בנייה לגובה

המאה ה-21 מציינת עידן של גובה. בנייני ענק נוגעים בעננים ומעצבים קווי רקיע חדשים בערים רבות בעולם. אם בעבר מגדל של 30 קומות היה נחשב יוצא דופן, הרי שכיום זה סטנדרט בערים רבות, ומרוץ "הבנייה לגובה" רק מחריף. הביקוש לאדמה, הציפוף העירוני, הרצון לניצול מיטבי של משאבים וההיבט הסימבולי - כולם דוחפים את שוק הנדל"ן המסחרי והמעורב למעלה.

מגה מבנים בוחן לעומק את עולם הבנייה לגובה. בכלל זה דוגמאות של מבנים חדשים וייחודיים מהעולם, ניתוח של טכנולוגיות מתקדמות המאפשרות בנייה בטוחה ויעילה לגובה וסקירה של הדגשים המרכזיים לתכנון וביצוע בפרויקטים רבי-קומות.

גורדי השחקים החדשים: מגמות בעולם

Jeddah Tower, ערב הסעודית

מגדל ג'דה - מגדל הקילומטר של ערב הסעודית - שנודע בעבר בשם "מגדל הממלכה", הוא גורד שחקים חדשני הנבנה בעיר ג'דה שבערב הסעודית, וצפוי להתנשא לגובה של כ-1,000 מטרים. עם השלמתו הוא יהיה המבנה הגבוה ביותר בעולם והראשון אי פעם שיגיע לגובה של קילומטר. המגדל, שתכנן האדריכל הנודע אדריאן סמית', הוא השלב הראשון והמרכזי בפרויקט השאפתני "עיר הממלכה", המתפרס לאורך חופי הים האדום בצפון ג'דה. בניית המגדל מוערכת ב-1.23 מיליארד דולר, והפרויקט הכולל מוערך ב-20 מיליארד דולר.

בתכנון המקורי נועד המגדל להגיע לגובה של כ-1,600 מטרים, ועל כן כונה "מגדל בגובה מיל". אולם בחינה גאולוגית של הקרקע הביאה להחלטה תכנונית להנמיך את הגובה ל-1,000 מטר, מטעמי יציבות ובטיחות.

מאחורי היוזמה עומד הנסיך הסעודי אל-וליד בן טלאל - מי שנחשב לערבי העשיר בעולם ואחיינו של המלך סלמאן. אל-וליד משמש יו"ר חברת Kingdom Holding Company - החברה הגדולה ביותר בערב הסעודית, והיא שותפה ב-Jeddah Economic Company שהוקמה בשנת 2009 כדי לתכנן ולהוציא לפועל את פרויקט "עיר הממלכה".

העבודות על המגדל נעצרו בינואר 2018 אך חודשו בשנת 2024, והצפי הוא כי הפרויקט יושלם בשנת 2028.

הבניין נחשב לסמל של שאיפה לאומית לערים אנכיות. הטכנולוגיה: ליבה מרכזית מחוזקת, מעליות מהירות במיוחד (במערכת כפולה) ופתרונות אוורור ולחץ שפותחו במיוחד לאקלים מדברי קיצוני.

Jeddah Tower, ערב הסעודית

Central Park Tower, ניו יורק

הגובה של מגדל המגורים סנטרל פארק בניו יורק הוא 472 מטר, והוא המבנה הגבוה ביותר בעולם למגורים בלבד. בולטים בו אלמנטים של הנדסת רוח מתקדמת (Wind Engineering) כגון קונסטרוקציה שנבדקה במנהרת רוח לנוכחות רוחות עיליות משתנות בגובה רב.

המגדל הוא שיא הנדסי של מגורי יוקרה בגובה קיצוני. הוא ממוקם בשדרת המיליארדרים, ברחוב 57 היוקרתי במנהטן, ובו 98 קומות, מתוכן יותר מ-70 קומות מגורים. הוא מאוכלס בדירות עלית בשווי עשרות מיליוני דולרים.

כאשר מבנה נישא לגבהים כאלה, הרוח נעשית האויב המרכזי. לא מדובר רק ברוחות קרקעיות או עיליות אלא בתנודות חוזרות שעלולות לגרום למבנה להתנדנד או לרטוט. תופעות אלו עלולות להפריע לנוחות הדיירים ואף לפגוע ביציבות.

במקרה של Central Park Tower, ננקטו מספר צעדים פורצי דרך:

• מנהרת רוח מתקדמת: המגדל עבר סימולציה במנהרת רוח ניסיונית במשך חודשים, כולל דגמים בקנה מידה מוקטן שנבחנו במגוון כיווני ומהירויות רוח. בוצעו בדיקות תנודות אנכיות ואופקיות, סחרור ואפקטי מערבולת סביבתיים כדי להבטיח עמידות ובידוד מוחלט מתנודות מורגשות.
• קונסטרוקציית Diagrid פנימית: המבנה מתבסס על ליבה מרכזית מבטון מזוין בגובה מלא, ומסביב לה מבנה פלדה עם מערכת Diagrid - קורות אלכסוניות שמפזרות את עומסי הרוח באופן דינמי לכל חלקי השלד. החזיתות עוצבו באופן ש"ישברו" את זרם הרוח ולא ישמשו "מפרש" אחיד לגובה של מאות מטרים.
• Tuned Mass Damper חבוי: אחת המערכות המעניינות היא TMD - מעין משקולת ענקית הממוקמת בקומות העליונות והמשמשת כמייצב ג'ירוסקופי. היא בנויה על מסילה וניתנת לתנועה, לפיכך כאשר המבנה חווה תנודות עקב רוחות, ה-TMD נע בכיוון הפוך ומאזן את התנועה. מערכת זו אינה נראית לעין, אך היא חיונית לאיכות המגורים בקומות הגבוהות ביותר.

המגדל לא מתפקד כמגדל מגורים בלבד. בקומות התחתונות הוטמע סניף הדגל של רשת הכלבו Nordstrom, המשתרע על פני שבע קומות עם גישה נפרדת. זה מודל מעניין של שילוב מסחר ומגורים באופן אנכי. מקומה 8 ומעלה נמצאות דירות המגורים. המהלך תוכנן גם כדי להרחיק את הדיירים מרעש הרחוב.

אתגרים הנדסיים נוספים בבניין:

• מעליות מהירות שקטות: בשל גובהו, הותקנה מערכת של מעליות מהירות שמשרתות קבוצות קומות. נדרש בידוד של רעשי מנועים ורטט במיוחד בקרבת הדירות.
• תשתיות חירום לגובה קיצוני: יצירת אזורי מקלט בכל 30 קומות בערך, מערכות כיבוי אש בלחץ גבוה במיוחד, מערכות אוורור ואטימה המותאמות לגובה הרב, תיאום עם רגולציה של כיבוי בניו יורק.
• תחזוקה בגובה: חזית הזכוכית מצריכה מערכות ניקוי רובוטיות או מסילות גישה, תוך תכנון גיאומטרי המקל את הגישה הבטוחה גם בגובה רב ובתנאי רוח.

המגדל, שתוכנן על ידי משרד האדריכלים Adrian Smith + Gordon Gill (אדריכלי Burj Khalifa) עם מהנדסי Thornton Tomasetti, מעורר תגובות רבות. מצד אחד הוא מבטא פסגת דיוק הנדסי ושילוב בין מותרות לביצועים. מצד שני, מגדלים כאלה מעוררים שיח על צללים, חסימת נוף ציבורי ועתיד העיר האנכית.

כמודל הנדסי, המגדל נחשב לאבן דרך בבנייה לגובה, במיוחד בתחום המגורים שבו הדרישות לנוחות, לאקוסטיקה ולתחושת יציבות חמורות בהרבה מאשר במגדלי משרדים.

מגדל סנטרל פארק

Merdeka 118, קואלה לומפור

סמלה האנכי החדש של מלזיה, מרדקה 118, מתנשא במרכז קואלה לומפור והוא המגדל השני בגובהו בעולם (נכון לשנת 2025) לאחר הבורג' ח'ליפה בדובאי. המבנה, שגובהו 678.9 מטרים, כולל 118 קומות, והוא המגדל הגבוה ביותר בדרום מזרח אסיה. מעבר להישג ההנדסי, הפרויקט עתיר משמעות תרבותית ולאומית. שמו, "Merdeka", משמעו "עצמאות" במלאית. הוא נבנה בסמוך לאצטדיון ההיסטורי שבו הוכרזה עצמאות מלזיה בשנת 1957.

השלד של Merdeka 118 מתבסס על ליבה מרכזית מבטון מזוין בעוצמה גבוהה, שאליה מחוברים קורות פלדה ענקיות במערך רדיאלי. המעטפת מחוזקת ברשת אלכסונית (diagrid), התורמת ליציבות המבנה והמאפשרת לו לעמוד בעומסי רוח קיצוניים ובכוחות צידיים ממשיים. הליבה כוללת מעליות מהירות, תשתיות חירום וגרמי מדרגות, ונבנתה בשיטת slipform - יציקה מתמשכת בטפסות מתרוממות.

ייחוד נוסף הוא שיטת הבנייה המודולרית שאומצה בעבור חלק מהאלמנטים: חלקים מסוימים של השלד והחזית יוצרו מראש במפעלים והורכבו באתר בגובה. הדבר האיץ את קצב ההקמה ושיפר את רמת הדיוק - אלמנט קריטי בבנייה לגובה כזה.

המעטפת של המגדל עוצבה בהשראת דפוסים אסלאמיים מסורתיים וארכיטקטורה מלזית. החזית יוצרת מבנה גיאומטרי יהלומי המשתנה חזותית לפי זווית ההתבוננות. השפיץ העליון של המגדל - "כתר" עשוי זכוכית ומתכת - מעוצב כפריזמה ומדגיש את קו הרקיע של העיר.

משרד האדריכלים האוסטרלי Fender Katsalidis, שתכנן גם את מגדל Eureka במלבורן, אחראי לתכנון עם מהנדסי Arup.

הפרויקט אינו מגדל משרדים בלבד. הוא משלב מגוון שימושים, בהם שטחי משרדים (כ-80 קומות); מלון יוקרה בן 17 קומות מבית Park Hyatt; קומת תצפית מהגבוהות בעולם; מרכז כנסים ותרבות, גלריות ושטחי מסחר; מסעדות, מרחבים ציבוריים וחניונים תת-קרקעיים. כל אלה יוצרים מרחב אנכי רב-שימושי הנותן מענה לשכונות הסובבות והיוצר ריכוז עירוני חדש בלב קואלה לומפור.

Merdeka 118 הוא אחד המגדלים היחידים בגובה כזה שקיבלו את התקן LEED Platinum ואת דירוג GreenRE המלזי לקיימות. המבנה כולל מערכות מיחזור מים, בידוד תרמי מתקדם, מעטפת כפולה להפחתת עומס חום, חיישנים לניהול צריכת אנרגיה ופנלים סולריים בגגות ובחזיתות מסוימות.

התכנון הקונסטרוקטיבי המוקפד הפחית את הצורך בחומרי בנייה בכמויות עודפות. נעשה שימוש בבטון מסוג "low-carbon" שנועד לצמצם את טביעת הרגל הפחמנית של הפרויקט.

כמו כל פרויקט בגובה קיצוני, Merdeka 118 נדרש להתמודד עם אתגרים כגון רוחות עיליות עוצמתיות באזור טרופי לח; סיכוני רעידות אדמה קלות; דרישות פינוי וחירום מחמירות (כולל מעליות חירום ייעודיות); הקמה בסביבה צפופה לצד מבנים היסטוריים רגישים.

בפרויקט נעשה שימוש בטכנולוגיות כגון מערכת ניהול בניין (BMS) חכמה, חיישנים מבניים לניטור מתיחות וסטיות ותוכנה להדמיה בזמן אמת של תהליכי בנייה, שאפשרה שליטה על עשרות קבלני משנה שפעלו בו בזמן.

מגדל Merdeka 118 אינו רק הישג הנדסי. הוא משמש סמל לאומי במלזיה ומסמל שילוב של מסורת וקידמה. בעודו מזדקר מעל האופק של קואלה לומפור, הוא משדר לעולם מסר של שאיפה, חדשנות ועצמאות. הוא גם משמש מוקד של התחדשות עירונית: אזור התחתית של העיר עובר תהליך פיתוח שמבוסס על נגישות לתחבורה ציבורית, עידוד פעילות מסחרית ושימור נופי היסטורי לצד אדריכלות עתידנית.

Merdeka 118

הנדסה מתקדמת בבנייה לגובה

ליבה היא רכיב מרכזי בתכנון מגדלים גבוהים, ותפקידה העיקרי הוא לייצב את המבנה נגד כוחות אופקיים כגון רוחות ורעידות אדמה. הליבה כוללת בדרך כלל את פירי המעליות, גרמי המדרגות ותעלות השירות, ומתפקדת כעמוד השדרה של המבנה.

בשנים האחרונות התפתחו שיטות מתקדמות לבניית ליבות בגובה רב: טכנולוגיית slipform מאפשרת יציקה רציפה של הבטון תוך כדי הרמה אוטומטית של הטפסות. הדבר מביא לדיוק גבוה ולקיצור ניכר בלוחות הזמנים. שיטה אחרת מבוססת על קדם הרכבה של חלקי הליבה במפעל. הדבר מאפשר ייצור בתנאי בקרה גבוהים, שינוע והרכבה מהירה באתר. במקרים מסוימים נעשה שימוש במבנים היברידיים, שבהם פלדה ובטון משתלבים כדי להפחית את העומסים העצמיים של המבנה ולייעל את עמידותו הדינמית.

שלדי-על הם רכיבי מסגרת חיצוניים המשמשים לייצוב המבנה ולפיזור העומסים האנכיים והאופקיים לכל אורכו. המאפיין המרכזי של שלדי העל הוא יצירת מסגרת גלויה או סמויה הכוללת עמודים פינתיים מסיביים, קורות על ארוכות ולעיתים מערכות אלכסוניות שמייצרות דפוס חוזר לכל גובה הבניין. מערכות Diagrid - כלומר רשת אלכסונית של קורות - מספקות חלוקה אופטימלית של הכוחות בין הליבה למעטפת ומפחיתות את הצורך בעמודים פנימיים תומכים. קורות רוחב אופקיות ענקיות - המכונות outriggers - מקשרות בין הליבה למערכת הקונסטרוקטיבית החיצונית, ובכך יוצרות מערכת ייצוב משולבת שמתמודדת ביעילות עם תנודות ורוחות קשות בגובה רב. שלדי על נדרשים במיוחד בבניינים שגובהם יותר מ-300 מטר, שם היציבות המבנית נעשית מרכיב קריטי.

יסודות לבנייה לגובה הם מערכת מורכבת בפני עצמה, ולעיתים כוללים פתרונות הנדסיים קיצוניים. עומס עצום מצטבר ככל שמבנה מתנשא לגובה רב יותר, ויש להעביר אותו לקרקע באופן בטוח ויעיל. במקרים רבים נעשה שימוש בכלונסאות בעומק של 50 עד 100 מטרים - תלוי בסוג הקרקע וביכולת הנשיאה שלה. על גבי הכלונסאות נשפכת לעיתים רפסודת בטון בעובי חריג - לעיתים ארבעה עד שישה מטרים - המשמשת כבסיס אחיד ועמיד. יציקה כזו נעשית לעיתים קרובות בפעולה אחת רציפה שנמשכת עשרות שעות ומצריכה תיאום לוגיסטי מדויק של אספקת הבטון, טמפרטורה ומערך הפיקוח. בשל תגובות ההתחממות של בטון במאסות כה גדולות, נעשה שימוש בתערובות בטון מיוחדות שעמידות לחום פנימי גבוה ולסדיקה תרמית.

מערכות מעליות במבנים גבוהים עברו מהפכה של ממש בעשור האחרון, בעיקר בשל האתגרים הכרוכים בתנועה אנכית מהירה, שקטה ובטוחה לאורך מאות מטרים. מהנדסים מתמודדים עם שאלות של מהירות, הפחתת עומסים על דיירים וחלוקה חכמה של עומסי תנועה. במגדלים מודרניים מותקנות מעליות מהירות במיוחד, שיכולות להגיע למהירות של עשרה מטרים בשנייה ואף יותר. פתרונות כגון מעליות כפולות, שבהן שתי קרוניות נעות באותו פיר באופן בלתי תלוי, מאפשרים להגדיל את הקיבולת בלי להרחיב את פיר המעלית. מערכות ניתוב חכמות מנתחות את הביקושים בזמן אמת, מקצות מעליות לפי קומת יעד ומפחיתות זמני המתנה. כמו כן מתפתחת טכנולוגיה מהפכנית של מעליות מגנטיות, נטולות כבלים, שמאפשרות גם תנועה אופקית - טכנולוגיה שעדיין נדירה אך מבטיחה גמישות רבה במיוחד במבנים משולבים.

מערכות ניהול ובקרה במגדלים גבוהים הן כבר לא רק תוספת נוחות אלא רכיב מבני־תפקודי הכרחי. ככל שהמבנה מורכב יותר, נדרש מנגנון אוטונומי שינהל את כל המערכות: חשמל, תאורה, מיזוג, בטיחות אש, מצלמות, תקשורת ועוד. מערכת BMS בבניינים גבוהים מחולקת לשכבות ולמרכזי שליטה לפי אגפים או קומות ומאפשרת פיקוח, שליטה מרחוק והתראות בזמן אמת. מערכות אלו משתלבות עם חיישני שמש שמשנים את שקיפות הזיגוג באופן דינמי, מערכות אוורור מודולריות ומעקב אחר עומסי צריכה. בעתות עומס או תקלה, המערכת יכולה לכבות צרכנים משניים, לאזן מתח בין קווים ולהתריע על חריגות, ובכך לתרום לא רק ליעילות אלא גם לאמינות ולאורך חיי המבנה.

פתרונות מיגון אש בבניינים גבוהים הם מורכבים ביותר, משום שפינוי אנכי מצריך זמן רב וחומרי בעירה בגובה רב עלולים להוות סכנה חמורה. בהתאם לכך תוכננו בבניינים רבים אזורי מקלט אנכיים - קומות ממוגנות הממוקמות כל 20 עד 30 קומות, שאליהן יכולים להתכנס הדיירים במקרה של שריפה או תקלה. מעליות חירום נבנות עם מעטפת מבודדת אש וכוללות מערכת לחץ חיובי שמונעת חדירת עשן. נוסף על כך מותקנות מערכות אוורור חכמות לסינון עשן ולהזרמת אוויר נקי לצד בקרת לחצים בחדרי מדרגות. אחד הפתרונות החדשניים שנכנסו לאחרונה הוא רובוטים לתחזוקת חזיתות שיכולים לשטוף חלונות, לאבחן נזילות ולבצע בדיקות חזותיות. כל אלה נעשים בלי לסכן עובדים בגובה רב.

בתכנון רגולטורי של מגדלים קיימים אתגרים ייחודיים המצריכים עמידה בתקנים מחמירים: תקנות פינוי, מיגון סיסמי, נגישות, תכנון תחזוקה ותחבורה - כל אלה מצריכים תיאום עם גופים מפקחים עירוניים ולאומיים. הבנייה לגובה חושפת את המבנה להשפעות אקלימיות קשות - רוחות עזות, שינויים קיצוניים בטמפרטורה וקרינה מוגברת, לכן יש להקפיד על מעטפת בידוד יעילה, חומרים עמידים ופתרונות קירוי והצללה מתקדמים. נוסף על כך צריך לייצר חוויית משתמש מיטבית: מבניינים בגובה כזה מצופה לא רק יציבות אלא גם נוחות, חיבוריות אנכית ואופקית, אזורי מנוחה, נגישות לתחזוקה וניקיון והבטחת פעילות שוטפת של מערכות גם בעת חירום.

בישראל, מגמת הבנייה לגובה מואצת בשנים האחרונות, ומספר הולך וגדל של מגדלים נבנים בתל אביב, בבני ברק, בראשון לציון ובערים נוספות. פרויקטים כגון מגדל עזריאלי ספירלה, שמתנשא לגובה של כ-350 מטרים, מגלמים שילוב של טכנולוגיה, אדריכלות ותכנון מורכב שנדרש בפרויקטים כאלה. מגדלים רבים כוללים תמהיל שימושים של מגורים, משרדים ומסחר, ומצריכים תשתיות תחבורה תומכות, חיבורי חשמל מוגברים ותיאום בין גורמים רבים.

לצד הקשיים ברגולציה המקומית, ישראל מציגה התאמה מהירה לסטנדרטים בין־לאומיים, עם אימוץ טכנולוגיות מתקדמות במעליות, ניהול אנרגיה, תחזוקה והנדסה מבנית. עם זאת עדיין קיימת עבודה רבה בגישור בין תכנון עירוני לתכנון קונסטרוקטיבי, במיוחד כאשר מדובר בשילוב מגדלים באזורי מגורים צפופים.

Global Skyscraper Trends