اسکلت فلزی یا بتنی؟ کدام انتخاب بهتر، ارزان تر و مقاوم تر است؟

در انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب برای ساختمان‌ها، سوالات متعددی پیش می‌آید؛ برای مثال آیا اسکلت فلزی بهتر است یا اسکلت بتنی؟ کدام سیستم در برابر زلزله عملکرد بهتری دارد؟ هزینه ساخت و نگهداری هر یک چگونه است؟ سرعت اجرا و سهولت کار در کدام یک بیشتر است؟ پاسخ به این پرسش‌ها می‌تواند سرنوشت پروژه‌های ساختمانی را رقم بزند. در این مقاله به بررسی مزایا، معایب و تفاوت قیمت اسکلت فلزی و بتنی می‌پردازیم؛ پس تا پایان همراه آکادمی عمران باشید.

پیش از مطالعه ادامه مقاله توصیه می‌کنیم فیلم زیر را مشاهده کنید. این فیلم بخش کوتاهی از دوره اجرای ساختمان است که در آن علاوه بر بررسی تفاوت‌های سازه فولادی و بتنی، به جزئیات اجرایی مراحل ساخت‌و‌ساز پرداخته شده است.

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی

اسکلت فلزی و بتنی دو سیستم سازه‌ای پرکاربرد در صنعت ساختمان‌سازی هستند که هرکدام ویژگی‌ها و روش‌های اجرای خاص خود را دارند. تفاوت اسکلت بتنی و فلزی فقط در ظاهر و نوع مصالح نیست، بلکه در نحوه اجرا، سرعت ساخت، ابزار مورد نیاز و عملکرد سازه‌ای نیز اختلاف‌های زیادی وجود دارد.

• اسکلت فلزی معمولا از ستون‌ها، تیرها و بادبندهای فولادی ساخته می‌شود که در کارخانه تولید و سپس در محل پروژه مونتاژ می‌شوند. اتصالات آن می‌تواند جوشی یا پیچی باشد.
• اسکلت بتنی از بتن مسلح تشکیل شده که شامل قالب‌بندی، آرماتوربندی و بتن‌ریزی در محل پروژه است. بتن پس از گیرش سخت شده و بارهای سازه را تحمل می‌کند.

این تفاوت‌ها منجر به تفاوت در سرعت اجرا، کیفیت ساخت، نیاز به نیروی متخصص و شرایط بهره‌برداری می‌شود. برای درک سریع‌تر تفاوت اسکلت بتنی و فلزی، می‌توانید مقایسه این دو نوع سازه را در جدول زیر مشاهده کنید؛ این جدول به‌طور خلاصه تفاوت در اجزای اصلی، شیوه اجرا و نوع مصالح مورد استفاده را نشان می‌دهد.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی

برای درک سریع و کلی اینکه اسکلت فلزی بهتر است یا بتنی، در ادامه جدولی ارائه شده که به صورت خلاصه تفاوت‌های کلیدی موضوعات مطرح شده در بخش‌های بعدی را پوشش می‌دهد.

وزن سازه اسکلت بتنی و فلزی

وزن یکی از عوامل کلیدی در انتخاب نوع اسکلت سازه به شمار می‌آید. وزن مخصوص فولاد ساختمانی معمولا حدود ۷۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب است که این عدد در مراجع استاندارد مصالح مانند ASTM A36 وDIN 17100 تأیید شده است.

مطابق با استاندارهای ACI 318 و Eurocode 2، وزن مخصوص بتن معمولی نیز در حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب برآورد می‌شود. اگر چه وزن فولاد به ازای حجم برابر، سنگین‌تر از بتن است، اما به دلیل مقاومت بالاتر فولاد نسبت به بتن، معمولا از مقاطع کوچکتر فولادی استفاده می‌شود.

همین موضوع باعث می‌شود که وزن نهایی اسکلت فلزی به طور معمول کمتر از اسکلت بتنی باشد. این کاهش وزن علاوه بر کاهش بار وارد بر فونداسیون، می‌تواند در سرعت اجرا و بهینه‌سازی هزینه‌ها تاثیرگذار باشد.

تفاوت سازه فلزی و بتنی در سرعت اجرا

در اسکلت بتنی، اجرای هر عضو نیازمند چند مرحله زمان‌بر مانند آرماتوربندی، قالب‌بندی، بتن‌ریزی و عمل‌آوری است. پس از بتن‌ریزی نیز باید مدت‌زمان مشخصی صبر کرد تا بتن به مقاومت مطلوب برسد.

در مقابل، اسکلت فلزی معمولا سریع‌تر اجرا می‌شود؛ زیرا اعضای فولادی یا در کارخانه تولید و آماده نصب می‌شوند یا در محل پروژه با برش، جوش یا پیچ و مهره مونتاژ خواهند شد. این فرآیند، وابستگی کمتری به شرایط جوی دارد و زمان کلی ساخت را کاهش می‌دهد.

در نتیجه، اسکلت فلزی معمولا در پروژه‌هایی که محدودیت زمانی دارند یا سرعت اجرا اهمیت زیادی دارد، گزینه مناسب‌تری محسوب می‌شود.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر سهولت اجرا

اجرای اسکلت بتنی معمولا ساده‌تر و کم‌نیازتر به تخصص‌های ویژه نسبت به اسکلت فلزی است. در پروژه‌های بتنی، مراحل اجرا روندی نسبتا شناخته شده و یکنواخت دارند که نیروی کار با آموزش عمومی می‌تواند انجام دهد. اما اجرای سازه فلزی نیازمند مهارت‌های فنی دقیق‌تری است. عملیات‌هایی مانند برش، شکل‌دهی، مونتاژ قطعات و نصب اتصالات جوشی یا پیچی باید با دقت و تخصص بالایی صورت گیرد تا کیفیت و ایمنی سازه تضمین شود.

علاوه بر این، کار در ارتفاع و نصب قطعات سنگین در اسکلت فلزی ریسک‌های ایمنی بیشتری نسبت به اسکلت بتنی دارد. بنابراین، در شرایطی که نیروی متخصص محدود یا هزینه استخدام آن بالا باشد، انتخاب اسکلت بتنی به‌عنوان گزینه‌ای با سهولت اجرای بیشتر منطقی‌تر است.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر کیفیت اجرا

سازه‌های فلزی معمولا از مقاطع صنعتی هستند که در کارخانه تحت شرایط کنترل‌شده تولید می‌شوند. این روند باعث می‌شود کیفیت مصالح، ابعاد، ضخامت و مقاومت هر پروفیل دقیق و استاندارد باشد. با این حال، اتصالات جوشی یا پیچی در محل نصب، مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده کیفیت نهایی اسکلت فلزی‌اند. اتصالات پیچی معمولا خطای انسانی کمتری دارند و کیفیت بالاتری ایجاد می‌کنند، اما اتصالات جوشی به مهارت جوشکار و نظارت دقیق وابسته‌اند.

در مقابل، کیفیت سازه‌های بتنی به شدت به شرایط کارگاهی وابسته است. اگر بتن در محل پروژه و به‌صورت دستی ساخته شود، کوچک‌ترین اشتباه در نسبت آب به سیمان، مصالح یا نحوه اختلاط می‌تواند مقاومت نهایی بتن را کاهش دهد.

بزرگترین جشنواره تخفیفی آکادمی عمران فقط تا ساعت ۱۲ امشب

ورود به جشنواره

حتی در صورت استفاده از بتن آماده، اگر از مراکز غیرمعتبر خریداری شود، ممکن است کیفیت مطلوبی نداشته باشد. علاوه بر آن، اجرای دقیق جزئیاتی مانند وصله‌ آرماتورهای انتظار ستون‌ها، نحوه بستن خاموت‌ها، یا تراکم بتن در ستون و تیرها در کیفیت نهایی اسکلت بتنی بسیار مؤثر است.

در نتیجه، اگرچه مصالح فلزی کیفیت اولیه بالاتری دارند، اما هر دو نوع اسکلت در مرحله اجرا به نظارت حرفه‌ای و دقت بالا نیاز دارند تا به عملکرد قابل اعتماد برسند.

مقایسه سازه بتنی و فولادی از نظر معماری (فضای مفید)

از دیدگاه معماری، سازه فلزی به‌دلیل ابعاد کوچک‌تر مقاطع، فضای مفید بیشتری را در اختیار طراح قرار می‌دهد. این ویژگی به‌ویژه در تأمین پارکینگ در طبقات همکف و زیرزمین مزیت بزرگی است. همچنین در سیستم مهاربندی فلزی مثل بادبندهای شورون (۷ و ۸) یا واگرا، امکان ایجاد بازشو در قاب‌ها وجود دارد که دست معمار را برای طراحی بازتر می‌گذارد.

در مقابل، مقاطع بتنی ضخیم‌تر هستند، به‌خصوص در طبقات پایین‌تر که بار بیشتری تحمل می‌کنند. این موضوع باعث می‌شود فضاهای معماری مانند پارکینگ یا اتاق‌ها کوچک‌تر شوند. همچنین، در دیوارهای برشی بتنی امکان تعبیه بازشو محدود است، مگر در صورت استفاده از سیستم قاب خمشی که نیازمند جزئیات اجرایی پیچیده‌تری است.

در مجموع، سازه فلزی از نظر معماری، انعطاف‌پذیری بیشتری داشته و فضای قابل استفاده بیشتری در اختیار قرار می‌دهد.

مقایسه سازه ها نظر ارزش اسقاطی و پایداری محیطی

در صورت تخریب ساختمان، اسکلت فولادی به دلیل قابلیت بازیافت بالاتر و ارزش اسقاطی بیشتر، علاوه بر کاهش هزینه تخریب، می‌تواند تاثیر مثبتی بر پایداری محیطی نیز داشته باشد. اسکلت فلزی که عمدتاً از آهن تشکیل شده، به راحتی بازیافت شده و از طریق فرآیندهای بازیافت، مصرف انرژی و منابع طبیعی کاهش می‌یابد.

در مقابل، اسکلت بتنی تنها شامل میلگردهای فولادی است که ارزش اسقاطی کمتری دارد و بخش عمده بتن پس از تخریب معمولا به صورت ضایعات باقی می‌ماند که بازیافت آن پیچیده‌تر و انرژی‌بر است. بنابراین، ارزش اسقاطی بالاتر اسکلت فلزی علاوه بر جنبه اقتصادی، به کاهش ضایعات و اثرات زیست‌محیطی نیز کمک می‌کند.

مقاومت اسکلت فلزی بیشتر است یا بتنی؟

از نظر مقاومت مصالح، فولاد ساختمانی به‌مراتب مقاوم‌تر از بتن است. برای نمونه، مقاومت تسلیم فولاد ST37 حدود ۲۳۵ تا ۲۴۰ مگاپاسکال است که مبنای طراحی در سازه‌های فولادی قرار می‌گیرد. در فولادهای قوی‌تر مانند ST52، این مقدار به حدود ۳۶۰ مگاپاسکال و مقاومت کششی نهایی به ۵۲۰ مگاپاسکال می‌رسد. این مقادیر مطابق با استاندارد DIN 17100 و مشخصات فنی فولاد ساختمانی است.

در مقابل، بتن معمولی بسته به طرح اختلاط بتن، دارای مقاومت فشاری بین ۲۵ تا ۳۰ مگاپاسکال است که در شرایط استاندارد توسط آیین‌نامه‌هایی مانند ACI 318 یا مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران تعیین می‌شود.

اما در پاسخ به این سوال که مقاومت سازه بتنی بیشتر است یا فلزی، باید گفت:

مقایسه مستقیم صرفا بر اساس عدد مقاومت مصالح صحیح نیست. عملکرد سازه به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله:

• نوع بارهای واردشونده (ثقلی، جانبی، زلزله، باد)
• شکل و هندسه مقاطع
• شرایط بهره‌برداری، خطرات محیطی مانند رطوبت یا آتش
• رفتار کلی سازه تحت بارگذاری‌های پیچیده

به طور کلی، اسکلت فلزی به‌واسطه مقاومت بالای فولاد و شکل‌پذیری مناسب، در برابر نیروهای جانبی مثل زلزله عملکرد مطلوبی دارد. در حالی که اسکلت بتنی به دلیل جرم بیشتر و رفتار شکننده‌تر، نیاز به طراحی دقیق‌تری برای جذب انرژی دارد. در ادامه، این تفاوت عملکرد را به‌طور جزئی‌تر در برابر زلزله، حریق و عوامل مخرب دیگر بررسی خواهیم کرد.

اسکلت فلزی یا بتنی در برابر زلزله

مقاومت سازه‌ها در برابر زلزله و باد، بیش از آن‌که به نوع اسکلت وابسته باشد، به طراحی اصولی بر اساس آیین‌نامه‌ها و اجرای دقیق آن بستگی دارد. طبق آیین‌نامه 2800 ایران، نیروی زلزله وارد بر ساختمان به عواملی مانند وزن سازه، نوع خاک، شتاب مبنای طرح زلزله، اهمیت کاربری و شکل‌پذیری سیستم سازه‌ای بستگی دارد.

در یک شرایط طراحی یکسان، اسکلت فلزی معمولا به دلیل وزن کمتر، جذب بهتر انرژی و شکل‌پذیری بالاتر، رفتار مطلوب‌تری در برابر زلزله دارد. با این حال، اسکلت بتنی هم در صورتی که به‌درستی طراحی و اجرا شود، می‌تواند عملکرد مناسبی در برابر زلزله داشته باشد و از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد.

بزرگترین جشنواره تخفیفی آکادمی عمران فقط تا ساعت ۱۲ امشب

ورود به جشنواره

تفاوت عمده این دو سیستم، در جرم سازه و نحوه توزیع نیروها است. جرم بیشتر سازه بتنی، ممکن است باعث افزایش نیروی زلزله شود، اما از طرفی نیز به جذب انرژی کمک می‌کند. نکته مهم آن است که اگر هر دو سیستم مطابق ضوابط طراحی شوند، هیچ‌کدام ذاتا برتری مطلقی ندارند.

پرسش‌هایی مانند اینکه سازه بتنی در برابر چند ریشتر زلزله مقاوم است، رایج اما نادرست هستند؛ زیرا مقیاس ریشتر فقط میزان انرژی آزادشده از زلزله را نشان می‌دهد و مشخص نمی‌کند چه نیرویی به سازه وارد می‌شود. طراحان سازه، براساس طیف پاسخ زلزله و نیروی طراحی‌شده متناسب با شرایط منطقه، نوع خاک و کاربری ساختمان، مقاومت مورد نیاز را محاسبه و سازه را بر همان اساس طراحی می‌کنند.

عملکرد اسکلت بتنی و فلزی در برابر باد نیز بیشتر در ساختمان‌های بلندمرتبه یا مناطق بادخیز اهمیت پیدا می‌کند. در مجموع، هر دو نوع اسکلت فولادی و بتنی با طراحی اصولی می‌توانند پاسخگوی بار وارده زلزله و باد باشند و انتخاب نهایی باید بر اساس تحلیل‌های فنی، شرایط پروژه، نوع کاربری، منطقه اقلیمی و محدودیت‌های اقتصادی انجام شود.

مقاومت اسکلت فلزی و بتنی در برابر حریق

فولاد در برابر آتش‌سوزی آسیب‌پذیرتر از بتن است. در دمای حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، که در کمتر از ۱۰ دقیقه در آتش می‌تواند حاصل شود، مقاومت فولاد تا حدود ۵۰ درصد کاهش می‌یابد و خواص مکانیکی آن تغییر می‌کند. اگر دما ادامه یابد، فولاد به نقطه خمش و حتی گسیختگی نزدیک می‌شود.

در مقابل، بتن مقاومت ذاتی بهتری در برابر حرارت دارد و انتقال حرارت در آن به کندی انجام می‌شود. بنابراین در آتش‌سوزی‌های بدون اقدامات محافظتی، اسکلت بتنی پایداری بیشتری دارد.

با این حال، اسکلت فلزی را می‌توان با استفاده از پوشش‌های ضدحریق مانند شاتکریت، بورد گچی، پوشش‌های معدنی یا رنگ‌های منبسط شونده مقاوم کرد. این اقدامات، عملکرد سازه فلزی را در برابر آتش به طرز چشمگیری بهبود می‌دهند و در بسیاری از پروژه‌ها الزامی هستند.

عمر اسکلت فلزی بیشتر است یا بتنی؟

پاسخ قطعی به این پرسش، وابسته به شرایط نگهداری، اقلیم منطقه و کیفیت اجرا است. به‌طور کلی، عمر طراحی سازه‌های بتنی معمولا بین ۵۰ تا ۶۰ سال در نظر گرفته می‌شود. در این مدت، بتن با گذشت زمان افزایش مقاومت نسبی دارد، اما عواملی مانند خزش (Creep)، کربناته شدن و نفوذ یون‌های مهاجم ممکن است دوام آن را کاهش دهند.

در مقابل، طول عمر اسکلت فلزی شدیدا به شرایط محیطی و نحوه نگهداری وابسته است. در مناطق مرطوب مانند شمال و جنوب کشور، احتمال خوردگی فولاد بالا می‌رود و در صورت عدم محافظت مناسب، عمر مفید آن کاهش می‌یابد. اما اگر اعضای فولادی به خوبی در برابر رطوبت و عوامل خورنده محافظت شوند، می‌توانند دوام بالاتری نسبت به بتن داشته باشند.

نکته مهم آن است که بتن یک ماده مرکب است که سیمان نقش چسب را ایفا می‌کند. در صورت آسیب دیدن این چسب یا نفوذ مواد مهاجم، یکپارچگی بتن تضعیف می‌شود. در نتیجه، دوام واقعی هر سازه بیشتر از آن‌که به نوع مصالح وابسته باشد، به نحوه نگهداری و شرایط اقلیمی محل پروژه بستگی دارد.

اسکلت فلزی یا بتنی در ساختمان های بلند

با افزایش ارتفاع ساختمان، بار مرده سازه نقش مهم‌تری در طراحی ایفا می‌کند. از آنجایی که اسکلت بتنی وزن بیشتری نسبت به اسکلت فلزی دارد، در ساختمان‌های بلند، افزایش بار مرده می‌تواند باعث نیاز به مقاطع بزرگ‌تر در ستون‌ها و فونداسیون شود؛ که این موضوع هم از نظر سازه‌ای چالش‌برانگیز است و هم از نظر معماری فضای مفید طبقات پایین را کاهش می‌دهد.

همچنین عملیات بتن‌ریزی در ساختمان‌های مرتفع به پمپ‌های قوی‌تر، تجهیزات تخصصی و کنترل دقیق‌تری نیاز دارد. در مقابل، اسکلت فلزی به دلیل سبک‌تر بودن و ساخت کارخانه‌ای، برای پروژه‌های بلندمرتبه مناسب‌تر است.

به همین دلایل، در پروژه‌های با بیش از ۱۵ طبقه، معمولا استفاده از اسکلت فلزی ترجیح داده می‌شود، زیرا ضمن کاهش وزن، کنترل تغییر شکل و بار جانبی بهتری در برابر زلزله فراهم می‌کند.

تفاوت هزینه اسکلت فلزی و بتنی

در مقایسه هزینه اسکلت فلزی و بتنی باید به چند نکته مهم توجه کرد:

• از نظر هزینه مصالح اولیه، اسکلت فلزی معمولا گران‌تر است. چراکه تمام اجزای باربر از فولاد ساخته می‌شوند و قیمت آهن به‌مراتب بیشتر از ترکیب بتن، میلگرد، شن و ماسه است. بنابراین، تفاوت قیمت اسکلت فلزی یا بتنی در مرحله خرید مصالح قابل توجه است.
• با این حال، اسکلت بتنی معمولا سرمایه‌گذاری مرحله‌ای دارد. به‌عبارت دیگر، هزینه‌ها در طول زمان ساخت تقسیم می‌شوند. اما اسکلت فلزی نیاز به خرید یک‌جای پروفیل‌ها دارد که سرمایه اولیه بالاتری می‌طلبد.
• در عوض، سرعت اجرای سازه فلزی بیشتر است؛ این موضوع باعث کاهش هزینه‌های بالاسری مانند اجاره تجهیزات، حقوق نیروی انسانی و زمان برگشت سرمایه می‌شود. از این جهت، اختلاف قیمت اسکلت فلزی و بتنی ممکن است در پروژه‌های بزرگ یا زمان‌محور، به نفع سازه فلزی تمام شود.

• از نظر هزینه نگهداری در بلندمدت نیز تفاوت وجود دارد. سازه‌های فلزی در برابر رطوبت و خوردگی نیازمند رنگ‌آمیزی و پوشش‌های محافظ هستند که ممکن است هزینه‌های بعدی را افزایش دهد، در حالی که بتن باکیفیت و پوشش مناسب، هزینه نگهداری پایین‌تری دارد.

بنابراین، نمی‌توان تنها با نگاه به قیمت اولیه، یک گزینه را بهتر دانست؛ مقایسه قیمت اسکلت فلزی و بتنی باید همراه با درنظر گرفتن نوع پروژه، بودجه، زمان و شرایط اقلیمی انجام شود.

در جدول زیر می‌توانید به صورت خلاصه عوامل موثر بر هزینه و قیمت اسکلت فلزی و بتنی را مشاهده کنید:

مزایا و معایب اسکلت فلزی و بتنی

در این بخش، به بررسی مزایا و معایب دو نوع متداول سازه، یعنی اسکلت بتنی و فلزی، می‌پردازیم. این بررسی می‌تواند در تصمیم‌گیری برای انتخاب نوع سازه در پروژه‌های ساختمانی بسیار موثر باشد.

مزایا و معایب سازه‌های بتنی

در ادامه این مقاله به شرح مزایا و معایب سازه های بتنی می‌پردازیم.

مزایای اسکلت بتنی

• نیاز به سرمایه اولیه زیاد ندارد و سرمایه مورد نیاز به مرور و در مراحل مختلف ساخت وارد پروژه می‌شود.
• ساخت اسکلت بتنی نیاز به نیروی متخصص با مهارت بسیار بالا ندارد.
• در صورت بروز آتش سوزی، مقاومت بالایی در برابر حریق دارد.
• نیاز به محافظت و نگهداری کمتری در زمان بهره‌برداری دارد.
• یکی از مزایای بتن افزایش مقاومت آن به مرور زمان است.
• در صورت اجرای اصولی و اجرای به اندازه کاور بتن، در برابر عوامل محیطی مقاومت بالایی دارد.
• دسترسی به مصالح و تهیه آن‌ها (مانند سنگدانه‌ها، سیمان و میلگرد) آسان‌تر است.
• صلبیت و سختی بالاتری دارد.

معایب اسکلت بتنی

• زمان اجرای بالایی دارد.
• وزن سازه‌ای که از جنس بتن است زیاد بوده که این امر در ساختمان‌های بلند مرتبه باعث ضعف عملکرد آن در برابر زلزله می‌شود.
• مقاومت سازه در برابر نیروهای کششی حتی با وجود آرماتورها، ضعیف است.
• در صورت اجرا غیر اصولی و وجود عوامل محیطی و یون‌های مخرب، آسیب‌پذیری بالایی دارد.
• در صورت تخریب بخشی از سازه ، عملیات ترمیم آن دشوار است.

مزایا و معایب سازه‌های فلزی

مزایا و معایب سازه های فلزی به شرح زیر است:

مزایای اسکلت فلزی

• به دلیل اینکه مراحل مونتاژ و ساخت مقاطع در کارخانه انجام می‌شود و صرفا در محل نصب می‌شوند، سرعت اجرای بالایی دارد.
• اتصالات تیر ، ستون و بادبندها به شکلی است که موجب عملکرد یکپارچه آن‌ها می‌شود.
• بار مرده کمتری دارد، همین امر باعث می‌شود که قابلیت اجرا در دهانه‌های بلند و ساختمان‌های بلند مرتبه را داشته باشد.
• در صورت تمایل به افزایش طبقات، این امر با سهولت بیشتر انجام می‌شود.
• هزینه تخریب کمتر و ارزش اسقاطی بالاتری دارد.

بزرگترین جشنواره تخفیفی آکادمی عمران فقط تا ساعت ۱۲ امشب

ورود به جشنواره

معایب اسکلت فلزی

• نیاز به سرمایه اولیه بسیار بالایی دارد.

• اجرای اسکلت فلزی باید در شرایط آب و هوایی مناسب انجام شود، در غیر این صورت رطوبت، موجب کاهش کیفیت جوش و زنگ زدگی پیچ‌ها و مقاطع می‌شود.
• فولاد مقاومت پایینی در برابر حریق دارد و تغییر شکل می‌دهد.
• در صورت نفوذ رطوبت، مقاطع دچار زنگ زدگی و پوسیدگی می‌شوند و عملکرد آن‌ها به مرور زمان ضعیف می‌شود. به طور کلی اسکلت فلزی برای مناطق مرطوب مناسب نیست.
• سقف اسکلت فلزی معمولا به صورت سقف عرشه فولادی، کرومیت و کامپوزیت است که دارای رویه بتنی هستند و به صورت یک طرفه یا دو طرفه اجرا می‌شوند.

در نتیجه یکپارچگی تیر فلزی و بتن سقف به کمک برشگیرها تامین می‌شود به همین دلیل اجرای درست و تعداد کافی برشگیرها از نقاط حساس سازه‌های فلزی است.

ترکیب اسکلت بتنی و فلزی

در برخی پروژه‌ها، به‌ویژه در ساختمان‌های بلندمرتبه، استفاده هم‌زمان از سازه‌های فلزی و بتنی به عنوان یک راهکار بهینه مطرح می‌شود. این ترکیب می‌تواند با بهره‌گیری از مزایای هر دو نوع سیستم، عملکرد کلی سازه را بهبود داده و در بسیاری موارد از نظر اقتصادی نیز مقرون‌به‌صرفه باشد.

مزایای ترکیب اسکلت فلزی و بتنی

مزیت‌های استفاده هم‌زمان سازه بتنی و فلزی عبارت‌اند از:

• افزایش کارایی مکانیکی: استفاده از بتن و فولاد به‌صورت ترکیبی موجب بهینه‌سازی مقاومت فشاری و کششی سازه می‌شود. بتن مقاومت فشاری بالا و فولاد مقاومت کششی بالایی دارد و ترکیب آن‌ها باعث ایجاد مقاطعی با رفتار مکانیکی بهتر می‌گردد.
• پوشش‌دهی معایب یکدیگر: فولاد در برابر آتش‌سوزی و خوردگی حساس است، در حالی که بتن مقاومت خوبی در برابر این عوامل دارد. از سوی دیگر، فولاد ضعف کششی بتن را جبران می‌کند.
• انعطاف در طراحی: با ترکیب این دو نوع مصالح، می‌توان در بخش‌هایی از سازه که نیاز به سرعت اجرای بالا یا وزن کمتر است از اسکلت فلزی و در سایر بخش‌ها از اسکلت بتنی بهره گرفت.
• کاهش هزینه در بلندمدت: با توجه به شرایط پروژه، استفاده ترکیبی ممکن است در هزینه تمام‌شده نهایی نسبت به استفاده کامل از یکی از دو سیستم صرفه‌جویی ایجاد کند.

روش های اجرای ترکیب اسکلت بتنی و فلزی

روش‌های رایجی که برای اجرای ترکیبی این دو نوع سازه بتنی و فولادی می‌توان در نظر گرفت عبارت‌اند از:

1- اسکلت بتنی در طبقات پایین، اسکلت فلزی در طبقات بالا

این روش به دلیل پایداری بیشتر بتن در طبقات پایین و سبک‌تر بودن سازه فلزی در بالا، یک انتخاب کاربردی و رایج در ساختمان‌های بلند است.

2- استفاده از مقاطع مرکب (Composite Sections)

در این روش، ستون‌ها یا تیرها از ترکیب بتن، فولاد و گاهی آرماتور ساخته می‌شوند. این مقاطع رفتار ترکیبی دارند و تحت بارگذاری عملکرد بهتری ارائه می‌دهند. نمونه بارز آن، ستون‌های فولادی با پوشش بتنی یا تیرهای فولادی با دال بتنی است.

3- سقف‌های کامپوزیت

در بسیاری از پروژه‌ها، حتی اگر اسکلت اصلی فلزی یا بتنی باشد، از سقف‌های کامپوزیت (ترکیب تیر فولادی و دال بتنی) استفاده می‌شود که یک نمونه موفق از سیستم ترکیبی است. استفاده هم‌زمان فولاد و بتن باعث می‌شود که معایب یکدیگر را کاور کنند و موجب بهبود خواص مکانیکی مقاطع شوند.

سازه بتنی یا فلزی؟ کدام بهتر است؟

انتخاب بین اسکلت بتنی و فلزی، یک تصمیم مطلق نیست بلکه وابسته به شرایط پروژه است. هر یک از این دو نوع سازه، مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند که بر اساس نیازهای فنی، بودجه، سرعت اجرا، موقعیت جغرافیایی، نوع کاربری و حتی تیم اجرایی باید ارزیابی شوند.

اگر سرعت اجرا، سبک‌سازی و امکان توسعه در آینده برای شما اهمیت زیادی دارد، اسکلت فلزی انتخاب بهتری خواهد بود. اما اگر به دنبال کاهش هزینه‌ها، مقاومت بیشتر در برابر آتش‌سوزی و دسترسی راحت‌تر به مصالح هستید، اسکلت بتنی می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.

در پروژه‌های بلندمرتبه، به دلیل وزن کمتر، سازه فلزی معمولا عملکرد بهتری در برابر زلزله دارد. اما در مناطق مرطوب، بدون حفاظت کافی، دچار زنگ‌زدگی می‌شود و دوام آن کاهش می‌یابد. در مقابل، سازه‌های بتنی برای مناطق شرجی گزینه مقاوم‌تری محسوب می‌شوند، گرچه اجرای آن‌ها به زمان و نیروی کار بیشتری نیاز دارد.

بنابراین، نمی‌توان گفت کدام‌یک بهتر است، بلکه باید دید در پروژه‌ خاص شما، کدام‌یک بهتر جواب می‌دهد.

سوله بتنی یا فلزی؛ کدام مناسب‌تر است؟

در ساخت سوله‌ها به دلیل نیاز به ایجاد دهانه‌های بزرگ و بدون ستون میانی، استفاده از سازه فلزی گزینه رایج‌تر و کارآمدتری است. علت اصلی این انتخاب، سبکی اسکلت فلزی و امکان اجرای دهانه‌های عریض‌تر با اشغال فضای کمتر است. همچنین، مقاطع فولادی با طراحی بهینه می‌توانند نیروها را بهتر منتقل کرده و سوله‌هایی با ارتفاع و دهانه بزرگ‌تر فراهم کنند.

البته باید در نظر داشت که اجرای سازه فلزی نیاز به نیروی متخصص دارد و هزینه اولیه ساخت معمولا بیشتر از سوله بتنی است. با این حال، سرعت اجرای بالاتر، قابلیت مونتاژ در کارخانه و پتانسیل بازفروشی مصالح فلزی از مزایای مهم آن محسوب می‌شود.

در مقابل، سوله‌های بتنی بیشتر برای کاربری‌هایی مناسب‌اند که نیاز به دهانه‌های کوتاه‌تر، مقاومت بیشتر در برابر آتش‌سوزی یا صرفه‌جویی در هزینه‌های نیروی کار دارند. اما وزن زیاد، زمان اجرای طولانی‌تر و محدودیت در طراحی دهانه‌های وسیع باعث شده، استفاده از آن‌ها در سوله‌ها محدودتر باشد.

در نتیجه، برای اغلب پروژه‌های صنعتی، انبارها و سالن‌های تولیدی، سوله فلزی به‌واسطه عملکرد بهتر در دهانه‌های بزرگ، گزینه مناسب‌تری نسبت به سوله بتنی است.

بهترین سازه برای ساختمان مسکونی

اگر در حال ساخت خانه یا آپارتمان مسکونی هستید، انتخاب بین اسکلت فلزی و بتنی باید با در نظر گرفتن چند عامل مهم انجام شود:

• شرایط اقتصادی: برای مثال اگر سرمایه اولیه زیادی ندارید بهتر است از اسکلت بتنی برای ساختمان استفاده کنید.
• شرایط آب و هوایی منطقه: در مناطق مرطوب به دلیل وجود رطوبت زیاد، احتمال زنگ‌زدگی و پوسیدگی سازه فلزی زیاد است، اما در سازه‌ بتنی احتمال پوسیدگی آرماتورهای درون بتن در صورت رعایت کاور مناسب کاهش می‌یابد.
• تعداد طبقات: در صورتی که ساختمان مسکونی تعداد طبقات بالایی داشته باشد، بهتر است از سازه فلزی استفاده شود. زیرا همانطور که گفتیم وزن سازه‌ بتنی در تعداد طبقات بالا بسیار زیاد شده و همچنین بتن‌ریزی آن دشوارتر می‌شود.
• وجود نیروی متخصص و با مهارت بالا: اگر نیروی متخصصی جهت اجرای سازه فولادی در دسترس نیست بهتر است از سازه بتنی استفاده شود.
• در دسترس بودن مصالح: به طور کلی دسترسی به مصالحی مانند سنگدانه و سیمان بسیار آسان‌تر است پس در صورت وجود محدودیت از این بابت سازه فلزی پیشنهاد نمی‌شود.
• زمان لازم برای اجرا: در صورتی که نیاز به سرعت بالاتری در اجرا داریم، سازه فولادی مناسب‌تر است.

جمع بندی

انتخاب میان اسکلت فلزی و بتنی بستگی مستقیم به شرایط پروژه، نیازهای طراحی، بودجه و محدودیت‌های زمانی دارد. اسکلت فلزی با وزن کمتر، سرعت اجرای بالاتر و انعطاف‌پذیری معماری بیشتر، گزینه مناسبی برای ساختمان‌های بلندمرتبه و پروژه‌های زمان‌محور است. در مقابل، اسکلت بتنی به‌واسطه مقاومت ذاتی بالا در برابر حریق، هزینه اولیه کمتر و نیاز کمتر به نیروی متخصص، در پروژه‌های با محدودیت سرمایه و شرایط اقلیمی خاص، گزینه مطلوب‌تری محسوب می‌شود. در نهایت، طراحی اصولی، اجرای دقیق و نگهداری مناسب، نقش اصلی را در تضمین دوام و ایمنی هر دو نوع سازه ایفا می‌کند.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره انتخاب اسکلت فلزی یا بتنی کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری