انتخاب نوع سازه 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.
سرفصل ها
تفاوت اسکلت فلزی و بتنی یکی از موضوعات مهمی است که همیشه در صنعت ساخت و ساز منشا بحث های زیادی بوده است. تفاوتهای زیادی میان روشهای ساخت انواع سازه و ساختمان در دنیا وجود دارد.
برخی افراد ترجیح میدهند در بسیاری از بخش های ساختمان از فلز استفاده کنند. در کشور ما نیز استفاده از هر دو نوع سازه فلزی و بتنی رواج دارد. در ادامه با آرمان بنا همراه باشید تا به بررسی سازه های فلزی و بتنی بپردازیم.
سازه فلزی و بتنی
در اسکلت فلزی صرفاً از مقاطع فولادی و در اسکلت بتنی از ترکیب اسکلت بتنی و فلزی در کنار یکدیگر استفاده میشود. نکتهای که باید به آن توجه کنید این است که وزن مقاطع فولادی مورد نیاز برای اسکلت بتنی حدود ۳۵ درصد پایینتر از مقاطع مورد نیاز در اسکلت فلزی است.
بنابراین با توجه به هزینهی مورد نیاز برای خرید بتن و دستمزد اجرای آن و میلگرد مصرفی همچون میلگرد تقویتی، تفاوت قیمت اسکلت فلزی و بتنی نمایان می شود. البته تفاوت اسکلت فلزی و بتنی صرفاً به این موارد محدود نمیشود.
مقایسه سازههای فلزی و بتنی
اگر دقت کرده باشید هر دو اسکلت بتنی و فلزی دارای مزایا و معایبی هستند که نمیتوان هیچیک را بر دیگری برتر دانست. با توجه به شرایط مختلف میتوان از هر دو اسکلت فلزی یا بتنی استفاده کرد.
در شرایط مختلف هرکدام دارای برتری نسبی نسبت به دیگری است. در ادامه سعی داریم یک مقایسه جامع از سازه فولادی و بتنی داشته باشیم:
1.سازه بتنی و فلزی ازلحاظ محل احداث پروژه
یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب نوع سازه، محل احداث پروژه است. مثلاً در شرایط آب و هوایی مرطوب و در معرض بارندگیهای مکرر، سازه فلزی نامناسب است چون در معرض زنگزدگی و خوردگی قرار دارد.
ماندگاری بالا یکی از مزایای سازههای بتنی در مناطق با رطوبت بالاست. از طرفی در مناطقی که یون سولفات وجود دارد، میلگرد موجود در بتن در معرض حمله قرار دارد. ضمناً وضعیت گسلهای آن منطقه و عملکرد سازه در زلزله نیز عامل مؤثر در انتخاب نوع سازه است. همچنین یکی دیگر از عوامل مهم در مورد محل پروژه، تأمین مصالح موردنیاز سازه در محل است.
مثلاً نزدیک بودن محل پروژه به معادن سنگدانه و یا کارخانه بتن و یا محل تهیه آهنآلات، باعث کاهش هزینه حملونقل مصالح میشود و ازنظر اقتصادی در انتخاب نوع سازه تأثیرگذار است.
2.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ میزان مقاومت در برابر آتشسوزی
فولاد در مقایسه با بتن مقاومت پایینی در مقابل آتشسوزی دارد و در اثر گرمشدن استحکام خود را از دست میدهد. البته میتوان با ایجاد تمهیداتی در سازههای فلزی که نیازمند پرداخت هزینههای بالا هستند، مقاومت آنها را در برابر آتشسوزی افزایش داد.
3.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ مقاومت
در حالت کلی میتوان گفت نسبت مقاومت فولاد به وزن آن در مقایسه با بتن بزرگتر است. نکته دیگر اینکه مقاومت فولاد 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 فولاد 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.
یک تفاوت دیگر ساختمان فلزی و بتنی این است که با افزایش عمر، مقاومت در سازه فلزی کاهش پیدا نمیکند، اما بتن با گذشت زمان دچار اُفت و خزش و ترک میشود که به عملکرد سازه آسیبزده و مقاومت آن را کم میکند.
4.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ قیمت
ازآنجاییکه در سازه فلزی مصرف فولاد بیشتر از سازه بتنی است، هزینه اجرای سازه فلزی بهمراتب بیشتر از بتنی است و اسکلت بتنی گزینه مقرونبهصرفهتری است.
در ضمن هزینه میلگرد، سیمان و قالبها تدریجاً بهمرور پیشرفت پروژه باید به آن تزریق شود اما هزینه خرید فولاد برای اسکلت فلزی باید در اوایل پروژه انجام شود که ازلحاظ اقتصادی و تأمین بودجه فشار بیشتری به کارفرما وارد میشود. با توجه به اینکه در کشور ما، وام مسکن پس از اتمام سقف هر طبقه به آن تعلق میگیرد، در صورت اجرای اسکلت بتنی پس از اتمام هر سقف میتوان وام مربوطه را دریافت کرد.
5.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ مراقبت و نگهداری
مورد دیگر در مقایسه هزینه این دو نوع اسکلت، بحث مراقبت و نگهداریهای پس از ساخت است که سازه بتنی نیاز به مراقبت خاصی ندارد و عمر بهرهبرداری طولانی دارد اما ساختمان فلزی برای مراقبت از خوردگی نیاز به هزینههای جانبی دارد.
بااینحال در صورت مراقبت از فولاد، دوام و مدت بهرهبرداری آن از سازه بتنی بیشتر میشود. نکات مثبت سازه فولادی در بحث هزینه، یکی کاهش پرت مصالح (به دلیل ساخت آهنآلات در کارخانه) و به دنبال آن کاهش هزینهها در سازه فلزی است.
همچنین آهنآلات باقیمانده پس از تخریب یک اسکلت فلزی دارای ارزش نسبی بوده، درحالیکه از تخریب یک سازه بتنی، فقط نخالههای ساختمانی باقی میماند و ضمناً تخریب سازه بتنی دشوارتر و پرهزینهتر از سازه فلزی است.
6.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ اشغال فضا و تداخل های معماری
سازه بتنی نسبت به فلزی سنگینتر و حجیمتر است و به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیر و ستونها در اسکلت بتنی، فضای مرده بیشتری در ساختمان داریم؛ یعنی در مقایسه دو ساختمان بتنی و فلزی یکسان، در سازه بتنی فضای مفید و قابلاستفاده کمتری خواهیم داشت که این موضوع موجب ایجاد محدودیتهای معماری مخصوصاً در بحث تأمین پارکینگها میشود.
همچنین در دهانههای بزرگ، ارتفاع تیرها نیز افزایش مییابد (به دلیل جلوگیری از تغییر شکل و کمانش) که همین موضوع ارتفاع مفید طبقات را کم میکند.
نکته دیگر این است که در سازههای فلزی نیازی به اجرای سقف کاذب نیست، اما در سازههای بتنی معمولاً مجبور به اجرای سقف کاذب هستیم. نکته مثبت در مورد بتن، تنوع مقاطع بتنی و امکان ایجاد اعضا با مقاطع مختلف است.
7.سازه فلزی و بتنی ازلحاظ قطعیت، ضریب اطمینان و کنترل کیفیت
در محاسبات سازه بتنی اعداد بهصورت تقریبی و با سادهسازی معادلات به دست آمدهاند، اما در سازه فولادی به دلیل همگن بودن فولاد، اعداد محاسباتی از قطعیت بالایی نسبت به مقادیر عملی برخوردارند.
ازآنجاکه بتن معمولاً در محل پروژه آماده میشود و کنترل کیفیت کمتری دارد اما فولاد در کارخانه و با نظارت و دقت بالا تولید میشود، ضریب اطمینان کوچکتری برای فولاد در نظر میگیریم که همین امر باعث صرفهجویی در مصالح میشود.
مدت زمان اجرای سازههای بتنی و فولادی چگونه است؟
مدت زمان اجرای سازههای بتنی طولانیتر از زمان اجرای سازههای فولادی است.
فضای پرت در سازه فلزی و بتنی چگونه است؟
از جمله نقایصی که برای اسکلت بتنی بیان میشود، کاهش سطح مفید قابل فروش نسبت به اسکلت فلزی است ! زیرا دلیل ستونهای یک سازه بتنی فضای زیادی را اشغال میکند! البته از طرفی میتوان به این موضوع اشاره کرد که در اسکلت بتنی، ستونها حجیمتر میشوند اما میتوان آنها را در فواصل دورتر از هم اجرا کرد!
ضخامت سقف در سازههای بتنی و فولادی یکی است؟
در سازههای بتنی به دلیل وزن پایین لرزش کمتری احساس میشود و این موضوع از محاسن اسکلت بتنی به شمار میرود. از طرفی این موضوع مطرح است که ضخامت زیاد این سقفها پس از اجرای تاسیسات و سقف کاذب، فضای زیادی از سقف اشغال میشود!
آیا مقاومت سازه بتنی و فولادی در برابر آتشسوزی با هم متفاوت است؟
فولاد در مقایسه با بتن مقاومت پایینی در مقابل آتشسوزی دارد و در اثر گرمشدن استحکام خود را از دست میدهد. البته میتوان با ایجاد تمهیداتی در سازههای فلزی که نیازمند پرداخت هزینههای بالا هستند، مقاومت آنها را در برابر آتشسوزی افزایش داد.
