spacer
spacer
spacer
spacer
שימור חומות ירושלים
קורס שימור בארכיאולוגיה
התעדה למשמרים
New Integrated Knowledge based approachs to the protection of cultural heritage from Earthquake-induced Risk

ערים היסטוריות


ירושלים, העיר העתיקה


בית הכנסת 'החורבה': שימור שרידיו ושחזורו

נפת העיר העתיקה של ירושלים, משרד השטח

פרויקט שימור חומות ירושלים
שיקום ושימור קמרונות
יבגני איבנובסקי, אינג' עופר כהן


מאמר זה מבוסס על הרצאה בכנס ה-7 של איגוד המהנדסים לבנייה ותשתיות, 22-21 בנובמבר 2011
 
'מנהרות הכותל' הפכו בשנים האחרונות מוקד משיכה להמוני מבקרים. חלק בלתי נפרד מפיתוח התיירות במקום הוא שימור של מבנים עתיקים ושל ממצאים ארכאולוגיים. הקמרונות במתחם 'מנהרות הכותל' נושאים את העומס של מבני העיר שנבנו מעליהם. אלו נבנו בתקופות שונות ובטכניקות בנייה מגוונות.
בשל הערך התרבותי של המתחם ובשל העומס המסיבי המופעל עליהם, פעולות השימור של הקמרונות מתבצעות בסטנדרטים מחמירים מבחינה הנדסית, בהתאם לעקרונות השימור ולאתיקה המקצועית.
 
החפירות הארכאולוגיות ב'מנהרות הכותל' הן חלק מפיתוח התיירות ומטרתן לחשוף ממצאים ושרידים ארכאולוגיים ולאפשר תנועה בטוחה של מבקרים במתחם. רשות העתיקות מבצעת את החפירות ואת עבודות השימור במקום.
 
חלקו הראשון של המאמר עוסק במאפייני בנייה עתיקה: סוגי קמרונות, טכנולוגיות בנייה ושינויים טיפולוגיים וסגנוניים במהלך התקופות. חלקו השני מתמקד בשימור הקמרונות, לאור הניסיון שהצטבר בעשור האחרון בעבודת רשות העתיקות ב'מנהרות הכותל'.
 

הקדמה

מנהרות הכותל, שימור קמרונות
עתיקות הן נכסי תרבות. עלינו, המעורבים בתהליכי השימור והפיתוח, מוטלת אחריות כלפי החברה, להגן על נכסי המורשת ולשמרם. העיקרון הבסיסי המנחה את עבודת המשמר הוא שימור הערך התרבותי של המורשת. שיקולים נוספים כגון מצב ההשתמרות הפיזי והחומר המקורי משפיעים גם הם על אופי ההתערבות. השאיפה של המשמר היא לעכב תהליכי בליה והרס ולשמור את השרידים במצבם הפיזי הדומה לזה שהיה בזמן חשיפתם, בלי לגרום לעיוות או לאובדן הערכים המגולמים בהם. בין העקרונות המנחים את פעולתנו שימוש באמצעים לא-הרסניים והתערבות הפיכה ככל שניתן. סטייה מעיקרון זה מחייבת הצדקה מיוחדת.

אתר 'מנהרות הכותל', על שרידיו הארכאולוגיים, נושא מגוון ערכים תרבותיים ובהם: ערכים היסטוריים, ערכים חברתיים,דתיים ולאומיים, ערכים אמנותיים, ארכיטקטורה וערך מדעי למחקר הארכיאולוגי. סמיכותן של המנהרות לכותל המערבי אף מעצימה את המשמעות התרבותית שלהן.

בשל חשיבותו של האתר פעולות השימור בו נעשות בהקפדה יתרה על פי עקרונות השימור המקובלים שנוסחו במסמכי מדיניות בינלאומיים ולאומיים. אמנת ונציה (סעיף 5) לדוגמה, קובעת, בין היתר, את היחס למבנה ולשימוש בו; שימור המונומנטים יהיה פשוט יותר אם ישתמשו בהם למטרה כלשהי לתועלת הכלל. שימוש מעין זה רצוי ובלבד שלא ייעשה שינוי בתכנית המבנה ובעיטוריו. רק במגבלות אלה אפשר להתיר את ביצוע ההתאמות הנדרשות מתוך שינוי הייעוד.

במדיניותה לשימור מורשת התרבות הבנויה, המבוססת על מסמכי מדיניות שימור מהעולם, הגדירה רשות העתיקות, כי תינתן עדיפות לשימוש בטכנולוגיות מסורתיות ובחומרים מקוריים. זאת ועוד, שימוש בחומרים חדשים ייעשה רק לאחר שינסו חומרים אלה ויוודאו, כי אינם גורמים נזקים לאתר, וכי הם לא ימנעו או יכשילו טיפולים חוזרים בעתיד.

מאפייני בנייה עתיקה

מסורות בנייה עברו מדור לדור ומתקופה לתקופה, ולכן לא תמיד אפשר לתארך באופן ודאי את המבנה לפי טכנולוגיית הבנייה שלו. בפרקטיקה הארכאולוגית מתארכים מבנים בעזרת ממצא קטן הנחשף בשטח האתר, כגון: כלי חרס, כלי מתכת, מטבעות, תכשיטים, חלקי לבוש וכדומה. נוסף לכך, עדויות היסטוריות כתובות, אם קיימות, מעניקות לנו מידע נוסף על האתר.
 
משחר ההיסטוריה ניסה האדם להתגונן מפגעי טבע וסביבה, תחילה במערות ובשלב מתקדם יותר הוא החל לבנות מבנים בעלי קירוי הנתמך בקירות או בעמודים . חומרי הבנייה העיקריים בעת העתיקה היו בוץ, אבן וצמחייה. לכן, בתקופות הקדומות היה אפשר לקרות משטחים, יחסית מצומצמים, בשל המגבלות לשאת משקל עצמי, במפתח ישר בעץ ובאבן.
 
התפתחות טכנולוגית ניכרת בבנייה חלה בתקופה הרומית, עם תחילת השימוש ב"בטון רומי" (חומר מליטה על בסיס סיד בתוספת אפר וולקני). מתקופה זו הפך השימוש בקשתות ובקמרונות שכיח. בשיטה זו היה אפשר לקרות משטחים רחבים תוך הפחתה ניכרת בנקודות סמך. טכנולוגית בנייה זו שימשה את האנושות, בשינויים קלים, במשך כאלפיים שנה, עד שהמציאו את הבטון המזוין בשנת 1848. סוגי הקמרונות והקשתות השתנו בהתאם להתפתחות בטכנולוגיות הבנייה ובחומרים ובהתאם לסגנון האדריכלי בכל תקופה (ר' נספח - מאפיינים תקופתיים של בניית קמרונות).
 
תפקידו העיקרי של הקמרון כאלמנט מבני הוא קירוי שטח ונשיאת העומס המצוי עליו. הקמרון, בדרך כלל, נסמך על קירות מסיביים (קמרון חבית), או על אומנות (קמרון צלב). לרוב, מבנה הקמרון מופיע כחלק ממערכת קמרונות התומכים זה את זה.
 
בעת העתיקה הייתה המתכת יקרה מאוד, ולא נעשה בה שימוש כרכיב קונסטרוקטיבי. עץ שהיה בשימוש נרחב בכל התקופות, לא שרד בשל תנאי אקלים ואירועים היסטוריים כגון: שריפות, רעידות אדמה, חורבן וכדו'. במספר מקרים נחשפו שרידי קורות עץ באתרי עתיקות.
 
הקמרון בנוי אבנים מסוגים שונים וחומר מליטה על בסיס סיד. חומרים אלו נועדו לעמוד בעומסי לחיצה. בניגוד לחומרי בנייה מודרניים כמו בטון מזוין או מתכת, חומרי הבנייה העתיקים עומדים במאמצי מתיחה ויש להם עמידות "מספקת" גם בעומסי גזירה.
 
עומסי הלחיצה בקמרונות מועברים באמצעות סידור מיוחד של אבני הבנייה מחלקו העליון של הקמרון אל צדדיו, אל קיר התמך וממנו ליסודות ולקרקע. משום שחלק מהעומס יוצר דחף לצדדים, נדרש איזון של הסכמה הסטטית בצדי הקמרון. הדבר נכון בקמרון חבית וגם בקמרון מחודד אם כי במידה פחותה.
 
עקב פיזור כוחות העומס אל צדי הקמרון, נוצרים מאמצי לחיצה על אבני הבנייה. בקמרונות חבית עקומת המאמצים עוברת קרוב לעקב הקמרון, ולכן אנו מזהים בליה מואצת של אבני הבנייה באזור עקב הקמרון.

מנהרות הכותל, שימור קמרונות
עם גורמי ההרס במבנים עתיקים אפשר למנות את השפעתן של התערבויות מאוחרות ובהן:

1. בניית קירות חדשים יוצרת עומס נקודתי במקומות לא מתוכננים.

2. תוספת קומות מגבירה את העומס הכללי על המבנה הקדום, עומס שלא תוכנן בזמן הבנייה.

3. התקנת תשתיות מודרניות: 
א. התקנת מערכות חימום, מיזוג אויר ותאורה. כאשר השימוש בהן לא מביא בחשבון את השפעתן על חומרי הבנייה, נהיה עדים להאצה של תהליכי בליה בקמרונות.  
ב. העברת תשתיות, כגון תעלות ביוב או ניקוז, שאינה מביאה בחשבון את המבנה הקונסטרוקטיבי עלולה לפגוע בקמרון ולהסיט את נקודות העומס. הסטה זו גורמת לעיוותים מבניים ובמקרים קיצוניים לקריסה.
חפירה לשם הנחת קווי מים, ביוב או הנחת יסודות למבנה שאינה מתחשבת בהימצאותם של מבנים עתיקים מתחת לפני השטח הופכת לאיום ממשי עליהם.
ג. תחזוקה לקויה של תשתיות אלו לרוב משפיעה על סדר העומסים המופעלים על הקמרון. כך למשל:
     - כאשר תעלת ניקוז או ביוב נפרצת, נוזלים רבים ניגרים וגורמים להחלשה של נקודות קונסטרוקטיביות עיקריות במבנה הקמרון. 
     - זרימת מים או ביוב, באופן תמידי, שוטפת את חומרי המליטה ממילוי הקמרון, מליבת הקיר ומהמישקים ומאיצה תהליכי בליה והרס, את נפילת אבני בנייה ואת התרופפות חוזקו של המבנה.

4. העדר תחזוקה שוטפת של המבנים העתיקים או תחזוקה לא הולמת: חדירת מי גשם ומי שופכין לתוך מבנה הקמרון מאיצה את תהליך הבליה של אבני הבנייה ושל חומרי המליטה ומובילה לתהליכי הרס.
 

שימור קמרונות

מנהרות הכותל, שימור קמרונות
תהליך שימור מבני קמרונות יתנהל לפי מצב המבנה בזמן חשיפתו.
כאשר החללים מלאים שפכי אדמה נדרשת חפירה ארכאולוגית. מטרתו העיקרית של השימור בשלב פינוי שפכי אדמה הוא ייצוב זמני של המבנה. הייצוב מאפשר לצוות החופרים להתקדם בחפירה בבטחה. הפעולה העיקרית היא התקנת תמיכות לקמרונות והארכתן בהתאם להתקדמות החפירה. ככל שתעמיק החפירה, כך יתארכו התמיכות ותימנע סכנת ניתוק וקריסה של האלמנט. נוסף לכך, לצורך תמיכה יבוצעו בזמן החפירה פעולות שימור ראשוניות כמו מילוי חומרי מליטה או השלמת אבני בנייה במידת הצורך.
המטרה העיקרית של פעולות אלו היא להביא את הקמרונות לייצוב מקסימלי. עם סיום עבודת החפירה וניקוי החלל, יוכל צוות השימור להתחיל לבצע פעולות שימור יסודיות. בשלב זה הקמרונות ישומרו באופן מלא וייוצבו באופן קונסטרוקטיבי. 
במקרים שבהם חלל הקמרון ריק, פעולות השימור של הקמרון יכללו:

תיעוד העיוות בחתך קמרון. שרטוט עטוון אבו מורד
1. תיעוד. תיעוד הקמרון לפני ההתערבות כדי לאמוד את מצבו הפיזי. התיעוד נעשה על פי רוב במדידה ידנית או בסריקת לייזר. חתך הקמרון נותן אינדיקציה לעיוותים ולמידת חומרתם. התיעוד יכלול תכנית סופר-פוזיציה מעודכנת, הקשורה גם למבנים הנמצאים מעל למבנה המטופל.

2. ניתוח תוצאות המדידה. המדידה משמשת בסיס לניתוח סטטי של המבנה המתבצע בעיקר בעזרת סרטוט חתכים ותכנית סופר-פוזיציה. ההשוואה בין מדידות חתך הקמרון למודל הגאומטרי שלו מאפשרת ללמוד את העיוותים הקיימים.

 

תיעוד קידוחים לזיהוי חללים בליבה. רישום: עליזה ון זיידן
3. זיהוי חללים בליבת הקמרון. לצורך זיהוי חללים פנימיים בליבת הקמרון מבוצעים קידוחי בדיקה על פני שטח הקמרון. רשת ('גריד') הקידוחים מספקת מידע על הימצאותם של חללים ועל מיקומם, ומאפשרת להעריך את הנפח שלהם. פעולה זו מאפשרת לאמוד את כמויות החומרים וכוח האדם הנדרשים לשימור הקמרון. טכניקה זו נמצאה אמינה ופשוטה לעומת שיטות בדיקה לא חודרניות.
הניסיון שנרכש באתר 'מנהרות הכותל' לימד אותנו, כי שיטות הבדיקה הבלתי חודרניות נכשלו בשל רמות הרטיבות והמליחות הגבוהות בליבת הקמרונות. 
 
4. תמוך זמני של הקמרון. התערבות פולשנית בקמרון עלולה להחליש אותו בזמן ההתערבות ואף לגרום לניתוקים ולקריסה של הקמרון או של חלקים ממנו. כדי למנוע קריסה מיושמות תמיכות, לפני ההתערבות, על פני כל שטח הקמרון. תמוך זה מבוצע באמצעות אגדים. 
צפיפותם ועובי הקורות נקבעים על פי חישוב המשקל העצמי של הקמרון, עובי הליבה והעומס המרבי של מבנים הנמצאים מעל מבנה הקמרון.
 

תמוך זמני של הקמרון
5. חיזוק פני השטח של הקמרון. עומק פעולה זו נקבע על פי המצב הפיזי של חומר המליטה שבין אבני הבנייה ומצבן הפיזי של אבני הבנייה. פעולות החיזוק כוללות:
     5.1 ניקוי חומר מליטה רופף בין אבני הבנייה והסרתו ומילוי מישקי האבן בחומר מליטה על בסיס סיד.
     5.2 השלמת אבני בנייה חסרות באמצעות אבנים בהתאמה לבנייה המקורית, לסוג האבן ולפרטי סיתות הגמר המקוריים. עם זאת, בהתערבות זו ניצור הבחנה בין השחזור לבין המקור. נוסף לכך, השלמת אבן ביציקת 'בטון על בסיס סיד' תתבצע במקרים שבהם אין די שטח מגע בין האבן המשוחזרת לאבנים סמוכות לה.
תהליך היציקה כולל: התקנת תמוך זמני לשטח המיועד ליציקה לצורך העברת העומס לקרקע, התקנת רשת זיון מקרבון או מפיברגלס (בשל ריאקציות בין סיד וברזל) והזרקת חומר מליטה בלחץ באמצעות מכשור המיועד למטרה זו.

אהל יצחק, קמרונות לאחר שימור
6. מילוי חללים בליבת הקמרון. מילוי חללים בליבת הקמרון מבצעים על ידי הזרקות חומר מליטה אל הליבה. על בסיס ממצאי רשת הקידוחים (ס' 3 לעיל) נקבע את מיקומן של נקודות ההזרקה ונסמן אותן. בכל נקודה מתקינים צינור פלסטיק, שאליו נחבר מיכל לחץ המלא בחומר מליטה להזרקה. חומר המליטה הוא על בסיס סיד בור ועובי האגרגטים שבו עד 0.5 מ"מ. הרכב החומר הזה מאפשר מילוי מקסימלי של החללים בליבת הקמרון. ההזרקה מיושמת באופן שיטתי, מלמטה כלפי מעלה. הלחץ המותר בהזרקה הוא אטמוספרה אחת בלבד. הכמות שאפשר להזריק ביום נקבעת לפי מצבו של הקמרון המטופל.
אף שלא ניתן להגיע למילוי מוחלט של החללים בליבת הקמרון, פעולה זו מבטיחה את שלמות הקמרון לאורך זמן. בהנחה ש- 70% מנפח הליבה עשוי אבנים, כ- 30% מנפח הליבה יהיה חומר מליטה. חישוב נפח הליבה וסיכום נפח חומר המליטה שהוזרק נותנים לנו אינדיקציה נוספת למצבו של הקמרון לפני ההתערבות.

7. עיגון. בגמר עבודות השימור ולאחר התקשות חומר המליטה שהוזרק לליבת הקמרון, נעגן את פני שטח הקמרון אל הליבה. העיגון מתבצע בעזרת עוגני "גרב", שהם עוגני חיכוך פסיביים בשיטת SINTEC. העיגון מוחדר לתוך קדח ולאחר מכן אל "גרב" העשויה מבד, העוטפת את העוגן, חומר מליטה מיוחד מוזרק לתוך ה"גרב" ויוצר את החיכוך והלחץ הדרוש.

8. הסרת תמיכות. לאחר יישום העוגנים והתקשותו של חומר המליטה שהוזרק אפשר להסיר את התמוך הזמני. תהליך הייבוש אורך כחודשיים.
 
 
לסיכום, שימור קמרונות עתיקים הוא פעולה מורכבת שהצלחתה תלויה בגורמים רבים. מטרת השימור היא לייצב מבנים עתיקים ולעכב את תהליכי הבליה וההרס. פעולה זו חיונית לטובת השימוש בהם לצורכי החברה בהווה.
 

נספח

מאפיינים תקופתיים של קמרונות (מידות כלליות לצורך המחשה בלבד)
 
תקופה רומית (37 לפסה"נ - 324 לסה"נ). מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה מסיביות (100 ס"מ  X60 ס"מ X 60 ס"מ)
  2. סיתות מדויק (אבני גזית)
  3. מישקים בין אבני הבנייה- מינימלי (3-0 ס"מ)
  4. חומרי מליטה על בסיס סיד בור וחומר הידראולי
  5. חתך קמרון אפייני: 'חצי חבית'
  6. שימוש עיקרי במונומנטים כגון: גשרים, ביצורים, קשתות ניצחון, מזרקות
תקופה ביזנטית (324-638 לסה"נ). מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה מסיביות (80 ס"מ X 50 ס"מ X 50 ס"מ)
  2. סיתות לא מוקפד, קיים גם שימוש באבני גוויל (לא מסותתות)
  3. מישקים רחבים בין אבני הבנייה (5-3ס"מ)
  4. חומרי מליטה על בסיס סיד בור
  5. חתך קמרון אפייני: 'חצי חבית'
  6. שימוש עיקרי במבני ציבור
תקופת איסלמית הקדומה ('בית אומיה')638-1099 לסה"נ. מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה מסיביות (100 ס"מ  X60 ס"מ X 60 ס"מ)    
  2. סיתות מדויק (אבני גזית)
  3. שימוש רב בעיטורים מסותתים באבן או סטוקו בטיח.
  4. מישקים בין אבני הבנייה - מינימלי (3-0 ס"מ)
  5. חומרי מליטה על בסיס סיד בור
  6. חתך קמרון אפייני: 'חצי חבית'
  7. שימוש עיקרי במבני ציבור או בארמונות השליטים

תקופה צלבנית ואיובית (1244-1099לסה"נ). מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה בגודל בינוני (60 ס"מ X 40 ס"מ X 40 ס"מ)
  2. סיתות מדויק (אבני גזית)
  3. בנייה בשילוב אבני גזית ואבני גוויל
  4. מישקים בין אבני הבנייה ברוחב מינימלי (3-0ס"מ)
  5. חומרי מליטה על בסיס סיד בור
  6. חתך אופייני: קשת מחודדת
  7. שימוש במבני ציבור, בביצורים, למגורים
תקופה ממלוכית (1516-1244 לסה"נ). מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה קטנות (50 ס"מ X 30 ס"מ X 20 ס"מ)
  2. סיתות בסיסי
  3. שימוש בחומרי מליטה על בסיס סיד
  4. מישקים רחבים בין אבני הבנייה (5-3 ס"מ)
  5. חתך אופייני: קשת מחודדת
  6. שימוש עיקרי במבני ציבור, בביצורים, למגורים
תקופה עות'מאנית (1917-1516 לסה"נ). מאפיינים:
  1. שימוש באבני בנייה קטנות (50 ס"מ X 30 ס"מ X 20 ס"מ)
  2. סיתות בסיסי
  3. שימוש בחומרי מליטה על בסיס סיד
  4. מישקים רחבים בין אבני הבנייה (5-3 ס"מ)
  5. חתך אופייני: קשת מחודדת
  6. קמרונות צולבים וקמרונות מפורשים
  7. שימוש עיקרי במבני ציבור, למגורים, בגשרים

---------------------------
פברואר 2012
 
תודות:
יעל רוזנטל, מהנדסת
עטוון חאדר, מודד
עמית רוזנבלום, עליזה ואן זיידן, יוסי ואקנין, שירן סבג, יוני תירוש הכהן - מינהל שימור, רשות העתיקות
 
 
 
 
 

site built by tetitu
 קרדיט