مقایسه سازه های بتنی و سازه های فلزی

متداول ترین روش های ساخت ساختمان در سراسر جهان سه روش ساختمان با مصالح بنایی، ساختمان با اسکلت فولادی و ساختمان با اسکلت بتنی است. در گذشته اسکلت فلزی در ایران رواج بیشتری داشت اما امروزه اسکلت بتنی جایگاه بسیار خوبی در صنعت ساختمان پیدا کرده است. انتخاب اسکلت فلزی یا سازه بتنی به عوامل تعیین کننده زیادی بستگی دارد که در ادامه به مهمترین آنها اشاره می شود:

منطقه جغرافیایی محل ساخت سازه

مقاومت مورد نیاز سازه

زمان مورد نیاز برای تحویل پروژه

بودجه مورد نیاز پروژه

‌ما در این مقاله به بررسی و مقایسه سازه های بتنی و سازه های فلزی در پروژه های ساختمان سازی می پردازیم پس به شما پیشنهاد می کنیم ما را تا انتهای این مقاله همراهی کنید.

سازه بتنی

همان طور که از نام این سازه مشخص است در ساخت آن از بتن استفاده می شود. اسکلت بتنی در سازه های بتنی به صورت عمری قابل طراحی هستند این بدین معنی است که پیمانکاران سازه های بتنی را برای طول عمر 60 سال طراحی می کنند. بتن، توده ای شبیه سنگ مصنوعی، ماده مرکبی است که از اختلاط مواد اتصال دهنده (سیمان یا آهک) به همراه سنگدانه ها ماسه، شن، سنگ، خرده آجر و آب، مواد افزودنی و ... تشکیل شده است که در نسبت های خاص استحکام و کیفیت آن به نسبت اختلاط بستگی دارد.

سازه فلزی

در کنار سازه های بتنی این روزها از سازه های فلزی نیز استفاده می شود. همان طور که از نام این سازه مشخص است این سازه از مصالحی همچون تیر آهن، نبشی ، پیچ و مهره، قوطی های ستونی، تیرهای اصلی و فرعی و همچنین اتصالات مختلف تشکیل شده است. در مقابل سازه فلزی نسبت به سازه های بتنی از وزن کمتری برخوردار است و وزن سبک تری دارد.

تفاوت مقاومت اسکلت فلزی و بتنی

یکی از مهمترین عوامل در انتخاب نوع سازه محل ساخت پروژه می باشد به عنوان مثال، در شرایط آب و هوایی مرطوب و در معرض باران های مکرر، ساختار فلزی نامناسب است زیرا مستعد زنگ زدگی و خوردگی است در این مناطق معمولا اسکلت بتنی دوام بیشتری دارد. از سوی دیگر، در مناطقی که یون های سولفات وجود دارد، میله در بتن در معرض حمله قرار می گیردعلاوه بر این، وضعیت گسل های آن منطقه و عملکرد سازه در زلزله نیز عامل موثری در انتخاب نوع سازه است همچنین یکی دیگر از عوامل مهم در مورد سایت پروژه تامین مصالح مورد نیاز سازه در محل می باشد. به عنوان مثال مجاورت محل پروژه به معادن سنگدانه یا کارخانه بتن ریزی و یا محل عرضه ادوات آهنی، هزینه حمل و نقل مصالح را کاهش داده و از نظر اقتصادی در انتخاب نوع سازه موثر است.

با مقایسه مقاومت اسکلت فلزی و سازه های بتنی نمی توان یکی از آنها را مقاوم تر از دیگری توصیف کرد زیرا اگر سازه ها به درستی طراحی و اجرا شوند، هر دو قاب باید توانایی تحمل نیروها را داشته باشند. اما در مورد نیروی لرزه ای، وزن سازه یکی از عوامل تشدید کننده این نیرو است و از آنجایی که وزن اسکلت بتنی بسیار سنگین تر از وزن اسکلت فولادی است، نیروی لرزه ای قوی تری وارد بتن می شود . از طرفی استحکام زیاد بتن باعث عدم ایجاد لرزش در سازه بتنی در هنگام وزش باد و تکان های شدید از طبقات بالا می شود و ساکنان سازه بتنی نسبت به سازه فولادی احساس آرامش بیشتری می کنند.

مزایای اسکلت فلزی

مزایای اسکلت فلزی نیز عبارت اند از :

استحکام سازه در طول زمان تغییر نمی کند و عمر طولانی دارد

اجرای طبقات به صورت همزمان قابل انجام است و به همین دلیل سرعت اجرای این نوع سازه بالاست.

وجود قاب های فولادی پیش ساخته ساخت سازه فولادی را آسان می کند.

سازه های فلزی انعطاف پذیری بالایی دارند.

تعمیر و از بین بردن آسیب های احتمالی به قاب سازه آسان تر است.

بدون نیاز به افراد متخصص و با تجربه بالا

امکان ایجاد ساختمان ها و سازه های پیش ساخته

وزن کمتر

استفاده کارآمدتر از فضا

پایداری و مقاومت زیاد در برابر زلزله های چند ریشتری

بدون نیاز به آزمایشگاه خاک

قابلیت استفاده برای ساخت سوله و سایر ساختمان های بزرگ یا کوچک

تخریب راحت تر

دقیق بودن محاسبات اولیه

امکان ایجاد تغییرات یا افزودن بخش های جدید پس از ایجاد طبقات

محدودیت زمان ساخت کمتر در هنگام تغییرات شدید آب و هوا (برف و باران)

ضایعات کمتر مواد

بدون نیاز به سقف افتاده

ارزش ابزار آهنی ناشی از تخریب ساختمان

مزایای سازه بتنی

مزایای سازه های بتنی عبارت اند از:

هزینه های ساخت و نگهداری کمتر

مقاومت بیشتر در برابر رطوبت

مقاومت در برابر آتش و گرما

قابلیت اجرا در بخش های مختلف

در دسترس بودن و فراوانی مصالحی مانند بتن مسلح، سیمان و میلگرد

اتصال تیر و سقف به دلیل همگن بودن مصالح آسانتر است

نیاز به دانش و تخصص کمتر در طراحی

بدون نیاز به جوش یا نصب پیچ و مهره

اتصالات مناسب تر ستون ها و دیافراگم به سقف

پایداری و دوام مناسب قاب های خمشی

معایب سازه بتنی و سازه فلزی

فولاد یکی از پرکاربردترین مصالح زمان ساخت است در واقع بدون فولاد، سازه قطعی نیست در حالی که لرزش های لرزه ای مانند زلزله و ... وجود دارد. سازه های فولادی مستعد شرایط رنگارنگ اکولوژیکی هستند بسته های زیادی وجود دارد که در آنها طرح های بتنی بر فولاد ترجیح داده می شود.

در واقع اگرچه فولاد یک ماده انعطاف‌پذیر است، اما اگر یک یا چند عامل کاملاً مطابقت نداشته باشند، انجام اصلاحات میدانی چالش برانگیز است. بخش بزرگی از سازه فلزی به روش‌های دقیق تضمین کیفیت عمل می‌کند و تضمین می‌کند که تمام قطعات یک سیستم مستقیماً جا می‌شوند. یکی از معایب آن این است که پس از ساخت نمی توان آن را شکل یا به شکل ایده آل برش داد.

بتن دارای مقاومت کششی بسیار پایینی است و نیاز به استفاده از میلگردهای تقویت کننده در ناحیه کششی بتن دارد. از طرفی قالب های گران قیمت برای ریخته گری و قالب گیری و نگه داشتن بتن تا زمانی که به اندازه کافی سخت شود مورد نیاز است.

فرآیند تولید بتن سازگار با محیط زیست نیست زیرا انرژی بسیار بیشتری مصرف می کند و حجم بیشتری از دی اکسید کربن را نسبت به سایر مصالح ساختمانی مانند فولاد و شیشه منتشر می کند از طرفی بتن مستعد ترک خوردگی است.

مقایسه قیمت اسکلت فلزی و اسکلت بتنی

در مقایسه هزینه این اسکلت فلزی و اسکلت بتنی بحث مراقبت و نگهداری پس از ساخت است که سازه بتنی نیاز به مراقبت خاصی ندارد و عمر مفید بالایی دارد اما یک ساختمان فلزی برای مراقبت نیاز به هزینه های اضافی دارد. خوردگی اما در صورت مراقبت از فولاد، دوام و عمر مفید سازه بتنی افزایش می یابد. از نکات مثبت اسکلت فلزی در مبحث هزینه، یکی کاهش ضایعات مصالح به دلیل ساخت ابزارآلات آهنی در کارخانه و در نتیجه کاهش هزینه ها در سازه فولادی است. همچنین باقیمانده ابزار آهنی پس از تخریب اسکلت فلزی دارای ارزش نسبی است در حالی که از تخریب اسکلت بتنی فقط نخاله های ساختمانی باقی می ماند و در عین حال تخریب سازه بتنی دشوارتر و هزینه بیشتری دارد.

سخن پایانی

در مقایسه سازه های فلزی و سازه های بتنی طبق محتویات این مقاله باید بیان کنیم که به طور کلی می توان گفت که نسبت مقاومت فولاد به وزن آن در مقایسه با بتن بیشتر است در واقع نکته دیگر اینکه مقاومت فولاد در برابر نیروهای کششی، فشاری و برشی تقریباً یکسان است و در نیروهای رفت و برگشتی می توان نیروهای کششی و فشاری را تبدیل کرد و این باعث می شود که سازه فلزی به خوبی واکنش نشان دهد. اما در بتن مقاومت فقط در نیروهای فشاری خوب است و بتن در نیروهای کششی و برشی عملکرد ضعیفی دارد و اگر با میلگرد تقویت نشود به راحتی ترک خورده و از بین می رود. علاوه بر این، فولاد به دلیل همگن بودن مصالح و شکل پذیری بالا، نیروهای دینامیکی و ضربه ای را تحمل می کند، در حالی که بتن به دلیل ساختار ناهمگون، شکننده است و در مقابل این نیروها و انفجارها، سازه ترک می خورد و عملکرد آن مختل می شود. یکی دیگر از مزایای اسکلت فلزی در مقابل سازه بتنی این است که با افزایش عمر، مقاومت در سازه فولادی کاهش نمی یابد، بلکه بتن به مرور زمان دچار خزش و ترک می شود که به عملکرد سازه آسیب وارد می کند و مقاومت آن را کاهش می دهد. همچنین در ساختمان های فلزی امکان توسعه، تعمیر و تقویت اعضا در حین ساخت و پس از ساخت وجود دارد. البته نقطه ضعف فولاد در استحکام، کمانش قطعات تحت فشار در طول زمان است. در این میان فولاد مقاومت خود را در برابر حرارت های بالا ناشی از آتش سوزی از دست می دهد و در دمای بالای 600 درجه سانتی گراد فرو می ریزد، در حالی که بتن در دمای بالای 1000 درجه سانتی گراد حدود 1 تا 6 ساعت مقاومت نشان می دهد.

Source: https://www.fankarimen.ir/مقالات/مقایسه-سازه-های-بتنی-و-سازه-های-فلزی.html