تفاوت سازه فلزی و بتنی
دانستن تفاوت هایی که میان سازه های فلزی و بتنی وجود دارد امکان انتخاب نوع مناسب آن را فراهم می آورد. شاید این تفاوت ها مقاوم سازی سازه های بتنی و فلزی، میزان هزینه اجرا و .. را شامل شود که با یک جمع بندی نهایی می توان بهترین انتخاب را انجام دارد. اسکلت بتنی و فلزی تفاوت های بسیاری با یک دیگر دارند که در به مقایسه اسکلت بتنی و فلزی می پردازیم ( این مقایسه به صورت کاملا کلی بوده و موارد کلی در آن ذکر می شود ) :
- از لحاظ نوع اجرا و هم چنین زمان اجرا این دو اسکلت با یک دیگر تفاوت های بسیاری دارند
- هزینه ساخت سازه بتنی با سازه فلزی با یک دیگر متفاوت است
- شکل پذیری سازه فولادی با سازه بتنی تفاوت دارد
- اتصالات دو اسکلت بتنی و فولادی با یک دیگر متفاوت می باشد
- نحوه طراحی آن ها با یک دیگر تفاوت دارد
- میزان وزن سازه با اسکلت بتنی و فولادی با یک دیگر متفاوت هستند
- رفتار دو اسکلت به هنگام وقوع زلزله با یک دیگر تفاوت های بسیاری دارد و …
در واقع همان گونه که در ابتدای مقاله ذکر شد، اسکلت بتنی از بتن و مقاطع فولادی مانند کاشت میلگرد تشکیل شده است. و اسکلت فلزی از مقاطع فولادی تشکیل شده است. با این حساب وزن مقاطع فولادی مورد استفاده در اسکلت بتنی تقریبا ۳۵ درصد کمتر از مقاطع فولادی مورد نیاز در نوع فلزی می باشد.
سازه های بتنی و فلزی هر دو در صنعت مقاوم سازی کاربردهای زیادی دارند. اما آنچه اهمیت دارد دریافت تفاوت سازه های بتنی و فلزی است برای مقایسه این دو سازه پاسخ به سوالاتی از قبیل اینکه هر کدام در چه زمینه هایی کاربرد بیشتری دارند؟ اتصالات آنها چگونه انجام می شود؟ مزایا و معایب هر کدام نسبت به دیگری چیست؟ ضروری است.
از جمله تفاوت ساختمان بنایی و بتنی مهمی مانند استفاده و یا عدم استفاده از پیچ و مهره در اتصالات این سازه ها. اطلاع از این جزئیات علاوه بر مهندسان جوان رشته هایی چون عمران، راه و ساختمان و معماری، حتی برای شهروندان عادی می تواند مفید باشد. به ویژه کسانی که تمایل به خرید خانه و یا واحدهای آپارتمانی نوساز دارند.
مزایای استفاده از فولاد و بتن در ساختمان چیست؟
جالب اینجاست که استفاده از این روش به دلیل مزایای استفاده از فولاد و بتن در ساختمان ها بسیار رایج شده است. در واقع می توان کاستی های بتن و فولاد را جبران کرد و از آنها نهایت استفاده را برد.مقایسه ساختمان های بتنی و فلزی و در نظر گرفتن مزایا و معایب هر یک از آن مواردی است که هر مهندس عمران باید به آن توجه داشته باشد.
موضوع دیگر در مقایسه هزینه این دو سازه، بحث مراقبت و نگهداری پس از ساخت است که سازه های بتنی نیاز به مراقبت خاصی ندارند و عمر مفید بالایی دارند، اما سازه های فلزی برای مراقبت از خوردگی نیاز به هزینه های اضافی دارند.
اما در صورت استفاده از فولاد، دوام و طول عمر سازه های بتنی افزایش می یابد. از مزایای سازه های فولادی از نظر هزینه، یکی کاهش ضایعات مصالح (به دلیل کارخانه تولید آهن) و در نتیجه کاهش هزینه سازه های فولادی است. همچنین ضایعات فلزی باقی مانده پس از تخریب اسکلت فلزی دارای ارزش نسبی است در حالی که پس از تخریب اسکلت بتنی فقط ضایعات ساختمانی باقی می ماند و در عین حال تخریب اسکلت بتنی دشوارتر و هزینه تمام شده است.
انواع سازه:
در ابتدا باید این مسئله را روشن کنیم که برخلاف تصور بسیاری از افراد، سازه ها در اصل بر دو نوع هستند:
- سازه طبیعی
- سازه مصنوعی
این دسته بندی نیازی به معرفی ندارد ولی نوع دوم یا سازه های مصنوعی خود به چندین دسته تقسیم بندی می شوند از جمله:
- سازه بتنی
- سازه فلزی
3 مشکل اصلی سازه های بتنی:
- زمان ساخت سازه های بتنی بیشتر از سازه های فلزی است.
- سازه بتنی سنگین است.
- آزمایشگاه مکانیک خاک برای آزمایش بتن مورد نیاز است.
سازه بتنی یا فلزی؟
سازه بتنی یا فلزی؟ این سوالی‌ست که امروزه برای بسیاری از افرادی در حوزه ساخت و ساز فعالیت میکنند، چه از مهندسین با تجربه و چه از مهندسین بی تجربه، پیش خواهد آمد. در پاسخ به 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 و فولاد، کاشت میلگرد و یا آجدار 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.
استفاده از قالب بتن تونل فرم باعث بالا رفتن کیفیت سازه و همچنین حذف عملیات نازک کاری داخلی می شود. استفاده از این قالب روند ساخت پروژه را بسیار بالا می برد.
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.
برای استفاده از انواع قالب های بتنی و فلزی می توانید از کارشناسان قالب سپنتا راهنمایی بگیرید. کارشناسان شرکت ما همه روزه آماده پاسخگویی به شما عزیزان می باشند.
اسکلت بتنی بهتره یا فلزی
به نظر شما اسکلت بتنی بهتره یا فلزی؟ همانطور که در بخش‌های قبلی این مقاله اشاره شد، سازه‌های بتنی دارای عمر معین نسبت به طراحی آن بوده و سازه‌های فلزی از عمر طولانی‌تری برخوردارند. اما برای بررسی موارد دیگر بجز عمر سازه، ادامه این متن را مطالعه کنید.
مقایسه ساختمان 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، 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.
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.
وزن سازه‌های فولادی حدوداً 250 تا 390 kg/m^2 و وزن سازه اسکلت بتنی حدوداً 480 تا 780 kg/m^2 است. از طرفی صلبیت بالای بتن باعث می‌شود هنگام وزش باد و تکان‌های شدید از طبقات فوقانی، لرزه‌ای در سازه بتنی ایجاد نشود و احساس آرامش ساکنین سازه بتنی از سازه فولادی بیشتر است. شاید این موضوع یکی از مهم‌ترین مزایای سازه‌های بتنی باشد.
مقاومت سازه بتنی بیشتر است یا فلزی
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.
همچنین در ادامه بررسی مزایا و معایب سازه‌های فلزی و بتنی باید گفت ساختمان فلزی امکان توسعه، ترمیم، تقویت و مقاوم‌سازی اعضاء حین اجرا و پس از ساخت وجود دارد. البته نقطه‌ضعف فولاد در مقاومت، کمانش قطعات فشاری به‌مرورزمان است. ضمناً فولاد در برابر حرارت‌های زیاد ایجاد شده در اثر آتش‌سوزی، مقاومت خود را از دست می‌دهد و در درجه حرارت بالای 600 درجه سانتی‌گراد سازه فلزی فرو می‌ریزد، درحالی‌که بتن در حرارت بالای 1000 درجه سانتی‌گراد حدود 1 الی 6 ساعت مقاومت از خود نشان می‌دهد.
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.
مزایا و معایب سازه های فلزی و بتنی در 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
مقاومت در برابر زلزله
- معمولاً این باور غلط وجود دارد که ساختمان اسکلت فلزی در برابر زلزله مقاوم‌تر است و یا برعکس. این ایده اصولاً اشتباه است بدین صورت که هم سیستم بتنی و هم سیستم فلزی را می‌توان برای مقاومت‌های مختلف طراحی نمود که هر دو نیز به صورت مورد نظر در زلزله عمل کنند. در حقیقت عامل مهم طراحی صحیح سازه است. البته لازم به ذکر است که سیستم‌های اسکلت بتنی به دلیل افزایش وزن سازه، در زلزله، نیروی بیشتری را متحمل می‌شوند.
طول عمر
- این واقعیت وجود دارد که سازه‌های بتنی دارای عمر طراحی هستند بدین مفهوم که یک سازه بتنی برای عمری معین طراحی می‌شود گرچه این عمر ۵۰ یا ۶۰ سال باشد. بتن با گذشت عمر دچار افت و خزش می‌شود که نهایتاً باعث تاثیر منفی در عملکرد سازه هنگام وقوع زلزله می‌شود. اما در سازه فلزی مشکل افت مقاومت با افزایش عمر وجود ندارد که این یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب می‌شود.
ارزش اسقاط
- معمولاً در ساخت و سازهای رایج در کشور به مسئله اسقاط سازه کمتر توجه می‌شود. بدین مفهوم که در زمان تخریب سازه ساختمان‌های فلزی دارای ارزش اسقاط به مراتب بالاتر و هزینه تخریب کمتر هستند. که این نیز می‌تواند یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب شود.
مقاومت در برابر آتش سوزی
- مقاومت فولاد در آتش سوزی پائین است. بدین صورت که با گرم شدن، مقاومت خود را از دست می‌دهد. در صورتی که اسکلت بتنی مقاومت به مراتب بیشتری در برابر آتش از خود نشان می‌دهد. البته لازم به ذکر است با ایجاد تمهیداتی در سازه فلزی که بعضاً هزینه بر نیز هستند، می‌توان مقاومت آن در برابر آتش را افزایش داد. بنابراین مقاومت بیشتر اسکلت بتنی در آتش سوزی به عنوان یک مزیت قلمداد می‌شود.
سهولت در اجرا
- مطلب مهم در انتخاب سیستم سازه باربر فلزی و یا بتنی، امکانات اجرای سازه در زمان ساخت است. اسکلت فلزی به علت حساسیت در عملیات برش کاری، جوشکاری و حمل و نصب، تخصص و دقت بیشتری را نسبت به اجرای اسکلت بتنی می‌طلبد. بنابراین باید پذیرفت که اجرای سازه بتنی نسبت به سازه فلزی نیاز به تخصص و مهارت و نظارت و کنترل کمتری دارد و با توجه به وضع موجود کشور ما، این یک مزیت برای سازه بتنی محسوب می‌شود.
هزینه ساخت
- فولاد استفاده شده در ساخت یک سازه فولادی دارای یک مقاومت مشخص در صورت طراحی صحیح، نسبت به مقدار فولاد استفاده شده در سازه بتنی دارای همان مقدار مقاومت، معمولاً در حدود ۳۰ درصد بیشتر است. از این رو هزینه اجرای اسکلت فلزی بالاتر است. بنابراین برای کافرمایانی که به دنبال کاهش هزینه در ساخت هستند اسکلت بتنی گزینه مناسب‌تری است.
زمان اجرا
- سازه‌های فلزی به دلیل اجرای همزمان طبقات از سرعت پیشرفت بیشتری نسبت به سازه‌های بتنی برخوردار هستند. همچنین در صورت ساخت اسکلت فلزی در کارخانه مدت زمان اجرا به صورت بیشتری نیز کاهش می‌یابد. اما در اسکلت بتنی با توجه به اجرای هر طبقه بعد از طبقه زیرین و همچنین رعایت زمان گیرش اولیه بتن سرعت پیشرفت به مراتب کمتر است. همچنین سرعت بالا در اجرای سازه فلزی باعث کاهش هزینه‌های بالاسری شده و مدت زمانلازم برای بهره برداری پروژه نیر کاهش می‌یابد. این موارد باعث جبران بخشی از هزینه‌های اضافی ساخت اسکلت فلزی نسبت به اسکلت بتنی است.