סיכום שנה: המגה-מבנים הכי מעניינים באיחוד אמירויות

רגע לפני שמסתיימת השנה, רצינו לבדוק מה קורה - מבחינה הנדסית - ביעד הכי חם, שלראשונה זמין למבקרים מישראל. בשנה החולפת חתמה ישראל הסכמי שלום עם מספר מדינות במזרח התיכון, כשהשלום הבולט והחם ביניהם הוא עם איחוד האמירויות. עבור מי שמתכננים לבקר בקרוב באמירויות וגם עבור אלו מאיתנו שהאתגר ההנדסי מרתק אותם, ערכנו סקירה של כמה מהפרויקטים ההנדסיים המעניינים, המאתגרים, המרהיבים והאייקוניים ביותר שנבנו בדובאי, האמירות השנייה בגודלה באיחוד.

בורג' אל ערב - המלון הגבוה בעולם

אל מול חופי דובאי, על אי שנוצר במיוחד, ניצב אחד המבנים המרשימים ביותר בעולם. בגובה 321 מטר, במשקל כולל של רבע מיליון טון ובמרחק של 270 מטרים מהחוף, הבורג' אל ערב, או "המגדל הערבי", הוא בית המלון הגבוה ביותר בעולם, והקמתו הייתה כרוכה במאמצים רבים.

אחת הסיבות להופעתם של מיזמים כמו הבורג' אל ערב היא ההבנה באמירויות שהנפט שעליו כלכלתן מבוססת יאזל יום אחד וכי יש לחפש אלטרנטיבות כבר עכשיו כדי לשמר את השגשוג ואורח החיים אליו הורגלו תושבי האמירויות. מאחורי המחשבה הזו עומד יורש העצר של דובאי, השיח' מוחמד בן ראשד אל מכתום, אשר החליט לנצל את היתרונות הגאוגרפיים היחסיים של האזור – שמש, חול וים – ולהפוך את האמירויות למעצמה תיירותית עולמית.

בורג' אל ערב – המגדל הערבי, בית המלון הגבוה בעולם

הבורג' אל ערב הציב בפני המתכננים והבונים אתגרים הנדסיים רבים. לפניכם כמה מהם.

בניית האי

האתגר: המתכננים רצו שהאי עליו ייבנה המלון יהיה נמוך, כדי שהמלון ייראה כמו מפרש על פני המים. אך אי מסלעים שיהיה חזק מספיק, צריך להיות גדול וגבוה למדי.

ב-1995 החלה הקמת האי מסלעים. כבר באותה שנה הכתה סערה עוצמתית באמירויות, מלווה ברוחות עזות. גלים בגובה 3-4 מטרים הכו בדוברות הבנייה של האי, שעל כל אחת מהן היו 10,000 טון של סלעים. אחת הדוברות אף ניתקה והוטחה אל היבשה. האירוע היכה את המתכננים בהלם, שכן הם חשבו שהם ערוכים לכל תרחיש מזג אוויר. עלה החשש שלאי שיבנה עלול להיגרם נזק גדול בסופות דומות ושהוא עלול להתפרק, מה שיגרום להרס המלון ויסכן את האורחים.

הפתרון: בלוקים ענקיים וחלולים מבטון, שיכסו את שכבת הסלעים ויהוו מעין "שיריון" לאי. הבלוקים החלולים פועלים כמו ספוג. המים חודרים לתוכם, אך בשל החלל הייחודי של הבלוקים, סובבים חזרה אל הים והאנרגיה שלהם מתפזרת. הפתרון איפשר את הקמתו של אי קטן יחסית בגובה של 7 מטרים בלבד מעל הגלים, אשר עמיד בפני סערות המפרץ.

בשלב השני של הפרויקט הוחדרו לקרקע במרכז האי מוטות פלדה בעומק של 20 מטר שיצרו משולש של קירות פלדה, הידוע גם בכינויו קופרדם – מבנה המאפשר לעבוד בסביבה יבשה גם מתחת לקו המים. בהמשך תוכננו הקירות להוות את קירות המרתף של המלון ובשטחם נבנו יסודות המבנה.

האתגר: פינוי החול מתוך המשולש. עלה חשש שמי הים, המייצרים לחץ של מאות טונות של מים מתחת לאי, יפרצו לפתע במהלך הבניה, יציפו את הפרויקט ויגרמו למותם של מאות פועלים.

הפתרון: לאחר החדרת המוטות הוזרמה תחתם שכבה של צמנט נוזלי, ליצירת משטח הפרדה שעליו יבנו היסודות. אולם ככל שמוציאים יותר חול, משקל החול שמתנגד ללחץ המים התחתי פוחת, והסכנה שהמים יפרצו את שכבת הצמנט עולה. שכבת הצמנט שתכננו המהנדסים פעלה היטב ומי הים לא הצליחו לחדור אותה.

היסודות

בשלב השלישי של הפרויקט הוקמו היסודות.

האתגר: אין באתר שכבת סלע שאפשר להסתמך עליה עד עומק של 180 מטרים. איך בונים יסודות בחול למבנה גדול כל כך שצריך לעמוד בתנאי אקלים קשים?

הפתרון: עמודי בטון מחוזקים בפלדה שייקדחו עמוק אל תוך החול. אבל מה ימנע מכל המבנה לשקוע, ובפרט במהלך רעידות אדמה שבהן תנועת החול רבה יותר? אזור המפרץ הוא אזור של מפגש לוחות ופעילות טקטונית וחשוף לרעידות אדמה חזקות. המהנדסים מסתמכים על אפקט ה-Skin Friction (חיכוך עור) – ההתנגדות שמונעת תנועה של שני משטחים מחוספסים שנעים האחד על גבי השני. ככל שהעמודים ארוכים יותר – כך אפקט החיכוך שלהם עם החול חזק יותר והתנועה קטנה. אבל צריך גם שהחול יהיה בעל צפיפות מסוימת כדי שהשיטה תעבוד. בדיקות הקרקע מצאו שהחול באתר אכן צפוף מספיק ומתאים להתבססות על אפקט ה-Skin Friction, והמתכננים הוסיפו יותר מ-20% לאורך היסודות שתוכנן במקור. 250 עמודי הבטון של היסודות הוארכו בעוד 8 מטר כל אחד והגיעו לאורך כולל של 10 ק"מ, פי 35 מגובה המגדל שתוכננו לתמוך.

מבנה המלון

בשלב הרביעי, החלו בבניית המלון עצמו, וגם כאן לא חסרו אתגרים להתגבר עליהם.

האתגר: למבנה קירות בטון דקים, שאינם יכולים לעמוד לבדם מול פגעי מזג האוויר, רוחות חזקות או רעידות אדמה.

הפתרון: מבנה פלדה ענק מחוץ למבנה הבטון, המכונה שלד חיצוני (אקסו-סקלטון). השלד החיצוני חייב להיות חזק אך גם אסתטי, מה שמציב אתגר נוסף: הוא מורכב מחלקי פלדה בצורות שונות וייחודיות, חלקן עצומות ומגיעות למשקל של 165 טון ולאורך של 85 מטרים.

אתגר נוסף: שינוע החלקים של השלד החיצוני לאתר, במידות שמעולם לא שונעו בדובאי קודם, והנפתם לגובה של מאות מטרים.

הפתרון: כדי לשנע את החלקים העצומים לאתר, היה צורך להביא כמה מהמובילים הגדולים בעולם, באורך של 80 מטר, שנסעו במהירות של 6 קמ"ש ממפעל הייצור אל האתר. וכדי להניף את חלקי הפלדה למקומם בגובה של 200 מטר לא הספיקו מנופים רגילים. לכן הביאו 2 כננות מיוחדות מסינגפור, המסוגלות למשוך כל אחת עד 235 טון.

אך כאן לא הסתיימו האתגרים. מזג האוויר והטמפרטורות הגבוהות הוסיפו עוד מורכבות להתקנת חלקי הפלדה.

האתגר: חיבור חלקי הפלדה דרש דיוק רב, אך השפעות הטמפרטורה על התכווצות והתרחבות הפלדה יצרו הבדלים של 5 ס"מ באורך חלקי הפלדה לאורך היממה, ולא ניתן היה לחברם למקומם ללא פיתרון יצירתי.

הפתרון שנמצא: זוויות ציר שמחוברות למסגרת המבנה החיצוני, ומאפשרות את תנועת ההתרחבות וההתכווצות של הפלדה.

מזג האוויר היווה מקור לדאגות נוספות.

האתגר: היה חשש שהרוחות החזקות סביב המבנה ייצרו מערבולות אוויר אשר יגרמו להישאבות והינתקות של החלונות ויגרמו תנודות ונזק כללי לשלד הפנימי והחיצוני של המבנה.

הפתרון: דגם של המבנה נבדק במנהרת רוח, ומהנדס הרוח של הפרויקט בחר להשתמש ב-Tune Mass Damper – משקולות מיוחדות במשקל 5 טון, שמותקנות בנקודות רגישות של המבנה. כששלד המבנה החיצוני נע בתנודות חזקות בשל הרוחות, המשקולת מתנדנדת בקצב שונה, שאינו תואם את גל התנודה שנגרם למבנה עצמו, כך שלמעשה תנודת המשקולת מייצבת ומביאה להאטת התנועה של שלד המבנה למגבלה המותרת. 11 מערכות כאלה הותקנו בנקודות רגישות בשלד החיצוני.

מסעדה תלויה בגובה 200 מטר

המתכננים רצו גם להדהים את אורחי המלון ותכננו מסעדה תלויה בגובה 200 מטרים, אשר תספק ליושבים בתוכה תצפית מרשימה על המפרץ, אך גם תרשים את המביטים עליה ממרחק.

האתגר: איך מאבטחים את המבנה שמתוכננן לבלוט משלד הבנין ומחוץ למרכז הכובד ללא תמיכה מכל הכיוונים?

פתרון: זיזים מיוחדים שחוברו לבטון בגב המבנה, אליהם חוברו 10 קורות פלדה המשמשות בסיס למרפסת הפלדה עליה הוקמה המסעדה. את כל הקונסטרוקציה הזו הקיפו בציפוי של זכוכית ואלומיניום המשווה למבנה את מראהו המרשים.

בורג' חליפה - המגדל הגבוה בעולם

מגדל הבורג' חליפה בדובאי הוא הבניין הגבוה בעולם, המתנשא לגובה של 828 מטר על פני 163 קומות. הוא נחנך ב-2010 ונחשב לאחד ההישגים ההנדסיים הגדולים בהיסטוריה. עלות בנייתו מוערכת בכ- 1.5 מליארד דולר.

מטרת היזמים, חברת EEMA, הייתה לבנות בדובאי את המגדל הגבוה בעולם, כדי לקבע את הסטטוס של העיר דובאי, בירת האמירות, כמרכז פיננסי גלובלי. אך בניית מגדל גבוה כל כך מציבה אתגרים ייחודיים, ואינה מסתכמת רק בהוספת קומות.

אור ונוף לכולם

האתגר: במגדלים, ככל שהמגדל גבוה יותר נדרש בסיס רחב יותר. כתוצאה מכך, במגדלים גבוהים שטחי הקומות עצומים, וחללים נרחבים רחוקים מהחלונות, מהאור ומהנוף שיש למגדל להציע.

הפתרון: מתכנני המגדל, חברת OMS משיקגו, הגו מערכת מבנית חדשה: ליבה ותומכות. הליבה היא מבנה משושה במרכז הבניין, שתפקידו להתנגד למומנט הכוח המופעל על המבנה. אך המשושה עצמו הוא דק מכדי לטפס לכאלה גבהים עצומים. לכן ממנו יוצאות תומכות, שלוש "כנפיים" שיוצאות מהמשושה והן למעשה שלושה אגפים של המגדל, כשקירות המסדרונות של שלושת האגפים מהווים את התמיכה הנדרשת לגובה כה רב. באופן כזה, כל כנף של הבניין מוצפת באור טבעי וצופה לנוף.

להזרים בטון מאות מטרים בחום של דובאי

עם 163 קומות, המגדל תומך במשקל עצום של בטון ופלדה, מה שמהווה אתגר נוסף עבור המתכננים.

האתגר: היה צריך לחזק את חומרי הבנייה הרגילים כדי שיוכלו לשאת את המשקל יוצא הדופן של הבניין, ולהעלות את הבטון כשהוא נוזלי לגבהים חסרי תקדים כאשר הטמפרטורות בדובאי מטפסות ל-45 מעלות צלזיוס ויותר. אחרי היציקה הבטון צריך גם להתייבש במהירות.

הפתרון: חיזוק הבטון. 25 רכיבים שונים שימשו ליצירת הבטון בפרויקט, היציקות התקיימו בלילה, כאשר הטמפרטורות נמוכות יותר, וקרח ומים מקוררים הוכנסו לתערובת. כדי להרים את הבטון לגבהים הייחודיים של המגדל, השתמשו בשלוש משאבות הבטון החזקות בעולם. במשך 32 חודשים, המשאבות סיפקו 165,000 מ"ק של בטון, כמות המספיקה לסלילת מדרכה באורך 880 ק"מ.

יסודות חזקים בחול

היזמים רצו לבנות מגדל גבוה יותר מהבניין הגבוה בעולם עד אז: טאיפיי 101 בטאיוון, שגובהו 508 מטר. התכנון המקורי של בורג' חליפה היה גבוה מטאיפיי 1010 רק ב-10 מטר, אך המתכננים רצו לעלות גבוה יותר.

האתגר: בדיקות הקרקע לפני הבנייה חשפו שכבה עליונה של הקרקע היא 3-4 מטרים של חול, ומתחתיה שכבות חלשות של אבן חול ואבן גיר.

הפתרון: כמו במקרה של בורג' אל ערב, נבחרה שיטת הביסוס המבוססת על עיקרון החיכוך. 192 עמודים של יסודות הוחדרו לעומק של 50 מטר בקרקע שמתחת למגדל, מעליהם נוצקה שכבת בטון בעובי 3.7 מטר, ומעליה נבנה המגדל במשקל כולל של למעלה מ-500,000 טון.

האתגר: שינוע והרמת חומרים לגבהים של מאות מטרים.

הפתרון: לצורך הפרויקט נשכרו שלושה ממנופי הבנייה הגדולים בעולם, שמשקל כל אחד מהם 120 טון. למנופים מנגנון הגבהה עצמית, כך שהם הוגבהו בהדרגה לפי התרוממות המגדל. עם כל קומה שהתווספה, צוות המנופים הוסיף עוד חלק למנוף והגביה אותו. צוות מיוחד הוקם להרכבת המנופים, כשהעובדים מגיעים ממקומות שונים בעולם ודוברי שפות שונות, אך המשותף לכולם הוא העצבים החזקים והיכולת להרגיש נוח בגבהים.

סקי-דובאי - אתר סקי באמצע המדבר

הקונספט מאחורי הקמת קניון סקי-דובאי הוא להביא את הקור אל החום - אתר סקי במדבר. הקניון תוכנן ככיפה מקורה הגדולה מסוגה בעולם, במטרה לספק חוויית קניות ובילוי מדהימה למבקרים בו. אך הקמת קניון שהוא גם אתר סקי מקורה בלב במדבר עם 6000 טון של שלג מציבה לא מעט אתגרים.

קרח במדבר

האתגר: כדי לשמור על הקור של הקרח בחום של דובאי, נבנתה מערכת קירור מתקדמת המורכבת מצינורות באורך כולל של למעלה מ-80 ק"מ. חלק מהצינורות מלאים בכימיקלים רעילים מאד, אחד מהם, אמוניה, אף קטלני ועלול להתפוצץ בריכוזים מסוימים. יש לוודא שצנרת כזו לא דולפת, ובמקרה של דליפה, יש להגביל אותה. אך בסקירת הצנרת בביקורת שגרתית התגלו ריתוכים בסנטדרט נמוך מהרצוי והיא לא עמדה בדרישות המהנדסים.

פתרון: הפתרון שעליו החליטו המהנדסים הוא בדיקת רנטגן של הריתוכים. בבדיקת 10% מהריתוכים נמצאו 40% שלא עמדו בסטנדרטים, לכן הוחלט לבדוק את כל הריתוכים, וכךל הליקויים שנמצאו תוקנו.

מדרונות תלולים על דיונות שטוחות

בדרך כלל כשרוצים להקים אתר סקי חדש, מחפשים מדרון תלול בהרים ומקימים שם מסלולים ומעליות. אבל בדובאי אין הרים מושלגים...

האתגר: איך יוצרים מדרון החלקה בסביבה שטוחה יחסית של דיונות במדבר?

פתרון: במקום לבנות מהקרקע בשלבים כמקובל, החליטו לבנות על הקרקע את חלקו העליון של מסלול ההחלקה, שאורכו כ-90 מטר, ואותו הרימו לגובה.

האתגר: איך מרימים משטח החלקה במשקל 3000 טון לגובה של 70 מטר באוויר?

פתרון: ההנפה התבצעה באמצעות מגבהים הידראוליים, 4 בכל פינה של מבנה הפלדה והבטון, ובסך הכל 16 מגבהים שיכולים להניף 500 טון כל אחד. בסיום, כל אחד מן הקצוות של המבנה היה צריך להיות באותו גובה (בדיוק של מילימטרים), כדי לחבר את מדרון הסקי במיקום הנדרש.

ועוד קצת מספרים:

• בסקי דובאי 22,500 מ"ר מכוסים שלג אמיתי כל השנה  (שווה ערך ל-3 מגרשי כדורגל).
• הטמפרטורה נשמרת על מינוס 1-2 מעלות צלזיוס.
• גובה הבניין 85 מטר (כ 25 קומות) ורוחבו 80 מטר.
• 5 מסלולי סקי באורכים ודרגות קושי שונים, כשהמסלול הארוך ביותר באורך 400 מטר.
• קיבולת מלאה: 1500 אורחים
• במקום גם פארק שלג בגודל 3,000 מ"ר.

אלה היו רק חלק מן האתגרים ההנדסיים שליוו את בניית שלושת המגה-מבנים שבכתבה. אתגרים נוספים של קירור, הצטברות לחות, צריכת חשמל גבוהה ורבים נוספים עמדו בפני המעורבים בפרויקטים העצומים הללו, אך כפי שאנחנו רואים, הפרויקטים הסתיימו בהצלחה והפכו לאייקונים מוכרים ומדוברים בעולם. להתראות בדובאי!