تعریف اسکلت بندی ساختمان
اگر بخواهیم بگوییم اسکلت بندی ساختمان چیست باید انواع مختلف آن را بررسی کنیم. اسکلت ساختمان از تیرها و ستون هایی ساخته می شود که وظیفه پابرجا نگه داشتن کل ساختمان را بر عهده دارند. اسکلت ساختمان می تواند بارهای عمودی و افقی که به ساختمان وارد می شوند را تحمل کند و باعث پایداری ساختار کل سازه شود.
برای اسکلت بندی ساختمان ها از مواد مختلفی مانند خشت, سنگ و فولاد استفاده می شود. در صورتی که ساختار اسکلت سازه فولادی باشد می تواند میزان بار زیادی را تحمل کند, در این صورت از مواد سبکی تشکیل می شود و دارای مقاومت لرزه ای بالایی هم خواهد بود.
همچنین ساخت اسکلت های فلزی در مقایسه با سازه های بتنی ساده تر و سریعتر صورت خواهد گرفت.در ادامه ی این مقاله پله با انواع اسکلت سازه ها و مزایا و معایب هریک آشنا خواهید شد.
تاریخچه اسکلت بندی ساختمان
چارچوب یا اسکلت ساختمان که وظیفه تحمل وزن ساختمان را بر عهده دارد توسط دیوارهای سازه پشتیبانی می شود. ساختمان های دارای اسکلت از قرون وسطی در اروپا رواج پیدا کردند. در آن زمان اسکلت ها با استفاده از آجر پر می شد.
در سال 1885 ساختمان خانه بیمه در شیکاگو به عنوان اولین سازه ای که 10 طبقه بود که با اسکلت فلزی و بتن مسلح ساخته شد.
فولاد و بتن ازجمله متداول ترین مصالح مورد استفاده در سازه های بزرگ معاصر هستند. در قرن نوزدهم همچنان از دیوارهای آجری یا سنگی همراه با مکمل هایی مانند چدن استفاده می شد. اولین بار ویلیام لو بارون جنی در شیکاگو یک اسکلت از جنس آهن و فولاد ساخت. هرچند با آغاز قرن بیستم بتن هم به عنوان رقیب اصلی فولاد وارد عرصه رقابت شد.
انواع اسکلت ساختمان از لحاظ جنس
اسکلت خشتی معایب و مزایا
در این نوع ساختمان ها از خشت به عنوان ماده اولیه برای ساخت اجزای مختلف اسکلت ساختمان مانند تیرهای اصلی و ستون ها استفاده می شود. در گذشته از این نوع ساختمان های خشتی زیاد ساخته می شد. ازجمله مزایای اسکلت بندی خشتی می توانیم به ارزان بودن مواد اولیه, دوام و پایداری بالا در زمین های فاقد رطوبت و خشک و عدم انتقال حرارت و سرما اشاره کنیم. معایب این نوع اسکلت هم مقاومت کم در برابر نیروهایی مانند زلزله و حرارت هستند.
اسکلت آجری
اسکلت سنگی معایب و مزایا
اگر بپرسید یکی از رایج ترین مواد اولیه برای ساخت اسکلت بندی ساختمان چیست, باید به سنگ اشاره کنیم. بسیاری از ساختمان هایی که در اروپا در زمان رم باستان و حتی در ایران و پیش از اسلام با استفاده از سنگ ساخته شده اند تا کنون سالم باقی مانده اند. از مزایای اسکلت بندی سنگی می توانیم مقاومت بالا در برابر تغییرات آب و هوایی و حرارت, هزینه پایین, دسترسی راحت و مقاومت در برابر زلزله را نام ببریم. ازجمله معایب آن هم سنگین شدن اسکلت ساختمان است
اسکلت فلزی و انواع اتصالات
در اسکلت های فلزی اغلب نیاز است که اجزایی مانند تیرها و ستون ها با استفاده از روش های مختلف به هم متصل شوند. در زیر می توانید انواع اتصالات در اسکلت بندی فلزی را مشاهده کنید:
- اتصالات جوشی : در اتصالات جوشی الکترودها یا مفتول های فلزی تحت حرارت بالا قرار می گیرند و موجب ترکیب قطعات فلزی می شوند.
- اتصالات پیچ و مهره : در این روش برای اتصال قطعات مختلف از پیچ و مهره استفاده می شود. انواع اتصال پیچ و مهره در فلزات شامل اتصال ساده و اتصال صلب می شود.
- اتصالات پرچی : روش اتصال پرچ های فولادی در اسکلت های فلزی به این صورت است که ابتدا باید پرچ ها را تحت حرارت بالا قرار دهند, سپس آن ها را درون بخش اتصال می گذارند و روی طرف دیگر آن می کوبند تا محکم شود. پرچ ها بعد از سرد شدن باعث اتصال قطعات به هم می شوند.
اسکلت فلزی جوشی
اسکلت فلزی جوشی، یکی دیگر از انواع اسکلت فلزی است. از اسکلت فلزی جوشی برای ساخت سازه‌ها و ساختمان‌ها در صنایع مختلف از جمله صنایع ساختمانی، خودروسازی، دریایی و صنایع فلزی استفاده می شود. در این روش اتصال، اجزای فلزی به یکدیگر از طریق جوشکاری وصل می شوند و مزایا و معایب خاص خود را دارد.
مزایای اسکلت فلزی جوشی
1. قدرت و استحکام بالا:
اتصالات جوشی اسکلت فلزی، معمولاً دارای استحکام بالا و قدرت برابری هستند که می‌توانند بارهای سنگین را تحمل کنند.
2. اتصالات محکم و بدون لغزش:
جوشکاری فلزات، اتصالات محکم و بدون لغزشی ایجاد می‌کند که می‌تواند به استحکام و پایداری سازه کمک کند.
3. اتصالات ضد آب و هوا:
اتصالات جوشی معمولاً مقاومت خوبی در برابر آب، رطوبت و عوامل جوی دارند که می‌تواند عمر مفید سازه را افزایش دهد.
4. زمان اجرا کمتر:
جوشکاری فلزات به طور عمومی زمان کمتری نسبت به روش‌های دیگر اتصال فلزات می‌طلبد که می‌تواند زمان و هزینه‌های پروژه را کاهش دهد.
اسکلت فلزی پیچ و مهره
این اسکلت یک روش متداول برای اتصال قطعات فلزی در ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی است. اسکلت پیچ و مهره هم یکی دیگر از انواع اسکلت فلزی است. در این روش، اتصالات بین قطعات فلزی با استفاده از پیچ و مهره انجام می‌شود که این روش از جمله روش‌های سریع و کارآمد برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر محسوب می‌شود.
مراحل اتصال با اسکلت فلزی پیچ و مهره:
- حفره‌کردن: در ابتدا، بر روی قطعات فلزی که قرار است به یکدیگر متصل شوند، حفره‌هایی برای قرارگیری پیچ‌ها ایجاد می‌شود.
- قرار دادن مهره و پیچ: مهره و پیچ در حفره‌های ایجاد شده در قطعات فلزی قرار داده میشوند.
- پیچ‌کردن: پیچ با استفاده از ابزار مناسب (مانند گونی، دستگاه پیچ‌گوشتی و غیره) به مهره پیچ خورده و قطعات فلزی به یکدیگر متصل میشوند.
مزایای اسکلت فلزی پیچ و مهره
استفاده از اسکلت فلزی پیچ و مهره برای اتصال قطعات فلزی در ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی دارای مزایای بسیاری است. در زیر به برخی از این مزایا
-
سهولت و سرعت اتصال:
روش اتصال با استفاده از پیچ و مهره به دلیل سهولت اجرا و نیاز به ابزار ساده، اتصالات را به سرعت و با کمترین زمان ممکن انجام می‌دهد.
-
قابلیت تنظیم و تعویض:
اسکلت فلزی پیچ و مهره امکان تنظیم و تعویض قطعات را فراهم می‌کند. در صورت نیاز به تغییرات یا تعمیرات، قطعات به راحتی قابل تعویض هستند.
-
مقاومت و استحکام:
اتصالات با پیچ و مهره به دلیل استفاده از مواد فلزی مقاوم و استحکام بالایی دارند. این نوع اتصالات می توانند بارهای سنگین را تحمل کرده و استحکام لازم را فراهم کنند.
-
هزینه کمتر:
استفاده از اسکلت فلزی پیچ و مهره به طور کلی هزینه کمتری نسبت به روش‌های دیگر اتصال فلزات دارد. این امر می‌تواند به کاهش هزینه‌های ساخت و نصب کمک کند.
-
زمانبندی بهتر:
استفاده از اسکلت فلزی پیچ و مهره باعث بهبود زمانبندی پروژه‌ها و کاهش زمان اجرا می‌شود. این روش سریع و کارآمد است و می‌تواند زمان اجرای پروژه را بهبود بخشد.
-
قابلیت انعطاف:
اسکلت فلزی پیچ و مهره به عنوان یک روش اتصال استاندارد در صنایع مختلف استفاده می‌شود و قابلیت انعطاف بالایی در انجام اتصالات مختلف دارد.
استفاده از این نوع اسکلت فلزی به عنوان یک روش اتصال معمول در صنایع مختلف از جمله صنایع ساختمانی، خودروسازی، صنایع فلزی و غیره، به دلیل سرعت، سهولت، مقاومت و هزینه کمتر، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد.
معایب اسکلت فلزی پیچ و مهره
استفاده از اسکلت فلزی پیچ و مهره برای اتصال قطعات فلزی در ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی مزایای زیادی دارد، اما همچنین معایبی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. در زیر به برخی از معایب اسکلت فلزی پیچ و مهره اشاره می‌کنم:
-
ضعف در مقاومت به زلزله:
اتصالات با استفاده از پیچ و مهره ممکن است در مقابل نیروهای زلزله ضعیف عمل کنند. این نوع اتصالات معمولاً مقاومت کمتری نسبت به نیروهای لرزه‌ای دارند.
-
خطر خوردگی و زنگ زدگی:
در محیط‌هایی که دارای رطوبت و شرایط آب و هوایی نامساعد هستند، پیچ و مهره‌ها ممکن است به زنگ زدگی و خوردگی مبتلا شوند که می‌تواند به کاهش استحکام و عمر مفید اتصالات منجر شود.
-
نیاز به نگهداری منظم:
اتصالات با پیچ و مهره نیاز به نگهداری و بازرسی منظم دارند. بررسی و تعویض پیچ و مهره‌ها در صورت لزوم، برای حفظ استحکام و ایمنی اتصالات ضروری است.
-
پتانسیل برای لغزش:
در صورت نبود تنظیمات و تنظیمات صحیح، اتصالات با پیچ و مهره ممکن است دارای پتانسیل لغزش و عدم استحکام باشند که می‌تواند به مشکلات ایمنی و عملکردی منجر شود.
- هزینه نگهداری و تعمیرات:
نیاز به نگهداری و تعمیرات منظم برای اتصالات با پیچ و مهره می‌تواند هزینه‌های اضافی را به پروژه اضافه کند و زمان و هزینه‌های بیشتری را مورد نیاز کند.
-
محدودیت در باربری:
اتصالات با پیچ و مهره ممکن است محدودیت‌هایی در باربری داشته باشند و نتوانند بارهای سنگین را به خوبی تحمل کنند.
با توجه به معایب مطرح شده، در انتخاب روش اتصال برای سازه‌ها و انواع اسکلت فلزی، باید به دقت به مزایا و معایب هر روش توجه کرد و با توجه به نیازهای پروژه، بهترین روش اتصال را انتخاب کرد.
در زیر به برخی از ویژگی‌ها و مزایای ساختمان‌های فلزی اشاره می‌کنم:
- مقاومت و استحکام:
فلزات مانند فولاد به دلیل مقاومت و استحکام بالا، برای ساختمان‌هایی که نیاز به پشتیبانی و سازه‌های قوی دارند، مناسب هستند. این ویژگی باعث می‌شود که ساختمان‌های فلزی مقاومت بالایی در برابر بارهای سنگین، زلزله و عوامل آب و هوایی داشته باشند.
- انعطاف‌پذیری در طراحی:
ساختمان‌های فلزی به دلیل انعطاف‌پذیری در طراحی، امکان ایجاد فضاهای بزرگ و بدون ستون درونی را فراهم می‌کنند. این امر به معماران امکان می‌دهد تا طراحی‌های خلاقانه‌تری برای ساختمان‌ها ارائه دهند.
- سرعت ساخت:
ساختمان‌های فلزی به دلیل استفاده از قطعات آماده و فرآیند تولید صنعتی، به سرعت ساخت و نصب می‌پردازند. این امر باعث کاهش زمان احداث ساختمان و بهبود زمانبندی پروژه می‌شود.
- بازیافت پذیری:
فلزات قابلیت بازیافت بالایی دارند که این امر باعث کاهش آلودگی محیط زیست و حفظ منابع طبیعی می‌شود.
- مقاومت در برابر آتش:
برخی از فلزات مانند فولاد، مقاومت خوبی در برابر آتش دارند که این ویژگی امنیت بیشتری را برای ساختمان‌ها فراهم می‌کند.
اسکلت فلزی به عنوان یک گزینه محبوب برای ساختمان‌های صنعتی، تجاری و حتی مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اسکلت های فلزی با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، بهبود عملکرد و کارایی ساختمان‌ها را تضمین می‌کنند.
اسکلت بتنی و انواع اتصالات
اتصالات متعددی در زمان اجرای اسکلت های بتنی وجود دارد که می توانیم به سه مورد آن ها اشاره کنیم:
- تیرهای اصلی
- تیرهای فرعی
- پی و فندانسیون
اسکلت بندی چوبی معایب و مزایا
یکی از انواع اسکلت‌بندی‌های ساختمانی اسکلت‌بندی‌های چوبی است ، فلزات ممکن است در مناطق با رطوبت بالا، به سرعت زنگ بزنند و این موضوع مشکلاتی را برای ساختمان‌ها ایجاد کند. از این رو، اسکلت‌بندی‌های چوبی به عنوان یک گزینه متناسب با شرایط اقلیمی و زیست‌محیطی در مناطق با رطوبت بالا مطرح می‌شود. خاصیت مقاومت به زنگ‌زدگی و فرسایش چوب در مقایسه با فلزات، این انتخاب را به عنوان یک راهکار مقاوم و پایدار در برابر شرایط اقلیمی نامساعد توجیه می‌کند.
مزایای استفاده از اسکلت‌بندی‌های ساختمانی چوبی
اسکلت‌بندی‌های چوبی به عنوان یکی از بهترین انواع اسکلت‌بندی‌های ساختمانی در ساختمان‌سازی به شمار میروند اما ارزانترین اسکلت ساختمانی نیست اسکلت‌بندی‌های چوبی ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که آنها را برای بسیاری از پروژه‌های ساختمانی جاذب می‌کند.
-
وزن کم چوب
مصالح چوبی به عنوان مصالح سبک شناخته میشوند که می‌توانند به کاهش وزن ساختمان و در نتیجه فشار به فونداسیون کمک کنند. این ویژگی مهم باعث تسهیل در نصب و حمل و نقل می‌شود، همچنین در مناطق با خاک‌های ضعیف می‌تواند مزایای اضافی ایجاد کند.
-
عایق حرارتی و صوتی
چوب به عنوان یک مصلح ساختمانی علاوه بر ویژگی‌های خود به عنوان یک عایق حرارتی و صوتی مؤثر هم عمل می‌کند. این خصوصیت‌ها می‌توانند به بهبود کیفیت محیط داخلی ساختمان و راحتی ساکنان کمک کنند. در نتیجه کمک به حفظ دمای مطلوب در داخل ساختمان کند. همچنین، ویژگی‌های صوتی چوب باعث می‌شود تا نویزهای خارجی بهتر جذب شده و آسایش صوتی در داخل ساختمان افزایش یابد. این امور به خصوص در مسکن و فضاهای زندگی مورد توجه قرار گرفته و به ایجاد محیطی آرام و دلپذیر کمک می‌کند.
-
مقاومت به زلزله
خواص انعطافی چوب، به ویژه انعطاف طبیعی آن، می‌تواند به عنوان یک خصوصیت مهم در مقاومت در برابر زلزله و نیروهای دینامیک شناخته شود. این ویژگی به چوب امکان می‌دهد که در زمان زلزله و جابجایی‌های دینامیکی دیگر، انعطاف پذیر باشد و نیروها و لرزه‌ها را به خوبی جذب و تخلیه کند.
-
صرفه جویی در زمان
استفاده از اسکلت‌بندی چوبی در ساختمان‌ها می‌تواند به سرعت بیشتری در فرآیند ساخت کمک کند. چوب به دلیل وزن سبک و خواص انعطافی‌اش، فرآیند نصب و اجرای اسکلت‌بندی چوبی را ساده‌تر و سریعتر می‌سازد. این ویژگی‌ها می‌توانند زمان ساخت ساختمان را به شدت کاهش دهند.
معایب استفاده از اسکلت‌بندی‌های ساختمانی چوبی
با اینکه استفاده از اسکلت‌بندی‌های چوبی مزایای بسیاری دارد اما نباید از معایبی که استفاده از آن ممکن است به همراه داشته باشد چشم پوشی کرد.
-
خطر آتش سوزی
چوب به عنوان یک مصلح آلی(که به طور طبیعی از منابع زنده مشتق میشوند)، از حساسیت به آتش برخوردار است، و این خصوصیت می‌تواند به خطرات آتش‌سوزی در ساختمان‌ها منجر شود. با این حال، با استفاده از روش‌ها و مواد افزودنی مناسب، می‌توان این خاصیت را کاهش داد و ایمنی آتشی در ساختمان‌ها را افزایش داد. اعمال روش‌های مانند استفاده از چوب‌های با مقاومت آتش بالا یا استفاده از محافظت‌های آتش‌سوزی، اقداماتی هستند که می‌توانند در حفظ امنیت ساختمان‌ها در مقابل خطرات آتش سودمند باشند.
-
تأثیرات زیست‌محیطی
استخراج چوب از جنگل‌ها، فعالیتی است که می‌تواند تأثیرات زیست‌محیطی قابل ملاحظه‌ای به همراه داشته باشد. این فعالیت ممکن است منجر به کاهش تنوع زیستی، از دست رفتن اکوسیستم‌های جنگلی و افزایش نرخ نابودی جنگل‌ها شود. با این وجود، استفاده مسئولانه و از منابع مدیریت‌شده می‌تواند به کاهش این تأثیرات بسیار کمک کند.
-
آسیب‌پذیری نسبت به حشرات و قارچ‌ها
چوب، به عنوان یکی از مصالح ساختمانی، ممکن است به دلیل خاصیت‌های طبیعی خود آسیب‌پذیری نسبت به حشرات مختلف مانند ترمیت و فطرها باشد. این حشرات و میکروارگانیسم‌ها می‌توانند به ساختار چوب نفوذ کرده و تخریب آن را آغاز کنند، که در نهایت منجر به کاهش عمر مفید اسکلت‌بندی و آسیب به استحکام و پایداری ساختمان شود.
مراحل ساخت اسکلت فلزی
- مراحل ساخت ستون ها : برای ساخت ستون های فلزی باید به اتصالات بین پی و ستون توجه زیادی شود. اتصالات ستون ها از طریق جوشکاری انجام می شوند.
- نصب تیرها : اتصال تیرها و ستون ها معمولا با روش جوشکاری یا پیچ و مهره انجام می شود.
- نصب بادبند : بادبندها از ساختمان در برابر باد و زلزله محافظت می کنند.
مزایای اسکلت بندی
مزایای اسکلت بندی ساختمان در زیر با برخی از این مزایا آشنا خواهید شد:
- بالا رفتن مقاومت و دوام ساختمان
- محافظت از سازه در برابر نیروهایی مانند زلزله, باد, آتش و…
- بالا رفتن مقاومت ساختمان در برابر حملات آفات و حشرات (در صورت استفاده از اسکلت های مقاومی مانند فولاد)
- عدم تغییر شکل ساختمان در زمان قرار گرفتن در معرض رطوبت هوا
کاربرد های اسکلت ساختمان
اسکلت های سبک و سنگین کاربردهای متفاوتی هم دارند. برای مثال از اسکلت های چوبی برای ساخت اسطبل, ساختمان هایی که در مناطق تفریحی وکشاورزی ساخته می شوند و… استفاده می شود. از اسکلت های سنگین تر مانند اسکلت فولادی و بتنی هم برای ساخت ساختمان های مسکونی و تجاری در شهرها استفاده می شود.
سخن پایانی
اسکلت بندی مناسب برای هر ساختمان با در نظر گرفتن مواردی نظیر مسائل اقتصادی، شرایط آب و هوایی، شرایط اجرا، کیفیت اجرا و درخواست کارفرما، توسط مهندس محاسب انتخاب می شود. با توجه به اینکه استفاده از اسکلت بندی های فلزی و بتنی در کشور ما متداول تر است، در این مطلب بیشتر به معرفی این دو روش اصلی پرداختیم و پس از تعریف اسکلت بندی و معرفی اسکلت بندی های مختلف، مزایا و معایب هرکدام را معرفی کردیم.امیدواریم مفید بوده باشد.
منابع: فولاد کاویان– دژکام فلز