דריכת אחר של תקרות במגדל רוגובין אקרו One Tower

מגדל רוגובין אקרו One Tower הוא מגדל ייחודי המתבלט בקו הרקיע של מתחם העסקים בבורסה ברמת גן. המגדל תוכנן על ידי האדריכל ומתכנן הערים פרופסור משה צור, והוא מעוצב בצורה ייחודית שבה תקרת המגדל "מסתובבת" סביב גרעין המבנה, ומבצעת שתי שבירות של הרצף האנכי של המבנה.

הדמיה: מגדל רוגובין אקרו One Tower

• תכנון שלד המבנה: דוד מהנדסים, טומי קרגולה, ראש צוות יאיר כהן
• תכנון דריכה: דורון שלו הנדסה

המבנה הוא מגדל מסחר ומשרדים בן 36 קומות המתנשא לגובה של 160 מטרים, עטוף בקירות מסך לכל גובהו, ומשתרע על פני 45 אלף מ"ר – נוסף על 5 קומות חניון בשטח של 15 אלף מ"ר. צורתו הייחודית של הפרויקט ייצרה אתגרים הנדסיים משמעותיים. כך, למשל, בבניית שלד המגדל בוצעו התקרות תוך שימוש בטכנולוגיות דריכת תקרות בדריכת אחר (Post Tensioning), דריכה שמתבצעת באתר הבנייה עצמו. בסך הכול בוצעו 37 קומות של תקרות בדריכת אחר, כאשר שטח כל קומה הוא 1,200 מ"ר – סה"כ 44 אלף מ"ר של תקרות דרוכות.

ביצוע התקרות הדרוכות באתר נמשך כשנה, תוך עמידה מלאה בלוחות הזמנים כפי שנקבעו בתיאום עם קבלן השלד והקבלן הראשי. הבנייה באתר, שהחלה ב-2019, הושלמה לאחרונה, והבניין נמצא בשלבי גמרים לקראת אכלוס.

במסמך זה נסקור את טכנולוגיית דריכת אחר כפי שבוצעה בפרויקט זה, נפרט את היתרונות והתועלות של השימוש בשיטה זאת בפרויקט, ונבחן אתגרים מיוחדים שעלו במהלך הפרויקט , הן אתגרים הנדסיים והן אתגרים תהליכיים, ואת הפתרונות שנבחרו לביצוע, אשר יכולים לשמש כהשראה לפרויקטים דומים.

מבוא: בטון דרוך

דריכת בטון היא טכנולוגיה מתקדמת לחיזוק בטון ואלמנטים מבניים. בשיטה זאת, כבלי פלדה שנפרשים לאורך ולרוחב אלמנט הבטון נמתחים לאחר יציקת הבטון על מנת לייצר עומס מלאכותי על האלמנט, אשר יתנגד לעומס השימוש הצפוי של האלמנט ולמעשה יקזז אותו.

ישנן שתי שיטות מרכזיות לדריכת בטון:

1. דריכת קדם (Pre-Tensioning)

בשיטה זו משתמשים להכנת לוח"דים - לוחות דרוכים מוכנים - אלמנטי בטון שמיוצרים במפעל בטון ונדרכים מראש, המגיעים לאתר הבנייה כשהם מוכנים. יתרונה המרכזי של דריכת קדם הוא שהדריכה נעשית במפעל, בתנאי מעבדה מפוקחים ובמידת דיוק גבוהה. חסרונות השיטה הן בחוסר גמישות ביצועית בשטח, שכן חוזק הלוח"ד נקבע מראש ובהתאם לסטנדרטים קבועים, ובקושי בהובלת הלוח"דים אל אתר הבנייה.

2. דריכת אחר (Post Tensioning)

בשיטה זו מתבצעות הן יציקת הבטון והן דריכת כבלי הפלדה באתר הבנייה עצמו. דריכת האחר מתבצעת באופן הבא: נפרשים כבלי הפלדה לאורך ולרוחב תבנית התקרה, במהלך פרבולי של עלייה וירידה בכיוונים הפוכים לכיווני הקריסה של הבטון בהתאם לתוכנית הקונסטרוקטור, ולאחר יציקת הבטון, הם נמתחים (נדרכים) על ידי בוכנות מיוחדות.

הרעיון שמאחורי דריכת אחר הוא ליצור מראש לחץ במקומות נבחרים בהתאם לדרישות התכנוניות ולעומסי השימוש הצפויים על האלמנטים השונים. את הלחץ יוצרים על ידי מתיחה (דריכה) של כבלי הפלדה הייעודיים, ליצירת עומס מלאכותי שיתנגד לעומסי השימוש של האלמנט ולמעשה יקזז את חלקם. היתרון של שיטה זו טמון בדיוק התכנוני המותאם לצורך ספציפי, וביכולת ליישם בשטח ללא הקושי של הובלת לוחות גדולים וכבדים אל אתר הבנייה.

משאבת הבטון יוצקת בטון על פני רשת מוטות הזיון וכבלי הדריכה (כחולים)

יתרונות של דריכת אחר

דריכת אחר שלבטון: יתרונות על פני יציקת תקרה רגילה

לדריכת אחר של בטון יש מספר יתרונות שהופכים אותה לכלי מרכזי בבניית מגדלים רבי קומות, מבני תעשייה ומסחר ומבנים ציבור:

• מבחינה הנדסית - רכיבי בטון העשויים מבטון בדריכת אחר הם חזקים יותר, עמידים יותר בפני סדיקה, עמידים יותר בפני קריסה, ומאפשרים מפתחים גדולים היוצרים חללים מרווחים, שמאפשרים גמישות תכנונית רבה יותר בתכנון החלוקות הפנימיות.
   
• חיסכון תקציבי לפרויקט - על ידי חיסכון בפלדה וחיסכון בבטון.
• הקטנת עובי התקרה - לחיסכון בבטון ובפלדה יש יתרון נוסף מהיבט תכנוני – השימוש בדריכת אחר מאפשר הקטנת עובי התקרות. הפרש זה, שעשוי להגיע ל-10 ס"מ לכל קומה, עשוי במגדלים רבי-קומות להגיע להפרש של קומה שלמה בבניין – שמשמעותה עוד שטח בנוי.
   
•  קיצור משך הבנייה - שיטה זאת מאפשרת ביצוע מהיר יותר של הפרויקט כולו בהשוואה לשיטות בנייה אחרות משום שאפשר לפרק את תבניות הטפסנות של הבטון מהרגע שבו נדרכה התקרה, לאחר ארבעה ימים – בשונה מבטון רגיל – שבו אי אפשר לפרק את תבניות הטפסנות בפחות משבעה ימים מיציקת הבטון. עובדה זאת מקצרת בכמעט מחצית את משך הזמן הדרוש לביצוע התקרות, והיא גם מקטינה את כמויות חומרי התפעול הנדרשות באתר – משום שאפשר להשתמש שוב ושוב באותם חומרים ובאותן תבניות, במקום להחזיק במלאי גדול שיספיק לשבעה ימי המתנה שבהם התבניות תפוסות.
   

יתרונות של דריכת אחר על פני דריכת קדם

לוח"דים (לוחות דרוכים) הם אלמנטי בטון מזוין ודרוך שמגיעים מוכנים ממפעל בטון, שיטת דריכה זאת מכונה "דריכת קדם". הלוח"דים מגיעים בדרך כלל בלוחות ברוחב של 120 ס"מ ובאורכים משתנים. מבחינה הנדסית, לוח"דים משמשים לקירוי והם בעלי יתרונות דומים בהשוואה לבטון מזוין שאינו דרוך: יכולת הנשיאה שלהם ביחס לנפחם גבוהה, והם מאפשרים יצירת מפתחים גדולים, מפחיתים את הצורך בעמודי תמך, וחוסכים מקום וזמן ביישום בשטח. העובדה שהלוח"דים מיוצרים במפעל בטון תחת בקרת איכות הדוקה מבטיחה דיוק בכושר הנשיאה המוצהר. החיסרון הבולט ביותר של שימוש בלוח"דים הוא הלוגיסטיקה המורכבת הכרוכה בתיאום ייצור האלמנטים, הבאתם לאתר ואחסונם.

יתרונות של דריכת אחר על פני לוח"דים

• תלות בלוחות הזמנים של מפעל הבטון: ייצור הלוח"דים במפעל הבטון הוא תהליך ממושך שלוקח מספר שבועות, ובהתאם לכך מפעלי הבטון עובדים בלוחות זמנים קשיחים שנקבעים זמן רב מראש. בסביבה כזאת, הגמישות בייצור או באספקה של רכיבי הבטון כמעט שאינה קיימת.
   
• לוגיסטיקה - הלוח"דים הם אלמנטים גדולים ושינוע שלהם לאתר הבנייה דורש משאיות גדולות, תיאום מראש עם הרשויות, חסימות נתיב ושימוש במנופים, ובהתאם גם היכולת לאחסן כמות גדולה שלהם באתר הבנייה מוגבלת. הגבלות אלה עלולות להאט את מהירות הבנייה באתר ולגרום לשיבושים בלוחות הזמנים. כשמדובר בבנייה של מבני תעשייה נמוכים יחסית באזורי תעשייה רחבים מחוץ למרכזי הערים היבט זה פחות בעייתי, אך בבניית מגדלי מגורים רבי-קומות באזורים צפופים כגוש דן ההיבט הלוגיסטי הזה הופך להיות משמעותי ביותר, במיוחד באתרי בנייה שבהם היכולת לאחסן כמות גדולה של לוח"דים מוגבלת, ועולה צורך לשנע שוב ושוב לוח"דים לאתר.
   
• גמישות תכנונית - לוח"דים מגיעים בצורת מלבן או ריבוע, ואי אפשר להזמין אותם בעיגולים, בטרפזים או בצורות גיאומטריות מיוחדות, בעוד דריכת אחר מקנה את הגמישות הזאת. גם כאן, כשמדובר במבני תעשייה שהם לרוב מלבניים או מרובעים, השימוש בלוח"דים רווח יותר. אך כשמדובר במגדלי משרדים ומסחר בתכנון אדריכלי, לרוב נעשה כיום שימוש בדריכת אחר של בטון.
   

גמישות ביצועית - דריכת אחר באמצעות צוות קבוע שעובד באתר מאפשרת גמישות רבה בלוחות הזמנים. בשיתוף פעולה הדוק עם קבלן השלד והקבלן הראשי, יכולה גמישות זאת לבוא לידי ביטוי בחיסכון של זמן ומשאבים.

Bonded או Unbonded, זאת השאלה

היבט נוסף של יישום התקרות הדרוכות בתקרת אחר הוא ביצוע Bonded – מודבק – שבו מושחלים כבלי הפלדה בקבוצות של 3, 5, 12 או 19 כבלים לתוך שרוולים מיוחדים המכונים דאקטים, ומותקנים עוגנים בשני הצדדים. לאחר יציקת הבטון דורכים את גדילי הפלדה בעזרת ג'ק "מולטי-סטרנד" – רב גדילי, המותח למעשה את כל הכבלים בבת אחת ולא כל כבל בפני עצמו. כשהם נדרכים בקבוצה, מקבלים הגדילים המון כוח. לאחר מכן ממלאים את הדאקטים בחומר בטון בלתי מתכווץ המכונה "דייס". כאשר הדייס ממלא את החלל ומתקשה, הוא למעשה מוסר את הכוח שהיה בכבלים לתוך הבטון דרך תערובת הדייס ה"מדביקה" את הכבלים אל הבטון – ומכאן שמה של השיטה.

על פי רוב, יעדיפו המתכננים וקבלני הביצוע להשתמש בדריכת אחר מודבקת בנקודות מסוימות שבהן רוצים לנקז הרבה כוח, או הרבה מאמצים, ואי אפשר להשיג זאת בדריכת אחר בלתי מודבקת, שבנויה יותר לשטח מפורס ומפוזר. חברת בנין הארץ מבצעת את כל השיטות בהתאם לצורכי העבודה.

לרוב, מורכבת העבודה על פרויקט דריכת אחר מכ-95% דריכה בלתי מודבקת וכ-5% של דריכה מודבקת.

היישום בשטח: אתגרים ופתרונות

שיטת הביצוע - תקרות דרוכות

כל התקרות המקשיות של המגדל מחוץ לתחום הגרעין בקומות 1 עד 36 ומרתף 1- בוצעו כתקרות דרוכות.

הדריכה הייתה בשיטת Unbonded (דריכה בלתי מודבקת) ותוכננה עבור העומסים האנכיים - כפי שצוינו בתוכניות המגדל ובפרוגרמה.

תהליך עבודה דו-שלבי

תהליך הביצוע של דריכת אחר של תקרות הוא דו-שלבי. בשלב הראשון יש לפרוש את כבלי הפלדה בהתאם לתוכנית ההנדסית. לאחר מכן, מתבצעת יציקת הבטון, ויש להמתין שלושה ימים עד שהתקרה תתחזק ותתקשה. בשלב הבא מגיעים פועלי הדריכה לביצוע דריכת כבלי הפלדה לשם יצירת עומסים מלאכותיים בבטון הטרי.

בביצוע דריכת אחר של תקרות בפרויקטים גדולים של בנייה, שיתוף הפעולה מול הקבלן הראשי ומול קבלן השלד הוא חיוני, כמו גם הדרישה לעמידה בלוחות הזמנים התובעניים של הפרויקט.
 

שיטת דריכת האחר נושאת יתרונות רבים, אך יישומה המוצלח כרוך בהתמודדות עם מספר אתגרים - העיקריים שבהם הם:

1. האתגר - צוואר בקבוק תהליכי

בביצוע תקרות דרוכות בדריכת אחר נוצר מעין צוואר בקבוק בתהליך הבנייה, והוא פרק הזמן הדרוש לפרישת כבלי הפלדה ולעבודה עליהם. בזמן פרישת הכבלים והטיפול בהם, העבודה על שלד הבניין נעצרת עד לתום הפרישה והיציקה. אם אין סינרגיה טובה ושיתוף פעולה פורה בין הקבלן הראשי, קבלן השלד וקבלן הדריכה, עלולים להיווצר עיכובים מיותרים ויקרים.

הפתרון - צוותים מקבילים ושיתוף פעולה תפעולי

אחד הפתרונות הביצועיים שהטמיעה חברת בנין הארץ בחלק מהפרויקטים שלה ברחבי הארץ הוא שיטת עבודה שמוצעת לקבלן השלד ולקבלן הראשי, שמטרתה לשחרר ככל האפשר את צוואר הבקבוק הזה שנוצר בין ביצוע השלד ובין דריכת התקרות.

בשיטה זאת, משתמשים אנשי הדריכה של בנין הארץ בפועלי השלד של קבלן השלד, תוך כדי ליווי ופיקוח של בנין הארץ בכל ההיבט המקצועי. שיטה זאת מאפשרת גמישות תפעולית ופעולה סינרגטית באתר, שקשה להשיגן באופן אחר.

החסכון בזמן בא לידי ביטוי בזמנים המצטברים לאורך הפרויקט בתפר בין קבלן לקבלן,  עד כדי חודש ימים במצטבר.

הרי אף אחד לא יספור/יצבור מספר שעות תפר בין קבלנים.. לאורך הפרויקט.

לדוגמא, קבלן השלד אומר לקבלן הדריכה שהתקרה תהיה מוכנה ב 12:00 לטובת פריסת כבלים, קבלן הדריכה מתקשר לפני לוודא...קבלן השלד אומר לו  תבוא בעוד שעתיים ב 14:00...קבלן הדריכה לא יבוא ב 14:00 לזמן קצר מאוד, אלה יגיע במועד אחר למחרת. לחילופין, אם קבלן השלד פורס את הכבלים, מיד לאחר פריסת רשת תחתונה, הוא ממשיך לפרוס כבלי דריכה - 0 זמני המתנה = יעילות תפעולית!

בתמונה: פרישת כבלי הדריכה נמשכת סביב השעון

1. האתגר – ביצוע מדויק

דריכת אחר של תקרות היא עבודה הדורשת דיוק רב והיצמדות לתוכנית מהנדס היציקה, וחשוב מאוד לשמור בה על כל הפרטים הקטנים, שלב אחר שלב. היות וקשה מאוד לתקן טעויות בבטון שהתגלו לאחר היציקה, ישנה חשיבות מכרעת לעבודה מדויקת לכל אורך הדרך.

הפתרון - הסמכות מקצועיות

כוח אדם איכותי הוא המפתח להבטיח כי יישום התקרות הדרוכות יהיה מדויק ויספק עמידות וביצועים לטווח ארוך. לשם כך, מספר רב של גופים וחברות מקצועיות בארצות הברית ובאירופה מציעות הכשרות מקצועיות בדריכת אחר, לאנשי צוות המבצעים את פרישת הכבלים והמתיחה ולאנשי פיקוח.

אנשי הצוות המקצועי של בנין הארץ עוברים הכשרות והסמכות הן של חברת GTI (General Technology Inc) והן של תאגיד TTM האירופי – לשימוש בשיטות הדריכה ובציוד שלהן.

מובילי הצוות המקצועי של בניין הארץ אחראיים לכל היבטי הביצוע של העבודה, וכאשר נעשה שימוש באנשי הצוות של קבלן השלד כפי שתואר לעיל, הם מסמיכים את הפועלים בשטח לעבודת פרישת הכבלים בלבד, מלמדים אותם את העבודה ומדריכים אותם בכל ההיבטים המקצועיים. את פעולת הדריכה מבצעים אך ורק עובדי בנין הארץ המוסמכים.

2. עיצוב ייחודי - אתגר הנדסי וביצועי

העיצוב המיוחד של מגדל רוגובין אקרו One Tower, שנראה כשלוש קוביות זכוכית המונחות זאת על גבי זאת, כשהן מוסטות בתנועה סיבובית המקנה לבניין עיצוב דינמי ובולט, כלל למעשה שתי שבירות אופקיות מרכזיות שהיוו אתגר הנדסי וביצועי.

שיטת ביצוע – קומות השבירה הזוויתית

• קומות השבירה הזוויתית הינן קומות שבהן קיים שינוי בזווית העמודים האלכסוניים וכתוצאה מכך מתפתחים כוחות אופקיים.
• בקומות שבהן יש שבירה זוויתית במבנה - 2,45,11,14,17,23,26,29 - נדרשה מערכת דריכה נוספת עבור התקרות כדי לקזז את העומסים האופקיים המתווספים.
• בקומות שבהן נדרשה דריכה נוספת עבור העומסים האופקיים בוצעו שתי מערכות דריכה:
• דריכה צנטרית באמצעות דיווידאגים במרכז החתך (ראו בשרטוט סימון דריכה בתוכניות קומות השבירה)
• רצועות דריכה באמצעות כבלים בלתי מודבקים ישרים בפן העליון והתחתון של החתך.

• בכל עמוד בקומת שבירת הזווית נדרש פרט שבירה מפלדה – פרופיל שמעוגן בעמוד מלמעלה ומלמטה ופחי פלדה הנמשכים אל תוך התקרה, שנועד לקבל את העומסים האופקיים. בעמודים שבהם התבצעה דריכה באמצעות דיווידאגים, בוצעה הדריכה כנגד פרט הפלדה.

מוטות הדיווידאג הם מוטות פלדה עם הברגה גסה לכל אורכם, שנועדו לחיבור שני חלקי תבנית מתועשת. המוטות עמידים בפני עומסים גדולים.

השימוש במוטות הדיווידאג במגדל One Tower התבצע בקומות שבהן יש שבירה בזווית של הבניין. במקומות אלה, מוטות הפלדה העבים נדרכים ומחברים את הקירוי על הגרעין המרכזי של הבניין. עבודות אלה הן מאתגרות יותר, מורכבות יותר ומצריכות מיומנות רבה יותר של אנשי הצוות.

סיכום

כפי שראינו במקרה בוחן זה, טכנולוגיית דריכת אחר של תקרות בטון היא פתרון מתאים לבניית מגדלי מגורים רבי-קומות בלב אזור עירוני. יתרה מזאת, על מנת לבצע את העיצוב האדריכלי הייחודי של המבנה, טכנולוגיית דריכת אחר היא כמעט כורח המציאות – ומספקת חוזק הנדסי וגמישות תכנונית שטכנולוגיות בנייה מסורתיות אינן מסוגלות לספק.

אחד הגורמים המכריעים ביותר בביצוע המהיר והיעיל של 37 התקרות הדרוכות בפרויקט מגדל רוגובין אקרו Tower One, תוך עמידה בלוחות הזמנים, היה שיתוף הפעולה והסינרגיה בין חברת בנין הארץ, ששימשה קבלנית הדריכה, ובין קבלן השלד והקבלן הראשי של הפרויקט.