גישת התכן התפקודי
מהנדס ירון אופיר: "גישת התכן התפקודי מאפשרת שילוב טכנולוגיות מתקדמות להגדלת הבטיחות במבנים באירוע סיסמי"
כולם מדברים על רעידות אדמה, אך מעטים המהנדסים שמתמחים בחיזוק מבנים לרעידות אדמה. אחד השמות שעולים שוב ושוב כדוגמה למשרד המתמחה בתחום זה הוא ירון אופיר מהנדסים. משרדו של ירון אופיר מתמחה בתחום הערכת הסיכונים, האבחון, התכן והשדרוג לרעידות אדמה ולעומסים דינמיים, והוקם כחלק מחזון לשמש בסיס ידע בתחום הנדסת רעידות האדמה בישראל.
מדוע החליט ירון אופיר לעסוק דווקא בתחום זה של רעידות אדמה, מה מייחד את התחום, ומה מתרחש בישראל בפועל כהכנה לרעידות אדמה? אלה חלק מהשאלות שהפנינו אל ירון בשיחה שקיימנו עימו לאחרונה.
מהנדס ירון אופיר
"האור האדום נדלק אצלי אחרי רעידת האדמה בטורקיה ב-1999"
כמו הרבה מהנדסים אזרחיים בישראל, גם מהנדס ירון אופיר הוא בוגר הטכניון. אולם, שלא כמו אחרים, את התואר השני שלו בטכניון עשה ירון בתחום של הנדסת רעידות אדמה. ברזומה של ירון אפשר למצוא מעורבות במיזמים כמו נתב"ג 2000, המרינה בהרצליה, ומיזמי שדרוג סיסמי לבתי חולים, בתי ספר, מתקני תעשייה ומבני ציבור, ובין לקוחות משרדו נמצאים כיום שמות שכולנו מכירים כמו אוסם, תנובה, שטראוס, כיל, בזן, משרד הבריאות, משרד החינוך ועוד רבים אחרים.
ירון, מה מושך מהנדס צעיר לעסוק דווקא ברעידות אדמה?
התחום הזה התחיל לרתק אותי כבר בתואר הראשון, כיוון שהרגשתי שזה תחום ייחודי שבו המחקר פעיל, דינמי ורחוק מלהגיע למיצוי. אולם ההחלטה לעסוק בו באופן מלא נפלה בשנת 1999, במהלך ביקור שלי בטורקיה אחרי רעידת האדמה בחבל קוג'אלי ורעידת המשנה בחבל דוזג'ה. המראות שראיתי שם והדמיון לגישות הבנייה בישראל, במיוחד בעיר הנופש המודרנית בולו, הדליקו אצלי נורה אדומה לגבי ישראל.
מבנה שנפגע בחבל דוזג'ה, טורקיה. צילום: ירון אופיר, 1999
מה ראית שם שגרם לאותה נורה אדומה להידלק?
התחושה בארץ הייתה שהבנייה בטורקיה נחותה מהבנייה בישראל, אך כשביקרתי בערים מודרניות שנפגעו ברעידת האדמה, כמו בולו, ראיתי שהבנייה שם דווקא דומה לישראל בגישה שלה, ובכל זאת הנזק היה עצום. זה היה הרגע שבו בחרתי לעשות את התואר השני בנושא זה, ולהחליט שזה התחום שבו אני מתעמק בקריירה המקצועית שלי.
מדוע נחשב התחום הזה לתת-תחום בתוך הנדסה אזרחית שמעטים עוסקים בו?
יש בתחום הזה כמה גורמים ייחודיים שמצריכים מומחיות מיוחדת. כך, למשל, בעוד מהנדסים רגילים לתכנן עומסים בחשיבה אנכית, ברעידות האדמה התזוזה היא תלת ממדית בדגש על הרכיב האופקי. יותר מכך, אופי התנודה הוא נשלט הזזה, וגישת התכן לכוחות השגורה והמוכרת אינה מתאימה להבנה ולמתן פתרונות תכן ושדרוג הולמים. דמו לעצמכם ניעור של שטיח, שמייצג את תנודת הקרקע ברעידת אדמה. הרכיב מאולץ להזזה, וברעידה חזקה שאליה אנו מתכוננים, חלק מהרכיבים נכנס לתחום הלא ליניארי החומרי, שבו תוספת כוח כבר לא משמעותית, אלא בעיקר התזוזה היחסית בין שני צידי האזור שנכנע. נוסף לכך, ההטרחות הפועלות על הרכיבים המבניים משתנות לאורך הזמן של הפעילות הסיסמית, וגם זו תופעה שפחות נוח למהנדסים להתמודד איתה.
התמוטטות מבנים בדוזג'ה, טורקיה, 1999. צילום: ירון אופיר
וזה לא משהו שלומדים בבסיס התואר של הנדסה אזרחית?
בישראל אין מספיק מודעות לחשיבות הנושא ולכן הידע שמקבלים במוסדות האקדמיים בנושא זה הוא בסיסי וראשוני בלבד. מי שלא בוחר להתעמק בנושא ולהתנסות בו, יתקשה להבין לעומק את התופעה של תנודה סיסמית ולא יפתח את האינטואיציה הנכונה בגישה לפתרונות הנדסיים הקשורים בה.
יש חשיבות לביקורים של מהנדסים באזורי אסון כמו זה שאתה עשית בטורקיה ב-1999?
בהחלט. ביקרתי, יחד עם קבוצת מהנדסים מהחברה, בעוד שני מוקדי רעידות אדמה, בסין בשנת 2008 ובאיטליה ב-2016. כאשר רואים את ההריסות בשטח, מול רישומי הרעידות(Time history records) מבינים יותר לעומק את התופעה של רעידות אדמה ואת דרכי ההתמודדות הנכונות איתה. למשל, ברעידת Amatrice באיטליה ב-2016 אפשר היה לראות בבירור את השפעת הדומיננטיות המובהקת על תנודת הבסיס בכיוון מזרח–מערב שנפגע, לעומת הצד השני שבו לא נצפה נזק כפי שנראה בבירור באיור הבא. תופעה זו נגרמה בגלל "פולס המהירות", שהוא גל הרסני המתקבל לעיתים בנקודות מסוימות בקרבת קו השבר בתנאים מסוימים המשפיעים על אופן מעבר הגלים בקרקע. הסבר ופירוט הרשמים שלנו מהרעידה אפשר לקרוא באתר מִנהל התכנון.
מלון באמטריצה שבו הפגיעה בחזיתות הדרומית והצפונית ברעידה ב-2016 מהווה עדות לדומיננטיות הרעידה בכיוון מזרח–מערב
אז למעשה התחום של חיזוק סיסמי תמיד מותאם פרטנית למבנה ספציפי?
יש קבוצות מבנים בעלות התנהגויות דומות, אך התפיסה היא שלכל מבנה יש הפתרון שלו. יכול להיות ששני מבנים בעלי שלד זהה יזדקקו לפתרונות חיזוק אחרים, כיוון שהם נמצאים על קרקע שונה, ומנגד – יכול להיות ששני מבנים שנמצאים על אותה קרקע יזדקקו לפתרונות שונים כיוון שהתכנון ההנדסי שלהם שונה.
"הגישה של תכן תפקודי מחייבת הבנת שימוש המבנה ולא רק את מיגון המבנה עצמו"
רעידת האדמה בטורקיה ב-1999 לא הדליקה נורה אדומה רק בראשו של ירון אופיר. כתוצאה מרעידת האדמה, ומהמראות הקשים שזכו לסיקור נרחב בישראל בשל פעילות משלחת ההצלה של צה"ל, הוקמה "ועדת ההיגוי הבין-משרדית להיערכות מדינת ישראל לרעידות אדמה". ירון אופיר הוא חבר בוועדת המומחים ההנדסית של ועדת ההיגוי הבין-משרדית, ואף כיהן כיו"ר ועדת המומחים לתקן ישראלי 2413 להערכת עמידות מבנים קיימים לרעידת אדמה וחיזוקם.
ירון, מה מצבה של ישראל מבחינת התקינה?
התקינה הישראלית מפגרת יחסית לתקינה הקיימת בתחום במדינות מסוימות. עם זאת, לשמחתי, בשלוש השנים האחרונות יש שינוי חיובי לגבי התקן הנוגע לחיזור מבנים קיימים (ת.י 413.3), הפותח פתח לגישות מתקדמות, כמו הגישה של "תכן תפקודי".
מה זה "תכן תפקודי"?
הגישה של תכן תפקודי (Performance based), בניגוד לתכן תקני (prescriptive based), לא מסתפקת בלבחון את השאלה אם החיזוק שאנחנו עושים במבנה תואם את דרישות התקן, אלא בוחנת מהו התפקוד הרצוי של המבנה לאחר התרחשותה של רעידת אדמה. לדוגמה: נניח שמדובר במבנה שיש בו מכונת MRI שמשרתת אלפי אזרחים 24/7. לפי גישת התכן התפקודי החיזוק צריך להוביל למצב שבו לא רק שרעידת האדמה לא תמוטט את המבנה או תגרום לנפגעים בנפש, אלא שהמבנה יוכל להמשיך לתפקד כמרפאה אחרי הרעידה ומכשיר ה-MRI, אספקת החשמל אליו והמיזוג בחדר ימשיכו לתפקד. החיזוק נעשה לשם פונקציה תפקודית של המבנה, השימוש שלו בפועל.
והתפקוד משתנה, מן הסתם, בין מבנה מגורים למבנה ציבורי או למפעל?
נכון. אם, למשל, אנחנו מדברים על בית חולים, הרי שחלק מהתכן התפקודי יהיה לוודא שימשיך לזרום חמצן למכונות הדיאליזה של בית החולים, מה שאומר שצריכים לטפל במכלי חמצן ובצנרת המזרימה אותם בין חלקי בית החולים. במפעל העושה שימוש בחומרים מסוכנים, לא מספיק לוודא שהמבנים לא יתמוטטו אלא חייבים להבטיח שלא יתפשט חומר מסוכן החוצה ממתקני המפעל בעקבות רעידת אדמה, ובמפעלים אחרים החיוניים למשק ולכלל האוכלוסייה, כמו מחלבה, יש לדאוג שהמפעל יוכל להמשיך לתפקד, בעת רעידת אדמה ואחריה.
כיצד משפיעה שיטת התכן התפקודי על גישת המהנדס למתן פתרונות חיזוק?
השיטה הזו מחייבת את המהנדס להבין לעומק את התנהגות המבנה. במקרה של רעידת אדמה – מה יקרה למבנה, ומהו תרחיש הכשל הצפוי: מה נכשל ראשון ומה אחר כך. במקרה של מפעל – השיטה מחייבת להבין כיצד יתפקד כל אחד מהאלמנטים במפעל, וכיצד עובד הקשר ביניהם. התכן התפקודי לא מאפשר לך, כמהנדס, לסמן וי על חיזוק ספציפי, אלא להבין מהי המשמעות של החיזוק הזה מבחינת התפקוד של המפעל.
"התכן התפקודי מאפשר גמישות והכנסת טכנולוגיות יישומיות חדשות"
בעוד התחום של הנדסה אזרחית נחשב לשמרני, דווקא בתחום של חיזוק סיסמי אפשר לראות יישום של טכנולוגיות חדשות למכביר, החל משימוש בפתרון המוכר של יריעות פחמן CFRP, דרך שימוש במרסנים ויסקוזיים ומבזבזי אנרגיה, ועד לניתוק ובידוד של מבנים שלמים מהקרקע.
מרסן ויסקוזי שהותקן במכל במפעל בחיפה. באדיבות משרד המהנדסים ירון אופיר
יש סיבה לכך שדווקא בתחום של חיזוק סיסמי אנחנו רואים טכנולוגיות חדשות?
גם כאן יש משקל לגישת התכן התפקודי. הוא הופך את המהנדס לסוג של רופא מומחה, שיכול לאבחן בעיה ספציפית ולטפל בה, במקום לטפל בגוף כולו בגישה כוללנית מדי. ברגע שנדרשים פתרונות ייחודיים למצבים ייחודיים, הטכנולוגיה יכולה להיכנס ולתת מענה. כך, למשל, שימוש במרסנים ויסקוזיים יכול לאפשר חיזוק של מתקן ללא השבתתו. נוסף על כך, במהלך עבודה במפעל יכולים להתגלות תוך כדי עבודה אילוצים שמחייבים לחזור אל שולחן השרטוטים ולמצוא מענה טכנולוגי חדש.
כלומר, בפרויקט חיזוק מפעל, המהנדס ממשיך להיות מעורב גם לאחר התכנון?
זה נכון. ראשית, כאשר מדברים על מבנה קיים, תמיד יש נעלמים. זה יכול להיות עומק היסודות בפועל, או נתון אחר הנוגע לקרקע או למבנה. נוסף על כך, בתעשייה הישראלית אנחנו רואים מפעלים שנבנו בשלבים, עם שיפורים של המסד הקיים ואלתורים שונים. כך, תוך כדי עבודה יכולות להתגלות בעיות של נגישות למתקן או הגבלות טכניות אחרות, ויש למצוא פתרונות חלופיים לביצוע.
אז למעשה פרויקט חיזוק מפעל נגזר מסך החיזוקים הספציפיים שיש לבצע בו?
כן. בחלק מהמקרים הפרויקט יכול להיות מורכב, כזה הכולל טיפול בהרבה אלמנטים במפעל ובקשר שביניהם – אך בחלק מהמקרים הפרויקט יכול להסתכם בחיזוק נקודתי פשוט למכל ספציפי.
ובכל זאת, בעלי מפעלים רבים חוששים לצאת לדרך עם פרויקט כזה. למה?
מנקודת השקפתו של מנהל מפעל, הוא צריך להוציא לא מעט כסף על פרויקט שלא תורם לו לייצור באופן מיידי, ושאף עלול להשבית לו או לשבש לו את העבודה במפעל. זו נטייה טבעית לנסות לדחות כזה פרויקט. בגישת התכן התפקודי אפשר למצוא פתרונות שימזערו את אי הנעימויות האלה, אך עדיין זו אי נעימות. עם זאת, אני פוגש בענפים שונים גם אנשים שמבינים את החשיבות, את החשיבה ואת הצורך – ויוצאים לדרך, במיוחד כשהם מבינים שבאירוע סיסמי הייצור ופעילות הליבה עלולים להיות מושבתים לתקופה ארוכה מאוד ולסכן את ההמשכיות העסקית של המפעל.
מה אפשר לעשות כדי לעודד בעלי מפעלים לצאת לדרך?
צריכים רגולטור חזק יותר שיוכל לתת אולטימטום ברור. נוסף על כך, חסרה בשנים האחרונות יותר הסברה שתעורר מודעות ותפיג חששות בקרב בעלי התפקידים הרלוונטיים במפעלים. אפשר להנגיש את נושא ההמשכיות העסקית, להנגיש ידע בתחום, לקיים כנסים מקצועיים, להסביר את חשיבות השרידות של מפעל והמשך תפקודו לאחר רעידת אדמה ועוד, אבל בפועל, לצערי, הטבע האנושי מלמד שרק אחרי שתתרחש בישראל רעידת אדמה, המודעות לחשיבות הנושא תעלה בהיקף נרחב יותר.
שאלה לסיום: אחרי כל כך הרבה פרויקטים של חיזוק מבנים – עדיין אפשר לאתגר אותך?
אני מרגיש שאפילו לא התחלנו. ברור שקרו דברים ויש התפתחויות. חיזקנו בתי ספר, בתי חולים, מתקנים אסטרטגיים, מפעלים בענפים שונים, אבל כל זה הוא בערך 3%-5% ממה שעוד צריך לעשות.
קישור למאמר:
https://knowledge.binyanar.co.il/מאמרים/מהנדס-ירון-אופיר-גישת-התכן-התפקודי-מא/