לא רק בגלל הרוח- על גורדי שחקים

הרוח היא האתגר ההנדסי הגדול ביותר בתכנון גורד שחקים – אתגר שמתעצם ככל שהמבנה גבוה יותר, כיוון שעצמת הרוח עולה בהדרגה ככל שמתרחקים מהקרקע

בורג' ח'ליפה בדובאי - הבניין הגבוה בעולם מאז 2009. מתוך ויקיפדיה
בורג' ח'ליפה בדובאי - הבניין הגבוה בעולם מאז 2009. מתוך ויקיפדיה

'גבוה', אתם יודעים, הוא עניין סובייקטיבי. כשנחנך מגדל שלום ב-1965, 120 המטרים שלו היו מקור לגאווה לאומית: גורד השחקים הגבוה ביותר במזרח התיכון כולו. כיום, מגדל שלום אינו מופיע אפילו ברשימת עשרת גורדי השחקים הגבוהים בישראל, ואם היינו מציבים אותו לצד מגדל 'משה אביב' ברמת גן (המוכר גם בשמו הקודם, מגדל שער העיר) הוא כנראה היה די ננסי: מגדל משה אביב גבוה ממנו כמעט פי שניים- 235 מטרים. ואם היינו מעתיקים את מגדל משה אביב, גורד השחקים הגבוה בישראל, למנהטן למשל- אף אחד לא היה מעיף בו מבט שני…

כיצד, אם כן, מגדירים מהו 'גורד שחקים'? לאיזה גובה צריך להתנשא המבנה, או כמה קומות צריכות להיות לו, כדי להיחשב לגורד שחקים, בניגוד ל'סתם' בניין רב-קומות?

יש כמה הגדרות שונות, תלוי את מי שואלים, אבל יש הגדרה אחת שאהובה במיוחד על מהנדסי הבניין, האנשים שצריכים להוציא לפועל את הפנטזיות של האדריכלים: גורד שחקים, על פי ההגדרה ההנדסית, הוא מבנה גבוה מספיק כדי שהרוח הנושבת עליו, ולא משקלו העצמי של המבנה, תהיה האתגר הגדול ביותר שעמו יש להתמודד בזמן התכנון.
בבניינים נמוכים, המהנדס צריך לוודא שהמבנה יציב וחזק מספיק כדי לתמוך במשקלו שלו ובמשקל האנשים והציוד שיאכלסו אותו. במילים אחרות, הכוחות הפועלים על הבניין הם במישור האנכי, מלמעלה למטה. רוחות, לעומת זאת, מפעילות על המבנה כוחות אופקיים, או במילים אחרות: הן דוחפות את המבנה מהצד כמו רוח הנושבת על מפרש של סירה. כוחות אלו מאיימים לשבור את המבנה מהבסיס שלו ולתלוש אותו כמו אדם המנסה לעקור עץ מהקרקע.

הרוח, אם כן, היא האתגר ההנדסי הגדול ביותר בתכנון גורד שחקים – אתגר שמתעצם ככל שהמבנה גבוה יותר, כיוון שעצמת הרוח עולה בהדרגה ככל שמתרחקים מהקרקע.

הרוח, המשקל ורעידות האדמה הם אתגרים כבירים, אבל אדריכל שעומד מול לוח שרטוט חלק – טוב, מסך מחשב, בפועל – ניצב מול שורה נוספת של אתגרים נוספים שאינם מובנים מאליהם. לרוב האתגרים אחראיים בני האדם העתידים לחיות בבניין, שהם, עקרונית, מטרד רציני.
תשתיות חיוניות כמו חשמל, מים, וצנרת ביוב למשל, חייבות להגיע לכל פינה במבנה הענק, והמשמעות היא אלפי קילומטרים של כבלים וצינורות. התשתית הזו אינה רק סיוט תחזוקתי בטווח הארוך, אלא גם גוזלת שטח יקר: בכל כמה קומות יש להקים מרכז מכני שיירכז משאבות, לוחות חשמל מרכזיים, מזגנים מרכזיים וכו'. כל מטר רבוע של תשתיות הוא מטר רבוע שאי אפשר לגבות עליו שכר דירה.

גם המעליות הן בעייה. כל קומה שמתווספת לבניין פירושה גם קומה נוספת שצריך להביא אליה נוסעים. אם אין מספיק מעליות אזי בשעות העומס, בבוקר ואחר הצהריים, ייווצרו תורים בלתי נסבלים של אנשים הממתינים למעלית. מאידך, כל פיר וכל חדר מכונות ובו מנוע גדול הם, שוב, שטח יקר ערך שלא ינוצל כדי להחזיר את ההשקעה הכספית הנכבדה של הבנייה והתחזוקה.

נוסף על כך, עצירה בכל קומה כדי להעלות נוסעים ולהורידם, אינה מעשית: העצירות התכופות יאריכו את זמן הנסיעה מדקות לשעות, ובמיוחד בשעות העומס. הפיתרון המקובל כיום הוא מה שמכונה 'סקיי-לובי': קומות שהן מעין 'תחנות מרכזיות' למעליות. מי שרוצה להגיע לקומה ה-100, למשל, צריך להחליף מעלית בקומה ה-50 וכן הלאה. גם אז, נסיעה מהירה מדי במעלית היא בעייה בפני עצמה: לחץ האוויר בקומות הגבוהות יכול להיות נמוך בעשרה אחוזים מהלחץ שבתחתית, והנוסעים יסבלו מכאבי אוזניים חזקים כתוצאה משינויי הלחץ. עובדה זו מגבילה את מהירות המעלית לכ-700 מטר בדקה, בערך, ובבניינים גבוהים במיוחד אין ברירה אלא לאבזר את המעליות במנגנון השומר על לחץ אוויר קבוע לכל אורך הדרך.

בהתמודדות מול עצמת הרוח, הגמישות הטבעית של הפלדה היא יתרון: המבנה יכול להתקמר ולהתכופף מעט, כמו עץ בזמן סופה. הבעייה היא שאף אחד מאיתנו אינו אוהב לחיות על עצים בזמן סופה. בני אדם רגישים מאד כשזה מגיע לשיווי משקל, ובקומות הגבוהות של גורדי שחקים, הרוח יכולה לגרום לתנועה של עשרות ס"מ מצד לצד. מעבר לאי הנוחות הבסיסית, תנועה כזו יכולה להביא ללחצים ולפיצוצים בצנרת, דלתות יטרקו ללא שליטה ומסגרות של חלונות עלולות להיתלש ממקומן.

האדריכלים מתמודדים עם בעיות כאלה באמצעות חיזוקי בטון מזוין בלבת הבניין, בדרך כלל, אבל במקרים שבהם החיזוקים אינם מספיקים, נדרשים פתרונות אקטיביים יותר. ב'טאיפיי 101' הטיאווני, למשל, הוצב כדור פלדה במשקל 730 טון באזור הקומה ה-92, כשהוא תלוי באוויר על ארבעה כבלים חזקים וארבעה קפיצים הידראולים שמצמידים אותו לרצפה. הכדור והקפיצים יוצרים מערכת המרסנת את תנועת הבניין. כשרוח או רעידת אדמה מטלטלים את הבניין, הכדור הכבד נשאר במקום, פחות או יותר, כיוון שהוא תלוי באוויר. הקפיצים שבינו ובין הרצפה הנעה נמתחים ומתכווצים חליפות, חלק מהאנרגיה של הרעידות מומרת בתוכם לחיכוך וחום, ותנועת הבניין פוחתת באופן ניכר.

ויש אתגר נוסף, שאינו קשור לחוזק המבנה או לצורת השלד שלו, ובכל זאת הופך את בניית גורד השחקים להימור מסוכן.

ה'בורג' חליפה' שבדובאי הוא כיום גורד השחקים הגבוה בעולם, בהפרש ניכר מ'טאיפיי 101' שאחז בשיא לפניו. ה'בורג' חליפה' מתנשא לגובה של 828 מטרים, כ-300 מטרים יותר מ'טייפי 101': במילים אחרות, ההפרש שביניהם הוא כמו שני מגדלי עזריאלי זה על גבי זה. זו ללא ספק יצירת מופת הנדסית מעוררת יראה: 35 אלף איש, כמספר תושביה של עיר קטנה, יכולים לחיות בתוכו בנוחות יחסית. תושביה של דובאי גאים במבנה המדהים שלהם, ובצדק, אך אף על פי כן, שינו את שמו של המבנה מ'בורג' דובאי', שמה של מדינתם, לבורג' חליפה – על שמו של חליפה בין-זיאד, נשיא המדינה השכנה, באיחוד האמירויות. מדוע?

ב-1991 פירסם הכלכלן אנדרו לורנס מאמר בשם 'גורדי שחקים: המגדלים של פולטי', ובו תיאר את הממצא המעניין הבא.

ב-1907 נסתיימה בניית שני גורדי השחקים הגבוהים ביותר באותה התקופה: בניין סינגר ובניין המטרופולין שבניו-יורק ובאותה השנה קרסה הבורסה של וול סטריט. בנייתו של בניין האמפייר סטייט החלה ב-1929. עד שנפתח ב-1931, חוותה ארצות הברית את המשברים הכלכליים החמורים בתולדותיה – השפל הגדול. במשך מספר שנים לאחר שהושלם כונה הבניין החדש בשם The Empty State Building, בגלל שלאף אחד לא היה כסף לשכור בו דירה או משרד. מגדלי התאומים ז"ל נפתחו ב-1973, רגע לפני משבר הנפט העולמי. הדפוס המצטייר ברור למדי: הקמת גורד-שחקים שובר שיאים מלווה – באחוז גבוה למדי של המקרים – במשבר כלכלי.

אנדרו לורנס, הבחין בדפוס המחזורי והמשונה הזה, וראה בו קוריוז משעשע. הוא כתב את מאמרו בטון הומוריסטי: 'המגדלים של פולטי' המוזכרים בכותרת המאמר היא סדרה קומית מוצלחת בכיכובו של ג'ון קליז. אבל 'אינדקס גורדי השחקים', כפי שמכונה הקשר הבלתי צפוי בין שיאי גובה ושיאי משברים כלכליים, עורר את סקרנותם של כלכלנים רבים. מחקרים נוספים הראו כי למרות שהקשר אינו חד חד ערכי – זאת אומרת, יש משברים כלכליים שאינם מלווים בהקמת גורדי שחקים שוברי שיאים – הקשר אכן שריר וקיים במידה זו או אחרת.

מהי הסיבה לתופעה זו? התאוריה המקובלת גורסת כי הכלכלה העולמית והמקומית נעה במחזוריות של גאות ושפל. בתקופה של גאות, הריבית נמוכה ובעלי ההון מחפשים אפיקי השקעה חדשים – למשל הקמת גורד שחקים גדול ומרשים. בנייה זו אורכת זמן, וכשהיא מסתיימת והבניין מוכן לאכלוס – הגאות התחלפה בשפל, והכלכלה נכנסה לצרות. במילים אחרות, אחד הסיכונים הגדולים שבהקמת גורד שחקים חדש היא האפשרות הסבירה שיהיה קשה או אפילו בלתי אפשרי לכסות את ההשקעה בו בזמן סביר.

זה בדיוק מה שקרה גם לבורג' דובאי. הקמתו של הבניין הגבוה בעולם החלה ב-2004, באקלים כלכלי פורח ומשגשג שבו לא הייתה בעיה להשיג את מיליארד וחצי הדולרים הדרושים לפרוייקט. ב-2008, כשהבניין כבר היה כמעט מוכן, התפוצצה בועת המשכנתאות בארצות הברית והכניסה אותה וכן חלקים ניכרים מהעולם למשבר כלכלי חריף. דובאי כמעט כרעה תחת נטל החובות… ואיחוד האמירויות הזרימה את הכספים הנדרשים והצילה את הכלכלה המקרטעת. שמו של בורג' דובאי שונה לבורג' חליפה, על שמו של נשיא האיחוד. דירות היוקרה שבבורג' חליפה עמדו ריקות במשך חודשים ארוכים, ומכירי השכירות בבניין ירדו למחצית מההערכות הראשוניות.

רוח, רעידות אדמה, תכנון מורכב, תשתיות מנופחות, סיכון כלכלי לא מבוטל… ההיגיון הפשוט אומר שהקמת גורד שחקים שובר שיאים היא, פרט למקרים בודדים ויוצאי דופן, רעיון לא טוב.

ובכל זאת, לכל אורך המאה העשרים וגם כיום, מתוכננים ונבנים גורדי שחקים חדשים וגבוהים יותר ויותר. הסעודים, למשל, כבר משרטטים את התכניות ל'מגדל הממלכה' שלהם: גורד שחקים בגובה של כקילומטר. ערב הסעודית, להזכירכם, היא מדבר ענק וריק – כך שמצוקת מקום היא כנראה אינה הסיבה לכך שהסעודים מתכננים להשקיע עשרים מיליארד דולר במגדל שלהם. במדינות אחרות מדברים על מגדלים בגובה של קילומטר וחצי. מה מושך אותנו לבנות גבוה ועוד יותר גבוה, גם אם אין לכך סיבה מעשית?

נדמה לי שניתן למצוא את התשובה בעצם השם שניתן לבניינים הגבוהים האלה עוד בסוף המאה ה-19, בימים שבהם רק החלו לצמוח מהקרקע: Skyscrapers, גורדי שחקים. הרצון לעשות את מה שנדמה כבלתי אפשרי, להעז את מה שאף אחד אחר אינו מעז, לגעת בשמיים… זו המוטיבציה האמתית. דובאי, מלזיה, טאיוון וכל שאר המדינות המתפתחות מקשטות את קו הרקיע שלהן בבניינים גבוהים כדי להראות לעצמן ולכל שאר העולם שגם הן על המפה: שהן חזקות, מתפתחות, צומחות. התחרות על התואר 'גורד השחקים הגבוה ביותר בעולם' אינה נמדדת במטרים או בקומות, כי אם בסנטימטרים… סנטימטרים של היקף החזה, כשכל אזרח במדינה צומחת מרים את ראשו אל המגדל הגבוה שלו, ומנפח את חזהו בגאווה.

אני חושב שאפשר לומר במידה גבוהה של ודאות שכל עוד יאפשרו זאת חוקי הפיסיקה, המעצמות הנוכחיות והעתידיות ימשיכו לנסות ולהוכיח זו לזו 'למי יש יותר גדול'. מבחינתם של גורדי השחקים, השמיים הם הגבול.

(רן לוי הוא סופר ומרצה על מדע וטכנולוגיה, ומגיש את הפודקאסט 'עושים היסטוריה!'- תוכנית רדיו על מדע, טכנולוגיה והיסטוריה: )

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

6 תגובות

  1. מגדל בבל, גם הוא לווה במשבר חריף.
    הטענה היתה שאלוהים כועס.
    הגאווה של התושבים היא גאווה של יצירת מבנים כמו נגיד הפירמידות במצרים. שעד היום מהמנדסים שוברים את הראש בשאלה איך זה היה אפשרי.
    סיפור מגדל בבל זה סיפור תאולוגי ישן משחר ההסטוריה, כמו המיתוסים הקדומים האחרים בתנך, גם מקורו בתרבויות המזרח הקרוב הקדום. כמו ספירה שבועית, סיפור בריאה, נח מתושלח ברית הר סיני ואחרים.

    הנסיון למתוח את גבולות ההנדסה לגבהים חדשים , לא חדש, בתקופת המצרים הקדמונים היה מדובר בנסיון להציג דברים בכוחות של מאגיה וכישוף, פרעה בעצם היה בן האלים.
    והיכולת של המצרים לשלוט במדעים הוצגה כיכולת מיסטית. כמו של משה שהכה במוט , כמו של יהושוע שתקע בשופרות וחומות נפלו, זה היה כוחו של משה כמו גם של פרעה וישו, לעשות את הבלתי אפשרי
    ועל זה גאוות התושבים, שאלוהים בצד שלהם, מנגד הם תרבות מתקדמת שלא כדאי להתעסק איתם כמו ארהב.
    העניין שיש פער בן היכולת ההנדסית והשימושים הכלכליים שלה.
    הפירמידות לפחות עד כמה שאנחנו יודעים יועדו מראש להיות מוזילאום .
    הבנינים החדשים הופכים להיןת פיל לבן עד שהיכולת ההנדסית והכלכלית שוב נפגשים ואז בונים דברים אחרים.

  2. שתי מחשבות:

    1. מנגנון השומר את הלחץ במעלית בלבד אינו עוזר לנוסע שיוצא ממנה בבת אחת ללחץ אוויר שונה בקומה העליונה.
    הוא יכול להועיל רק אם הלחץ נשמר קבוע בכל הבניין או אם ביציאה מן המעלית יש חדר הסתגלות שבו יבזבז הנוסע את כל הזמן שחסך באמצעות טיפוס מהיר של המעלית.
    2. אינני יודע אם מישהו מלבדי חשב על התופעה הבאה: ככל שהמגדל גבוה יותר – השילוב של הגרביטציה עם הכוח הצנטריפוגלי יוצר בנקודות שונות בו כיוון שונה של "אנך אפקטיבי".
    בגדול – אפשר לומר שהתגברות הכוח הצנטריפוגלי והיחלשות הגרביטציה בקומות העליונות מפעילה על הבניין "כוח" שנוטה "להשכיב" אותו לכיוון קוו המשווה.
    בבניינים בני זמננו – כח זה זעום ביותר ואין כל סיבה להתחשב בו.
    מעניין אם אי פעם תגיע תקופה בה יחליטו להגדיר גורד שחקים כמבנה שבתכנונו יש להתחשב בתופעה זו.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן