تفاوت اسکلت بتنی و فلزی، مزایا و معایب

مقدمه

معمول‌ترین روش‌های ساخت ساختمان‌ها در سراسر دنیا، سه روش ساختمان با مصالح بنایی، ساختمان با اسکلت فلزی و ساختمان با اسکلت بتنی است. سازه‌های بدون اسکلت معمولاً در ساختمان‌هایی با مساحت و ارتفاع کم که از اهمیت بالایی برخوردار نیستند به کار می‌رود. در ایران قبلاً سازه‌های فلزی رواج بیشتری داشت، اما امروزه به دلیل شناخت مزایای سازه‌های بتنی، این نوع اسکلت جایگاه بسیار خوبی در صنعت ساخت‌وساز پیدا کرده است. انتخاب نوع اسکلت فلزی یا بتنی به عوامل تعیین‌کننده بسیار زیادی وابسته است. که مهم‌ترین آن‌ها شامل: منطقه جغرافیایی ،محل احداث سازه، مقاومت موردنیاز سازه، زمان لازم برای تحویل پروژه، بودجه موردنیاز برای انجام پروژه می‌شود. در این مقاله از مجله پله به تفاوت سازه فلزی و بتنی می‌پردازیم و مزایا و معایب سازه‌های فلزی و بتنی را موردبحث و بررسی قرار می‌دهیم.

سازه بتنی یا فلزی؟

سازه بتنی یا فلزی؟ این سوالی‌ است که امروزه برای بسیاری از افرادی که در حوزه ساخت و ساز فعالیت میکنند، چه از مهندسین با تجربه و چه از مهندسین بی تجربه، پیش خواهد آمد. در پاسخ به این سوال باید بگوییم که استفاده از هریک از این نوع سازه‌ها، بسته به موقعیت و شرایط ممکن است معایب و مزایای خود را داشته باشد. برای تصمیم گیری بهتر در این زمینه بهتر است ابتدا با هریک از این سازه‌ها کمی آشنا شوید.

سازه بتنی

همانطور که از نام این سازه پیداست، سازه بتنی به سازه‌ای گفته می‌شود که اسکلت آن از بتن آرمه باشد؛ در جریان باشید که بتن آرمه از سیمان، شن، ماسه،فولاد،میلگرد و تشکیل شده است. لازم به ذکر است که اسکلت‌های بتنی معمولا به صورت عمری طراحی می‌شوند؛ این بدین معناست که هر مهندس طراح سازه بتنی، این نوع سازه را برای عمر معینی طراحی می‌کند. به عنوان مثال یک سازه بتنی ممکن است برای طول عمر 60 سال طراحی شود..

مزایای استفاده از اسکلت بتن

از مزایای ویژه اسکلت بتنی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

• مقاومت در برابر اقلیم‌های مختلف آب و هوایی
• مقاومت در برابر آتش سوزی
• دسترسی بهتر و ساده‌تر به مصالح ( سیمان و ماسه )
• هزینه کمتر اجرا نسبت به اسکلت فلزی
• شکل پذیری و امکان قالب گیری بتن در اشکال مختلف

معایب استفاده از اسکلت بتن

علاوه بر این، منطقی خواهد بود که بتوان برای اسکلت بتنی معایبی نیز برشمرد. معایبی همانند:

• عوامل خارجی حین بتن ریزی می‌­توانند باعث ناهمگنی خواص بتن شوند.
• زمان‌ بر بودن آرماتوربندی و قالب بندی اسکلت بتنی
• وزن بیشتر سازه نسبت به اسکلت فلزی

سازه فلزی

در مقابل سازه فلزی نیز مشابه سازه بتنی، همانطور که از نامش پیداست، از مصالح فلزی چون میلگرد، تیرآهن، نبشی، ناودانی، تیرهای اصلی و فرعی، قوطی‌های ستونی، اتصالات مختلف، پیچ و مهره و غیره تشکیل می‌شود. این ساز‌ها معمولا از وزن کمتری برخوردارند.

مزایای استفاده از اسکلت فلزی

از مزایای اسکلت فلزی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• شکل پذیری و مقاومت بالای فولاد در برابر خرابی
• مصالح اسکلت فلزی از پیش تولید شده است
• مساحت اشغالی توسط اسکلت فلزی، کمتر از بتنی است
• سرعت عمل بالاتر در اجرای پروژه اسکلت بندی

معایب استفاده از اسکلت فلزی

اما از معایب اسکلت فلزی نیز می‌توان موارد زیر را در نظر داشت:

• دشواری جوشکاری و ایجاد اتصالات در اجرای سازه
• ایجاد زنگ زدگی و خوردگی
• مقاومت کم در برابر آتش سوزی

مقاومت سازه بتنی بیشتر است یا فلزی ؟

در حالت کلی می‌توان گفت نسبت مقاومت فلز به وزن آن، در مقایسه با بتن بزرگ‌تر است. نکته دیگر این‌که مقاومت فلز  در مورد نیروهای کششی و فشاری و برشی تقریباً یکسان بوده و در نیروهای رفت و برگشتی، نیروی کششی و فشاری قابل تبدیل بوده و این باعث می‌شود، سازه فلزی عکس‌العمل خوبی نشان دهد؛ اما در بتن، مقاومت فقط در نیروهای فشاری خوب بوده و بتن در مورد نیروهای کششی و برشی عملکرد ضعیفی دارد و درصورتی‌که با میلگرد مسلح نشود، به‌راحتی ترک برداشته و تخریب می‌شود..

ضمناً فلز  به دلیل همگن بودن مواد و شکل‌پذیری بالا، نیروهای دینامیکی و ضربه‌ای را به‌خوبی تحمل می‌کند، درحالی‌که بتن به دلیل ساختار ناهمگن خود،ترد و شکننده است و در مقابل این نیروها و انفجار ترک خورده و عملکرد سازه مختل می‌شود.

مقاومت در برابر آتش

اسکلت بتنی از لحاظ مقاومت در برابر حرارت و آتش‌سوزی شرایط بهتری دارد، چرا که فلز با قرار گرفتن در معرض آتش و افزایش دما با کاهش مقاومت مکانیکی روبرو می‌شود. به همین دلیل در هنگام وقوع سوانح آتش‌سوزی، مقاومت سازه بتنی بیشتر از اسکلت فلزی است. البته مقاومت فولاد در برابر آتش را می‌توان افزایش داد، اما معمولا هزینه‌بر است.

 مزایای اسکلت بتنی نسبت به فلزی

به نظر شما مزایای اسکلت بتنی نسبت به فلزی چیست؟ درصورتی‌که سرعت اتمام پروژه برای ما اولویت داشته باشد، سازه فلزی گزینه مناسب‌تری از سازه بتنی است؛ زیرا اسکلت بتنی باید طبقه به طبقه اجرا شود و زمان لازم برای قالب‌بندی، شمع‌بندی و گیرش اولیه بتن را باید در نظر بگیریم. این در حالی است که در اسکلت فلزی ،امکان اجرای بی‌وقفه تمام طبقات به‌صورت هم‌زمان با یکدیگر وجود دارد. حتی در صورت تهیه اسکلت فلزی پیش‌ساخته از کارخانه و مونتاژ در محل پروژه، سرعت اجرا از حالت عادی بیشتر هم می‌شود.

اگر بخواهیم به صورت کامل‌تری به مزایای اسکلت بتنی نسبت به فلزی اشاره کنیم بهتر است بگوییم که در اسکلت بتنی امکان شکل‌پذیری میلگرد به صورت‌های مختلف، مقاومت در برابر انواع آب و هوا، مقاومت بیشتر در برابر آتش‌سوزی به نسبت اسکلت بتنی، هزینه اجرای کمتر و دسترسی راحت‌تر به مصالح وجود دارد.

همچنین از مزیت‌های مهم سازه‌های فلزی، امکان توسعه سازه بعد از بهره‌برداری است.بدین معنی که اگر کارفرما یا صاحبان سازه ساختمانی بخواهند طبقه‌ای به ساختمان اضافه نمایند، سازه فولادی این قابلیت حائز اهمیت را دارد که با متصل نمودن ستون به ستون‌های از قبل اجرا شده با اتصال پیچی یا جوشی و اتصال تیرها و … سازه را توسعه داد..

مورد دیگر محدودیت‌های اجرای سازه بتنی در شرایط جوی سرد و گرم است.که سرعت اجرای کار را پایین آورده و حتی در مواردی کار را متوقف می‌کند، که سازه فلزی از این محدودیت‌ها مستثنا است..

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی از لحاظ مقاومت سازه

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی چیست؟ برای انتخاب یک اسکلت مناسب برای ساختمان،ابتدا باید نوع بهره‌برداری از ساختمان و درجه اهمیت آن را تعیین کنیم. در مقایسه مقاومت ساختمان بتنی و فلزی،نمی‌توان یکی را مقاوم‌تر از دیگری معرفی کرد. چون در صورت طراحی مناسب و اجرای خوب سازه، هر دو اسکلت باید بتوانند نیروهای وارده را به‌خوبی تحمل کنند؛ اما در مورد نیروی زلزله، وزن سازه یکی از عوامل تشدیدکننده این نیرو است و ازآنجاکه وزن اسکلت بتنی از وزن سازه فولادی بسیار سنگین‌تر است، نیروی زلزله شدیدتری به اسکلت بتنی وارد می‌شود.

سازه بتنی یا فلزی در مقابل زلزله

وزن بیشتر سازه بتنی برای بسیاری از افراد این تصور را ایجاد کرده است که اسکلت بتنی،در قیاس با اسکلت فلزی، در برابر زلزله مقاومت بهتری دارد؛ در عمل اما این قیاس چندان درست نیست و چنین موضوعی تا حدود زیادی وابسته به طراحی و اجرای صحیح سازه است. اما به طور کلی باید بگوییم اسکلت فلزی در صورت اجرای اصولی، در مقابل زلزله و سایر بارهای جانبی مقاومت بهتری دارد..

تفاوت اسکلت بتنی با اسکلت فلزی در مواد مصرفی

در اسکلت فلزی مقدار آهن مصرفی بستگی به موارد مختلفی نظیر نوع مهاربندی سازه دارد و به شکل تقریبی می‌توان گفت: برای سازه‌هایی با مهاربندی هم‌مرکز و یا غیر هم‌مرکز هستند و به شکل تقریبی ۴۵ تا ۷۰ کیلوگرم آهن برای هر متر مربع لازم است (اگر وزن آرماتورهای سقف را محاسبه نکنیم)، برای سازه با قاب خمشی نوع متوسط بین ۶۵ تا ۱۰۵ کیلوگرم و برای نوع ویژه آن بین ۷۰ تا ۱۱۵ کیلوگرم آهن برای هر متر مربع لازم است (اگر وزن آرماتورهای سقف را محاسبه نکنیم). برای سازه‌هایی که دارای سیستم قاب دوگانه یا ترکیبی هستند، در حدود ۷۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم برای هر مترمربع، آهن لازم است.

همچنین برای اجرای هر مترمربع اسکلت بتنی، تقریبا نیاز به ۸۰۰ کیلوگرم تا یک تُن بتن وجود دارد ولی محاسبه قیمت تمام شده این مقدار بتن به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:

• عیار سیمان
• نوع سنگدانه مصرفی
• افزودنی‌ها

سخن پایانی

در این مطلب از وبلاگ مجله پله به برسی اسکلت بتن و اسکلت فلزی پرداختیم و مزایا و معایب هریک را از نظر مقاومت در برابر آتش،مقاومت در مقابل زلزله و… برسی کردیم.امیدواریم این مقاله برای شما مفید واقع شود.

منابع : اصفهان آهن