שקט, משמרים: סקירת פרויקט קמרונות קיסריה

כשמדברים על שימור מבנים עולות בראש תמונות של אתרים היסטוריים ומיד חושבים על התכנון ההנדסי המעורב בהם. פרויקט שכזה, לצד רבים נוספים, נמצא כעת בידיהם של אנשי המקצוע בחברת "שפר רונן מהנדסים", העוסקת בתכנון הנדסי למבנים היסטוריים, מונומנטליים ועתיקים. מדובר בפרויקט קמרונות נמל קיסריה.

המשרד מתמחה בתכנון הנדסי לשימור מבנים, בבניה מודרנית בסביבת ארכיאולוגיה, בבניה על גבי מבנים לשימור וכן בליווי חפירות ארכיאולוגיות. בין הפרויקטים שהוביל הצוות: מתחם חצר סרגי, מתחם ארמון הנציב, גשר נהריים, חומת הים בעכו, מתחם המצודה בעכו העתיקה, מדרגות מונומנטליות בהרודיון, בית עבוד בעכו (בהאיים), גשר טורקי בבאר שבע ועוד.

על המשרד מנצחים שניים: הבעלים אינג' יעקב שפר ואינג' מאיר רונן. שפר שימש בעבר כמנהל תחום שימור ברשות העתיקות. במשך כ-30 שנה שימש מרצה במוסדות השונים: במכון הטכנולוגי בחולון, בחוג לשימור לתואר שני באוניברסיטת חיפה, באוניברסיטת פדובה ובפוליטכניקום בברצלונה. רונן משמש מרצה בחוג לשימור במכללה האקדמאית גליל מערבי. 

יהונתן עוז הוא המהנדס האחראי מטעם המשרד על פרויקט קמרונות קיסריה. שוחחנו איתו על האתגרים, הדגשים ועל התכנון עצמו.

עבודה על מבנים לשימור דורשת דגשים ייחודים, מבהיר עוז. "הייחודיות בעבודה במבנים לשימור ובמיוחד בעתיקות, בניגוד לבניה חדשה, היא הזמן והמחשבה המוקדשים למחקר והעמקה על המבנה עצמו, עוד לפני שלב התכנון והביצוע", הוא מסביר. "יש ללמוד את טכנולוגיות הבניה, לערוך היכרות עם החומר שממנו המבנה נבנה, היכרות עם מבנים דומים מאותה התקופה בארץ ובעולם, וכתוצאה מהמחקר אנו יכולים לאפיין את הכשלים והגורמים להם במבנה. תוצאות למידה זו מלווה אותנו בהמשך לתכנון המבנה. העדיפות היא תמיד לבנות בטכנולוגיה המקורית במידת האפשר. דוגמא מאפיינת היא הקירות במבנים עתיקים הבנויים אבן. קיר מאבן אינו מתנהג באופן זהה לקיר בטון -הקשיחות, המשיכות והתפקוד שונה לחלוטין. בנוסף, במבנים עתיקים אנו משתדלים שלא להשתמש בפתרונות הכוללים בטון מכיוון שהבטון שבא במגע עם אבן כורכר יוצר ריאקציה בין החומרים ומאיץ בלייה באבן ועם הזמן, פוגע בשלד ובמבנה כולו. בנוסף לכך, בתחום השימור יש עקרונות ואמנות בינלאומיות שאנו פועלים על פיהם: העיקרון המשמעותי ביותר הוא שתהיה פגיעה מינימלית והכרחית במבנה המקורי".

דבר נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שהמבנה יכול לעבור שינויים נוספים בעתיד. "קיים עיקרון ההפיכות - לוקחים בחשבון שהידע הקיים היום בתחום הנדסת השימור מוגבל וייתכן שבעתיד יפתחו פתרונות שימוריים יותר, או שבעתיד המבנה יעבור שינויים נוספים", אומר עוז, "לכן, כשאנו מתכננים היום מבנה לשימור, אנו דואגים שיהיה אפשר ביום מן הימים לפרק את ההתערבות המודרנית או להתאים את המבנה לתכנון עתידי עם שימור רחב היקף".

משחזרים קמרונות שקרסו

פרויקט קמרונות הנמל קיסריה הינו פרויקט שיזמו החברה לפיתוח קיסריה, יחד עם רשות הטבע והגנים ורשות העתיקות. המתחם נמצא בליבו של נמל קיסריה העתיק, קרוב לנמל ההרודיאני העתיק. הוא היה בעבר חלק ממערכת קמרונות אבן סימטרית. מערכת הקמרונות היתה מורכבת מארבעה קמרונות דרומיים, שישה קמרונות מרכזיים וארבעה קמרונות צפוניים. משני צדי המתחם בנויים "ארגזי חול" שיצרו מסה הסוגרת את הקמרונות כ"קופסא". היעוד היה לשחזר את הקמרונות הדרומיים והקמת מרכז מבקרים.

חזית קמרונות 1-4, נמל קיסריה

המתחם נבנה ע"י הורדוס כחלק מבניית העיר ונמל קיסריה. במרכז המתחם היו מדרגות מונומנטליות שהעלו למקדש לכבודו של אוגוסטוס, קיסר רומא. במשך השנים קרסו חלקים במבנה ובחלק מהמתחם שוחזרו הקמרונות ואלמנטים נוספים מהתקופה הביזנטית והצלבנית, לצד בנייה נוספת בתקופות שונות לכל אורך השנים.

"מטרת הפרויקט היתה לשחזר חלק מהקמרונות שקרסו ולבנות מרכז מבקרים חדש", מבהיר עוז. "הפרויקט כלל חפירה ארכיאולוגית ענפה ובנייה בקמרונות הדרומיים (בימים אלו עובדים על שימור ושחזור הקמרונות הצפוניים בתכנון שונה מהדרומיים). כשהגענו לפרויקט ראינו שבקמרונות הדרומיים, הנקראים קמרונות 1-4, חלק מהקירות לא יכלו לשאת את העומסים הנדרשים ונאלצנו לפרקם ולשחזר קירות אבן בטכנולוגיה דומה למקור מאבן חדשה. קמרון מס' 1 נותר שריד למערכת הקמרונות המקורית ובקמרון מס' 4 נותרה רצועה של קמרון מקורי שנשענת על קשת הרודיאנית מקורית"      

קמרון מס' 1, השריד המקורי מהתקופה ההרודיאנית- ביזנטית בזמן העבודות

זהו תכנון שדורש אינטראקציה מורכבת בין אנשי מקצוע במגוון תחומים. "בהחלט. עובדים יחד עם ארכיאולוגים, אדריכל, וזה בנוסף למתכנני מערכות נוספים. התכנון לוקח בחשבון את הדגשים שיוצגו למבקרים בהמשך, את הממצאים, החומרים ומגוון האבנים שמהם נבנה המתחם לאורך התקופות השונות. כל אלו עשויים להשפיע על הסכמה הסטטית של המבנה".

אנשי מקצוע האמונים על הפרויקט:

יזמית הפרויקט היא החברה לפיתוח קיסריה. רשות העתיקות מעורבת בפרויקט הן בפן הביצוע והן בחפירה ובמחקר. גם לרשות הטבע והגנים תפקיד משמעותי בפרויקט שכן הוא ממוקם בתוך הגן הלאומי. את התכנון האדריכלי של המתחם הוביל אדר' דני אבוחצירא. על החפירה והמחקר היו אחראיים ארכיאולוגיים מרשות העתיקות, ד"ר פטר גנדלמן וד"ר עוזי עד. אינג' ליליה סוחונוב השתתפה בשלב הראשוני של הפרויקט.

מה כלל תכנון המתחם?
 

1. "כחלק מסדרת הבדיקות ההנדסיות ביצענו בדיקה למאמץ המגע המותר בקיר אבן קיים ותפקוד הקיר (אבן וחומרי מליטה שבמשקי האבנים). בדיקות אלו נקראות Flat jack test שבאמצעותן יכולנו לדעת לאיזה עומס ניתן לתכנן את הקונסטרוקציה המודרנית. בדיקה מסוג זה מבוצעת על ידי המשרד בשיתוף עם מעבדה מאיטליה באופן תדיר במבני אבן שבהם נדרשת תוספת עומס מעבר לקיים. העיקרון של הבדיקה הזו פשוט- מחדירים שתי פלטות הידראוליות שטוחות למישקים של הקיר וביניהם מערכת של מדי תזוזה, ארבעה אנכיים ואחד אופקי. מדידת הלחץ ההידראולי בפלטות, במקביל למדידת התזוזות ע"י חיישנים, נותנת בסופו של דבר את מודול האלסטיות של יחידת קיר ואת העומס לתכן כנגזרת מנקודות הכשל המתגלות בבדיקה (בניגוד לבדיקה שמבוצעת על אבן בודדת בה התפקוד של ליבת הקיר וחומר המליטה במישקים לא נלקח בחשבון). 

בדיקת פלאט ג'ק שנעשתה בקמרונות

       2. טיפול הנדסי שימורי מקיף בקירות ובקמרונות האבן המקוריים. כולל פתרון למילוי החללים בקירות (Grouting injection process), טיפול באבנים, ותכנון נכון לשימוש עתידי במבנה.

       3. שחזור קירות וקשתות בתוואי הקירות המקוריים, וכן רצועת קמרונות בחלקה המערבי של המתחם".

התכנון ההנדסי כלל אנליזות למבנה הקיים (סטטי ודינמי) לקירות האבן, לקמרונות האבן ולקירוי המודרני. "מכיוון שהמבנה נמצא באתר עתיקות רגיש, תכנון קירוי המבנה המודרני ויצירת מרפסת תצפית למבקרים מעל המבנה היה מאתגר", מציין עוז. "הוחלט להימנע מבטון ככל הניתן עקב האפשרות לנזק עתידי כתוצאה מריאקציה כימית בין הבטון והאבן. הקרבה לים הובילה להימנע משימוש בפלדה ככל הניתן והוחלט ע"י הנהלת הפרויקט להשתמש בקורות עץ למערכת הנשיאה של התקרה המתוכננת. קורות עץ אלו הוזמנו מגרמניה בחוזק מיוחד בהתאם להנחיות התקן האירופאי".

שחזור רצועת הקמרונות המערבית במתחם

כדי ליצור תחושת קמרון לחלק המזרחי של הקמרונות, הוזמנו קשתות עץ מגרמניה בקוטר התואם לקמרונות. קשתות אלה נועדו לשאת את הנמכת התקרה האקוסטית. "הקירוי עצמו תוכנן מלוח"דים, משיקולים של הקטנת משקל התקרה וכן יישום עם יציקות בטון מינימליות באתר ועדיפות לאלמנטים טרומיים. בוצעה אנליזה לרעידות אדמה בשיתוף עם פרופ' פרה רוקה (Pere Roca Prof.) וד"ר סבאאס סאלוסטרוס (Savvas Saloustros PhD) מהפוליטכניקו בקטלוניה, ספרד. האנליזה בוצעה במתודה הסטטית - לא ליניארית אנליזת דחיפה (Method N2) " Push Over".

אנליזת אלמנטים סופיים לקורות העץ:  שפר רונן מהנדסים

אנליזה לרע"א PhD Savvas Saloustros, Prof . Pere Roca

מהם האתגרים התכנוניים הגדולים בפרויקט מסוג זה?

"באופן כללי, כל תכנון בסמוך למבנה קיים או בתוך מבנה קיים, עתיק או מודרני הוא מורכב. אין לנו דף חלק להתחלת התכנון, לכל סטייה יש משמעות בשטח ואם התכנון שלך מנותק מהמציאות, מהר מאוד תקבל טלפון מהמבצע בשטח. כשמדובר באתר עתיקות והתכנון מתבצע במקביל לחפירה והחשיפה של האתר, זה מאתגר שבעתיים, דורש ראש פתוח ודינמיות לשינויים בהתאם למה שמתגלה בחפירה. לרוב מה שתכננת בפעם הראשונה לא יוצא לפועל בזמן הביצוע. עניין השינויים מקבל משנה תוקף כשמדובר בשחזור קמרונות אבן, קשתות וקירות שסבלו מעיוותים בשטח. דוגמה: קמרון מס' 1 הינו מהשלב הרודיאני-ביזנטי ונדרש לשחזר את חזית הקמרון עד לפן המערבי של החזית.הבעיה היתה שהקמרון התעוות עם השנים ונוצרו שלוש עקמומיות שונות (רדיוסים לשחזור) ולכן כל אבן נמדדה בטכנולוגיית לייזר ומדידה ידנית ע"י אדר' דני אבוחצירא לצורך ביצוע עם מינימום סטיות.

"אחד האתגרים היה תמיכת קשת הרודיאנית מקורית ששרדה ונסתמה ע"י קיר מאבן שנבנה מאוחר יותר. על גבי קשת זו נשענה רצועת קמרון מס' 4 המקורית. חלק מאבני הקשת נכשלו ונדרש לבצע בה טיפול ותמיכה במספר שלבים של החלפת קיר האבן באלמנטי פלדה מודרניים, כדי לאפשר מעבר קהל בין החללים מצד אחד, ומצד שני לא לגרום להתמוטטות הקשת. לצורך כך נדרשה עבודה של אנשי מקצוע מנוסים ביותר".

  
ועל ידי מי בוצעו העבודות?   

"כלל העבודות השימור והשחזור בוצעו ע"י ענף ביצוע ברשות העתיקות, בהנחיית ראש הענף יורם סעד ומשמרים בכירים דני סיבוני וצגאי אסא, שניהלו צוותי עבודה גדולים לכלל העבודות. אחד האילוצים בחלק מהזמן היה עבודה ללא מנוף – כך שנדרש לתת מענה שהתכנון לא ייפגע מצד אחד ומצד שני שיהיה ישים בשטח".

העבודה במתחם כללה תיאום בין גורמים רבים. "מנהל הפרויקט זאב טמקין, בעל החברה ת.י.ק. פרויקטים, שמתמחה בניהול פרויקטים ותיאום תכנון במבנים לשימור, לצד נציגת משרדו באתר אדר' עינת להק אורפז, ניהלו את הפרויקט במומחיות רבה וערכו תיאום בין המתכננים השונים מצד אחד, לדרישות של הרשויות השונות, הארכיאולוגים והמבצעים בשטח", מדגיש עוז.

באילו חומרים נעשה שימוש ובאיזה אופן?

"עבודות השימור נעשו ע"י חומרים מבוססים סיד באותה הטכנולוגיה המקורית. בחפירות הארכיאולוגיות נמצאו כבשני סיד. האבנים לשחזור נעשו מאבני כורכר. הבנייה המודרנית כללה עץ בחוזק מיוחד שהוזמן מגרמניה, לוח"דים, יציקות בטון משלימות בגג המבנה ובהפרדה מעתיקות, תמיכות נקודתיות בפלדה בלתי מחלידה (פלב"מ 316L)

אילו לקחים נלמדו מהתכנון שיסייעו לפרויקטים הבאים?

"פרויקט זה הינו ייחודי מכל הבחינות ולמדנו דברים רבים בדרך. אך הדברים המרכזיים הם שתיאום ועבודה בצוות בין המתכננים וכן מול הקבלנים, מובילים לתוצאה טובה בסופו של דבר. רתימת אנשי הביצוע לכוונת המתכנן מובילה להצעות ייעול טובות מצד המבצעים ולהקפדה על השלבים הקריטיים החשובים למתכנן. כמו בכל תכנון ובמיוחד בתכנון של פרויקט עם מתכננים רבים ואילוצים רבים, ההתייחסות לפרטים הקטנים מובילה להתאמת התכנון למבנה בפועל ולביצועם באופן מיטבי".

הנחת לוח"דים

הכנה לקירוי פנימי במוזיאון

מרכז המבקרים