מהנדס היברידי: ד"ר דורון שלו מחבר בין הנדסה אזרחית להנדסה אווירונאוטית

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
ד"ר דורון שלו

אתר האינטרנט של המהנדס ד"ר דורון שלו לא נראה כמו שאר אתרי האינטרנט של המשרדים בתחום ההנדסה האזרחית. בצד התחום של "הנדסה אזרחית" ניצבים בראש האתר תחומים צפויים פחות שבהם משרדו עוסק, כמו "הנדסה אווירונאוטית" ו"אנליזות מכאניות". ואכן, ד"ר דורון שלו, בעל תואר Ph.D במכניקה שימושית, ותוארי M.Sc ו B.Sc בהנדסה אזרחית מטעם הטכניון בחיפה, הוא שם שתמצאו כמעט בכל מיזם הנדסי שיש בו חדשנות או אתגר.

בין תכנון לתכנון, הצלחנו לתפוס את ד"ר שלו לריאיון קצר על חדשנות בתחום השמרני של הנדסה אזרחית ועל חיזוקי מבנים בחומרים מרוכבים כמו יריעות סיבי פחמן – CFRP.

"אני מדבר איתך על מטוסי קרב ולוויינים, אז חיזוק של תקרת בטון? זה בקטנה"

את הריאיון אנחנו פותחים עם תובנה שלנו מהשטח. עד לפני כשנתיים נטו מהנדסים לבחור בפתרון של ברזל ובטון כפתרון ראשון לחיזוק מבנים, ורק אם התעוררו אתגרים מיוחדים – שקלו את התכנון ביריעות סיבי פחמן. כיום, המצב שונה: יותר ויותר מהנדסים בוחרים בפתרון של שימוש בחומרים מרוכבים כפתרון "קו ראשון" לחיזוק מבנים.

דורון, השוק השמרני מתקדם לפתרונות טכנולוגיים יותר כמו יריעות סיבי פחמן?

זה לא קשור לשוק, זה קשור לידע. כשהמשתמשים הפוטנציאליים לא בקיאים במשהו, הם נוטים להשאיר אותו כאופציה מרוחקת יותר, וכך נהגו גם מהנדסים עם הפתרון של חומרים מרוכבים. כיום, הרבה יותר מהנדסים נחשפים לידע בתחום הזה, קוראים עליו חומר, משתתפים בהשתלמויות, וכך הם צוברים יותר ויותר ביטחון לגבי הפתרון הזה.

אבל אתה בטחת בפתרון הזה לפני כולם. למה?

אני מתעסק עם החומרים האלה כבר עשרות שנים, אם כי לא בתחום הבנייה. אני מגיע מהתחום האווירונאוטי ומתכנן כלי טיס עד היום, והתכנון הזה כולל חומרים מרוכבים בשגרה. אני מדבר איתך על מטוסי קרב, אני מדבר איתך על טילים ועל לוויינים, אז חיזוק של תקרת בטון או קורת בטון? זה בקטנה. אפילו לא בקטנה, במזערית.

איך בעצם זלגה הטכנולוגיה של חומרים מרוכבים מענף התעופה לענף הבנייה?

האמת שזה התחיל עם מישהו שהיה ידיד טוב שלי משווייץ, פרופסור אורס מאייר ממעבדות EMPA, העוסקות במחקר בתחום הבנייה. פרופ' מאייר היה הראשון שהדגים, בשנת 1987, שהטכנולוגיה של שימוש ביריעות סיבי פחמן, שהיה מוכר בתעשייה התעופה כבר משנות השבעים של המאה הקודמת, מתאים גם לחיזוק מבנים. אני זוכר שביקרתי במעבדות שלו ליד ציריך. הוא בנה הרבה מאוד קירות וקורות והדביק עליהם את היריעות כדי לבחון את החיזוקים בפועל. אגב, הוא נעזר בחומרים המרוכבים של חברת סיקה, שעד היום נחשבת לחברה מובילה בתחום.

פרופ׳ אורס מאייר. התמונה באדיבות: מעבדות empa

 

מתי הגיעה הטכנולוגיה הזו לישראל?

לקח לזה זמן. בכל זאת, השמרנות מאפיינת את התחום של הנדסה אזרחית. בתחילת שנות התשעים של המאה הקודמת, לאחר שפרשתי מהתעשייה האווירית כמתכנן מטוסים, נכנסתי לתחום ההנדסה האזרחית. הנציגים של חברת סיקה בישראל, גילאר, ביקשו ממני להצטרף אליהם לנסיעה לשווייץ כדי להתרשם מהיישומים שלהם ולבחון אם אסכים לתכנן פתרונות עם חומרים מרוכבים לחיזוק מבנים. בסוף הביקור אמרתי להם: "חברים, לי אין בעיה עם זה. אני מכיר את זה, יודע לחשב את זה", והתחלתי. אני חושב שהייתי הראשון בארץ.

"השאלה אם לחזק בברזל ובטון או ביריעות פחמן היא כלכלית"

אם לפני 25 שנה כבר תכננת חיזוקים עם יריעות פחמן, אז למה רק לאחרונה השימוש בהן צבר תאוצה?

תראה, חומר מרוכב שונה לגמרי מהחומרים שמהנדסים אזרחיים מכירים, שהם חומרים המכונים "איזוטרופיים", כלומר כאלה שהתכונות שלהם שוות לכל הכיוונים. חומר מרוכב, לעומת זאת, הוא כזה שהתכונות שלו שונות לכל כיוון. הטכנולוגיה של חומרים מרוכבים היא מתוחכמת. אתה בעצם בורא, יוצר חומר לפי השימוש המיועד לו, שזה דבר שמהנדס אזרחי לא מכיר, כיוון שהוא משתמש בחומרים כמו פלדה ובטון שמגיעים מראש עם תכונות שוות.

"יוצר חומר לפי השימוש המיועד לו"? נשמע כמו מדע בדיוני.

אבל זה לא. ניקח, למשל, כנף של מטוס. אנחנו יודעים איך היא פועלת: היא מתכופפת וגם מתפתלת. אז אנחנו יוצרים מראש חומר שיתאים לשימוש הזה, על ידי כיוון של הסיבים בהתאם לפעולה הצפויה. למעשה, כל חלק וחלק במטוס המתוכנן מחומרים מרוכבים, אנחנו ממציאים לו חומר אחר לגמרי. אלה אותם סיבים אולי, אבל שמים אותם בכיוונים שונים, שבפועל מייצרים חומר שהוא אחר לגמרי. בריאה חדשה.

ד"ר דורון שלו בשדה התעופה אילן רמון באילת

אז איך מתמודדים מהנדסים אזרחיים עם הטכנולוגיה הזו?

השימוש שעושים בחומרים מרוכבים בהנדסה האזרחית הוא בסיסי מאוד. בניגוד לתעשיית התעופה, שבה המהנדס מתכנן את סוג החומר שהוא צריך בהתאם לייעוד החלק, יריעות סיבי פחמן בהנדסה אזרחית מגיעות כמוצר מדף שכבר תוכנן מראש, שכיוון הסיבים בהן, הארוגים בשתי וערב, קבוע. יותר מכך, המהנדסים שעושים שימוש במוצרים של סיקה משתמשים בתוכנה ייעודית שעושה עבורם את החישוב, ואף לוקחת מקדמי ביטחון. לי זה נשמע פשוט, כי דברים שתכננתי עם חומרים מרוכבים טסים עד החלל, אבל מהנדסים אזרחיים שלא מכירים את סוג החומר הזה מרגישים שהם צריכים לצבור בו ביטחון, ולכן לקח זמן עד שהטכנולוגיה הזו חדרה לשוק. ככל שהמהנדסים ייחשפו ליותר ידע בתחום הזה, הם ישתמשו בחומרים האלה יותר. זה חלק ממה ש"בניין הארץ" עושים, ואני שמח לסייע ולהרצות בכנסים ויבמי השתלמות שהם מארגנים.

 

אז מבחינתך, יריעות סיבי פחמן הן הפתרון הראשון שיש לשקול לחיזוק מבנים?

אני חושב שהשיקולים צריכים להיות כלכליים. מבחינה מקצועית אין הבדל בין הפתרון של יריעות סיבי פחמן לפתרון של חיזוק בבטון ופלדה. שני הפתרונות עובדים. לכן, ההכרעה צריכה להיות כלכלית: איזה פתרון הכי משתלם בראייה כלכלית רחבה. עם זאת, יש מקרים שבהם יריעות פחמן הן באמת פתרון מתבקש, למשל בחניונים שהגובה שלהם מתוכנן מלכתחילה כאופטימלי, ואם אנחנו צריכים לחזק את התקרה עם קורות פלדה, אנחנו מנמיכים את הגובה בכ-30 ס"מ. לעומת זאת, הדבקה של יריעות פחמן בעובי של 2 מ"מ נותנת מענה מצוין, אם מיישמים אותה כמו שצריך ובעזרת בקרה תהליכית קפדנית.

ובכל זאת, פסיכולוגית עושה טוב יותר בעין לראות קורת ברזל מאשר יריעת פחמן של 2 מ"מ.

אשתי היא פסיכולוגית. אני מהנדס. אני מסתמך על החישובים המקצועיים, לא על מה שאני מרגיש.

"צפויה קטסטרופה, והיא יכולה להתרחש תוך כדי השיחה שלנו"

חלק מהצורך בחיזוק מבנים נובע מהחשש לרעידת אדמה. אישית, אתה מודאג?

אישית אני רגוע, כי אני יושב בבניין שהייתי מעורב בתכנון שלו ואני יודע שהכול בסדר, גם בקומה 18. אבל אני מסתכל מהחלון החוצה עכשיו ואני רואה פה מבנים של חמש, שש קומות, ישנים, משנות השישים–שבעים, ברמת גן. אני רואה את המצב של הבניינים האלה, ככה בעין בלתי מזוינת, ואני אומר לך שצפויה קטסטרופה. היא יכולה להתרחש עוד לפני שאנחנו מסיימים את השיחה שלנו. בכל שנייה.

אכן קראתי שסטטיסטית, רעידת אדמה משמעותית אמורה להתרחש בשנים הקרובות.

הסתברות לא תמיד מספרת את הסיפור. יכול להיות שסטטיסטית אירוע קורה פעמיים במאה שנה, אבל הפעמיים האלה הן שנה אחר שנה. בכל מקרה, אנחנו מתכננים את העמידות לעומסים מפני רעידות אדמה לפי הסתברויות של אחת ל-125 שנה, 475 שנה, 1,250 שנה ו-2,475 שנה. אנחנו בוחרים את ההסתברות הזאת, בהתאם לחשיבות הפרויקט, וככל שהחשיבות שלו גדולה יותר, כמו בית חולים, תחנות משטרה, גשרים, מתכננים לרעידה קריטית יותר, קרי רעידה שצפויה אחת ל-2,475 שנה. אבל כאמור, זו סטטיסטיקה. רעידות אדמה יש בכל רגע. גם עכשיו יש רעידות אדמה בישראל. בכל רגע נתון יש. האדמה רועדת כל הזמן, אבל זה ברמות כאלה שזה לא מורגש ולא עושה כלום עד שיום אחד זה קורה. זה יכול להיות גם היום.

התקינה הישראלית מכירה בפתרון של חיזוק מבנים לרעידות אדמה באמצעות חומרים מרוכבים?

אני יושב בשבע ועדות תקינה, ובשתיים משמש כיושב ראש, ונתקל לא מעט במקומות בהם התקינה הישראלית חסרה. עם זאת, אנחנו מאוד מתקדמים באימוץ התקינה האירופאית, וכך נהיה הרבה יותר מסודרים. כך, למשל, כיו"ר הוועדה לתקן הנוגע לרעידות אדמה למבנים קיימים (413-3), הכנסתי גם אופציה לשיפור עמידות של מבנים ברעידות אדמה בעזרת חומרים מרוכבים. השיפור בתקינה נדרש גם בנושאים אחרים כמו תקן עומסי רוח בבניינים גבוהים וכיצד לבצע לו אנליזה ומדידה.

אסדת גז באמצע הים ותחנה מרכזית מרחפת

המיזמים שמתכנן משרדו של ד"ר דורון שלו בתחום ההנדסה האזרחית, מרשימים בכל קנה מידה: אסדת הגז הטבעי לווייתן, תכנון תקרת רציפי התחנה המרכזית החדשה בירושלים, טרמינל פתח תקווה, איצטדיוני כדורגל, מגדלים, גשרים ועוד שלל מיזמים המתוכננים עבור מגוון טכנולוגיות ושיטות. המיזם של התחנה המרכזית החדשה בירושלים, למשל, כולל שימוש בטכנולוגיה של "תקרות דרוכות"(תקרה דרוכה במפתח של 125 מ' על 35 מ').

התחנה המרכזית החדשה בירושלים

 

אני מבין שאתם עוסקים די הרבה בתכנון תקרות דרוכות?

נכון, אנחנו מתכננים למעלה מ-90% מהתקרות הדרוכות בישראל. השימוש בתקרות דרוכות מאפשר להגדיל מאוד את התסבולות של הבטון. כלומר, אפשר להעמיס את הבטון בעומסים הרבה יותר גדולים ולבנות אותו במפתחים גדולים יותר. כך, למשל, בפרויקט של תכנון תקרת רציפי התחנה המרכזית בירושלים, תכננו תקרה דרוכה שהיא כנראה הגדולה בארץ, במפתח של 125 מ' על 35 מ', זה כמעט כמו מגרש כדורגל שתלוי באוויר על סמכים היקפיים.

לסיום, את האמת: אפשר עוד לאתגר אותך במשהו, או שאחרי אסדת הגז כבר אי אפשר?

אסדת הגז היתה באמת פרויקט מיוחד: בניית מבנה ניצב בלב ים. זו הייתה חוויה מדהימה של 7 שנים. בכל זאת, אנחנו, מה שנקרא, עכברי יבשה, וכרישי הים רואים את הדברים אחרת מאיתנו. אבל אל תעשה ממני איזה גאון מיוחד. פשוט למזלי הייתי בכמה צמתים בחיים שלי שהציבו אותי במקומות של יתרונות.

אהבתם? שתפו!

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print
על מה עוד תרצה לקרוא?