קשת השער

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

_{קואורדינטות: 38°37′29″N 90°11′6″W}

"קשת השער" בסנט לואיס שבמיזורי. מבט מהגדה המזרחית של נהר המיסיסיפי. בחזית ניתן לראות על הגדה את המושבים של אמפיתיאטרון המופעים.

קשת השער (באנגלית: Gateway Arch), הידועה גם כקשת השער למערב, היא המבנה הידוע ביותר בעיר סנט לואיס שבמיזורי. הקשת היא חלק מאתר ההנצחה הלאומי להתרחבות מערבה על שם ג'פרסון (Jefferson National Expansion Memorial) וממוקמת על הגדה המערבית של נהר המיסיסיפי.

הקשת נבנתה בשנים 1963 - 1965 על שטח פארק שהוכרז כבר ב-1935 לציון רכישת לואיזיאנה ומסעם הנועז של צמד החוקרים לואיס וקלארק. הפארק הוא בשטח של כ-400 דונם וכולל מלבד הקשת גם את בית המשפט הישן של סנט לואיס ומוזיאון ההתרחבות למערב השוכן במבנה תת-קרקעי מתחת לקשת. במבנה התת-קרקעי גם מוצגים סירטי IMAX, בעיקר בנושאי טבע ובית קולנוע נוסף המציג סרטים על הקשת.

הקשת היא אחת מאטרקציות התיירות החשובות בארצות הברית ופוקדים אותה כשלושה מיליון תיירים מדי שנה, שנייה רק לאנדרטת לינקולן במספר התיירים השנתי במבנה כלשהו. הקשת מסמלת את "שער הכניסה" למערב ארצות הברית ומוקדשת למתיישבים שפרצו את הדרך מערבה במאה ה-19. מתיישבים אלה החלו את מסעם מערבה בעיר סנט לואיס.

הקשת נחשבת למבנה האדריכלי מרשים ומפורסם מאוד שזיכה את מתכנניו בפרסום רב. גובה הקשת הוא 192 מטרים. המרחק בין שתי רגלי הקשת בבסיס גם הוא 192 מטרים. הקשת היא המבנה הגבוה ביותר בסנט לואיס, ועל פי חוק נאסר לבנות בעיר מבנה גבוה יותר.

[עריכה] המבנה

קשת השער מאחורי בניין בית המשפט הישן

קשת השער - מבט מהמדשאה כלפי מעלה

את הקשת תכנן האדריכל הפיני-אמריקאי אירו סארינן לאחר שזכה בתחרות על תכנון האנדרטה כבר ב-1948. המבנה בנוי בצורת קשת פרבולית בעלת יציבות רבה ושימוש אופטימלי בחומר. צורת הקשת המדויקת אינה של פרבולה אלא של קוסינוס היפרבולי, והיא הצורה המתקבלת (בכיוון הפוך) כאשר תולים בחופשיות שרשרת או כבל בעל אותו הרוחב ואותו הגובה. הקשת, שבהביאה פרסום רב לאדריכל ולמהנדס האנסקארל באנדל (Hannskarl Bandel) נראית פשוטה ומינימליסטית אך תכנונה, ובעיקר תכנון בנייתה היו פרויקט מורכב ביותר.

הקשת בנויה מ-71 חוליות בכל אחד משני צידיה, המחוברות זו מעל זו ונפגשות בחלק העליון. כל חוליה תוכננה ויוצרה בנפרד במפעל והובאה לאתר לצורך הרכבתה במעלה הקשת. כל חוליה היא משולש חלול עשוי פלדת אל-חלד שבתוכו נדחס בטון ובמרכזו חלל אוויר. בתוך חלל אוויר זה נוסעות קרוניות מיוחדות העולות לתצפית תיירותית בחלל שבחוליות הקשת העליונות. הקרוניות תוכננו להסתובב בחופשיות בתוך מתקן ההסעה על מנת שהיושבים בו יישארו אופקיים תוך כדי העלייה לאורך הקשת העקמומית. מידות כל חוליה חושבו בעזרת נוסחה פשוטה יחסית שחישב המהנדס באנדל ומבוססת על קוסינוס היפרבולי. חתך כל חוליה הוא משולש שווה צלעות שאחד מקודקודיו פונה אל מרכז הקשת וצלעו המנוגדת פונה אל חוץ המבנה. בכך התקבלה צורה אסתטית והמבנה מסוגל להתנגד לרוחות טוב יותר, משום שרוח הנושבת בניצב למישור הקשת גורמת לה להילחץ אל תוך עצמה.

הבעיה העיקרית בתכנון הקשת הייתה חוסר יציבותה של הקשת במהלך הבנייה. הקשת היא מטבעה מבנה חזק ויציב אך עד השלמתה, אז מונחת אבן הראשה שלה, היא איננה יציבה. גובה הקשת הוא 192 מטר, ולכן גם לא ניתן היה להקים פיגומים בגובה כזה. בניית הקשת בוצעה לבסוף בשלשה שלבים:

בשלב הראשון, שבו רגלי הקשת בזווית כמעט מאונכת לקרקע, חוברו החוליות זו מעל זו ללא חשש לחוסר יציבות. בנוסף, הבטון שנדחס לתוך מבנה הפלדה הוסיף משקל ויציבות.
בשלב השני, שבו החוליות הבאות כבר סטו מאוד מבסיס הקשת, נמתחו בחלקה החיצוני של הקשת כבלי דריכה, שמתחו את הרגל באופן כזה שלא יכלה ליפול או לסטות. כבלים אלו שימשו גם את העגורנים המיוחדים שחוברו בקצה החוליה התורנית האחרונה, והעלו את החוליה הבאה. עגורנים אלו, שיכלו להיתפס סביב החוליות הקיימות של הקשת, על אף רוחבן המשתנה, ולטפס במעלה הקשת תוך כדי בנייה, תוכננו אף הם במיוחד לצורך בניית הקשת.
בשלב השלישי, לאחר שבכל צד חוברו 48 מתוך 71 החוליות של הקשת, כשכבלי המתיחה כבר לא יכלו עוד למתוח באופן יעיל את חוליות הקשת הבאות, שכיוונן כבר היה אופקי יותר, נבנה מסבך פלדה ארוך, שתמך בין שתי רגלי הקשת החופשיות. המסבך מנע משתי הרגליים ליפול אחת לכיוון השנייה וכך אפשר היה להמשיך לחבר חוליות נוספות כמו בשלב הקודם. לקראת חיבור שני צידי הקשת נבנה מסבך נוסף, קטן יותר, שסייע ליציבות בשלבים הסופיים. היום שבו הועלתה החוליה האחרונה, "אבן הראשה", היה יום חג בסנט לואיס - אלפים הצטופפו לצפות בחוליה שהועלתה בלווית דגל ארצות הברית. למרות כל החישובים, לא היו שתי הרגליים מאוזנות בדיוק זו מול זו. העובדים נאלצו להרטיב את אחת הרגליים בזרנוקי מים במשך כמה שעות, על מנת שתתקרר ותתכווץ כלפי הרגל השנייה, כדי שאפשר יהיה לחבר אותן.

לאחר גמר הבנייה הוסרו העגורנים, כבלי המתיחה והמסבכים.

במוזיאון הנמצא בקשת מוקרן סרט המציג את הרקע להקמת הקשת, את מהלך הבנייה, את הבעיות ההנדסיות שעמדו בפני המתכננים ואת יום סיום הבנייה. במשך הבנייה לא נהרג אף עובד, למרות שטרם הבנייה העריכו שפרויקט בסדר גודל כזה יכול לגבות 10 - 50 קורבנות.

[עריכה] נתונים טכניים

צורתה של הקשת היא לפי נוסחת קו השרשרת (עקומה קטנרית - catenary), שהיא צורתה הטבעית של שרשרת התלויה בהשפעת כח המשיכה בין שני קצוות, אולם בהיפוך. צורה זו מקנה לקשת יציבות טובה מזו של כל צורה אפשרית אחרת.

רוחב בסיס הקשת: 192 מטר
גובה הקשת: 192 מטר
אורך צלע של חוליה בבסיס המבנה: 16.64 מטר
אורך צלע של חוליה בראש המבנה: 5.18 מטר
משקל הפלדה: 4,644 טון
משקל הבטון: 34,570 טון
מספר מדרגות במבנה: 1,076
מעליות: שתיים. בכל אחת שמונה תאי נוסעים המכילים חמישה מושבים כל אחד.

[עריכה] המתמטיקה של מבנה הקשת

כאמור, הקשת בנויה בצורת קו שרשרת הפוך, צורה שנותנת יציבות מרבית לקשתות. הנוסחה שהוגשה עם תכניות הבנייה פשוטה למדי: $Y=A \left ( \cosh \frac {X}{L} C- 1 \right )$ .

נוסחה זו [1] מתארת את הצנטרואיד (קו מרכז הכובד) של הקשת שעובר בתוכה, וקושרת בין $\ X$ - המרחק האופקי מקצה אחד של הצנטרואיד, ל- $\ Y$ - גובה הצנטרואיד של הקשת באותה נקודה.

$\ L$ , $\ A$ ו- $\ C$ הם קבועים שנגזרים מתוך ממדי הקשת:

$A = \frac {f_c}{\frac{Q_b}{Q_t}-1} = 68.7672$

$C = \cosh^{-1} \frac {Q_b}{Q_t} = 3.0022$

$\ f_c$ הוא הגובה המרבי של צנטרואיד הקשת: 625.0925 רגל.
$\ Q_b$ הוא שטח החתך המרבי של הקשת בבסיסה: 1262.6651 רגל מרובע.
$\ Q_t$ הוא שטח החתך המינימלי בראש הקשת: 125.1406 רגל מרובע.
$\ L$ הוא חצי מרוחב הצנטרואיד בבסיס הקשת: 299.2239 רגל.

[עריכה] פעלולים

טיפוס, צניחה על ראש הקשת, קפיצת בנג'י, קפיצת בסיס או טיסה בין רגלי הקשת אסורים בתכלית האיסור והעובר על כך מסתכן בקנס כספי גבוה ובמאסר בפועל. למרות זאת, עם השנים נמצאו כמה הרפתקנים שניסו את כוחם בפעלולים מסוכנים.

ב-1980 ניסה קנת' סווירס לצנוח על ראש הקשת ומשם לקפוץ לקרקע. ואולם הוא גלש לאורך אחת הרגליים אל מותו.
11 מטוסים קלים עברו בין רגלי הקשת במשך השנים. הראשון עשה כן פחות משנה לאחר השלמתה.
הפעלול המדהים ביותר אירע ב-14 בספטמבר 1992. ג'ון וינסנט מניו אורלינס טיפס במשך הלילה על הצד החיצוני של הקשת כשהוא נעזר במצמדי יניקה שהצמידו אותו ללוחות הפלדה. הוא הגיע לראש הקשת, הצטלם, צנח מראש הקשת בקפיצת בסיס והסתלק, לא לפני שהשאיר עותקים של הצילומים בתחנות הטלוויזיה המקומיות. וינסנט נתפס כעבור זמן מה וישב בכלא מספר חודשים.

[עריכה] אירועים

מופע זיקוקים מעבר לקשת השער

רחבת הקשת ופארק ג'פרסון מהווים מוקד לאירועים המוניים בעיר סנט לואיס. המפורסם שבאירועים אלה הוא סוף השבוע של יום העצמאות של ארצות הברית החל ב-4 ביולי. האירועים ביום זה הם הגדולים ביותר בארצות הברית וכוללים מופעי בידור, להקות זמר, מתקני משחקים לילדים, פארק שעשועים נייד ודוכני מזון ומשקה. פעמיים ביום מתקיים מפגן אווירי של מיטב טייסי הפעלולים בארצות הברית. המפגן האווירי נפתח במפגן צניחה חופשית כאשר הצנחנים עוברים בין רגלי הקשת, בדרך לנקודת הנחיתה. חברת בואינג שלה מפעל תכנון והרכבה של מטוסים צבאיים בעיר, מממנת תצוגה של מטוסי קרב דוגמת מטוס הקרב-הפצצה הרייר הממריא אנכית, או המפציץ האסטרטגי B-2. שיאם של האירועים הוא במופע זיקוקין די-נור מרהיב שנמשך כ-30 דקות, והוא הארוך ביותר בארצות הברית.