאמצי התרחבות - הפתרון היחיד למדרגות מרחפות ולעומסים דינמיים כבדים. טעות קלאסית בשטח: אי-ניקוי אבק הקידוח לפני הזרקת האפוקסי - העוגן נדבק לאבק ולא לבטון, ונשלף תחת עומס.

ת"י 1142 ו-1099: תזכורת מהירה

גובה מעקה 90 ס"מ במהלך משופע, 105 ס"מ במשטח אופקי (פודסט/מרפסת). חוק 10 הס"מ: מרווח מקסימלי בין רכיבי מעקה שלא יאפשר מעבר כדור בקוטר 10 ס"מ, ואיסור על אלמנטים אופקיים בין 10 ל-80 ס"מ מהרצפה שעלולים לשמש כסולם טיפוס. זכוכית במעקות (אם קיימת) חייבת להיות רבודה או מחוסמת לפי ת"י 1099 - לעולם לא זכוכית רגילה.

ת"י 1004: הבעיה שרק לפלדה יש - רעש הולם

רעש נישא באוויר (דיבור) לעומת רעש הולם (Impact Noise) - זעזוע ישיר לשלד, כמו נקישת עקבים. פלדה היא חומר צפוף ואלסטי שמעביר ויברציות מצוין - קול הולם על מדרגות פלדה עובר ישירות דרך עוגני הקיר ומהדהד בכל הבניין. בניית מדרגות פלדה צמוד לקיר חדר שינה ללא טיפול אקוסטי היא כשל תכנוני חמור, גם אם הכל תקין קונסטרוקטיבית.

שני פתרונות אקוסטיים: ריסון וניתוק

  • ריסון (Damping) - "בליעת" האנרגיה הקינטית של המכה והמרתה לחום (חיכוך). מזרן ויסקואלסטי (כמו Quiet Tread) מודבק לתחתית פח המדרגה ומונע ממנו "לצלצל" - הופך מדרגת פח מרוג לשקטה כמעט כמו בטון.
  • ניתוק (Decoupling) - מניעת מגע ישיר בין פלדה לבטון. יריעות פוליאוריטן אלסטיות (Sylomer של Getzner) מונחות בין פלטת העיגון של המדרגה לקיר הבטון, וכל בורג עוגן מקבל שרוול ודיסקית אלסטית משלו. טעות שהופכת את כל המערכת חסרת ערך: הנחת הרפידה מאחור, אבל הידוק הבורג ישירות לפלדה - הבורג הופך ל"גשר אקוסטי" שמעביר 100% מהרעש לקיר, בעוד הרפידה לידו לא עושה כלום.

גשרים תרמיים בחיבורי פלדה

פלדה מוליכה חום פי מאות מבטון. מהלך מדרגות פלדה חיצוני שמחובר בקורה רציפה ישירות לתקרת בטון פנימית יוצר גשר תרמי: בחורף הקור עובר פנימה דרך הפלדה, פוגש את הלחות החמה שבבית, ונוצר עיבוי (קונדנסציה) ועובש סביב נקודת החיבור. הפתרון: פלטת מנתק תרמי (Thermal Break) בדיוק בקו האיטום של חזית המבנה - אותו עיקרון תכנוני כמו ניתוק אקוסטי, רק עבור חום במקום רעש.

מצגת השיעור

חומרי עזר

שאלות לחזרה

סיכום

מדרגות פלדה קלות ומרחפות מציעות אסתטיקה מינימליסטית ומהירות ביצוע, אבל מציבות שני אתגרים ש"מדרגות בטון" לא מכירים: הנדסת חיבורים (עוגן כימי ולא ג'מבו, שדרת פלדה נסתרת ולא קיר בלוקים) והנדסת אקוסטיקה (רעש הולם עובר דרך פלדה הרבה יותר בקלות מדרך בטון, ודורש ניתוק מלא באמצעות רפידות Sylomer/Quiet Tread בין הקונסטרוקציה לשלד).