مزایای ساختمان بتنی نسبت به فلزی

مقایسه مزایا و معایب سازه‌های فلزی و بتنی

معمول‌ترین روش‌های ساخت ساختمان‌ها در سراسر دنیا سه روش ساختمان با مصالح بنایی، ساختمان با اسکلت فلزی و ساختمان با اسکلت بتنی است. سازه‌های بدون اسکلت معمولاً در ساختمان‌هایی با مساحت و ارتفاع کم که از اهمیت بالایی برخوردار نیستند به کار می‌رود. در ایران قبلاً سازه‌های فولادی رواج بیشتری داشت، اما امروزه به دلیل شناخت مزایای سازه‌های بتنی، این نوع اسکلت جایگاه بسیار خوبی در صنعت ساخت‌وساز پیدا کرده است.

انتخاب نوع اسکلت 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. حال به تفاوت سازه فلزی و بتنی می‌پردازیم و مزایا و معایب سازه‌های فلزی و بتنی را موردبحث و بررسی قرار می‌دهیم.

قالب فلزی تونل فرم از چندین قالب یکپارچه ساخته می شود و استفاده از آن سبب بالا بردن سرعت کار پیمانکاران می شود. شما می توانید برای اطلاعات بیشتر به سایت ما مراجعه نمایید.

 

اسکلت سازه

 اسکلت سازه شامل تیر ها و ستون ها و دال می باشد که تمامی این ها جزء المان های سازه ایی هستند که باربری سازه را کنترل می کنند.به طور کلی باید بیان شود که اسکلت بتنی متشکل از بتن و مقاطع فولادی مانند کاشت میلگرد و اسکلت فلزی متشکل از تنها مقاطع فولادی می باشد.

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 که با احتساب هزینه حجم بتن و هم چنین دستمزد اجرای بتن و میلگرد مصرفی این اختلاف هزینه کمتر اسکلت بتنی نسبت به فولادی جبران خواهد شد.

سازه های بتنی و فلزی هر دو در صنعت  و  کاربردهای زیادی دارند. اما باید دید که تفاوت سازه های بتنی و فلزی چیست و در مقایسه این دو نوع سازه، هر کدام در چه زمینه هایی کاربرد بیشتری داشته، اتصالات آن ها چگونه انجام می شود و مزایا و معایب هر کدام نسبت به دیگری چیست.

شرکت قالب گستر سپنتا ارائه دهنده انواع قالب های فلزی بتن در کشور مشغول به فعالیت می باشد. تمامی محصولات ما بر اساس استانداردهای روز دنیا طراحی و تولید می شوند.

 مقاوم سازی ساختمان ها در گرو  افزایش پایداری و  یا فلزی است. در ساختمان سازی سازه های مختلفی وجود دارد که هر کدام از سازه ها دارای مزایا و معایبی نیز می باشند که استفاده از هر کدام از سازه ها باعث تغییر در عملکرد ساختمان در برابر حوادث و فرآیند ها می شود. سازه ها یا طبیعی هستند ( در طبیعت یافت می شوند ) یا ساخته شده اند ( ساخته شده توسط افراد ).

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.

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.

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 ازلحاظ 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.

مقایسه اسکلت بتنی و فلزی

استفاده از اسکلت فلزی و بتنی همچنان رایج است و هیچ کدام نتوانسته بردیگری ارجعیت داشته باشد. معمولا در ساختمان های بسیاربلند و مرتفع یا برجها از اسکلت فلزی استفاده می کنند چرا که ساخت اسکلت بتنی برای چنین سازه هایی دشوار و بسیار زمانبر است. از طرفی اسکلت بتنی در ساخت تونل ها، پل ها و ساختمان های کوچکتر رایج بیشتر رواج دارد.
ساختمان فلزی محکم تر است یا ساختمان بتنی؟
به ساده ترین روش ممکن تفاوت این دو سیستم را بررسی می کنیم:

1-اسکلت فلزی یا بتنی در برابر زلزله

معمولا این باورغلط وجود دارد که ساختمان اسکلت فلزی دربرابرزلزله مقاوم تر است و یا برعکس.این ایده اصولا اشتباه است بدین صورت که هم سیستم بتنی و هم سیستم فلزی را می توان برای مقاومت های مختلف طراحی نمود که هردونیز به صورت مورد نظر در زلزله عمل می کند. در حقیقت عامل مهم، طراحی صحیح سازه است. البته لازم به ذکر است که سیستم های اسکلت بتنی به دلیل افزایش وزن سازه، در زلزله، نیروی بیشتری را متحمل می شوند.

2-طول عمر

این واقعیت وجود دارد که سازه های بتنی دارای عمرطراحی هستند بدین مفهوم که یک سازه بتنی برای عمری معین طراحی می شود گرچه این عمر 50 یا 60 ساله باشد. بتن با گذشت عمر دچار افت و خزش می شود که نهایتا باعث تاثیر منفی در عملکرد سازه هنگام وقوع زلزله می شود. اما در سازه فلزی مشکل افت مقاومت با افزایش عمروجود ندارد و این یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب می شود.

3-ارزش اسقاط

معمولا در ساخت و سازهای رایج درکشور به مسئله اسقاط سازه کمتر توجه می شود بدین مفهوم که در زمان تخریب سازه ساختمان های فلزی دارای ارزش اسقاط به مراتب بالاتر و هزینه تخریب کمتر می باشند. که این نیز می تواند یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب شود.

4-مقاومت فولاد در برابر آتش سوزی

مقاومت فولاد در برابر آتش سوزی پایین می باشد بدین صورت که با گرم شدن مقاومت خود را از دست می دهد در صورتی که اسکلت بتنی مقاوم به مراتب بیشتری در برابر آتش ازخود نشان می دهد. البته لازم به ذکر است با ایجاد تمهیداتی در سازه فلزی که بعضا هزینه بر نیز می باشند می توان مقاومت آن را در برابر آتش افزایش داد. بنابراین مقاومت بیشتر اسکلت بتنی در آتش سوزی به عنوان یک مزیت قلمداد می گردد.

5-سهولت در اجرا

مطلب مهم در انتخاب سیستم سازه باربرفلزی و یا بتنی امکانات اجرای سازه در زمان ساخت است.اسکلت فلزی به علت حساسیت در عملیات برش کاری، جوشکاری، حمل و نصب، تخصص و دقت بیشتری را نسبت به اجرای اسکلت بتنی می طلبد.بنابراین باید پذیرفت که اجرای سازه بتنی نسبت به سازه فلزی نیازبه تخصص و مهارت و نظارت و کنترل کمتری دارد و با توجه به وضع موجود کشور ما این یک مزیت برای سازه بتنی محسوب می شود.

6-تفاوت قیمت اسکلت فلزی و بتنی

فولاد استفاده شده در ساخت یک سازه فولادی دارای یک مقاومت مشخص در صورت طراحی صحیح، نسبت به فولاد استفاده شده در سازه بتنی دارای همان مقدار مقاومت، معمولا درحدود 30 درصد بیشتر می باشد. ازاین رو هزینه اجرای اسکلت فلزی بالاتر می باشد. بنابراین کارفرمایانی که به دنبال کاهش هزینه در ساخت هستند اسکلت بتنی گزینه مناسب تری می باشند.

7-زمان اجرا

سازه های فلزی به دلیل اجرای همزمان طبقات از سرعت پیشرفت بیشتری نسبت به سازه های بتنی برخوردار می باشند.همچنین در صورت ساخت اسکلت فلزی در کارخانه مدت زمان اجرا به صورت بیشتری نیزکاهش می یابد. اما در اسکلت بتنی با توجه به اجرای هرطبقه بعد از طبقه زیرین و همچنین رعایت زمان گیرش اولیه بتن سرعت پیشرفت به مراتب کمتر می باشد. همچنین سرعت بالا دراجرای سازه فلزی باعث کاهش هزینه های بالاسری و زمان بهره برداری پروژه می گردد که باعث جبران بخشی از هزینه های گرانتر ساخت می باشد.

8-معماری

ستونهای فلزی به خصوص در ساختمان های بلند درطبقات پائینی دارای ابعاد کوچک تری می باشند و به دلیل قرارگرفتن پارکینگ در طبقات زیرین این یک مزیت محسوب می شود.همچنین در بناهای متداول، سازه های فولادی دارای محدودیت کمتری نسبت به سازه بتنی در طراحی می باشند مانند فاصله ستونها و دهانه ها. از این رو اسکلت فلزی امکان سازه های خاص را فراهم می کند.

مزایا و معایب اسکلت فلزی

از جمله مزایا و معایب یک سازه فلزی یا فولادی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

مزایای سازه‌های فولادی

1. ساخت آنها در سایت بسیار سریع است، زیرا بسیاری از کارها را می‌توان در کارخانه از قبل آماده کرد.
2. سهولت در تعمیر و بازسازی یا مقاوم سازی امکان پذیر است.
3. نصب سریع‌تر سازه امکان پذیر است.
4. انعطاف پذیر بودن این نوع سازه‌ها باعث می‌شود تا آنها مقاومت مناسبی در برابر نیروهای دینامیکی مانند باد یا زلزله داشته باشند. خاصیت پلاستیک فولاد باعث می‌شود که المان‌های سازه ای مانند تیر و ستون در حین وارد شدن این نیروها بدون ترک خوردگی خم شوند این ویژگی به خودی خود می‌تواند در مناطق لرزه ای به عنوان هشدار عمل کند.
5. امکان شکل دهی و تقویت این سازه‌ها وجود دارد.
6. روش‌های مختلفی برای اتصال قطعات این سازه‌ها وجود دارد که از جمله می‌توان به جوش، پیچ و مهره و پرچ اشاره کرد.
7. فولاد قابل بازیافت است و ساخت قطعات بازیافتی حدود یک سوم یک قطعه جدید انرژی مصرف می‌کند.

معایب سازه‌های فولادی

1. رویکرد و مفروضات تجزیه و تحلیل این نوع سازه‌ها باید قبل از اجرا کاملاً واضح و قطعی تعیین شده باشد.
2. زمان مورد نیاز برای طراحی اتصال‌های این نوع سازه در مقایسه با اتصال سازه‌های بتنی بیشتر است.
3. هزینه اجرا برای سازه‌های فولادی بالاتر از سازه‌های بتنی است.
4. به استاد کاران و کارگران ماهر و با تجربه نیاز دارد.
5. فولاد با قرار گرفتن در معرض دمای بسیار بالا نرم شده و ذوب می‌شود. با این حال، با افزودن لایه‌های حفاظت غیرفعال در برابر آتش، مانند ملات‌های ضد حریق، این نوع ساختمان‌ها می‌توانند دمای بیشتری را تحمل کنند و بنابراین، ایمنی بیشتری را داشته باشند.
6. در محیط‌های مرطوب یا دریایی مستعد خوردگی هستند بنابراین نیاز به نگهداری مداوم و صرف هزینه دارند.

کاربردهای اسکلت فلزی

از مهم‌ترین کاربردهای سازه‌های فلزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت ساختمان‌های بلند مرتبه به دلیل استحکام، وزن کم و سرعت ساخت بالا
• ساخت سازه‌های صنعتی یا انبارها به دلیل توانایی ایجاد فضاهای بزرگ با هزینه کم
• ساخت ساختمان‌های مسکونی به منظور افزایش زیربنای ملک
• ساخت سازه‌های فضایی موقت که سریع راه اندازی و جمع آوری می‌شوند.
• سازه‌های قاب بندی شده با نورد سرد یا LSF که بیشتر در ساختمان‌های ویلایی خارج شهر کاربرد دارند

خب می‌رسیم به مقایسه مستقیم اسکلت فولادی و بتنی، با این اوصاف تفاوت سازه با اسکلت فلزی با اسکلت بتنی در چیست؟ در کل اسکلت بتنی بهتر است یا فلزی؟ در ادامه این دو سازه از جنبه‌های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند.

قیمت، اسکلت بتنی بهتر است یا فلزی؟

عمده فولادهای تولید شده امروزه از مواد بازیافتی تهیه می‌شوند. فولاد A992 نوعی از این ماده است که از بازیافت نخاله‌های ساختمان‌های تخریب شده به دست آمده و در مقایسه با سایر مواد بسیار ارزان‌تر است. اگرچه قیمت فولاد می‌تواند نوسان داشته باشد، اما معمولاً در مقایسه با بتن مسلح گزینه ارزان تری است.

یک مزیت بزرگ برای بتن این واقعیت است که قیمت آن نسبتاً ثابت است. از سوی دیگر این ماده همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم داشته و این بدان معنی است که هزینه‌های بیشتری در طول عمر آن به وجود می‌آید.

عرضه و تقاضا نیز ممکن است بر میزان دسترسی بتن تأثیر بگذارد. طولانی بودن اجرای آن هزینه نیز از دیگر مواردی است که باید در نظر داشت زیرا هزینه پرسنل روزمزد را افزایش می‌دهد.