על ה"ריקוד" שבין מהנדס המבנים ומהנדס הגיאומכניקה

מאמר מתורגם. מאת: טרנט פארקהיל, הופיע לראשונה בכתב העת STRUCTURE - דצמבר 2016. קישור למאמר המלא באנגלית: http://www.structuremag.org/?p=10784

As originally published in STRUCTURE magazine, December 2016, www.STRUCTUREmag.org

--

המאמר מתייחס לנושא צמצום עלויות וגורמי הסיכון באמצעות תקשורת מתמשכת ויעילה בין מהנדסי הקונסטרוקציה לבין מהנדסי הגיאוטכניקה באתר הבנייה. הכותב מציג מספר דוגמאות מעשיות בנושא התקשורת הבין-אישית, שעשויות לפגוע בעבודה באתר, בין אם ברמת הסיכון ההנדסי ובין אם ברמה הכספית (עלויות).

כיצד לצמצם את הסיכון ולהפחית בעלויות הפרוייקט

במאמר קודם (דצמבר 2015) מתייחס דויד אודה, נשיא המכון להנדסת מבנים של ה-ASCE, לכך, שככל שהמורכבות של התכנון עולה, כך מהנדסי הקונסטרוקציה מחוייבים להיות בקשר הדוק עם מהנדסים נוספים - מדיסציפלינות אחרות. קשר טוב יותר בין דיסציפלינות יכול להוביל לא רק לחדשנות, אלא גם לאפשרות לחסכון אדיר עבור הלקוחות. המאמר המצורף, מספק מספר דוגמאות לאי הבנות טיפוסיות שיכולות לצוץ במהלך העבודה השוטפת, ולאופן שבו התקשורת יכולה לשפר מצב זה.

אי הבנות טיפוסיות

אי וודאות וסיכון

בעוד שלרוב יזמים אינם מודעים לכך, רוב מהנדסי הקונסטרוקציה מבינים שיש אי ודאות רבה בעבודה הגיאוטכנית. אי הוודאות נובעת ממספר גורמים אפשריים: שוני בסוג ואיכות קרקע שבאתר הבנייה, העובדה שהמהנדס הגיאוטכני יכול לבחון באופן מעשי רק כ-0.000015% מהקרקע, והווריאציות של תנאי הקרקע האפשריים. מצב זה מוביל לכך שלעולם לא תהיה תשובה אחת ברורה ונכונה, אלא מגוון של תשובות אפשרויות, ולכל אחת מהן סיכון המשוייך לה.

יזמים ומהנדסי קונסטרוקציה רבים מניחים כי מגוון התשובות שהם מקבלים ממהמהנדס הגיאוטכניקה, נובעות מרמת השמרנות של אותו מהנדס מסויים. יחד עם זאת, רוב התשובות מגיעות מחוסר הכוונה מצד היזם - לגבי העדפתו. מעבר לכך, כשהמהנדס הגיאוטכני צריך לנחש לגבי הסובלנות של היזם לסיכון, עלויות הבנייה נוטות לעלות.

עומס משא מותר

תהליך תכנון הפרוייקט, כולל את העבודה הגיאוטכנית המקדמית, כמו גם החלטה על שיטות העבודה האפשריות, ורק לאחר מכן - תחל עבודתו של הקונסטרוקטור.

בדרך כלל, כשהאנליזה מתבצעת, המהנדס הגיאוטכני אינו יודע מה יהיו תנאי הקרקע או מהם העומסים הצפויים. מידע נחוץ לחישוב תסבול הקרקע, ובחירת העומסים המותרים. המהנדס הגיאוטכני צריך לנחש בתנאים הללו ולקוות שאם החישוב שגוי, מישהו ייצור עימו קשר כדי לתקן את החישובים. כיון שרק לעיתים רחוקות הם מתבקשים להעריך מחדש את החישובים שלהם, הם עושים חישובים שמרניים שמובילים להערכות עומס שמרניות.

לרוב, ניתן לשנות את הפרמטרים הללו, אם למהנדס הגיאוטכני תהיה האפשרות להעריך ולקבל נתונים ועומסים צפויים - בטרם ביצע את בדיקותיו והערכותיו.

מודל הפלטפורמה

לעיתים, הערכים של מודל הפלטפורמה לא מובנים או שגויים. אי ההבנה הכי נפוצה חלה כאשר הדו"ח הגיאוטכני לא מבהיר באם הערך המדווח הוא 1X1 או מותאם למבנה המשולב. במקרה כזה, יש ליצור קשר עם המהנדס הגיאוטכני על מנת להבהיר את הנושא.

ערכים לא נכונים, נובעים לפעמים ממידע לא מספק או ממקדם גיאוטכני. כאשר יש מידע מועט הזמין עבור מבנה מוצע, ואין אינטראקציה מספקת עם מהנדס הקונסטרוקציה, רוב המהנדסים הגיאוטכניים יבחרו בערך מובנה מתוך התקנים, בהתבסס על תנאי הקרקע שנמצאים בשכבת הקרקע הראשונה מתחת למערכת היסודות. מצב זה מתאים רק אם תנאי הקרקע נשארים זהים גם מתחת לשכבה הראשונה. יחד עם זאת, בכדי לעצב את הפלטפורמה, יש צורך בבירור תנאי הקרקע בעומק כפול מהפלטפורמה עצמה. הדרך הקלה ביותר להערכת המודל, במקרה זה, היא לחשב את הערכים מתחת לפלטפורמה, ואז ליצור מודל ראשוני על ידי חלוקה של העומס ברחבי הפלטפורמה. ניתן להשוות את הערך הזה לחישובים של מהנדס הקונסטרוקציה, ולבדוק האם יש הבדל משמעותי ביניהם. חוסר אינטראקציה בין מהנדס הקונסטרוקציה לבין המהנדס הגיאוטכני, במקרה זה, מוביל להערכות שגויות ולעודף תכנון.

לחץ דינאמי רוחבי

באזורים בהם יש פעילות סיסמית מוגברת, מהנדסי קונסטרוקציה מקבלים לעיתים המלצות שונות בהתייחס ללחץ הרוחבי של האדמה עבור יסודות או תכנון האלמנטים הקונסטרוקטיביים, כך שלעיתים הם מתקשים לספק עיצוב רציונאלי. בהתחשב בשינויים במתודולוגיות הקונסטרוקציה, ואי ההבנות לגבי לחצים דינאמיים רוחביים, אין זה מפתיע כי יש הבדלים בהמלצות הנעשות על ידי המהנדס הגיאוטכני. בעבר, הלחץ הדינאמי הרוחבי התבטא בהתפלגות לחץ משולשת הפוכה. מחקר עדכני הגיע למסקנה שההתפלגות בפועל - נמוכה למעלה ונמוכה למטה. המצב הנוכחי (ברוב האזורים) מפשט זאת להתפלגות אחידה, עם עומס אחיד שמתפזר לאורך חצי מהאלמנט. זה יכול להוביל לתכנונים פרקטיים יותר של האלמנטים.

אין זה ברור מהדו"ח הגיאוטכני איזה מתודולוגיה הייתה בשימוש, ולכן מהנדס הקונסטרוקציה צריך ליצור עימו קשר להבהרות.

כיצד ניתן לשפר את הקונסטרוקציה?

להלן מספר הצעות להפחתת הסיכון ולשיפור העלויות של התכנון ההנדסי:

1. הרחבת הקשר שבין מהנדס הקונסטרוקציה לבין המהנדס הגיאוטכני, אחרי שהראשון בחן את הדו"ח הגיאוטכני והתחיל בעבודתו. כחלק מהתקשורת, הקונסטרוקטור צריך:

• להסביר מה הוא הבין מההמלצות הגיאוטכניות.
• להסביר מה נעשה או מה ייעשה בנוגע לדירוג האתר, המרתף, מיקום המבנה וההגבהות של היציקה.
• לספק את היקף העומסים של הקונסטרוקציה.
• לפרק את העומסים בין הקבועים לארעיים, כך שהארעיים לא יקבעו את העיצוב.
• להסביר את טווח גודל היציקות, בהתחשב בעומס המשא המותר המסופק בדו"ח הגיאוטכני.
• עבור אלמנטים משולבים, יש למסור למהנדס הגיאוטכני את ההגבהות ואת גודל היציקה, ולשאול האם המודל מתקבל או צריך להשתנות.
• לבקש מהמהנדס הגיאוטכני לבדוק את עומס המשא המומלץ שלו בכדי לבדוק האם ניתן להגדיל את לחץ המשא (כעת כשיש לו את נתוני העומסים בפועל, והוא יודע מה עומס היציקה המתוכנן בקרקע).

במידה ולמהנדס הגיאוטכניקה אין את האפשרות לבחון מחדש את הפרויקט, יש לשוחח עם היזם ולבקש שהוא יספק למהנדס הגיאוטכני אפשרות כזו. יש להסביר ליזם שמידע קריטי נוסף יכול להוביל להוזלת העלויות של הפרויקט, או לאפשר זיהוי ופתרון של גורמי סיכון בשלב מוקדם ומכריע. בחינה מחדש של העומסים המורשים עשוייה להוביל לחסכון משמעותי - בעלויות הבנייה.

2. להציע שהיזם יכלול את השלבים הבאים בעבודת הגיאוטכניקה:

• עיצוב גיאוטכני ראשוני.
• דיון/ פגישה עם מהנדס הקונסטרוקציה אחרי שהבניין ממוקם באתר וההגבהות במקום, כך שהעומסים כבר זמינים, כך שיהיה ניתן להעביר לו מידע ולבחון מחדש את מערכת היסודות.
• שינויים גיאוטכניים: כנספח או כדוח גיאוטכני נוסף.

3. בפרויקטים בהם תנאי השטח קשים, יש לערב את היזם ואת המהנדס הגיאוטכני בדיון לגבי סיכונים/ עלויות/ חוסר ביטחון כך שהתכנון יוכל לספק הן את הדרישות המינימליות הנקובות בחוק והן את דרישות היזם.

4. יש להיזהר כשמנסים להתבסס על ניסיון עבר או על פרויקטים דומים. דגימות הקרקע יכולות להיות שונות. מעבר לכך, הכללה של תנאי הקרקע המצופים יכול להקשות על היזם, ולהשפיע על התכנון.

5. יש לערב את החברה הגיאוטכנית במהלך הבנייה כך שיהיה ניתן לצמצם את ההפתעות ולפתור אותן במהירה וללא עלויות מיותרות.

6. לסייע להפוך את העבודה הגיאוטכנית לטובה יותר ויעילה יותר. כמהנדס קונסטרוקציה, בהתחלה זה אמנם לא נראה כחלק מהתפקיד, אולם יחד עם זאת, כמהנדסים, על כולם יש מחויבות לפעול כדי להשיג תכנון יעיל יותר. כשהתכנון מבוצע בצורה גרועה, כולנו נשאבים לעבר ויכוח מיותר. מהנדס הקונטרוקציה ממוקם באופן מיוחד, והוא שיכול להסביר ליזם כיצד ההמלצות בדו"ח הגיאוטכני יכולות להשפיע על העלויות של המבנה, ומדוע עליהם להשקיע בעבודה גיאוטכנית טובה יותר.

שינויים אלו באינטראקציה בין מהנדס הקונסטרוקציה והמהנדס הגיאומכני, תצמצם את עלויות הפרויקט, תפחית את אי הוודאות ותקטין את הסיכונים.

--

הכותב הוא מהנדס גיאוטכניקה בכיר ושותף במשרד Kleinfelder בסולט לייק סיטי, יוטה, ארה"ב.