تفاوت اسکلت بتنی با اسکلت فلزی
آشنایی با تفاوت‌های کلیدی بین ساختارهای بتنی و فلزی، هم از جهت هزینه و هم از جهت میزان مقاومت و ایمنی ساختمان، می‌تواند به تصمیم‌گیری مناسب در انتخاب بین این دو کمک کند. استفاده از فلزات و بتن در ساخت و ساز ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها بسیار رایج است. این دو ماده به عنوان محکم‌ترین و بهترین مصالح برای ساخت و ساز شناخته شده‌اند و در ساخت تمامی سازه‌ها محبوبیت زیادی دارند.
برای نمونه، ساختارهای بتنی دارای مقاومت بالایی در برابر فشار هستند و برای ساختمان‌های بلند و جادار مناسب می‌باشند. همچنین، بتن به طور عمومی مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. هزینه‌های تولید و نصب ساختار بتنی معمولاً کمتر از ساختار فلزی است.
از طرف دیگر، ساختارهای فلزی خاصیت شکل‌پذیری بالایی دارند. فولادهای ساختارهای فلزی نسبت به فولادهایی که در ساختارهای بتنی استفاده می‌شوند، تقریبا تا ۳۰% مقاومت بیشتری دارند. اما این موضوع باعث می‌شود هزینه اجرای ساختار فلزی بالاتر برود. بنابراین، اگر تفاوت قیمت ساختار فلزی و بتنی مهم باشد، بهتر است ساختار بتنی انتخاب شود.
در کل، انتخاب بین این دو نوع ساختار بستگی به شرایط خاص پروژه دارد، از جمله شرایط آب و هوایی، میزان بارندگی، خشکی و گرما، موقعیت جغرافیایی مانند زلزله خیز بودن یا قرار گرفتن روی گسل، نظر کارفرما، بودجه اقتصادی و عوامل فنی.
به علاوه، برخی از عوامل دیگری که می‌تواند در انتخاب بین ساختار بتنی و فلزی تاثیرگذار باشد عبارتند از: میزان تحمل نویز، میزان عایق بودن در برابر حرارت و صوت، میزان مقاومت در برابر آتش، میزان مقاومت در برابر زلزله، و همچنین میزان تحمل بار. همچنین، باید توجه داشت که برخی از مصالح ممکن است در برخی از مناطق به دلیل محدودیت‌های محلی یا ملی، در دسترس نباشند.
در نهایت، انتخاب مناسب بین ساختار بتنی و فلزی نیازمند درک عمیق از نیازها و شرایط پروژه است. با توجه به تمامی این عوامل، می‌توان بهترین تصمیم را برای پروژه خود گرفت.
اسکلت بتنی
در ساخت سازه‌های بتنی، میلگرد برای تقویت بتن به کار می‌رود. این میلگردها به عنوان یک عنصر تقویت کننده عمل می‌کنند و به بتن اجازه می‌دهند تا بارهای کششی را تحمل کند که بتن به تنهایی نمی‌تواند با آنها مقابله کند.
برای ایجاد یک سازه بتنی، ابتدا محاسبات خاصی انجام می‌شود. این محاسبات شامل تعیین اندازه و شکل سازه، تعیین مقدار و جایگاه میلگردها در سازه و تعیین نوع و مقدار بتن مورد نیاز است. بر اساس این محاسبات، میلگرد برای تقویت پی و ستون سازه بتنی استفاده می‌شود.
میلگردها با قالب‌های فلزی یا چوبی محصور می‌شوند. این قالب‌ها به عنوان یک “قالب” عمل می‌کنند که بتن داخل آن ریخته می‌شود. پس از ریختن بتن، قالب حذف می‌شود و بتن به صورت طبیعی خشک می‌شود و سفت می‌شود.
عملیات ریختن بتن انجام می‌شود. این عملیات شامل ترکیب بتن، ریختن آن در قالب و سپس اجازه دادن به آن برای خشک شدن و سفت شدن است. در طول این فرآیند، بتن به صورت کامل با میلگردها می‌چسبد، ایجاد یک سازه محکم و مقاوم.
عموما در ساخت تونل، پل و ساختمان‌های کوچک، از سازه بتنی استفاده می‌شود. این به دلیل مقاومت بالای بتن در برابر فشار و همچنین قابلیت آن برای ایجاد شکل‌های مختلف است. با این حال، برای ساختمان‌های بلندتر یا سازه‌هایی که نیاز به مقاومت بیشتری دارند، ممکن است استفاده از سازه‌های فلزی مناسب‌تر باشد.
مزایای استفاده از سازه بتنی
شامل موارد زیر می‌شود:
- مقاومت در برابر شرایط متفاوت آب و هوایی
- مقاومت در برابر حریق
- دسترسی آسان و ساده به مصالح (مانند سیمان و ماسه)
- هزینه اجرای کمتر نسبت به سازه فلزی
- قابلیت شکل‌دهی و امکان قالب‌بندی بتن در اشکال متنوع
معایب استفاده از سازه بتنی
به علاوه، منطقی است که برای سازه بتنی نیز معایبی وجود داشته باشد. که شامل موارد زیر می‌شوند:
- عوامل خارجی در طول فرآیند بتن‌ریزی می‌توانند باعث ناهمگنی خواص بتن شوند.
- زمان‌بر بودن فرآیند آرماتوربندی و قالب‌بندی در سازه بتنی
- وزن بیشتر سازه نسبت به سازه فلزی
اسکلت فلزی
در سازه‌های فلزی، مقاطع فولادی مانند ورق و ستون جعبه‌ای به عنوان مقاطع اصلی استفاده می‌شوند. این مقاطع فولادی به دلیل مقاومت بالایی که در برابر بارهای کششی و فشاری دارند، انتخاب مناسبی برای سازه‌های فلزی هستند. همچنین، این مقاطع به دلیل خاصیت شکل‌پذیری بالای فولاد، امکان ایجاد شکل‌های متنوع و پیچیده را فراهم می‌کنند.
مصالحی که در ساخت سازه فلزی به کار می‌رود، بر قیمت نهایی ساختمان تأثیر می‌گذارد. این مصالح می‌توانند شامل فولاد، آلومینیوم، مس، برنج و غیره باشند. هر کدام از این مصالح خصوصیات خاص خود را دارند و بسته به نیازهای پروژه، ممکن است یکی از آنها انتخاب شود. برای مثال، فولاد به دلیل مقاومت بالا و دوام طولانی مدت، گزینه مناسبی برای سازه‌های بزرگ و بلند است. اما آلومینیوم به دلیل وزن کمتر و خاصیت ضد زنگ، ممکن است برای سازه‌های کوچکتر یا در محیط‌های خشک یا شور مناسب‌تر باشد.
اتصالات در سازه فلزی با استفاده از پیچ و مهره یا جوشکاری ایجاد می‌شوند. اتصالات پیچ و مهره امکان تعویض یا تعمیر قطعات را فراهم می‌کنند، اما ممکن است نیاز به نگهداری بیشتری داشته باشند. از سوی دیگر، اتصالات جوشی دوام بیشتری دارند و نیاز کمتری به نگهداری دارند، اما تعمیر یا تعویض آنها سخت‌تر است. انتخاب نوع اتصال بستگی به شرایط خاص پروژه دارد.
مزایای استفاده از سازه فلزی
شامل موارد زیر می‌شود:
- شکل‌پذیری و مقاومت بالای فولاد در برابر خرابی
- مصالح سازه فلزی که از پیش تولید شده‌اند
- مساحت کمتری که توسط سازه فلزی اشغال می‌شود، نسبت به سازه بتنی
- سرعت عمل بیشتر در اجرای پروژه سازه فلزی
معایب استفاده از سازه فلزی
با این حال، معایب استفاده از سازه فلزی نیز شامل موارد زیر می‌شود:
- چالش‌هایی که در جوشکاری و ایجاد اتصالات در طول اجرای سازه وجود دارد
- احتمال زنگ زدگی و خوردگی
- مقاومت کمتر در برابر حریق
تفاوت اسکلت بتنی و اسکلت فلزی در مصرف مواد
در سازه‌های فلزی، میزان آهن مصرفی به عوامل متعددی مانند نوع مهاربندی سازه بستگی دارد. مهاربندی سازه می‌تواند به صورت هم‌مرکز یا غیر هم‌مرکز باشد. در سازه‌هایی که دارای مهاربندی هم‌مرکز یا غیر هم‌مرکز هستند، حدود ۴۵ تا ۷۰ کیلوگرم آهن برای هر متر مربع لازم است (اگر وزن آرماتورهای سقف را در نظر نگیریم). این نوع مهاربندی برای سازه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر بارهای جانبی دارند، مناسب است.
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 در نظر نگیریم). قاب خمشی یک سیستم مقاوم سازی است که برای مقاومت در برابر بارهای جانبی و عمودی استفاده می‌شود.
برای سازه‌هایی که دارای سیستم قاب دوگانه یا ترکیبی هستند، حدود ۷۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم آهن برای هر متر مربع لازم است. سیستم قاب دوگانه یا ترکیبی یک سیستم مقاوم سازی است که ترکیبی از قاب خمشی و مهاربندی است و برای سازه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر بارهای جانبی و عمودی دارند، مناسب است.
در کل، میزان آهن مصرفی در سازه فلزی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع سازه، نوع مهاربندی، نوع قاب، وزن آرماتورهای سقف و غیره. بنابراین، برای تعیین دقیق میزان آهن مورد نیاز برای یک سازه فلزی، باید تمامی این عوامل را در نظر گرفت.
برای اجرای هر متر مربع از سازه بتنی، تقریبا به ۸۰۰ کیلوگرم تا یک تُن بتن نیاز است.
محاسبه قیمت کل
با این حال، محاسبه قیمت کل این مقدار بتن به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله:
- کیفیت سیمان
- نوع سنگدانه‌ای که مصرف می‌شود
- افزودنی
تفاوت اسکلت بتنی با اسکلت فلزی در برابر زلزله
زلزله یکی از عوامل مهم در ایمنی ساختمان است. با توجه به اینکه کشور ما در منطقه زلزله‌خیزی قرار دارد، تقویت ساختمان در برابر زلزله امری بسیار حیاتی و ضروری است. در زمان ساخت و ساز، چه با استفاده از سازه فلزی و چه با استفاده از سازه بتنی، باید به موارد زیر توجه کرد:
- بررسی چگالی خاک قبل از اجرای پایه
- ایجاد فاصله قانونی بین ساختمان و ساختمان‌های مجاور برای ساختمان‌های چهار طبقه و بالاتر
- طراحی یک برنامه منظم و استاندارد برای ساختمان
- قرار دادن وزن ساختمان بر روی سطوح پایین‌تر
- اطمینان از مقاومت بستر خاک قبل از حفاری محل ساخت
- رعایت فاصله استاندارد و صحیح بین آرماتورها و قالب‌ها
- اگر در سازه فلزی و سازه بتنی این موارد استاندارد رعایت شده باشند، می‌توانند زلزله‌هایی با شدت تا ۷ ریشتر را تحمل کنند.
در پاسخ به این سوال که تفاوت سازه بتنی با سازه فلزی چه خواهد بود
می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سازه‌های فلزی که با استفاده از پیچ و مهره ساخته شده‌اند، در برابر زلزله مقاومت بیشتری نشان می‌دهند.
- بتن در برابر فشار مقاوم است، اما در برابر کشش شکننده است.
- در زمان زلزله، نقش میلگرد از نقش بتن مهم‌تر است.
- سازه یک ساختمان باید یکپارچه باشد و اجزای ساختمان که با پیچ و مهره به هم متصل می‌شوند، نباید در هیچ نقطه‌ای از هم جدا شوند. در این صورت، سازه ممکن است حرکت کند اما از همدیگر جدا نشده و سبب ریزش و آوار نمی‌شود.
تفاوت اسکلت بتنی و اسکلت فلزی در سازه ساختمان
پس از بررسی مزایا و معایب، تفاوت سازه بتنی با سازه فلزی و همچنین مقاومت آنها در برابر زلزله، حالا وقت پاسخ به سوال اصلی است: کدام بهتر است، سازه فلزی یا سازه بتنی؟ جواب این سوال ممکن است فقط بر اساس تجزیه و تحلیل شما به عنوان مدیر پروژه تعیین شود. اما برای گرفتن تصمیم مبتنی بر اصول، بهتر است به نکات زیر توجه کنید:
- سرعت اجرای سازه فلزی کمتر از سازه بتنی است.
- سازه‌های بتنی در برابر حرارت مقاومت بیشتری نسبت به سازه‌های فلزی دارند.
- سازه فلزی در برابر زلزله مقاومت بیشتری دارد.
- قطعات فلزی نسبت به بتن استحکام بیشتری دارند.
- در سازه‌های بتنی، فضای خالی نسبت به سازه‌های فلزی بیشتر است.
- هزینه ساخت سازه فلزی بالاتر از سازه بتنی است.
- در شرایط آب و هوایی مرطوب با بارندگی زیاد، پیشنهاد نمی‌شود که از سازه فلزی استفاده کنید به دلیل زنگ زدگی و خوردگی.
- اگر فضای زمین کم باشد، استفاده از سازه فلزی منطقی‌تر است.
- تفاوت سازه بتنی با سازه فلزی در اجرای آرماتوربندی، باعث می‌شود که هزینه نهایی ساخت و ساز تغییر کند.
در نهایت، با توجه به تفاوت بین سازه‌های بتنی و فلزی، هر کدام برای شرایط خاص خود مناسب هستند. به عنوان مثال، سازه فلزی زمانی مناسب است که نمی‌خواهیم وزن ساختمان بیش از حد باشد، سرعت ساخت برایمان مهم است و به مقاومت بالای مصالح ساخت نیاز داریم. اما همین سازه، زمانی که هزینه ساخت و مقاومت در برابر حرارت مورد توجه باشد، بهتر است از بتن برای ساخت آن استفاده کنیم.
