© 2017  All works copyright by StudioCHIMERA

New structural geometric relationships- Folded surfaces as a design plan for structural envelopes In the works of Arieh and Eldar Sharon- משטחים מקופלים כמטודת תכנון מעטפות מבניות בעבודות של אריה ואלדר שרון

7/6/2017

** The text below is one chapter of a comprehensive  study of three  works of Architects Arie and Eldar Sharon. Which examines the use of folded surfaces and envelopes in the works of the years during the 1970s in Israel

....
Arieh Sharon is one of the most important and influential figures in the country's built-up character. The period in which he worked with his son Eldar was different and distinct in its architectural products from other years of activity. And led to the writing of an interesting chapter dealing with intergenerational philosophies about construction and planning, and the discussion of geometry and its performance. The preoccupation with these questions was central throughout the entire world, throughout the last century, and continues today even after the information revolution and the outbreak of the digital age
Geometrically folded surfaces, as expressed in the joint works of Arie and Eldar Sharon during the 1970s. Thin, geometrically rigid structural surfaces. They are cost effective, and they can produce relatively large developers. Being constructive and useful to the front of the building in design, they have become an interface between engineers and architects alike.

 

 

 

** הטקסט הינו פרק אחד מתוך מחקר כולל ומקיף על 3מעבודותיהם של אריה ואלדר שרון. הבוחן את השימוש במשטחים מקופלים ומעטפות בעבודותיהם של השנים במהלך שנות ה-70 של המאה ה-20

 

....

אריה שרון הינו אחת הדמויות החשובות והמשפיעות ביותר על אופייה הבנוי של המדינה. התקופה בה עבד יחד עם בנו אלדר, הייתה שונה ומובחנת בתוצריה האדריכליים משנות פעילות אחרות. והביאה לכתיבתו של פרק מעניין העוסק בחיבור פילוסופיות בין דוריות בנוגע לבנייה ותכנון, והעלאת הדיון שבין גאומטריה והפרפורמטיביות שלה. העיסוק בשאלות אלה היה מרכזי בעולם כולו, לכל אורך המאה הקודמת ונמשך גם היום לאחר מהפכת המידע, ופרוץ העידן הדיגיטלי

גאומטרית המשטחים המקופלים, כפי שבאה לידי ביטוי בעבודות המשותפות של אריה ואלדר שרון, במהלך שנות ה-70 של המאה העשרים. משטחים סטרוקטוראליים דקים ונוקשים גאומטרית. הם חסכוניים בחומר, ומסוגלים לייצר מפתחים רחבים יחסית. בהיותם קונסטרוקטיביים, ושימושיים לחזית המבנה בעיצוב, הם הפכו לתחום ממשק עברו מהנדסים ואדריכלים כאחד.

 

שלושה מבנים בלטו מעל היתר:

- ביה"ס לרפואה באוניברסיטת תל אביב,

- מלון בשארם א- שייח' 

- הספרייה לרפואה בבאר שבע.

האם קיימים הבדלים סביב הפרויקטים הללו? מה הם מצליחים לייצר? מה המשמעות של המערכת הבניינית שלהם? ומהם מטודות התכנון? מהי תרומתם של המשטחים המקופלים לעבודותיהם? מהם המאפיינים המכאניים שלהם? והפוטנציאל האדריכלי הגלום בהם?

מעטפות מבניות:

מעטפת מבנית הינה שכבתו החיצונית של המבנה, המקיפה אותו מכל צדדיו, וכוללת אלמנטים מבניים/ קונסטרוקטיביים דוגמאת גגות, קירות, דלתות, חלונות ויסודות

תפקידה המהותי של המעטפת הינו לספק הגנה מפני הסביבה החיצונית ונזקיה. מראשית ימיו, חיפש האדם את האפשרות לבנות למענו מחסה שיספק לו חום, נוחות והגנה.  מכאן אף נגזרה משימתה הבסיסית ביותר של הארכיטקטורה- יצרת מקלט נוח עבור האדם. כלומר, חלל המגן בראש ובראשונה מתנאי מזג אוויר חיצוניים ומנזקי הסביבה השונים, דוגמאת- קרינת שמש חזקה, טמפרטורות קיצוניות, אוויר, ונטילציה, אש, רעש, משקעים רוחות ועוד.. יצירת מעטפת מבנית הוא בבסיסו תכנון שכבה מפרידה, ומגינה, מעין "עור אקלימי" היקפי המכסה את המבנה ו/או את חלל הפנים של המבנה הבנוי.  

 

כל מעטפת מבנית הינה בעלת ארבעה מאפיינים מרכזיים: קונסטרוקטיביות, שליטה, חוויה אסתטית, וחלוקה של פונקציות.

הבחירה של סוג ואופי המעטפת הינה תוצר ישיר של פרמטרים אקלימיים, תרבותיים, כלכליים, טכנולוגיים וחומריים ספציפיים. למרות שישנם הבדלים מהותיים בדרך שבה אנו בונים ומתכננים מעטפות כיום, אל מול הדרך בה בנו לפני אלפי שנים, (כיום המעטפות יכולות להיות גדולות יותר, גבוהות יותר, חזקות יותר, טכנולוגיות יותר ולהיבנות בצורה מהירה יתר), מבחינה פסיכולוגית ופיזית וחברתית, הצרכים האנושיים הבסיסיים הם אותם צרכים בבניית המעטפת.

            ניתן לקטלג את המעטפות לשני סוגים עיקריים- מונוליטיות (עשויות חומר אחד), או מורכבות טקטונית. במעטפות מונוליטיות, חומר אחד ישמש כאלמנט קונסטרוקטיבי, כ"עור" וגם כגימור פנימי של המבנה. כתוצאה מכך, השליטה בחום, זרם האוויר והלחות יהיו חלקיים יותר. לעומת זאת, מעטפות מורכבות הן בעלו שליטה רבה יותר על אלמנטים כמו זרימת החום, ואוורור.           

החוקר והמהנדס Alja Kamija מחלק את המעטפות לשש טיפולוגיות טקטוניות מרכזיות:[1] טבעיות, נערמות, שילדיות קליפתיות/ משטחיות, מעטפות קלות ומעטפות משולבות.

א. מעטפות טבעיות- אלו המעטפות הקדומות והפרימיטיביות ביותר ששימשו את האדם. ונוצרו ע"י פעולות של חציבה וחפירה כמו לדוגמה מערות נזירים, איגלו ומערות בדואים.[2]

ב. מעטפת נערמת (Stacked) - מעטפות הנבנות בטכניקה של הוספה, והצברה של חומר (לרוב אבן). דוגמאת האיגלו, וה-Roman Arch.[3]  לא זקוקות לחיפוי ומשמשות כפנים וכחוץ המבנה

ג. מעטפת שילדית (Frame)- מבוססי טכניקת קורה ועמוד. בשונה מהקבוצה הקודמת, אינם תלויים במשקל עצמם על מנת לספק חוזק קונסטרוקטיבי. אלא ההיפך. החיבור ביניהם הוא שמיצר את החוזק המבני. מעטפות אלה דורשות בד"כ סוג של חיפוי כלשהו. דוגמאת-Gatti Wool Mill/ Luigi Nervi , מגדל אייפל ועוד..[4]

ד. מעטפת קליפתית ומשטחית (Shells and Plates)-  שונים מהותית משתי הקבוצות הקודמות, ובהם למעשה, מתמקדת עבודה זו (ועל כן, יידונו בהרחבה בסעיפים הבאים). לרוב הקליפה נוצרת בצורה אחידה, ולא מורכבת מחלקים נפרדים,  על כן רוב הקליפות והמשטחים המתקפלים, ייבנו מבטון מזוין[5]. הקליפות מאפשרות חופש צורני גדול יותר כפי שהודגם היטב באמצע המאה העשרים . דוגמאת- Turin Exhibition Hall/ Nervi  ועבודותיו של פ. קנדלה[6]

ה. מעטפות קלות- מעטפות הנתמכות  באוויר חם, (דוגמאת כדור פורח) ומסוגלות להגיע למפתחים גדולים מאוד לדוגמא- .[7]BC Place, Expo 86

ו. מעטפות משלובות-  כיום רוב המעטפות, מתוכננות כמעטפות היברידיות, המשלבות מספר מערכות, וקטגוריות שנזכרו לעיל. הקריטריונים לבחירת השילוב יכולים להיות למשל כלכליים, איכות כוח עבודה, חומרים זמינים, צורניות ועוד.

 

משטחים מתקפלים:

המשטח המתקפל צריך לכלול ארבעה יחידות בסיסיות-

1. לוח משופע.

2. לוח לקצה, שתפקידם להקשות את הלוחות הרחבים.

3. "מקשיחים" שתפקידם להעביר את העומסים לתומכים, ולהחזיק את הפלטות לפי הסדר.

 4. עמודים שיחזיקו את המבנה באוויר.

 

 

 

 

 

 

 

 

ביה"ס לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (1970)

מתוך מעטפת המבנה כולו, אתמקד באלמנט אחד מרכזי והוא "המרפסות המתקפלות" הנמצאות לכל אורך חזית הצפונית. כפי שניתן לראות באיור הבא:

 

 

צילום מן החוץ, מתוך  ארכיון שרון, בתוך הארכיון הישראלי לאדריכלות ע"ש דוד עזריאלי.

 

אוניברסיטת תל אביב הוקמה בשנת 1956. הקמפוס של האוניברסיטה מצוי בנקודה גבוהה טופוגרפית, ומאפשר בנקודות מסוימות תצפית עד לים התיכון. ביה"ס לרפואה מצוי בנקודה הגבוהה ביותר בקמפוס, כך שהוא ה"מרוויח" הגדול מהתצפית לים, לשאר הקמפוס, ולשכונות הסמוכות לקמפוס.

 

האלמנט המרכזי במעטפת, הוא המרפסות הבנויות כיחידה קונסטרוקטיבית שלמה, וחזרתית לכל אורך קומות הבניין. תפקידם המרכזי הוא להכניס  אור איכותי לתוך הבניין ולהצל על הפנים. הפרמטר המשמעותי הוא עיצוב ושליטה בהצללה, והכנסת אור יום לתוך המערכת. כפי שניתן לראות בתוכנית הקומה הטיפוסית, כבר מעצם העמדת המרפסות כאלמנט דחוס בין שני מגדלים, המרפסות, יחסית לשאר החזיתות, מוצלות ומוגנות באופן יחסי. כך נוצרת שכבת ההגנה ראשונית מפני גשם, שמש ורוחות.[1] המרפסת מורכבת ממשטחים מקופלים, בצורת משושים, המשוכפלים לכל אורך קומות המבנה. ליחידות יש מבנה סטרוקטורלי עצמאי הנצמד לסטרוקטורה המרכזית. תפקידי החזית במבנה- החדרת אור רך, ונטילציה של אויר, חימום, קשר ויזואלי עם החוץ. המרפסות מייצרות את הרגע המשמעותי במבנה של קביעת יחסי הפנים והחוץ. אלו הן המרפסות היחידות של המבנה, בהם הסטודנטים יכולים לצאת ולהתאוורר, והן ועוצבו כרגעים המשמעותיים בהם פנים המבנה והחוץ פועלים יחד ומתערבבים זה בזה. מעבר לכך, מכיוון שמדובר בקמפוס בו כל מבנה עומד בצורה עצמאית, מנותק בפני עצמו, ישנה חשיבות רבה לנראות הבניין ולייחודו בנוף הבנוי בקמפוס, לעומת מבני פקולטה אחרים.

 

 

הקיפול מאפשר חדירת אור מבוקרת לפנים המבנה, ומסיבה זו מוקמו ספסלי הטון, בתוך הקיפול. כל נוצרו פינות ישבה ומקומות ציבוריים רבים, התורמים רבות למבנה, לאיכויותיו ולמורכבותו.

 

המעטפת והמרפסות המתקפלות:

גובה כל קומה 35 ס"מ. ריצוף 5 ס"מ. עובי הבטון המתקפל 8 ס"מ. הסימטריות היא האלמנט המוביל בעיצוב המשטחים- כך גובה כל קומה הינו 320 ס"מ והמשטחים מתקפלים בדיוק באמצע ציר הX  והY-.בגובה של 32 ס"מ מעל גובה הריצוף מוקמו ספסלי ישיבה, גם הם עשויים בטון, בעובי של 8 ס"מ.[1] ביתר חלקי המעטפת ישנם אלמנטים אלכסוניים טרומיים שהובאו לאתר בשלמותם. יתר חלקי המבנה נוצקו מבטון באתר עצמו. הסימטריה והחזרתיות מובחנים כאלמנטים מובילים בעיצוב ותכנון היחידה המורכבת משני חלקים עיקריים זכוכית ובטון.[2]

 

 

 

[1]  שרטוטי חזית ומידות נוספות ניתן לראות באיור מס' 59 בנספח

 

[2]  עקרונות הסימטריה והחזרתיות יובאו בהרחבה בסעף 5 של עבודה זו

 

החזית כמערכת תרמית- חומריות/ מסה/ כיווניות. הניסיון הוא "לשלוט" בסביבה ע"י מערכת פסיבית שתייצר ונטילציה טבעית של אור, חום ואוויר.

 

הגרעין המרכזי ואזורי הביניים

כפי שניתן לראות באיור מס' 17- הגרעין המרכזי קושר ומחבר פיזית את שני המגדלים, ובו מצויים המעברים הוורטיקליים. בנוסף מסביבו מצויים המסדרונות ואזורים פתוחים כגון חללי ה"הול" ומרפסות- המאפשרים החדרת אור לפנים המבנה, סירקולציה ואוורור פנים המבנה. בקומת הקרקע משמשים אזורים אלה

כפאטיו וכניסה למבנה. שרון מציין בפרוש כי תפקידה של המעטפת במבנה "לספק הגנה אקלימית למבנה, ולייצר תדמית ארכיטקטונית ברורה, וזהות אדריכלית. [1]

הקיפול מאפשר חדירת אור מבוקרת לפנים המבנה, ומסיבה זו מוקמו ספסלי הטון, בתוך הקיפול. כל נוצרו פינות ישבה ומקומות ציבוריים רבים, התורמים רבות למבנה, לאיכויותיו ולמורכבותו.  

 

 

 

[1]  מתוך קיבוץ באוהאוס

 

האלמנט המרכזי במעטפת, הוא המרפסות הבנויות כיחידה קונסטרוקטיבית שלמה, וחזרתית לכל אורך קומות הבניין. תפקידם המרכזי הוא להכניס  אור איכותי לתוך הבניין ולהצל על הפנים. הפרמטר המשמעותי הוא עיצוב ושליטה בהצללה, והכנסת אור יום לתוך המערכת. כפי שניתן לראות בתוכנית הקומה הטיפוסית, כבר מעצם העמדת המרפסות כאלמנט דחוס בין שני מגדלים, המרפסות, יחסית לשאר החזיתות, מוצלות ומוגנות באופן יחסי. כך נוצרת שכבת ההגנה ראשונית מפני גשם, שמש ורוחות.[1] המרפסת מורכבת ממשטחים מקופלים, בצורת משושים, המשוכפלים לכל אורך קומות המבנה. ליחידות יש מבנה סטרוקטורלי עצמאי הנצמד לסטרוקטורה המרכזית. תפקידי החזית במבנה- החדרת אור רך, ונטילציה של אויר, חימום, קשר ויזואלי עם החוץ. המרפסות מייצרות את הרגע המשמעותי במבנה של קביעת יחסי הפנים והחוץ. אלו הן המרפסות היחידות של המבנה, בהם הסטודנטים יכולים לצאת ולהתאוורר, והן ועוצבו כרגעים המשמעותיים בהם פנים המבנה והחוץ פועלים יחד ומתערבבים זה בזה. מעבר לכך, מכיוון שמדובר בקמפוס בו כל מבנה עומד בצורה עצמאית, מנותק בפני עצמו, ישנה חשיבות רבה לנראות הבניין ולייחודו בנוף הבנוי בקמפוס, לעומת מבני פקולטה אחרים.

 

 

 

[1] תמונה מס' 55 בנספח

 

 

כפי שעולה באיור מס' 23 ניתן לראות כי הציר המרכזי מחלק את הקיפול בצורה סימטרית. ובכך מביא ליעילות בהעברת עומסים, כנות קונסטרוקטיבית, ומאפשרת קליפה דקה במיוחד בעלת מפתח רחב יחסית. המשטח המתקפל קשיח מאוד, ויוצרת חלל אחיד ללא גבולות פנימיים

 

קיפול כפול: בתכנית הקומה הטיפוסית ניתן לראות כיצד אלמנט קיפול המשטחים נוצר פעמיים- פעם אחת כשהגרעין "מכופף" ו"נכלא" בין שני המגדלים. זוויות הבניינים, ובפעם השנייה, בקנ"מ קטן יותר, המשטחים המתקפלים בתוך המרפסות עצמן, לכדי יחידות קונסטרוקטיביות עצמאיות משוכללות.

 

 

 

 

זרימת עומסים-

בתרשים הבא ניתן לראות את כיוון זרימת העומסים העוברים לאורך המשטחים המתקפלים ומגיעים ישירות לרצפת כל קומה. כך נוצרת למשעה מערכת עצמאית של כל יחידה מתקפלת. ומערכת כוללת קונסטרוקטיבית שאינה תלויה ביתר המעטפת כלל.  בשרטוט ניתן לראות כיצד המשטחים המתקפלים מזרימים את הכוחות הקונסטרוקטיביים דרכם, וכיצד הקיפול הופך לחלל מובחן ומיוחד.

 

 

[1] תמונה מס' 55 בנספחבדומה למבנים מוקדמים יותר של אלדר שרון, גם למבנה זה ישנה חזית ייחודית, שתרמה רבות לאופיו וייחודו של המבנה בנוף הקמפוס. כמו כן, קיים דמיון רב למבנים מוקדמים ושיטות תכנון ובנייה אצל אריה ואלדר. למשל, לאוניברסיטה KHON KAEN שנבנתה ע"י המשרד בשנת 1968 גם במבנה זה ישנה החזרתיות והסדרתיות (Pattern) הצורנית המכתיבה ומייצרת את המעטפת. גם כאן המבנה בצורתL כשבמרכזו גרעין הסירקולציה המרכזי והפינתי. אותה טכניקה גם הופיעה בביה"ח הצבאי בסאן- סלבדור 1970. הקומות המרכזיות כולאות בתוכן גרעין ורטיקלי מופרד המקשר בין שני האגפים שנוצרו

 

 

 

 

 

 

[1]  Alja Kamija, Sustainable Facades: Design Methods, (New Jersey, 2013) p.103

 

[2]  תמונה מס' 38 בנספח.

 

[3]  תמונת מס' 39-40 בנספח.

 

[4]  תמונה מס' 41 בנספח.

 

[5] . אולם, כפי שאראה בעבודה זו, גם חלקים מודולריים מסוגי פלסטיק או מתכת יכולים להיות בשימוש במבנים קטנים יותר

 

[6]  בסעיפים הבאים תהייה התייחסות מורחבת וספציפית לנושא הקליפה והמשטחים המתקפלים.

 

[7]  תמונה מס' 42 בנספח.

 

 

[1]  P.128.(Oxford, 2012 ),Dictionary of Construction, Christopher Grose

 

Please reload