اسکلت فلزی یا بتنی؟ مقایسه اسکلت بتنی و فلزی از 12 منظر

این سوال را خیلی‌ها می‌پرسند که اسکلت فلزی یا بتنی را برای سازه خود انتخاب کنیم؟ در این مطلب مقایسه بین سازه بتنی و فلزی را از منظرهای مختلف بررسی کرده تا تصمیم بگیرید که برای ساختمان شما اسکلت فلزی بهتر است یا بتنی

مقایسه اسکلت بتنی و فلزی

ساختمانی که تیر و ستون های آن از بتن+آرماتور تشکیل شده باشد به اسکلت یا سازه بتنی و ساختمانی که تیر و ستونهای آن از مقاطع فولادی تشکیل شده باشد به اسکلت فولادی یا فلزی معروف است. در ادامه اسکلت فلزی و بتنی را از منظرهای مختلف با یکدیگر مقایسه می کنیم.

سیستم سازه ای مقاوم در برابر زلزله

به طور کلی ما 2 نوع قاب داریم. قاب ساده و قاب خمشی. تیر و ستون در کنار یکدیگر تشکیل قاب می دهند.

• قاب خمشی : نیروی زلزله توسط تیر و ستون (قاب) تحمل می شود. اغلب سازه های بتنی قاب خمشی هستند ولی از آنجایی که هزینه قاب خمشی فلزی بسیار بالاست معمولا کمتر از آن استفاده شده و در اغلب موارد از قاب ساده در اسکلت فلزی استفاده می‌کنیم.
• قاب ساده (قاب مفصلی) : قاب ساده هیچ تحملی در برابر زلزله ندارد بنابراین باید از مهاربند (بادبند) یا دیواربرشی استفاده کنیم تا نیروی زلزله را تحمل کنند.

نوع دیگری از سیستم سازه ای وجود دارد که سیستم دوگانه یا ترکیبی نام دارد. این سیستم سازه ای ترکیب قاب خمشی با مهاربند یا دیواربرشی است. از این سیستم در مواقعی استفاده می شود که بنا به تشخیص طراح، قاب خمشی برای تحمل نیروی زلزله کافی نبوده و از دیواربرشی یا مهاربند نیز برای کمک به قاب خمشی برای تحمل نیروی زلزله استفاده می شود.

مثلا در اسکلت بتنی نیروی زلزله معمولا فقط توسط تیر و ستون تحمل می‌شود. در موارد خاصی که طراح سازه تشخیص دهد که تیر و ستون‌ها برای تحمل نیروی زلزله کافی نیستند از دیواربرشی نیز برای کمک به آنها استفاده می کند.

تفاوت قیمت اسکلت فلزی با بتنی

معمولا هزینه اسکلت فلزی در اغلب موارد بیشتر از اسکلت بتنی تمام میشود اما مقدار آن چقدر است؟
اگر اسکلت فلزی به صورت سازه مشهدی ساخته شود معمولا هزینه ای نزدیک به سازه بتنی دارد مگر اینکه در اسکلت فلزی از تیرورق استفاده شود که هزینه آنرا بالا ببرد. به طور کلی هرچه طول دهانه ها افزایش پیدا کند اختلاف بین هزینه اسکلت بتنی و فلزی بیشتر شده و میتواند این مقدار را به بالای 15 درصد برساند.

مقاومت اسکلت فلزی بیشتر است یا بتنی

مقاومت را می‌توان از دو نظر بررسی کرد. مقاومت در برابر زلزله و مقاومت در برابر آتش سوزی.
در مورد مقاومت در برابر زلزله باید بگوییم که هر ساختمانی که به درستی طراحی و اجرا شود در برابر زلزله مقاومت خواهد بود و این ربطی به سازه بتنی یا فلزی آن ندارد.
در مورد مقاومت در برابر آتش سازی سازه بتنی مقاوم تر است. چرا؟‌ به این دلیل که بتن در برابر آتش سوزی مقاومت بیشتری به نسبت فولاد دارد. البته می‌توان این عیب فولاد را با پاشیدن بتن بر روی سازه فلزی رفع نمود.

مقایسه زمان اجرا سازه بتنی با فلزی

اگر بخواهیم زمان اجرا سازه بتنی با فلزی را مقایسه کنیم اینطور میتوان گفت که تقریبا ۱۰ روز به ازای هر سقف سازه بتنی بیشتر طول می‌کشد. مثلا اجرای اسکلت و سقف های یک ساختمان ۶ سقف با اسکلت بتنی حدودا ۶۰ روز بیشتر از اسکلت فلزی طول می‌کشد.

• در سازه بتنی معمولا اجرای هر طبقه بین ۲۰ تا ۳۰ روز زمان می‌برد. اگر بخواهیم جزیی تر بگوییم معمولا یک هفته برای ستون‌ها و دو هفته برای هر سقف زمان صرف می‌شود.
• در سازه فلزی اجرای هر سقف معمولا بین ۷-۱۰ روز زمان برده و اجرای اسکلت نیز بسته به اینکه در محل کارگاه یا کارخانه اسکلت ساخته شود زمان آن متفاوت است. مثلا میتوان در حین تخریب یا اجرای فونداسیون عملیات ساخت اسکلت فلزی را در خارج از کارگاه ساختمانی انجام داد که باعث کاهش زمان اجرا خواهد شد.

مقایسه سرمایه اولیه مورد نیاز

در ساختمان فلزی چون قرار است کل اسکلت یکجا اجرا شود بنابراین به سرمایه اولیه زیادی نیاز دارید. همان ابتدا باید تمام آهن آلات را خریداری کنید. اما سازه بتنی چون طبقه طبقه اجرا می‌شود بنابراین این فرصت را دارید که در چندین مرحله پول جور کنید.

موقعیت جغرافیایی

در شهرهای ساحلی چون رطوبت بالاست در طول زمان خوردگی فولاد را تهدید می کند. اگر دقت کرده باشید در این شهرها اغلب ساختمان ها بتنی هستند. در محیط های خورنده اسکلت فولادی نیاز به چند لایه رنگ آمیزی دارد.

تاثیر اکیپ اجرایی در انتخاب اسکلت بتنی یا فلزی

در بعضی از شهرها مثل مشهد پیمانکاران اسکلت فلزی بیشترند ولی در اکثر شهرهای ایران مثل تهران-اصفهان-تبریز پیمانکاران اسکلت بتنی بیشتر هستند. اکیپ اجرایی حرفه ای تاثیر بسیار زیادی در مقاومت ساختمان دارد.

تاثیر معماری در سازه بتنی یا فلزی

از نظر معماری چون اسکلت بتنی حجیم تر از اسکلت فولادی است ممکن است این ترس وجود داشته باشد که به معماری ما ضربه زیادی خورده می‌شود. مخصوصا در مورد ضوابط پارکینگ که ممکن است گاهی اوقات برای ما ایجاد محدودیت کند. اما در اغلب موارد افزایش بعد ستون ها مورد غیرقابل حلی نیست و حتی در طراحی داخلی منزل می‌توان از همین بیرون زدگی ستون ها استفاده کرده و متریال بخشی از دیوار را تغییر داده تا باعث تنوع در فضا شده و از یکنواختی دیوار جلوگیری کنیم.

بنابراین قبل از اینکه بابت بزرگ بودن ستون‌ها در سازه بتنی نگران باشید بهتر است پلان معماری پروژه خود را نهایی کرده و سپس در مورد نوع سازه که بتنی یا فلزی باشد تصمیم بگیرید. مطالعه مطالب زیر در این مورد به شما کمک می‌کند:

• طراحی پلان ساختمان شمالی
• طراحی پلان ساختمان جنوبی
• طراحی پلان ساختمان شرقی غربی
• طراحی پلان ساختمان دونبش

مزایای سازه بتنی نسبت به فلزی در معماری

• در اسکلت بتنی می‌توان دهانه های بلندتری را با هزینه کمتری ایجاد کرده و از تعداد ستون‌ها کم کنیم.
• در ساختمان‌هایی که بخواهیم (به دلیل طراحی پلان یا طراحی پارکینگ) با کمترین تعداد ستون ساختمان خود را احداث بکنیم در اغلب موارد ترجیحا سازه بتنی را انتخاب می‌کنیم.
• در مواقعی که در پلان معماری راه‌پله در گوشه ساختمان قرار می‌گیرد گاهی اوقات دست ما برای قرار دادن دیوار برشی یا مهاربند در سازه فلزی باز نیست ولی اگر سازه بتنی اجرا کنیم می‌توانیم بدون نیاز به دیواربرشی (فقط تیر و ستون) سازه خود را طراحی کنیم.
• در بعضی از زمین‌ها مثل زمین های دونبش در تحت شرایط خاصی (مثل پروژه مصلی۲۶ ) ما مجبور هستیم که از سازه بتنی استفاده کنیم چون هزینه اجرای اسکلت فلزی بسیار بالا خواهد بود.

ضخامت سقف یا ارتفاع تیر

به طور کلی اگر بخواهیم ضخامت تمام شده سقف را با در نظر گرفتن ارتفاع تیر لحاظ کنیم باید طول تیر را داشته باشیم. مثلا در سازه بتنی یک تیر 10 متری حدود 70 سانت ارتفاع دارد ولی همین تیر در سازه فلزی با قاب ساده حدود 40 سانت ارتفاع خواهد داشت که با درنظر گرفتن 10 سانت دال بتنی روی آن نهایتا ضخامت سقف به 50 سانتیمتر میرسد. برای کسب اطلاعات بیشتر چند مورد از نمونه کارهای طراحی سازه ما را مشاهده کنید.

مقایسه وزن اسکلت بتنی و فلزی

سازه فلزی در مقایسه با سازه بتنی وزن کمتری دارد و سبک تر است. از آنجایی که نیروی زلزله وارد شده به هر ساختمان متناسب با وزن ساختمان است میتوان نتیجه گرفت که نیروی زلزله وارده به سازه فلزی کمتر از بتنی است.

لرزش سقف

لرزش سقف در سازه بتنی در مقایسه با سازه فلزی به مراتب کمتر است. مخصوصا در سقف هایی مثل کامپوزیت و عرشه فولادی در سازه فلزی که همیشه بحث لرزش سقف مورد نگران کننده ای برای ساکنان بوده و طراح سازه باید این مورد را با دقت لحاظ کند.

مصرف آهن آلات

مصرف آهن در سازه فلزی قطعا از سازه بتنی بیشتر است. مثلا در قاب خمشی بتنی حدودا مترمربعی 40 کیلوگرم میلگرد مصرف میشود ولی در قاب ساده فلزی با دیواربرشی حدودا 60 کیلوگرم آهن و میلگرد مصرف می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد نمونه کارهای طراحی سازه ما را مشاهده کنید.

مصرف بتن

مصرف بتن در سازه بتنی قطعا از سازه فلزی بیشتر است. مثلا در اسکلت بتنی با قاب خمشی حدود 0.4 مترمکعب و در اسکلت فلزی با دیواربرشی و سقف کامپوزیت حدود 0.25 مترمکعب بتن در هر مترمربع زیربنا مصرف می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر به مطلب مقدار مصرف بتن در ساختمان مراجعه کنید.

موارد مهم در اجرای اسکلت بتنی و فلزی

قالب بندی و آرماتوربندی

قبل از بتن ریزی هر یک از المان های سازه ای مثل ستون – دیواربرشی یا سقف باید آنها را قالب بندی کرد. از آنجایی که دیواربرشی و دیوار حائل علاوه بر ساختمان بتنی در سازه فلزی هم میتواند وجود داشته باشد پس این مورد برای هر دو سازه مهم است. البته واضح است که چون حجم قالب بندی در سازه بتنی بیشتر است اهمیت این موضوع در سازه بتنی بیشتر خواهد بود.

آرماتوربندی جزئیات خاصی دارد مخصوصا در ناحیه اتصال تیر به ستون بتنی که باید حتما با دقت انجام شود. اجرای صحیح و قرار‌دادن آرماتور مطابق نقشه های سازه بسیار مهم است و زلزله های گذشته نشان داده که جدی نگرفتن این موارد مشکلات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت.

جوشکاری و اتصالات

جوشکاری در اتصالات در سازه فولادی از اهمیت زیادی برخوردار است. در زلزله های گذشته اغلب خرابی‌ها در اسکلت فلزی از ناحیه اتصال بوده است. راه حل این ایراد این است که اغلب جوشکاری‌ها را در کارخانه انجام داده و جوشکاری های در محل ساختمان را به حداقل برسانیم. همین موضوع باعث افزایش بیشتر هزینه اسکلت فلزی می شود.

در مورد مراحل اجرای ساختمان مطالب زیر را حتما مطالعه کنید.

• صفر تا صد اجرای فونداسیون
• صفر تا صد اجرای اسکلت بتنی
• صفر تا صد اجرای اسکلت فلزی