למה במבנה בטון חייב גם להוסיף פלדה (או ברזל זיון) ?
על כל מבנה או אלמנטים שונים במבנה מופעלים כוחות ועומסים חריגים (למשל ברעידת אדמה),
העומסים, גורמים להפעלת כוחות מסוגים שונים על המבנה כגון: כפיפה, לחיצה, גזירה, חדירה ,פיתול ועוד.
העומסים אלו גורמים לשני מצבים: למתיחתו של שטח מסוים, או לחיצתו,
הבטון "יודע" לקבל כוחות לחיצה גדולים ולכן ניתן להעמיס על הבטון משקל כבד מאוד והוא יעמוד בעומס .
לעומת זאת, הבטון "לא יודע" לקבל כוחות מתיחה וברגע שיהיו עליו מאמצים שיגרמו למתיחה, האלמנט יסדק או ישבר.
בתקרה למשל בחלק התחתון והעליון של התקרה קיימים מאמצי מתיחה ולחיצה בין המפתחים .
כך נוצרת צורה של "בטן" צורה אלפסית (לא ממש ניתן לראות בעין).
כשיש "בטן", סימן שהחלק התחתון של התקרה מתארך בגלל שהוא מקבל מאמצי מתיחה.
לעומת זאת החלק העליון של התקרה נלחץ ומתכווץ. במרכז התקרה בדיוק באמצע החתך.
באזור זה נמצא קו המעבר בין כוחות לחיצה לכוחות מתיחה.
החלק העליון נלחץ, ובזה הבטון "מצוין" ועומד בלחצים. לעומת זאת,
החלק התחתון של הבטון רוצה להתארך, זאת אומרת להימתח.
אז למה מוסיפים פלדה למבנה בטון?
באופן עקרוני, נשאף תמיד שהתקרה תהיה דקה ככל שניתן.
כך אנחנו חוסכים בחומר וחוסכים במשקל המועמס על הקורות/עמודים.
הבטון הוא חומר בעל חוזק לחיצה גבוה, וחוזק מתיחה נמוך (כ10% מחוזק הלחיצה). לעומתו, מוט הפלדה "מעולה" בלקבל מאמצי מתיחה.
שילוב של פלדה בתוך הבטון יוצר חומר שנקרא בטון מזויין, חומר זה הוא בעל חוזק לחיצה וחוזק מתיחה גבוהים.
ולכן, במקרה של תקרת בטון שנשענת בשני קצותיה,
החלק העליון של התקרה נלחץ ובזה הבטון הוא מצוין ויודע "להסתדר" בכוחות עצמו,
כך אנו "עוזרים" לו באמצעות מוטות הפלדה לקבל את מאמצי המתיחה.
לכן, הברזל העיקרי בתקרה ימוקם בחלקה התחתון של התקרה(ברזל תחתון),
במצב של תקרה נקבל מאמצי מתיחה גם בחלק העליון של התקרה לכן, כדי "להתמודד" את המאמצים האלו,
מניחים את הברזל העיקרי גם באזורים העליון , ולא רק בחלקה התחתון. הברזל באזור זה זה נקרא "ברזל עליון" והוא הכרחי
נחזק בהתאם לעומס הרצוי במיוחד באזורים הנמצאים מעל ובסמוך לעמודים במיוחד בזיזים ,
משום שבאזור זה עיקר מאמצי המתיחה כך נוכל לקבל תקרה יותר דקה, פחות חומר ופחות עומס על הקורות/עמודים.
כמובן, שיש ברזל גם במקומות נוספים, כגון: ברזל מחלק, חישוקים, וכד',
כדי לקבל ולהתמודד עם כוחות נוספים או למנוע סדקים וכד',
אבל בעיקרון מטרת ברזל הזיון העיקרית היא: לקבל כוחות למיניהם שפועלים כמתיחה על הבטון
חשוב לדעת שמיקום הברזל בתוך האלמנט הוא קריטי, משום שאם לא שמנו את הברזל במקום הנכון,לא תבוצע הפעולה המתבקשת
.אסור שהברזל יבלוט מחוץ ליציקה או שכיסוי הטון לא יהיה שלם.
בצורה זו אנו פוגעים בתוצאות או בדרישות חוזק שביקשנו לקבל.
אם זאת חשוב לציין שהפלדה היא חומר כבד ויקר יותר מהבטון.
לכן אנחנו שואפים להשתמש בכמות מזערית של הפלדה כדי לשמור על היציבות של המבנה מצד אחד,
אולם שיעמוד בעומסים ובמאמצים המתוכננים מצד שני.
בהצלחה
