עמלנט משרד החינוך, המנהל למדע וטכנולוגיה, המגמה להנדסה, בניה ואדריכלות דף בית דף בית אמנויות העיצוב, הנדסת בנייה ואדריכלות טכנולוגיות בנייה - גשרים
גורדי שחקים  לקסיקון  

גרסא להדפסה גרסא להדפסה

א ב ג ד ה ו ז ח ט י כ
ל מ נ ס ע פ צ ק ר ש ת

אבן
(Stone): השימוש באבן לבנייה היה קיים בתקופות קדומות- הטרוסקיאנים, הרומאים ואנשי ימי הביניים הרבו להשתמש בחומר הטבעי, שאפשר להם לבנות מבנים במפתחים של עד 150 מטר. האבן נחשבת לחומר בנייה יקר- בעיקר בגלל עלות הפקתה, אולם לאורך זמן- עמידותה הגבוהה ועלות התחזוקה הנמוכה שלה מוזילים את עלות הבנייה הסופית, זאת בתנאי שהמבנה לא נתקל בתנאים קשים, כגון זיהום אוויר. בימינו השימוש באבן מצטמצם לשימוש בלוחות חיפוי חיצוני, על גבי בטון או לבנים. לא כל סוג של אבן מתאים לשימוש בבנייה- יש לבחור באבנים עמידות דוגמת אבן גרניט, אבן סיד או בהט.  
חזור לתחילת הרשימה


אלומיניום

 (Aluminum): מתכת גמישה הניתנת לעיצוב ובעלת מוליכות מצוינת של חשמל וחום. המתכת המקורית, הרכה, עוברת תהליכי הקשחה- בשילובה עם נחושת, סיליקון או מגנזיום נוצרת סגסוגת קשיחה ביותר. האלומיניום היא אחת מהמתכות הנפוצות ביותר על כדור הארץ, אולם הפקתה המורכבת היא שהופכת אותה למתכת יקרה יחסית לשימוש בבנייה. ניתן לעצב את האלומיניום בצורות רבות ובעוביים שונים ולכן נוכל למצוא אותו במגוון נרחב של מוצרים: החל מגופי מטוסים ואניות, מדרגות, דלתות וחלונות, פחיות שימורים ועד לנייר האלומיניום, שנמצא בשימוש הביתי.
חזור לתחילת הרשימה


בטון דרוך
(Prestressed Concrete) : בדומה לבטון המזוין, הבטון הדרוך מכיל את התערובת הצמנטית, הקיימת ביציקת בטון רגילה,שאליה הוכנסו גידי פלדה. בשיטה זו מוחדרים לבטון מאמצי לחיצה באמצעות גידי פלדה דרוכים, כלומר- כבלי פלדה נמתחים על גבי מסגרת קשיחה. הבטון נוצק סביב להם ולאחר התקשותו משחררים את הכבלים מהמסגרת שאליה נמתחו. הכבלים המשוחררים נוטים לחזור למצבם הטבעי- כלומר להתכווץ, אולם נטייתם זו מרוסנת ע"י הבטון הקשוי, שלמעשה מקבל את כוחות הלחיצה מהגידים, בעוד הם עצמם נשארים מתוחים. 
חזור לתחילת הרשימה


בטון מזוין

(Reinforced Concrete): הבטון הינו תערובת של צמנט, חול ומים, ביחסים שונים. זהו חומר קשיח מאוד, העמיד בעיקר בפני כוחות הלחיצה. לכן, בשימוש בבטון במבנים משתמשים בבטון מזוין, שלמעשה מורכב מאותה תערובת צמנטית, שבה משולבים, בזמן היציקה, מוטות פלדה, שמקבלים את כוחות המתיחה. הבטון מוכר כחומר בנייה מאז 5600 לפני הספירה, אולם רק בשלהי המאה ה-19 הוא הפך לחומר בנייה נפוץ. הרכבו שונה מאז אולם בבסיסו נשארה התערובת הצמנטית. בהרכביו השונים מאפשרים יצירת חומר רב גוני- חזק יותר, קל יותר, עמיד יותר או מהיר הכנה.
חזור לתחילת הרשימה


ברזל
(Iron): מתכת מגנטית בעלת כוח מתיחה גבוה, אלסטית וניתנת לעיצוב. הברזל הוא מוליך טוב של חום וחשמל. חוזקו של הברזל הפך אותו לכלי עבודה נפוץ בימי קדם. נקודת ההתכה הגבוהה שלו (c'1535 ) הביאה לכך ששימושו הנרחב בעבר היה בתעשיית הזכוכית (הכנת תבניות יציקה, כלי ניפוח ועוד). הברזל נפוץ מאוד, בכדור הארץ ובכוכבים השונים בגלקסיה (למשל בשמש). הוא נחשב לחומר הרביעי הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ, אולם רק לעיתים רחוקות ניתן למצוא אותו בצרתו הטהורה- לא כחלק מתערובת כלשהי. הברזל משמש כמרכיב בסגסוגות רבות, ביניהן הפלדה, הנמצאות בשימושים רבים מספור.
חזור לתחילת הרשימה


גזירה
 (Shear): גוף נתון לגזירה כששני כוחות השווים בשיעורם אך מנוגדים בכיוונם פועלים בניצב לצירו, במרחק הקטן ביותר זה מזה. הפעולה דומה לפעולת המספריים, ומכאן שמה.
חזור לתחילת הרשימה


גרעין הקשחה
במבנים גבוהים המתוכננים לעומסים אופקיים (לדוגמה רוח), מקובל ליצור גרעין הקשחה הנושא את רוב העומס האופקי.  גרעין ההקשחה יכול להיות מורכב מקירות הקשחה, ממסבכים או ממסגרות.
חדרי מדרגות, פירי מעלית, ממ"דים וכדומה מהווים חלק מגרעין ההקשחה של המבנה. מבנה אחד יכול לכלול כמה גרעיני הקשחה.
האנימציה שלפניך מדגימה שני מצבים, שים לב להבדלים בהתנהגות המבנה בשני המקרים:

כוח אופקי המופעל על גורד שחקים, שתוכנן עם
 ארבעה גרעיני הקשחה

כוח אופקי המופעל על גורד שחקים ללא גרעיני
 הקשחה

חזור לתחילת הרשימה


דפורמציה
(deformation): שינוי הצורה התקבל כתוצאה מהשפעת הכוחות הפנימיים על המבנה או על רכיביו. מתיחהכיפוף או שינוי צורה יכולים לבטא את שינוי הצורה שמתקבל.
חזור לתחילת הרשימה


זיז
(Cantilever): קורה המחוברת רק בצד אחד היא קורה קונזולית-קורה זיזית. קורה כזו תהיה תמוכה בקצה אחד בסמך רתום (זאת אומרת סמך שמקבל מומנטים) וחופשית מצידה השני.
חזור לתחילת הרשימה


כבל
(Cable): מבחינה סטאטית כבל הינו כוחות הלחיצה. לכן, בשימוש בבטון במבנים משתמשים בבטון המזוין, שלמעשה מורכב מאותה תערובת צמנטית, שבה משולבים, בזמן היציקה, מוט שיכול לקבל רק כוחות מתיחה. בגשרים משתמשים בכבל כאלמנט סטרוקטורלי המיוצר מתילי פלדה.
חזור לתחילת הרשימה


כוח
(Force): השפעה על גוף, השואפת להתבטא בתנועת הגוף או חלק ממנו, או לשינוי בתנועת הגוף, במידה והוא נמצא כבר בתנועה.
לחץ כאן לקישור העשרה
חזור לתחילת הרשימה


כוח פנימי
(Internal Force): שלא כמו עומס וריאקציה, שהם כוחות הפועלים על המבנה ונחשבים לכוחות "חיצוניים", הכוחות הפנימיים הם הכוחות המתקבלים בתוך המבנה, כשהוא מעביר את העומסים שהוא מקבל אל הסמכים. העומסים "זורמים" דרך רכיבי המבנה. הכוחות המבטאים אותם הם הכוחות הפנימיים.
חזור לתחילת הרשימה


כוחות דינמיים
כוח דינמי הוא כוח אשר גודלו, כיוונו או מקום פעולתו משתנה לאורך זמן.
חזור לתחילת הרשימה


כוחות לחיצה ומתיחה
(Compression & Tension Forces): כוחות אלו הנם הכוחות הבסיסיים בהנדסת מבנים. כוח הפועל לתוך החתך, ושמטרתו לקצר את כוחות הלחיצה. לכן, בשימוש בבטון במבנים משתמשים בבטון מזוין, שלמעשה מורכב מאותה תערובת צמנטית, שבה משולבים, בזמן היציקה, המוט הינו כוח לחיצה. כוח מתיחה מבצע את הפעולה ההפוכה- הוא פועל במגמה להאריך את המוט, כלומר החוצה ממנו.

לחיצה

מתיחה

חזור לתחילת הרשימה


מוט
(Bar, Member): רכיב במבנה שבו ממד האורך גדול באופן ניכר (לפחות פי 4) משני ממדיו האחרים (גובה ורוחב).
חזור לתחילת הרשימה


מומנט
(Moment): מומנט נוצר כאשר שני כוחות, המקבילים אחד לשני ובכיוונים מנוגדים, נמצאים במרחק מסוים זה מזה. המרחק בין צמד הכוחות (המרחק נקרא גם 'הזרוע') הוא זה הגורם להיווצרות המומנט. מבחינה חישובית גודל הכוח X הזרוע = גודל המומנט. קורה- אלמנט מבני, בדרך כלל אופקי, שהכוחות הפנימיים בו מקבלים מומנט כפיפה וכוח גזירה.

חזור לתחילת הרשימה


מומנט כפיפה
 (Bending): גוף נתון לכפיפה כשכוחות מקבילים פועלים בניצב לצירו. בעקבות כוחות אלו הגוף מתכופף ובחלקיו הפנימיים השונים מתקבלים כוחות לחיצה ומתיחה.

חזור לתחילת הרשימה


מומנט פיתול
(Torsion): גוף נתון לפיתול כאשר שני מומנטים השווים בשיעורם ומנוגדים בכיוונם פועלים על אותו הגוף ומפתלים אותו סביב צירו.

חזור לתחילת הרשימה


מחבר
(Joint, Connection): אופן החיבור בין שני צמתים או יותר במבנה. ישנם סוגים שונים של מחברים, דוגמת מחבר קשיח - מחבר שלא מאפשר את תזוזת החלקים המחוברים או מחבר נייד המאפשר תזוזה מבוקרת שלהם.
חזור לתחילת הרשימה


מיפתח
מיפתח הוא המרחק הקצר ביותר בין סמכי הקורה או בין עמודים הצמודים במבנה.
חזור לתחילת הרשימה


מסבכים
המסבך הוא מבנה שלדי המורכב ממוטות אלכסוניים, אנכיים ואופקיים, אשר מחוברים באופן פרקי.
הכוחות המתפתחים במסבך כתוצאה מהכוחות החיצוניים הם מתיחה או לחיצה.
חזור לתחילת הרשימה


מסגרות
מערכת הקשחה הבנויה בצורת מסגרות מתנגדת לכוחות פעולה (רעידות אדמה ורוחות) על-ידי כפיפה, גזירהפיתול וכוחות ציריים (מתיחה או לחיצה) באלמנטים שלה, הלא הם עמודים וקורות.
חזור לתחילת הרשימה


מערכת הקשחה אופקית
מערכת הקשחה היא מערכת מבנית (חלק של המבנה) שנועדה לקבל כוחות אופקיים (לדוגמה רוח, רעידת אדמה, גלי הדף) ומומנטים, ולהעבירם לקרקע ללא נזקים למבנה.
באנימציה שלפניך שני מצבים:

כוח אופקי הפועל על מבנה ללא מערכת
 הקשחה כלל

כוח אופקי הפועל על מבנה הכולל מערכת
 הקשחה אופקית


שים לב להבדלים בהתנהגות המבנה בשני המקרים!
חזור לתחילת הרשימה


סמך
 (Support): נקודת השענה של המבנה בקרקע או במבנה אחר. נקודת ההשענה יכולה לקבל צורות שונות - בהתאם לכוחות שהיא נדרשת להעביר- סמך פירקי (כמו למשל בגשרי קשת), סמך נייד, סמך רתום וכדו'.
חזור לתחילת הרשימה


עומס
(Load): השפעה של כוח המופעל על מבנה. העומס יכול לכלול את משקל המבנה עצמו או משקל של אובייקט חיצוני.
חזור לתחילת הרשימה


עומס מפורס

(Distributed Load) : עומס המחולק על פני המשטח. העומס יכול להיות מחולק באופנים שונים והוא יכול להיות מורכב ממשקלו העצמי של האלמנט או מכוחות חיצוניים.


חזור לתחילת הרשימה


עומס מרוכז
(Concentrated load): עומס הפועל בנקודה מסוימת.
חזור לתחילת הרשימה


עומס קבוע
(Dead Load): עומס הנובע ממשקלו העצמי של המבנה. לדוגמא: בגשרים העומס הקבוע יהיה מורכב ממשקלו של הסיפון, משקל המעקה וכו'.

חזור לתחילת הרשימה


עומס שימושי
(Live Load): עומס הנובע מאופן השימוש במבנה. לדוגמא- בגשרים העומס השימושי יהיה מורכב ממשקל הרכבים שעוברים עליו, האנשים החוצים אותו וכו'.

חזור לתחילת הרשימה


עץ
(Wood): ישנם סוגים רבים של עץ, כשלכל סוג המאפיינים שלו מבחינת חוזקו, עמידותו, השימוש השונה בו במבנים וכו'. העץ עומד בכוחות לחיצה, מתיחה וכפיפה. גזעי עץ או קורות עץ מעובדות שימשו כגשרי קורות מאז ימי קדם. השימוש בעץ בגשרי קשת ובמסבכים איפשר את הגישור על פני מפתחים גדולים יותר. טכנולוגיות חיבור חדישות (דבקים עמידים יותר ומחברי פלדה) החזירו את השימוש בעץ כחומר בנייה אפשרי, אולם רק בגשרים להלכי רגל. בנוסף, יכולות השמירה על העץ- שהוא כידוע חומר אורגני, הניזוק מפגעי מזג האוויר, רטיבות ומזיקים למיניהם- מאפשרות שימוש נרחב בו.
חזור לתחילת הרשימה


פלדה
(Steel): סגסוגת של ברזל ופחמן. זוהי סגסוגת קשה וחזקה, שניתנת לעיצוב. הפלדה טובה מאוד בעמידה כוחות מתיחה אך חלשה מאוד תחת כוחות לחיצה (ראה השימוש שנעשה בפלדה בבטון המזוין). למרות שזהו חומר יקר למדי, השימושים בפלדה רבים: מכוניות, אניות, קונסטרוקציות של גורדי שחקים, מכונות מכל הסוגים- כל אלו עשויים מסוגים שונים של פלדה.
חזור לתחילת הרשימה


פעילות סיסמית / רעידת אדמה
רעידת אדמההיא סדרת זעזועים המתרחשים על פני כדור-הארץ, זעזועים שמקורם בהישברות סלעים פריכים בקרומו. מגדירים את עוצמות רעידות האדמה באמצעות "סולם ריכטר". רעידת האדמה מחוללת סדרה של גלים, המתקדמים על פני הקרקע וגורמים להתנודדות יסודותיו של המבנה מצד לצד. עוצמת הכוח המופק מרעידת האדמה משפיעה על המבנה לאור נתוניו ההנדסיים: מסה, קשיחות וחומר. מבנה קשיח, העשוי מאבן לא מזוינת, מסוגל אמנם לעמוד בפני זעזועים בעוצמה מסוימת עד שיתמוטט, אך את ההגנה הטובה ביותר מפני הזעזועים יספק מבנה שיוכל להתנודד  אף הוא, עם רעידת האדמה. באופן תיאורטי, מבנה המתכופף עם הגל, יוכל לספוג חלק גדול מהאנרגיה ההרסנית שלו, ולהישאר על עמדו. עיקרון זה הוביל לשימוש נרחב בחומרים כמו פלדה ובטון מזוין, שהתבררו כמספקים את התשובות הטובות ביותר, המשלבות גמישות וחוזק.
 במבני קומות תגרום תנודת הקרקע לתזוזה יחסית בין הקומות, ואילו בגורדי שחקים -  להזזות בין-קומתיות; לכוחות המופעלים כתוצאה מהזזות אלה יש אפקט מצטבר. לכן תכנון של גורדי שחקים העמידים בפני רעידות אדמה מהווה אתגר הנדסי מיוחד. דוגמה לפתרון הנדסי יוצא דופן המתמודד עם רעידות אדמה היא בבניין Taipei 101 בטייוואן.
חזור לתחילת הרשימה


קו תמיכה
(Funicular Shape): הצורה המתקבלת כשמעמיסים על עומס מפורס, עומס מרוכז. במבנה הבנוי לפי קו תמיכה יפעלו רק כוחות מתיחה, שכן הוא לא יכול לקבל כוחות לחיצה. גם מבני קשת בנויים עפ"י קו התמיכה- אלו למעשה בנויים מקו תמיכה הפוך.
חזור לתחילת הרשימה


קורה
(Beam): אלמנט מבני קשיח, הניצב בדרך כלל בצורה אופקית. לקורה יש היכולת להתנגד לדפורמציות, שינויים, כשמועמסים עליה עומסים שונים.
חזור לתחילת הרשימה


קירות הקשחה
קירות ההקשחה מעבירים את כוחות הפעולה לקרקע, בעיקר על-ידי  גזירה וכפיפה.
האנימציה מדגימה כוח אופקי (לדוגמה רוח) המופעל על קיר בודד וגורם לכפיפה.

האנימציה השנייה מדגימה כיצד קבוצת קירות במרחב מקבלת גם פיתול.
חזור לתחילת הרשימה


רוחות
רוחות הן תנועה אופקית של אוויר על פני כדור-הארץ. הבדלי חום ברחבי העולם מחוללים שינויים בלחץ האוויר, וגורמים לו לזרום מאזורי לחץ גבוה לאזורי לחץ נמוך. מהירות הרוח נמדדת בדרך-כלל ביחידות קשר או מטרים בשנייה (רוח במהירות מעל 32 מטר בשנייה מוגדרת כהוריקן. הרוח היא אחד הכוחות הדינמיים האופקיים השכיחים ביותר המשפיעה על מבנה.  מאחר שעוצמת הרוח הולכת וגדלה עם הגובה, מהנדסי בניין חייבים למצוא פתרון להשפעת הרוחות על הקומות העליונות. דוגמה לפתרון הנדסי מעניין היא בבניית גורד השחקים ג'ון הנקוק בשיקגו.
חזור לתחילת הרשימה


ריאקציה
(Reaction): בכוחות שכנגד, המונעים למעשה את תזוזת המבנה ומביאים את הכוחות הפועלים עליו לשיווי משקל. כוחות מאזנים אלו נקראים ריאקציות- כוחות תגובה. הריאקציות מועברות ע"י הסמכים מהקרקע או ממבנה אחר.
חזור לתחילת הרשימה


שיטת השפופרות החלולות (Tube in tube)

בתחילת שנות השישים הושגה פריצת דרך בתכנון מבנים רבי-קומות, בעיקר הודות לעבודתם של המהנדסים פזלור חאן ולזלי רוברסטון. הם הגיעו למסקנה שאם הקירות החיצוניים של המבנה ייבנו כמיכל שפופרתי קשיח, ניתן יהיה לוותר על חלק גדול מרכיבי ההקשחה. חאן יישם זאת לראשונה בשנת 1965, בבניין דה ויט צ'סטנט The Plaza on Dewitt  בשיקגו. גם המגדלים התאומים בניו-יורק תוכננו בשיטה זו.
מאז תוכננו רבים מגורדי-השחקים בשיטת "השפופרות החלולות", שיטה שבה הקירות נושאים בעומס, אבל בה בעת הם קלים ולא רק חזקים. עיצוב זה העניק מרחב פנימי גדול יותר, ובין היתר ביטל את הצורך בחיזוקים אלכסוניים פנימיים כנגד עומסים אופקיים. בפלדה הדבר בא לידי ביטוי במגדל בעל רכיבי הקשחה חיצוניים דמויי X. דוגמה נוספת יש בשיקגו, במרכז ג'ון הנקוק, שם כל רכיב הקשחה אלכסוני חוצה 18 קומות גם יחד. וריאציה מעניינת נוספת ניתן לראות בעיצוב מקבץ השפופרות החלולות במגדל סירס Sears Tower.

חזור לתחילת הרשימה
 מבוא היסטורי
 מבנים נבחרים
 מבנים נוספים
 מבנה במעקב
 לקסיקון
 קישורים
 שאלון משוב
 אודות האתר
    מונה כניסות 552719