הנדסת קרקע וביסוס:
הנדסת קרקע וביסוס הוא תחום הכולל עשרות תתי תחומים שכולם קשורים בקרקע, ורובם באינטראקציה שבין מבנה וקרקע. להלן רשימה חלקית של התחומים:
- ביסוס מבנים: בניני משרדים, בניני מגורים, בתים פרטיים, מגדלים
- חפירות: חפירות עמוקות, חפירות פתוחות, חפירות מדופנות, יציבות מדרונות
- עוגנים: עוגני קרקע, מסמרי קרקע, ברגי סלע
- מבני תעשייה ולוגיסטיקה
- כבישים
- גשרים
- אלמנטי תמך: קירות כובד ורגל, מסלעות, קרקע משוריינת
- מחצבות
- עבודה תחת מי תהום
הנדסת קרקע לביסוס מבנים:
ביסוס מבנים הוא התחום המרכזי בהנדסת קרקע ועוסק באופן החיבור של המבנים לקרקע. סיווג הביסוס מתחלק באופן גס ל-2: ביסוס רדוד וביסוס עמוק. ביסוס רדוד עובד על מאמצי מגע של פלטות המונחות ע"ג השתית. ביסוס עמוק באמצעות כלונסאות עובד על העברת מאמצים לשכבות קרקע עמוקות באמצעות עמודים תת"ק. ביסוס "עמוק" חזק וקשיח יותר ופחות רגיש לשינוי התנהגות בקרקע ולכן נפוץ יותר. לפעמים ניתן גם לשלב בין שיטות הביסוס.
הנדסת קרקע וביסוס לחפירות עמוקות:
חפירות עמוקות נחוצות לצורך בניית מבנים תת"ק ולרוב מרתפים וחניונים, ולעיטים גם לצורך כריית קרקעות/סלעים לצורך תעשיות. בחפירות עמוקות דרוש להבטיח את יציבות הקרקע ולכן הנדסת קרקע היא התחום המתאים.
כאשר אין בגבולות האתר מבנים או תשתיות מבצעים "חפירה פתוחה" בשיפועי שיבטיחו את יציבות המדרון. כאשר קיימים אילוצי חפירה ומבנים בגבולות המגרש מבוצעים חפירה מדופנת שתבטיח יציבות המבנים הסובבים. דיפון מבוצע באמצעות קירות כלונסאות או קירות בטון מלבניים (סלרי) או שיגומים.
עוגנים ברגים ומסמרים בהנדסת קרקע:
עוגנים ברגים ומסמרים אלו אלמנטים ששימושם המרכזי בהנדסת קרקע הוא לאחוז את קירות הדיפון ולהוות סמך אופקי כאשר החפירה עמוקה מידי וקירות הדיפון אינם חזקים מספיק כנגד לחצי הקרקע.
עוגן קרקע כמו דיבל לקיר, מעביר כוחות מהקרקע הרחוקה (מרחק אופקי של 5-20 מ') לחזית הקיר ובכך אוחז אותה, זאת מתבצע באמצעות חלוקת העוגן לחלק קדמי ואחורי/ חופשי ומעוגן/ חופשי ושורש, השורש מדוייס בדיס צמנטי ואוחז את הקרקע והאזור החופשי רק מעביר כוחות מתיחה לחזית.
מסמרים וברגים מדויסיים לכל אורכם ומעבירים כוחות לכל אורכם.
הנדסת קרקע וביסוס למבני תעשיה ולוגיסטיקה
מעטפת מבני לוגיסטיקה מבוססת ע"פ אותם קריטריונים ושיקולים הנדסיים כמו בניינים. רצפת המבנה התעשייה והלוגיסטיקה היא האתגר ההנדסי שמייחד מבנים אלו.
בכדי לשחרר את מערכת היסודות הראשית מעומסי האכסנה הכבדים לרוב מבצעים את הרצפות "צפות" כלומר, מנותקות מהמעטפת ומונחות ישירות על הקרקע. במצב זה דרוש לשלול את תנועת הקרקע העתידית שיכולה להתפתח עם שינויים בתכולת הרטיבות. תופעה זאת לרוב מתרחשת בקרקעות תופחות: חרסית או חוואר. מבוצעת החלפת קרקע עמוקה בקרקע אינרטית ובכל מוסרות שכבות קרקע פעילות עם פוטנציאל תפיחה ובמקביל מועמסת הקרקע בלחץ התחלתי שמרסן תפיחה עתידית. עובי החלפת הקרקע בתחום 60-200 ס"מ בהתאם לתכונות התפיחה של הקרקע אל מול איכות תפקוד המבנה הדרושה.
הנדסת קרקע וביסוס לכבישים:
תת תחום זה נקרא "תכן מבנה מיסעות" בו מתכננים את מבנה שכבות האספלט ומבנה המצעים (אבן מחצבה גרוסה) בכדי להעניק לכביש את דרגת הקשיחות הדרושה להתמודדות עם עומסי התנועה הצפויים. גם בתחום זה הבעיה המשמעותית שנפתרת היא בסלילה בקרקעות תופחות, בהם דרוש לרסן את תנועת הקרקע הטבעית באמצעות החלפת קרקע. עקב ההשלכות הכספיות המשמעותיות של החלפת קרקע, עובי החלפת הקרקע צריך להיקבע במדויק ולפעמים בחוסר תוך פשרה על איכות תפקוד הכביש ואורך חייו.
הנדסת קרקע וביסוס לגשרים
כיום מבססים גשרים רק ע"ג ביסוס עמוק, עקב ההפרש הזניח בעלויות ביחס לפרויקט הגשר, ועקב החוזק והקשיחות הגבוהים יותר. פרויקט הגשר לרוב פשוט מבחינה הנדסית, למעט אזורי החיבור ביחס לניצבי הקצה, בהם דרוש תכנון מתקדם ואפילו קביעת סדרי ביצוע בכדי לצמצם שקיעות הבדליות בין הגשר לבין נציב הקצה.
הנדסת קרקע וביסוס לאלמנטים תומכים
בכדי ליצר הפרשים מפלסיים בטופוגרפיה מבונה דרוש קירות שיתמכו את לחצי הקרקע האופקיים במדרגה, קיימים 3 טיפוסי קירות עיקריים: א. קירות כובד שהתנגדותם ללחץ הקרקע מתקבל מכובדם, הקירות מבוצעים בגיאומטריה משולשית. ב. קירות בטון מזויין שהתנגדותם ללחץ הקרקע מתקבל מחוזקם, ניתן לבסס קירות אלא ע"ג רגל ארוכה (50-70% מגובה הקיר) או ע"ג מערכת כלונסאות. ג. קירות קרקע משוריינת אשר מגבירים את חוזק הקרקע הנתמכת עד למצב שתוכל להחזיק את הפרשי הגובה בעצמה, זאת מבוצע באמצעות יריעות שריון אופקיות שמוחדרות בתוך הקרקע כל 20-40 ס"מ לגובהה.
מסלעות הוא אלמנט יעיל נוסף אשר גם מנצל את חוזק הקרקע המלא ומאפשר ביצעו זול, יפה, משתלב עם הטבע, פחות רגיש לשינויים סביבתיים.
הנדסת קרקע למחצבות
במחצבות חול נקבעים שיפועי חפירה יציבים. במחצבות סלע (גיר ודולומיט) מבוצעות טרסות לרוב במידות של גובה 15 מ' רוחב 5 מ' והנ"ל מהווה פרוטוקול חציבה סטנדרטי. מהנדס קרקע וביסוס דרוש לפעמים כדי להגדיל גובה הטרסות או להתגבר על בעיות יציבות מקומיות עקב סיבות כמו: מחדרי חרסית עמוקים, מחדרי בזלת, התלכדות החציבה עם מישור סידוק או מישור חוואר ועוד.
הנדסת קרקע וביסוס לעבודה תחת מי תהום
בכדי לממן התחדשות עירונית בתל אביב, יש לאפשר גם תוספת יחידות דיור, וכיוצא בזה גם תוספת בכמות חניות כלי הרכב. המגרשים הקטנים והתכסית הצפופה מאלצים את החניון לרדת לתת הקרקע ב-2-3 מפלסים, תכנון המצריך חדירה תחת מי תהום בשיעור של 1-5 מ' ברוב אזורי העיר.
בניה תחת מי תהום מצריכה פעולות שאיבת מים בכדי להנמיך את מפלס מי התהום באופן זמני ("השפלת מי תהום") ולאפשר בניית המבנה בתת הקרקע. צרכים גיאוטכניים הנדסיים לצמצום ההשפעה על הסביבה וצרכי רשות המים לצמצום ההשפעה על האקוויפר מאלצים להוסיף/להעמיק מחסומים הידרוואלים מלאכותיים בתת הקרקע בעלויות גבוהות מאוד אשר מעמידות את כדאיות הפרויקטים בסימן שאלה.
