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

מבוא היסטורי


"התמר ראשו באש ורגליו במים", טוען פתגם עתיק המתאר כיצד אוחז התמר בשתי קצותיו בו זמנית - מעליו יוקדת השמש, ושורשיו טבולים במי התהום הגבוהים שעליהם הוא גדל.
כך גם האדם - רגליו אמנם על הקרקע, אך עיניו והכרתו שואפות לעננים.

מהן הסיבות לבנייה לגובה?
רבות ומגוונות הן, וממלאות צרכים שונים:
צורך רוחני - הנצחת התרבות האנושית – גורדי-שחקים הם הכנסיות והקתדרלות של תקופתנו;
הצגת דימוי של הצלחה – מדינה המציגה לראווה את גורדי-השחקים שלה, מאדירה את האגו הלאומי שלה, ומצהירה על המשאבים הטכנולוגיים והאנושיים שלה;
צורך טכנולוגי – הרצון לנצל כל טכנולוגיה חדשה ולתת ביטוי להישגים טכנולוגיים מתקדמים;
צורך כלכלי – פיתוח עירוני מואץ ורצון לנצל את ערכי הקרקע הגבוהים במרכזי הערים;
ביטויי שאפתנות המשרתים את היוזמה הפרטית של היזם.

      צילום הדמייה - בורג' דובאי

גורדי-השחקים, למרות היותם יותר מכול סמל של העידן המודרני, משקפים שאיפה תרבותית קדומה להגיע מעלה, לפרוץ גבולות, לנענע מעט את תקרת השמים, להתקרב לאלוהות. מה לא נכתב על המגדל הבבלי והפירמידות המצריות, על האובליסקים האינדיאנים, הפגודות הסיניות והזיגורטים השומריים באור כשדים? ואולם, רק במחצית הראשונה של המאה ה-19 הופיעה לראשונה הטכנולוגיה הדרושה לבניית גורדי-שחקים כפי שכולנו מכירים אותם היום. טכנולוגיה זו איפשרה ייצור המוני, באמצעות מבני פלדה גדולים, פיתוח קורות ושימוש בבטון מזוין ובעיקר, כך מסתבר, מעליות 


Elevator Patent Otis 1861
Source: Wikipedia



בשנות החמישים של המאה ה- 19 המציא איליישה אוטיס את המעלית הבטיחותית, שהייתה החידוש הטכני החשוב ביותר, חידוש שבלעדיו לא היה כל היגיון בבניית גורדי-שחקים.

הבניין הראשון שבו הותקנה מעלית נוסעים נבנה בניו-יורק בשנת 1857. עד אז הוגבל גובה הבניינים לקומות אחדות בלבד, על-פי מספר המדרגות שהבריות היו מוכנות לטפס.


למרות שגורד-השחקים מצוי היום בכל אתר ואתר, בל נשכח שהוא חידוש אדריכלי אמריקאי, אשר צמח מתוך התפתחויות קודמות, וביניהן: השגשוג הכלכלי, העלייה בערך הקרקע העירונית, בשילוב עבודתם המבריקה של כמה מהנדסים מקומיים, השריפה הגדולה בשיקגו בשנת 1871, שחייבה את אנשי העסקים לבנות מחדש חלק גדול ממרכז העיר; כל אלו הביאו לכך שגורד- השחקים הופיע שם לראשונה.


Home Insurance Building
Source: Wikipedia




בניין לייטר
בשיקגו נחשב לאבי גורדי-השחקים. בנה אותו בשנת 1871 האדריכל ויליאם לה ברון ג'יני. אמנם היו בו רק עשר קומות, אבל גם מספר סממנים שאפיינו את גורדי-השחקים שהוקמו אחריו. כך למשל נבנו קומותיו העליונות מפלדת בסימר ולא מיציקת ברזל, ומשקלו נתמך באמצעות שלד פלדה וברזל, ולא על קירות בטון או אבן מסורתיים.
בשנת 1885 תכנן  ג'יני גם את בנייןHome
 Insurance 
הניצב על כנו עד עצם היום הזה כאתר היסטורי.



















המעבר הטכנולוגי לשלדי ברזל ופלדה, המצטיינים בחוזק רב למרות משקלם הקל יחסית לחומרים אחרים, ביטל את הצורך בקירות תמיכה חיצוניים כבדים. שלד הפלדה ורכיבי הקשחה אלכסוניים הנחוצים כדי לעמוד בפני עומס הרוח הלכו והשתכללו עם הזמן, ואיפשרו לבנות קירות ממגוון חומרים חלשים יחסית: זכוכית, חרס או לוחות דקים של פלדה ושיש. כך נולד "קיר המסך" – מעטה הקיר נצמד לקורות הפלדה, מראה שאפיין בניינים רבים בשנות החמישים של המאה ה-20.

 

מאז תחילת שנות השישים תוכננו רבים מגורדי השחקים בשיטת "השפופרות החלולות" (Tubes), שיטה שבה הקירות נושאים שוב בעומס, אבל בכל זאת הם קלים ולא רק חזקים. שיטה זו מאפשרת מרחב פנימי גדול יותר, ומבטלת, בין היתר, את הצורך בחיזוקים אלכסוניים פנימיים כנגד עומסים אופקיים. בפלדה הדבר בא לידי ביטוי במגדל בעל רכיבי הקשחה חיצוניים דמויי X. דוגמאות לכך הן מרכז ג'ון הנקוק John Hancock Center בשיקגו, שבו כל רכיב הקשחה אלכסוני חוצה 18 קומות גם יחד, וכן מקבץ השפופרות החלולות  במגדל סירס Sears Tower- גם הוא בשיקגו.



כיצד מתמודדים המהנדסים עם כוחות הטבע הדינמיים כאשר הם מתכננים גורד-שחקים?

לאחר רעידת האדמה ההרסנית במערב ארצות-הברית בשנת 1906, מרכז העיר סן פרנסיסקו כוסה כולו בהריסות הבניינים; ואולם, בלטו בשטח אותם מבנים בעלי שלד פלדה ועץ, אשר נותרו עומדים על כנם, כמעט ללא נזק. עד מהרה הבינו המהנדסים כי בכל הנוגע לעמידות  בניינים בפני כוחות אופקיים, כמו אלו הפועלים בזמן רעידת אדמה, עדיפים בניינים בעלי שלד פלדה על-פני בניינים  מאבן, לבנים או בטון לא מזוינים. בשנת 1923 פגעה רעידת אדמה קטלנית בטוקיו, ושרידי המבנים שנותרו על תילם תמכו במסקנתם של המהנדסים בסן פרנסיסקו.
רעידת אדמה מחוללת סדרה של גלים המתקדמים על-פני הקרקע וגורמים להתנודדות יסודותיו של הבניין. בניין קשיח, העשוי מאבן לא מזוינת, מסוגל אמנם לעמוד בפני זעזועים בעוצמה מסוימת עד שיתמוטט, אך את ההגנה הטובה ביותר מפני הזעזועים יספק בניין שיוכל להתנודד  אף הוא עם רעידת האדמה. באופן תיאורטי, בניין המתכופף עם הגל, יוכל לספוג חלק גדול מהאנרגיה שעוברת אליו בזמן פעולת רעידת אדמה, ולהישאר על עמדו. עיקרון זה הוביל לשימוש נרחב בחומרים כמו פלדה ובטון מזוין, שהתבררו כטובים ביותר, שכן הם משלבים גמישות וחוזק.
במקביל, על מנת להתגבר על בעיית התפוררותה הפתאומית של הקרקע מתחת ליסודות הבניין בזמן רעידת האדמה, החלו להשתמש בכלונסאות פלדה מזוינות שננעצו ביסודות, והעבירו את עומס הבניין דרך העפר החלש, לקרקע מוצקה יותר, הנמצאת בעומק רב.



שימו לב לסרטון רעידת האדמה הגדולה (8.7. בסולם ריכטר) שהתרחשה ביפן במרץ 2011. בסרטון נראים בבירור גורדי השחקים בטוקיו המתנדנדים - אך עומדים בגבורה על תילם.

מהם הפתרונות החדשניים שבהם משתמשים כיום המהנדסים בגורדי-שחקים מודרניים,
כדי להתמודד עם כוחות הטבע האופקיים?

הפתרון המודרני החדשני ביותר להתמודד עם כוחות טבע אופקיים כמו רעידות אדמה, רוחות חזקות, גלי הדף של פיצוץ וכדומה הוא פיתוחן של מערכות בקרה פעילות.
מדובר בקומות מכניות, המתקשרות עם מתקנים מבוקרי מחשב, המווסתים את תנודותיו של הבניין באמצעות בולמי זעזועים פעילים הנמצאים בקומות הבניין. מערכת זו מחייבת גיבוי חירום לאספקת חשמל. 

פתרון חדשני אחר הוא התקנת משקולת גדולה בקומה העליונה,
הנעה בכיוון מנוגד לכיוונו של גל ההדף ומשככת את התנודה.

משקולת זו נקראת "מרסן מסות" Tuned Mass Damper
, ודוגמה לכך יש בבניין טייפה Taipei 101 בטיוואן, הבניין הגבוה ביותר בעולם, נכון לשנת 2006 . המרסן שם, 800 טון משקלו, הוא היחיד בעולם הפתוח לקהל הרחב, וניתן לצפות בו ממרומי המסעדה בקומות 88 - 89.



* האם ניתן לתכנן גורד-שחקים כך שיעמוד גם בהתנגשות חזיתית של מטוס ?
האם ניתן היה לצפות את אירועי ה- 11 בספטמבר 2001 מבחינה הנדסית?
המגדלים התאומים, מתברר, לא התמוטטו כתוצאה ישירה מפגיעת המטוסים (כוח אופקי שאינו טבעי), למרות שעוצמת הפגיעה בהם הייתה גבוהה מאוד. הגורם להתמוטטות היה התכה של העמודים וקורות הפלדה בקומות שמתחת למקום הפגיעה. דלק המטוסים יצר עמוד אש בתוך המבנה, החום החליש את חוזק העמודים וקורות הפלדה עד לרמה שבה הם לא יכלו לשאת את העומסים הנדרשים, ואז  קרסו. אמנם הדוח של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארצות-הברית טוען כי שום בניין בעולם לא היה עומד במתקפה הדומה למתקפת  ה – 11 בספטמבר, אבל מאחר שרוב הבניינים הגבוהים בישראל עשויים בטון, העמיד בפני אש, ולא פלדה כמקובל בארצות-הברית, איגוד המהנדסים והתשתיות בישראל מסתייג מטענה זו, וקובע "לא בהכרח".



ומספר מילים על ההשלכות של אירועי ה – 11 בספטמבר 2001.
רבים טוענים כי ה- 11 בספטמבר 2001 הוא ציון דרך מעורר מחשבה במרוץ אחר הבנייה לגובה, ומסיבה טובה. הפיגוע הקטלני העלה שוב את הספקות – האם יש הצדקה מספקת להעלות ציבור אנשים לגבהים כאלה? האם נלמדו הלקחים לגבי חומרי הבניין והגמר? האם ימשיכו להשתמש בשלד פלדה, הנחלש בחום גבוה? האם ימצאו פתרון אחר למחיצות הגבס, אשר גרמו לענן האבק העצום שריחף על האזור במשך שבועות רבים, והאם דרישות המתבקשות כתוצאה מהלקחים לא יהוו מכשול כלכלי ליזמים?
כל אלו, לצד קריסת כל אמצעי המילוט וכיבוי האש במבנים ברגע האמת, מורידים מאוד את החשק לשהות בגבהים.
למרות הכול, האם ימשיך המרוץ לגובה להתגרות בקו הרקיע?
 האמנם יגדלו בעתיד ילדים בקומה 70 ? -ימים יגידו...


גרסא להדפסה גרסא להדפסה

 מבוא היסטורי
 מבנים נבחרים
 מבנים נוספים
 מבנה במעקב
 לקסיקון
 קישורים
 שאלון משוב
 אודות האתר
    מונה כניסות 547360