مقایسه اسکلت بتنی و فلزی

شاید برای شما هم این سوال به وجود آمده باشد که برای ساخت یک سازه از کدام اسکلت، فلزی یا بتنی استفاده کنیم؟ کدام اسکلت برای ما هزینه کمتری در بر دارد؟ به همین منظور بهتر است به مقایسه اسکلت فلزی با بتنی بپردازیم.

تصمیم گرفتن در مورد انتخاب اسکلت مناسب، به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله این عوامل می توان به منطقه در نظر گرفته شده برای ساخت و ساز، شرایط آب و هوایی، رطوبت و بارندگی، خشکی و گرما، زلزله خیز بودن، درخواست کارفرما، عوامل فنی و غیره اشاره کرد.

تا آخر این مقاله با ما همراه باشید تا با مقایسه اسکلت بتنی و فلزی بتوانید انتخاب درست تری داشته باشید. برای درک بهتر، ابتدا به تعریف هر کدام از اسکلت ها می پردازیم.

اسکلت بتنی چیست؟

اسکلت بتنی، سازه ای است که در ساخت آن از بتن یا از بتن آرمه (شن، ماسه، سیمان، فولاد به صورت میلگرد آجدار یا ساده) استفاده شده باشد. در صورتی که در قسمت ستون، فونداسیون و تیرهای اصلی (شاه تیر) از بتن استفاده کنند، به آن سازه، «اسکلت بتنی» می گویند.

مزایا و معایب اسکلت بتنی

بتن به کار برده شده در اسکلت بتنی مزایا و معایب مختلفی دارد که در ادامه به برخی از مزایا و سپس به معایب آن می پردازیم. مزایای اسکلت بتنی عبارت است از:

• استحکام و دوام و شکل پذیری بالا
• هزینه پایین نگهداری بتن
• تحمل دمای زیاد
• مقاوم در برابر آب و باد

معایب اسکلت بتنی عبارت است از:

• مناسب نبودن برای سازه های مرتفع به دلیل وزن بالا
• سازگار نبودن با محیط زیست به دلیل تولید حجم بالای کربن دی اکسید
• شکنندگی، انقباض و ترک خوردگی
• تغییر شکل به دلیل بارگذاری مداوم در طول زمان

اسکلت فلزی چیست؟

در اسکلت های فولادی از مصالح ساختمانی فلزی استفاده می شود. مصالح سازه های فلزی از نظر اندازه، ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی با یکدیگر متفاوت هستند. 

برای مطالعه:اسکلت فلزی و مراحل اجرای فونداسیون آن

مزایا و معایب اسکلت فولادی

فولاد مانند بتن از مزایا و معایبی برخودار است که آشنایی با مقایسه اسکلت بتنی و فلزی به درک بهتر این دو سازه کمک شایانی می کند. از جمله مزایای اسکلت فلزی عبارت است از:

طول عمر

فولاد در صورتی که به درستی نگهداری شود، بیشتر از چوب یا بتن دوام دارد و در گذر زمان دچار شکستگی، ترک خوردگی یا خزش نمی شود. فلز در صورت افزایش رطوبت دچار پیچ خوردگی، پوسیدگی و انبساط نمی شود، با این حال، از تماس با آب باید جلوگیری کرد زیرا ممکن است، باعث خوردگی و زنگ زدگی شود.

برای محافظت از فولاد، باید یک پوشش مقاوم اعمال شود که در برابر آتش سوزی، برف و باران، مقاومت، قدرت و یکپارچگی خود را از دست ندهد و از زنگ زدگی جلوگیری شود.

تطبیق پذیری

با توجه به ویژگی ذاتی فولاد، در حین حفظ استحکام می توان آن را به اشکال مختلف و دلخواه درست کرد. استفاده از فولاد امکان طراحی خلاقانه ای را فراهم می کند. مهندسان و طراحان با استفاده از این قابلیت ساختارهای خارق العاده ای خلق کرده اند. اسکلت فولادی نیز برای ایجاد سازه های بزرگ مانند سوله ها، آسمان خراش ها، پل ها و دیگر سازه های غول پیکر استفاده می شوند چرا که اسکلت های فلزی در طول زمان از مقاومت خوبی برخوردار است.

پایداری

طراحی سازه به وسیله نرم افزارهای کامپیوتر، میزان تولید ضایعات فولادی را کاهش می دهد. فولاد به صورت نا محدود قابل بازیافت است، زیرا هنگام ذوب شدن و بازسازی هیچ خاصیت ذاتی مانند مقاومت را از دست نمی دهد در حالی که بتن می تواند برای استفاده در مخلوط های بعدی تجزیه شود، اما فقط در کارهایی مانند روسازی قابل استفاده است.

ایمنی

قدرت کششی فولاد، آن را در برابر پدیده های طبیعی مانند طوفان، زمین لرزه و بار برف مقاوم می کند. همچنین اسکلت فلزی در مواقع ضروری مانند انفجار و ضربه سنگین عملکرد بهتری دارد، زیرا فولاد غیر قابل احتراق است و در مقابل آتش سوزی و دمای بالا هم تا حدودی از خود مقاومت نشان می دهد.

مقرون به صرفه

از آنجا که اکثر اجزای فلزی از پیش ساخته شده اند، تعداد کارگران ۱۰% تا ۲۰% کاهش می یابد. زمان کوتاه ساخت و ساز منجر به کاهش هزینه های مالی می شود. همانطور که گفته شد، فولاد در طول زمان دوام طولانی دارد که این ویژگی، کاهش هزینه های نگهداری، تعمیرات و تعویض را به همراه دارد.

حداکثرسازی فضا

دهانه ها در قاب های فولادی می توانند فاصله بیشتری از یکدیگر داشته باشند. فضای وسیع تر، امکان طراحی انعطاف پذیرتری را برای هر طبقه فراهم می آورد و می تواند فضای موجود را به حداکثر برساند. قاب های فولادی مزایای بسیار دیگری مانند سازگاری بالا با تغییرات آب و هوایی دارند؛ بنابراین می توان آن ها را در هر آب و هوایی اجرا کرد. مصالح ساختمانی ترکیبی، نسبت به مصالح خالص مقاومت بیشتری دارند و به شدت مقرون به صرفه هستند؛ مانند تیرهای چوبی تقویت شده با فلز و بتن تقویت شده با الیاف. 

معایب اسکلت فلزی عبارت است از:

• احتمال کمانش با افزایش طول قطعه
• رسانای بالای گرما
• زنگ زدگی
• سختی قطعات فولادی به محل اجرای سازه

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی

برای مقایسه اسکلت بتنی و فلزی به تفاوت های آن ها می پردازیم. این تفاوت ها به شرح زیر است:

بتن یک ماده معمولی برای ساخت و ساز است در حالی که شمش فولادی به دلیل انعطاف پذیری، سرعت بیشتری در ساخت و ساز دارد. به همین ترتیب اسکلت فلزی نسبت به اسکلت بتنی، زمان کوتاه تری در نصب، اجرا و تکمیل ساختمان دارد.

اسکلت فولادی باید در برابرحرارت محافظت شود؛ اما اسکلت بتنی مقاومت بیشتری نسبت به حرارت دارد و می تواند تا دمای ۶۰۰ درجه سانتی گراد مقاومت کند. همچنین سازه های بتنی در برابر انفجار مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند.

ساختمان های اسکلت بتنی باید عایق بندی شوند چرا که گرمی و سردی هوا را به راحتی از خود عبور می دهند؛ اما دوام آن در برابر عومل بیرونی در مقایسه با اسکلت فولادی بیشتر است.

مساحت سازه در اسکلت، جزیی از مساحت ساختمان حساب می شود؛ اما برای ساکنین قابل استفاده نیست. به همین منظور، اسکلت فولادی ساختمان در مقایسه با اسکلت بتنی فضای کمتری را اشغال می کند.

در اسکلت فلزی بین ۸۰ تا ۱۳۰ کیلوگرم آهن در هر متر مکعب بکار می رود؛ اما در اسکلت بتنی ۱۶۰ تا 250 کیلوگرم آهن استفاده می شود.

تخریب اسکلت های فلزی، به دلیل داشتن آهن و فولاد (تیرآهن) ارزش بیشتری نسبت به اسکلت بتنی دارد و می توان در بازار جهانی و ایران این فلزات را به عنوان آهن و فولاد دسته دوم و کهنه، خرید و فروش کرد. همچنین فولاد کهنه را در چرخه بازیافت مورد استفاده قرار داد.

در صورت رعایت استانداردهای لازم، دوام اسکلت فلزی نسبت به اسکلت بتنی زیادتر است زیرا اسکلت فلزی کمتر در برابر عوامل بیرونی فرسوده می شود.

مقاومت کششی بتن کمتر از مقاومت فشاری است که بایستی از میلگردهای تقویت کننده استفاده شود. حتی با تقویت کردن بتن، ترک هایی در ناحیه ی تنش ایجاد می شود و دوام آن را کاهش می دهد در حالی که اسکلت فولادی با این مسئله روبرو نیست.

افزایش شدید قیمت فولاد منجر به افزایش هزینه اسکلت فلزی می شود در حالی که قیمت بتن تقریبا تغییر زیادی ندارد. قیمت سازه ها به عوامل زیادی بستگی دارند؛ از این رو اگر این عوامل با گذشت زمان تغییر کنند، قیمت ها ممکن است متفاوت باشند.

مقاومت اسکلت فلزی و بتنی در برابر زلزله

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی برای سنجش مقاومت آن ها را در برابر زلزله، کاملا اشتباه است چرا که هر کدام از آن ها اگر به شکل ناصحیح طراحی شوند، امکان تخریب در زمان وقوع زلزله بالا می رود. با طراحی و اجرای صحیح هر نوع از اسکلت های مورد نظر، مقاومت سازه در برابر زلزله افزایش می یابد.

مقایسه قیمت اسکلت فلزی و بتنی

قیمت یکی از عوامل مهم در مقایسه اسکلت بتنی و فلزی است. برای تعیین قیمت سیستم های مورد نظر در ابتدا باید اجزا و مصالح قابل استفاده در هر اسکلت را محاسبه کرد. در اسکلت بتنی می توان قیمت میلگرد در هر متر مربع، هزینه خرید بتن، هزینه دستمزد کارگران و غیره را محاسبه کرد. به همین ترتیب در اسکلت فلزی، قیمت تیرآهن های مصرفی به ازای هر متر مربع، هزینه دستمزد کارگران، مقدار بتن مصرفی در پی و سقف ها برای هر متر مربع و غیره را محاسبه کرد. ناگفته نماند که با توجه به شرایط اقتصادی موجود، قیمت ها بسیار متغیرند؛ اما در حال حاضر اسکلت های فلزی گران تر از اسکلت های بتنی هستند.

ترکیب اسکلت بتنی و فلزی

سیستم ترکیب اسکلت فلزی و بتنی از مزایای بسیاری برخوردار هستند. از جمله این عوامل می توان به افزایش مقاومت، شکل پذیری، جلوگیری از کمانش های جزیی و کلی، بهبود جریان انتقال تنش ها و یکپارچگی در جهت مقابله با گسیختگی و غیره اشاره کرد. با توجه به قیمت بالای فولاد نسبت به بتن، اجرای ستون های تمام فولادی اقتصادی نیست. ترکیب فولاد با بتن باعث افزایش مقاومت در برابر آتش سوزی، افزایش استحکام و کاهش هزینه ها می شود.

جمع بندی

در این مقاله با مقایسه اسکلت فلزی و بتنی دریافتید که بتن و فولاد هر کدام مزایا و معایب بسیاری دارند و نمی توان به طور قطع گفت که کدام یک بر دیگری ارجحیت دارد. همانطور که شرح داده شد، انتخاب هر کدام از آن ها بستگی به عوامل مختلفی دارد، در این مقاله سعی شد به مقایسه اسکلت بتنی و فلزی پرداخته شود، تا با این اطلاعات بتوان درست ترین انتخاب را داشت.

سوالات متداول مقایسه اسکلت بتنی و فلزی