חישוב העמידות באש של קירות בלוקי בלוקל-רביד

 

מאמר מאת: שלומי רוזנברג

תאריך: מרץ 17


בדיקת עמידות באש

קירות הבנויים מבלוקי הבטון של בלוקל-רביד מוכרים כקירות עמידים באש ומתאימים לחציצה בפני התפשטות האש. הסיבה לכך היא שבלוקי בטון עשויים חומר לא דליק השומר על תכונותיו המבניות גם בזמן השריפה וגם ואחרי חשיפתו לעומסים הנוצרים אליו בזמן כיבוי האש.

את התכונות של קירות בלוקים לעמידות באש בודקים בעולם במעבדות אש מיוחדות. בזמן הבדיקה נהוג להעמיס את הקירות הנבדקים בעומסים אליהם יחשפו במבנים בזמן השרות השוטף וגם בעומסים חריגים אליהם יחשפו בזמן שריפה.

בבדיקה נבדקים הקירות במספר תחומים:

  • מעבר חום דרך הקיר ובייחוד דרך הפוגות שבין יחידות הבנייה
  • צורת התפשטות הלהבה והבעירה בשני צידי הקיר
  • העשן הנוצר ודרך התפשטותו
  • הנזק הכללי לרכיב החשוף לאש
  • הנזק המבני בחשיפה לטמפרטורות גבוהות
  • מידת ההתפשטות וההצטמקות בשינויי הטמפרטורות הקיצוניים
  • ההתנגדות לפגיעה של מי הכיבוי המותזים בלחץ גבוה
  • העמידות בשינויי חום מהירים כתוצאה מהתזת מי כיבוי בכמויות גדולות.

תוצאות בדיקות של קירות ללא הפעלת עומסי לחץ מי הכיבוי של מכבאי האש והקירור המהיר שלהם מעוותות ומטעות.

בישראל אין כיום ולא היה בעבר מעבדות המתאימות לבדיקות של קירות בלוקים באש תחת עומס מי הכיבוי.

לנתוני העמידות באש חשיבות בטיחותית רבה ויש מערכות תכנון ובקרה שמבקשות כיום נתונים אלה. מכיוון שישנה דרישה ואין מעבדה מתאימה בארץ, אנו בבלוקל-רביד נוהגים לתת הסברים ונתונים על העמידות באש לבלוקים שלנו בשיטה המוצגת בפרק 721.3 של הקוד האמריקאי הבינלאומי – The International Building Code 2009 – IBC

הקוד הבינלאומי המוזכר מאפשר מספר אפשרויות לתיעוד העמידות באש של מכלולי בניה כלהלן:

  1. קבלת הנתון ישירות מצד ניטראלי, מעבדת בטיחות או טבלאות קימות רשמיות ומקובלות
  2. בדיקה מעבדתית מלאה בהתאם לתקן האמריקאי ASTM E119
  3. חישוב תקני כמתואר במפרט האמריקאי – ACI 216.1/TMS 0216
  4. שיטה אחרת המאושרת על-ידי משרדי בנייה לאומיים רשמיים

מכל האפשרויות הנ"ל מתאימה לנו כיום בישראל רק אפשרות 3, השיטה החישובית.

תת פרק 721.3.2 בקוד הבינלאומי המוזכר כאן, דן בחישובים של רכיבי בנייה עשויים יחידות בלוקים לסוגיהם. השיטה מבוססת על נתוני יסוד של עמידות באש של חומרי גלם שונים שהמידע עליהם נאסף ממאות בדיקות קודמות ועבודות מחקר שבוצעו בארה"ב. השיטה החישובית נבדקה במשך עשרות שנים ואושרה לשימוש בארה"ב ובקנדה לאחר שתוצאותיה נמצאו מספקות ותואמות במידה גבוהה יותר מתוצאות של בדיקות מעבדתיות יקרות שבצעו לפי ASTM E119.


הסבר קצר על השיטה החישובית לקביעת שיעור העמידות באש:

העמידות באש של קירות הבלוקים השונים תלויה בעיקר בחומרים מהם יוצרו הבלוקים ומעוביו של הקיר. את העמידות לאש מבטאים ב"משך הזמן – בשעות או בדקות", שבו יכול האלמנט לעמוד באש נתונה לפני שמתגלות בו תופעות של נזק ביציבות (התמוטטות), בשלמות (הופעת סדקים או חורים המעבירים אש, עשן או גזים) ובכושר הבידוד (חימום יתר בצד הנגדי לצד האש).

המחקרים בארה"ב על קירות בלוקים מראים שיש קשר ישיר בין עמידות הקיר באש לבין סוג האגרגט שממנו יוצר הבלוק המיושם בקיר וה"עובי שווה-הערך" שלו. "עובי שווה-ערך" מוגדר כעובי שהיה מקבל בלוק מקשי (מלא) תוך שימוש באותה כמות בטון שמשמשת ליצור הבלוק החלול (כלומר, בלוק במידות אורך וגובה זהות לבלוק המקורי, אך ללא חללי האוויר שבבלוק).

בדוגמה הנ"ל לבלוק זהב של בלוקל-רביד ברוחב 22 ס"מ עם 25% חללים יש עובי שווה-ערך של 16.5 ס"מ. אם החללים היו מהווים רק 45%  אזי העובי שווה-הערך היה: ס"מ 12. ראו תרשים לדוגמא:

 

 

 

 

תוצאות המחקרים על העמידות באש ביחס לעובי שווה-הערך וסוג חומר הגלם נתונות בטבלה הבאה שמקורה במפרטי החישוב בארה"ב.

הטבלה מראה כמה שעות התנגדות לאש יש לקירות בלוקים וזאת בהתייחסות לסוג החומר ממנו ייצרו ולעובי שווה-הערך שלהם.

הטבלה מתארת קירות בלוקים ללא טיח. תוספת טיח מצידו האחד של הבלוק או משני צדדיו, מוסיפים גם הם לתכונת הבידוד. לדרישות מיוחדות יש אפשרות לייצר בלוקים בעלי חללים מוקטנים שמשמעותם, הגדלת העובי שווה-הערך וע"י כך לקבל תוצאות משופרות. בלוקים מיוחדים אלה עם חללים מוקטנים מוכרים באזורים שונים בשם "בלוקי אש".

בטבלה בעמוד הבאה ניתן לראות  נתונים מחושבים של עמידות אש של אלמנטי בניין עשויים בלוקי בטון פומיס ובטון רגיל. הערכים אינם מהווים קביעה סופית אלה תוצאות מחושבות לפי שיטת החישוב המתוארת למעלה או, מנתוני הערכים המופעים בתקן הישראלי.