גשר שנקר - 'נסתר מן העין'

הכתבה פורסמה בעיתון מבנים, גיליון 315, ספטמבר-אוקטובר 2015

כללי

"גשר שנקר" בקריית חיים הוקם במסגרת הפרדה מפלסית בין מסילות רכבת ישראל לרחוב אריה שנקר. הגשר, שאורכו כ-242 מטרים, הוקם ע"י חברת יפה נוף מעל לפסי הרכבת ורחוב בן-צבי ללא עצירת תנועת הרכבות ותנועת כלי הרכב ברחוב והוא תוכנן תחת מגבלות רבות שהכתיבו שיטת ביצוע מורכבת. הקמת הגשר מאפשרת חיבור בין ציר המטרונית בשדרות ההסתדרות וציר המטרונית קריות-מערבי.

גשר שנקר

תאור האתר

במסגרת הפרדה מפלסית מס. 43 בין מסילות הרכבת לכביש רחוב שנקר בקרית חיים אשר במטרופולין  חיפה, תוכנן ובוצע גשר הנושא את הכביש מעל המסילות. הגשר נושא את תנועת כלי הרכב של רחוב שנקר ובעיקר את תנועת המטרונית. הגשר נושא גם שביל אופניים כחלק מתוכנית האב למסלולי אופניים בקריות.הגשר, שנפתח לתנועה בשנת 2013, ממוקם בשולי קרית חיים בין שכונת מגורים לאזור תעשיה ועל כן אינו בולט לעין וכמעט ולא מוכר. "המטרונית" היא מערכת תחבורה ציבורית במטרופולין חיפה הכוללת אוטובוסים בעלי קיבולת גבוהה (BRT-Bus). הגשר תוכנן כחלק ממערך קווי המטרונית לטובת מעבר קו מס. 3 ממרכזית הקריות, דרך קריית חיים ומרכזית המפרץלהדר בחיפה.

מיקום הפרוייקט - קריית חיים במטרופולין חיפה

אתר הגשר הוא מישורי ונמצא ברום ממוצע של +7.5 מ' מעל פני הים ודגש רב ניתן בתכנון הפרטים השונים לקיים הגשר בסביבה ימית לאורך כל חיי הגשר שהוא כ-120 שנה. הקרקעמורכבתמשכבותשלחול, חול כורכרי, כורכר וחרסית הרכב השכבות והמצאות מי תהום הכתיבו שימוש בביסוס עמוק אל תוך שכבות הכורכר. לאורך כל תוואי הפרויקט קיימת רצועת חומ"ס רחבה הצמודה לגשר ולקירות התמך וכוללת תשתיות דלק של חברת תשתיות נפט-אנרגיה המובילות דלק לבתי הזיקוק. מיקום הצנרת הכתיב פתרון של ביסוס מרוכז תחת העמודים והגביל את תחום הביצוע לשטח ברוחב הגשר בלבד.

מגבלה נוספת אשר היוותה גורם עיקרי שהנחה את טכנולוגית הגישור הוא נושא רצף התנועה. מסילת הברזל העוברת בקו קריות – עכו חוצה את רחוב שנקר ובהמשכו נפגש הרחוב עם רחוב בן צבי. לאורך כל הביצוע היה הכרח לשמור את תנועת הרכבות ללא הפרעה ולאפשר נסיעה ברחוב בן צבי העובר תחת הגשר.

תכנון הקונסטרוקציה של הגשר הופקד בידי משרד קדמור מהנדסים בע"מ. קדמור הינה חברת הנדסה אזרחית לתכנון גשרים ומבני דרך מורכבים. תחומי הפעילות העיקריים של המשרד כוללים תכנון גשרים ומבני דרך, ניהול אחזקת גשרים ומבני דרך, חיזוק ושיקום מבנים, סקירות של גשרים ומבני דרך, הערכת תיסבולות וסיכונים, ליווי הובלות מטענים חריגים, בדיקות לעמידות בעומסי רעידות אדמה.

תאור הגשר

תהליך תכנון הגשר היה סדור ועבר את כל ארבעת שלבי התכנון הרצויים: תכנון מוקדם לבחירת חלופות, תכנון סופי לתאום החלופה הנבחרת, תכנון מפורט להפקת מסמכים לביצוע ושלב ליווי הביצוע הכולל שינויים והתאמות בהתאם לממצאים בשטח ודרישות המזמין. תהליך זה החל בשנת 2009 והסתיים בשנת 2012.

גשר שנקר הוא מסוג Flyoverואורכו הכולל הוא כ-242 מטרים בחלוקה לשבעה מפתחים באורכים של 20.0, 28.0, 32.8, 46.0, 41.2, 42.0 ו-32.0 מטרים. המפתח המרכזי, 46 מטרים אורכו, חוצה שתי מסילות של רכבת ישראל בזווית יחסית של 44 מעלות (SKEW). רוחב המיסעה הוא כ-13.0 מטרים והוא מחולק לנתיב תנועה לכל כיוון הכולל את תנועת המטרונית, מדרכת הולכי רגל בכל צד ובנוסף נתיב אופניים.

לגשר תוואי פרבולי בכיוון האנכי וגיאומטרית המיסעה בהתוויה האופקית מורכבת מעקומה ברדיוס 260 מ' כמעט לכל אורך הגשר.

המיסעה מורכבת מחתך ארגזי חלול בגובה של 180 ס"מ בלבד כך שמתקבל יחס מפתח לגובה חתך גדול מאוד אשר עומד על יותר מ-25. המשמעות היא כי מראה המיסעה הוא דק וקליל. תורמים למראה זה גם הזיזים הרוחביים של החתך אשר אורכם 340 ס"מ ורוחב תחתית ארגז של 460 ס"מ בלבד. השלמת המראה הדק של הגשר הוא בכרכוב הטרומי המקנה מראה קווי ורציף בחזית יחד עם מעקה פלדה אליו העין מתייחסת כ"שקוף".

בכל ציר גשר ישנו עמוד בטון בודד בחתך קוני הפוך בשיפוע טיפוסי לכל העמודים והסכימה הסטטית של הגשר היא המשכית לכל אורך המיסעה. עקב שלביות הביצוע ודרישת רכבת ישראל העמודים משני צידי המפתח הראשי (4+5) מחוברים מונוליטית למיסעה. בכדי ליצור חלוקה שווה של קשיחות ועומסים בין העמודים, העמודים בצירים הרתומים למיסעה הוארכו כלפי מטה עד לעומק של ארבעה מטרים מתחת לפני הקרקע וכך הוגמשו. בשני העמודים הבאים (צירים 3+6) הוצבו סמכי POTמחליקים בכיוון האורכי בלבד ובעמודים הקיצוניים (צירים 2+7) המיסעה שעונה על העמודים באמצעות סמכי ניאופרן ובנציבי הקצה ישנם סמכים מחליקים. באופן זה הושגה חלוקת עומסים שווה בין העמודים המרכזיים אשר הם גבוהים, גמישים אך רתומים וכלפי חוץ, עם קיצור הנציבים והגמשת הסמכים.

המחשת הנציבים הרתומים המוארכים אל תוך הקרקע משני צידי הרכבת

חלוקת העומסים בהתאם לקשיחות אפשרה שימוש במערכת ביסוס מצומצמת הכוללת ראש כלונס בכל עמוד השעון על שתי דיאפרגמות בטון בעובי 100 ס"מ, ברוחב של 280 ס"מ ובעומק של 26 מטרים לרבות דיוס קצה. מכיוון שלגשר רדיוס אופקי, צמד הדיאפרגמות אינן ניצבות לציר הגשר אלא מסובבות ביחס לכיווני התנודה הראשיים ברעידת אדמה. בכך, הכפיפה האופקית מתקבלת ע"י צמד כוחות בכיוון אחד וע"י כפיפה בדיאפרגמות בכיוון הניצב. נציבי הקצה הם מסוג קיר ומבוססים על כלונסאות ובהמשכם קירות תמך.

 קצה ביסוס סלארי בעומק החפירה וראש כלונס לפני יציקה

 

שלבי ביצוע המיסעה

מיסעת הגשר תוכננה בשלב הראשון להיבנות בטכנולוגית ה- Long Line. בשיטה זו מרכיבים באתר טפסות במיקום המיסעה הסופי ויוצקים על גביהם מיסעת גשר במקטעים טרומיים. הטפסות ממוקמות בתחום השטח הפתוח ולאחר השלמת יציקת מקטעים באורך השווה לשני חצאי מפתחים, מרכיבים מקטעים אלו בשיטת הזיז המאוזן הטרומי מעל תחום הרכבת בו לא ניתן להציב תבניות. לאחר הרכבת המקטעים הטרומיים יוצקים בתבניות את יתרת המיסעה. באופן זה, המיסעה תוכננה לכלול תחום מקטעים טרומיים באורך של 90 מטרים ו-152 מטרים יצוקים בתבניות.

במהלך הביצוע השתנו מספר תנאים מגבילים באתר בעיקר בהתייחס למגבלת יציקה מעל מסילות רכבת פעילות. לאור העובדה כי הושג אישור יציקת מיסעה מעל המסילות התבקשנו ע"י המזמין, יפה נוף, לעדכן את שלבי תכנון המיסעה ליציקה בתבניות באתר בשלושה שלבים ובכך לקצר את לוחות הזמנים ולפשט את תהליך הביצוע.

שלבי הביצוע החדשים כללו יציקת המפתח המרכזי, מעל מסילות הברזל בתבניות, לרבות זיזים של 12 מטרים מעבר לתחום העמוד לטובת ריסון הכפף במפתח המרכזי. אורך היציקה בשלב זה כ-70 מטרים. בשלב שני הועברה מערכת התבניות והמגדלים ונוצק קטע המיסעה הצפוני באורך של 103 מטרים ולבסוף נוצק קטע המיסעה הדרומי באורך של 68 מטרים כולל תמיכת התבניות מעל רחוב בן צבי ללא עצירת התנועה בו.

מערכת הדריכה

למיסעה מערכת דריכה מרחבית מורכבת הכוללת ארבעה שלבים וכיוונים.

מערכת דריכה לשלבי הביצוע הכוללת דריכת בטון המיסעה בכיוון האורכי בהתייחס לסכימה הזמנית הכוללת זיזים של 12 מטרים מעבר לעמודים ובנוסף, הארכות הכבלים בקטע הראשון אל יתר הקטעים על ידי שימוש בקפלרים. הדריכה בוצעה לכבלים בעלי 19 גדילים במערכת מתוצרת DSI.

מערכת השלמת דריכה אורכית לאחר גמר יציקת המיסעה. הדריכה כוללת דריכת עוגנים בתחתית המיסעה דרך בליסטרים ובקצות המיסעה. בכדי לדרוך כבלים עליונים שלא בקצות המיסעה הותקנו עוגני דריכה בדפנות הפנימיות של הארגז באלמנטי 'בוס' (מקביל לבליסטרים אך בקירות).

המערכת השלישית כללה דריכה רוחבית של הדיאפרגמה מעל העמודים ע"י 16 כבלים לטובת הפעולה הרוחבית של המיסעה מעל העמוד.

המערכת הרביעית כוללת דריכה רוחבית לכל רוחב המיסעה ובכל תחום המיסעה ע"י כבלים שטוחים מתוצרת פרסינה לטובת הפעולה הרוחבית של הזיזים הארוכים בגשר.

בשיטת הביצוע הראשונית תוכננה גם דריכה אנכית לטובת ריתום מקטעי המיסעה לעמוד. עם המעבר ליציקת המיסעה באתר בוטלה דריכה זו והחיבור המונוליטי מתקבל בהמשכיות פלדת הזיון.

מערכות הדריכה במיסעה

מעקה הגשר

מעקה הגשר מורכב מארבעה אזני פלדה בעלי גיאומטריה אליפטית ייחודית. המעקה תוכנן כמעקה אלסטי- פלסטי בעל יכולות קבלת דפורמציה  בהתאם לתקן האירופי EN-1317. לפי מנגנון זה בעת התנגשות באזנים האליפטיים הם יקבלו דפורמציה. חיבורי האזן לנציב המעקה מתוכננים להיגזר תוך ספיגת אנרגיה ורק לאחר עיוות בצינורות האזן תוך כדי מתיחתם, יועבר עומס ההתנגשות לעמודי המעקה.

הדבר דומה לחבלים המקיפים זירת איגרוף. כאשר המתאגרף נשען עליהם הם נמתחים ועל ידי כך משככים את עוצמת החבטה. חישוב מעקה זה בוצע בשיטות לא לינאריות הכוללות את מנגנון הכשל ברכיבים השונים.

 

מעקה הגשר במודל החישובי ובאתר

סיכום

גשר רחוב אריה שנקר תוכנן תחת מגבלות רבות שהכתיבו שיטת ביצוע מורכבת. גיאומטריית המיסעה ייחודית בחזות הדקה שלה שהתאפשרה הודות לדגש על צמצום גובה המיסעה, זיזים ארוכים ומעקות פלדה. התחשבות בסכימה המחלקת את העומסים בין הנציבים אפשרה מערכת ביסוס מצומצמת ויעילה. הגשר פעיל מזה שנתיים ומשרת את כלל תושבי אזור מפרץ חיפה.

על אף היותו של גשר שנקר 'נסתר מן העין' הוא מהווה מבנה אסתטי וייחודי והקמתו שידרגה את מערך התחבורה באזור.

 

שותפים מרכזיים בפרוייקט

  •  יזם: חב' יפה נוף - תחבורה, תשתיות ובניה
  • קבלן מבצע: טר-ארמה
  • ניהול התכנון: א. אפשטיין ובניו
  •  ניהול הביצוע ופיקוח: אידאה הנדסה
  • תכנון כבישים וניקוז: ינון תכנון יעוץ ומחקר
  • אדריכלות נוף: בתיה קשת
  • אדריכלות מבנים: מיכה ורטהיימר
  • יועץ קרקע וביסוס: ג.י.א הנדסת קרקע וביסוס
  • תכנון קונסטרוקציה: קדמור מהנדסים
הוסף תגובה