כלונס הוא יסוד עמוק: עמוד בטון מזוין שנוצק בתוך קדח בקרקע ומעביר את עומס המבנה לעומק, אל שכבה שיכולה לשאת אותו. כלונסאות הם הפתרון כשהקרקע העליונה חלשה או תופחת, למשל חרסית, חמרה כבדה, טין או מילוי, או כשהמבנה כבד ויסודות רדודים לא מספיקים. הכלונס נושא בשתי דרכים: חיכוך בין מעטפת הבטון לקרקע לאורכו, ותסבולת קצה של שכבת הקרקע שמתחת לבסיסו. במבחני מה"ט הוא מופיע בתורת הבנייה (בחירת ביסוס לפי הקרקע), בתכנון הנדסי, בניהול אתר הבנייה (כמויות, פיקוח על הקידוח והיציקה) ובבטיחות.
יסודות רדודים או יסודות עמוקים
ההחלטה הראשונה בביסוס היא עד איזה עומק יורדים. יסוד רדוד מעביר את העומס לקרקע סמוך לפני השטח, ויסוד עמוק מעביר אותו לעומק, לשכבה טובה יותר.
| יסודות רדודים | יסודות עמוקים | |
|---|---|---|
| סוגים | יסוד בודד מתחת לעמוד, יסוד עובר מתחת לקיר, רפסודה מתחת לכל המבנה | כלונס חיכוך, כלונס קצה, מיקרופיילים (קדחים בקוטר קטן) |
| קרקע מתאימה | קרקע יציבה שאינה תופחת: חול, כורכר, סלע | קרקע חלשה או תופחת: חרסית, טין, לס, מילוי, או כשהשכבה הטובה עמוקה |
| עומק מקובל בתרגילים | עד כ-2 מטר | בדרך כלל 10 מטר ומעלה, ובשאלות גם 6 עד 9 מטר |
| איך מחשבים | מאמץ מגע בקרקע, מומנטים וזיון בפלטת היסוד | תסבולת של חיכוך המעטפת ועוד תסבולת הבסיס, ובקרקע תופחת גם בדיקת שליפה |
בשאלוני תורת הבנייה זו שאלה חוזרת: איזה ביסוס מתאים לקרקע חולית, חרסיתית או סלעית, ואם חייבים שיטת ביסוס אחת לכל המבנה. למשל כלונסאות על קרקע סלעית בקיץ 2021 מועד א', כלונסאות בקרקע חולית בקיץ 2017 מועד א', כלונס בקוטר קטן לביסוס בקרקע בוצית באביב 2026 מועד ב', ושאלת "האם חייבים שיטת ביסוס אחת" באביב 2024 מועד א'.
כלונס חיכוך וכלונס קצה
- כלונס חיכוך: רוב התסבולת מגיעה מהחיכוך בין מעטפת הכלונס לקרקע לאורכו. ככל שהכלונס ארוך יותר ושטח המעטפת גדול יותר, הוא נושא יותר. מתאים כשאין שכבה קשה בעומק סביר.
- כלונס קצה: רוב התסבולת מגיעה מהקרקע שמתחת לבסיס, כשהכלונס יורד עד סלע או עד שכבה צפופה. אורכו נקבע לפי עומק השכבה הזו.
- בפועל כמעט כל כלונס נושא בשתי הדרכים, ובחישוב מחברים את שתי התרומות.
- מיקרופיילים: קדחים בקוטר קטן שנכנסים לסלע רך, לרוב לעומק של כמה מטרים. משמשים גם לחיזוק יסודות קיימים.
איך מחשבים תסבולת של כלונס
בשיטה שנלמדת לבחינה התסבולת לכוח אנכי היא סכום של שני חלקים:
N = [2·π·r·(L − 2)]·τ + π·r²·σ
- תרומת המעטפת: היקף הכלונס 2·π·r כפול האורך שבו יש חיכוך, כפול מאמץ החיכוך המותר τ. בשיטת הקורס שני המטרים העליונים לא נספרים בחיכוך.
- תרומת הבסיס: שטח החתך π·r² כפול מאמץ המגע המותר מתחת לבסיס σ.
דוגמה לכלונס בקוטר 60 ס"מ באורך 10 מ'. הערכים הם של הדוגמה בלבד: בבחינה עובדים עם τ ו-σ שנתונים בשאלה, ובתכן אמיתי הם נקבעים מדוח הקרקע.
| חלק | חישוב | תוצאה |
|---|---|---|
| מעטפת | 2·π·0.30·(10 − 2)·40 | 603 kN |
| בסיס | π·0.30²·1,500 | 424 kN |
| תסבולת | 603 + 424 | 1,027 kN |
משווים את התסבולת לעומס שיורד מהעמוד. אם היא קטנה ממנו, מאריכים את הכלונס, מגדילים קוטר או מתכננים קבוצת כלונסאות עם ראש כלונסאות משותף. שימו לב ליחידות: τ ו-σ ב-kN/m² או ב-t/m², ואז גם הרדיוס והאורך במטרים.
קרקע תופחת ובדיקת שליפה
חרסית תופחת כשהיא נרטבת ומתכווצת כשהיא מתייבשת. בחורף הקרקע העליונה מתנפחת ומנסה להרים את הכלונס דרך החיכוך במעטפת, ואם המבנה קל, הכלונס עלול להישלף כלפי מעלה ולסדוק את המבנה. לכן בקרקע תופחת בודקים שליפה: מחשבים את כוח התפיחה שמנסה להרים את הכלונס, מפחיתים את העומס הקבוע שלוחץ עליו, ומכפילים במקדם ביטחון. את כוח המתיחה שנשאר נושא זיון האורך של הכלונס, ולכן בקרקע תופחת הזיון נמשך לכל אורכו ולא רק בחלקו העליון.
בשיטת הקורס מקדם הביטחון הוא 1.4, שטח הזיון הדרוש הוא כוח המתיחה חלקי מאמץ התכן של הפלדה, והזיון המינימלי הוא הגדול מבין 6 מוטות בקוטר 16 מ"מ וחצי אחוז משטח החתך. סדר הפעולות המלא, עם הנוסחה לכוח השליפה ועם כל ההצבות: חישוב כלונסאות: שלבי פתרון.
איך מבצעים כלונס קדוח
- סימון: מודד מסמן את מרכזי הכלונסאות לפי מתווה סימון היסודות. סטייה במיקום היא נושא לשאלות פיקוח בניהול אתר הבנייה.
- קידוח: מקדח מתברג או דלי קידוח עד לעומק התכנון. בקרקע שמתמוטטת משתמשים בתמיסת בנטונייט או בצינור מגן.
- בדיקת הקדח: עומק, קוטר, אנכיות וניקיון התחתית לפני היציקה. בקדח שנשאר פתוח זמן רב התחתית מתרככת.
- כלוב זיון: מוטות אורך עם חישוקים ספירליים, עם שומרי מרחק שמבטיחים כיסוי בטון. מורידים אותו לקדח בשלמותו.
- יציקה: בטון בעל שקיעה גבוהה, נוצק דרך צינור יציקה מתחתית הקדח כלפי מעלה, כדי שלא יתערבב בקרקע ובמים.
- ראש הכלונס: סותתים את הבטון העליון שהזדהם ומכינים חיבור לקורות היסוד או לראש הכלונסאות.
על כל זה שואלים בניהול אתר הבנייה: פיקוח על קידוח כלונסאות בקיץ 2022 מועד א', פיקוח על כלוב הזיון והיציקה בקיץ 2022 מועד ב', וכמויות כלונסאות בכתב כמויות בקיץ 2026 מועד א' ובקיץ 2025 מועד ב'. כמות של כלונסאות נמדדת לפי אורך, בנפרד לכל קוטר, והזיון לפי משקל.
בטיחות בקידוח כלונסאות
קדח פתוח הוא סכנת נפילה, ולכן מכסים או מגדרים אותו. כניסה לתוך קדח כלונס היא עבודה במקום מוקף, ונשאלה בבחינת הבטיחות בקיץ 2018 מועד ב'. עבודה ליד מקדח דורשת מרחק מקווי חשמל וקרקע יציבה למכונה. הדרישות המלאות במדריך בטיחות בבנייה.
איפה כלונסאות מופיעים במבחני מה"ט
| בחינה | כמה פעמים | מה נשאל |
|---|---|---|
| תורת הבנייה (90421) | יסודות ומרתף ב-29 מתוך 40 שאלונים מ-2016 עד קיץ 2026 | איזה ביסוס מתאים לקרקע, כלונסאות מול יסודות בודדים, קורות קשר, בטון רזה, מתווה סימון יסודות |
| תכנון הנדסי (90324, 97153) | יסודות ב-12 מתוך 48, ב-2025-2026 ב-8 מתוך 14 | רוב השאלות על יסוד בודד, משותף או עובר. כלונסאות לתוספת בנייה לשרטוט באביב 2026 מועד ב' (90324) |
| ניהול אתר הבנייה (90316, 97152) | חישוב כמויות בכל 48 השאלונים | כמויות כלונסאות בכתב כמויות, פיקוח על קידוח, כלוב זיון ויציקה |
| בטיחות בבנייה (90320, 97150) | שאלות בודדות | כניסה לקדח כלונס כמקום מוקף, גידור קדחים |
טעויות נפוצות
- סופרים את שני המטרים העליונים בתרומת החיכוך.
- יחידות: רדיוס בסנטימטרים עם τ ב-kN/m². עובדים במטרים.
- קוטר במקום רדיוס בנוסחת שטח הבסיס.
- בדיקת שליפה בכל קרקע. היא נדרשת רק בקרקע תופחת.
- זיון שליפה רק למעלה. כוח המתיחה פועל לאורך הכלונס, והזיון נמשך לכל אורכו.
- מתעלמים מהקרקע בשאלת זיהוי. בתורת הבנייה התשובה מתחילה מסוג הקרקע, לא מסוג המבנה.
להמשך: חישוב כלונסאות שלב אחר שלב, הנדסאי בניין, לימודי מבנים. השאלונים להורדה חינם, בלי הרשמה: תורת הבנייה, תכנון הנדסי, ניהול אתר הבנייה.
תגובות הקהילה
רוצה להצטרף לדיון ולראות את כל התגובות?
התחבר עם חשבון Google כדי להצטרף לקהילת הסטודנטים, להוסיף תגובה משלך ולקבל התראות כשמשיבים לך.
התחבר לפורטלתגובות הקהילה זמינות לחברים מחוברים
התחבר כדי לראות את התגובות, להגיב ולהצטרף לדיון של הסטודנטים.
התחבר וראה הכלעדיין אין תגובות לדף הזה
היה הראשון לפתוח את הדיון ולעזור לקוראים אחרים.