اسکلت فلزی یا بتنی مسئله این است!

حتما تا به حال این سوال برایتان پیش آمده که سازه فولادی بهتر است یا سازه بتنی ؟! مقایسه اسکلت بتنی و فلزی بیشتر از جنبه تفاوت قیمت بین آن دو صورت می‌گیرد. اما بهتر است بدانید که هر کدام از این اسکلت‌ها اگر متناسب با شرایط موجود به درستی طراحی و اجرا شوند، عملکرد بسیار خوبی از هر لحاظ خواهند داشت.

ما در این مقاله به بررسی تفاوت اسکلت فلزی و بتنی از تمامی جهات و همچنین مزایا و معایب اسکلت فلزی و بتنی می‌پردازیم. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا به جواب تمامی سوال‌های خود در مورد مقایسه اسکلت فلزی و بتنی برسید و با دست پر از آکادمی عمران خارج شوید.

در ابتدا برای این که با زبانی ساده و روان بتوانید با تفاوت‌های سازه فولادی و بتنی آشنا شوید حتما فیلم زیر را مشاهده کنید سپس به مطالعه این مقاله بپردازید.

تفاوت قیمت اسکلت فلزی و بتنی

به طور کلی قیمت اسکلت بتنی از اسکلت فلزی کمتر است، چراکه هزینه تهیه آهن آلات به دلیل ارزش اسقاط و استفاده مجدد بیشتر از مصالحی چون شن‌‌، ماسه و سیمان است.

تمام المان‌های سازه‌ای اسکلت فولادی آهنی هستند، اما در اسکلت‌های بتنی ترکیبی از بتن و میلگرد را داریم. پس به طور کلی هزینه تهیه مصالح در اسکلت‌های فلزی بیشتر از بتنی است.

با آنالیز قیمت ساخت اسکلت فلزی متوجه می‌شویم که ساخت این سازه نیاز به سرمایه اولیه بالایی دارد، زیرا تمام پروفیل‌ها باید یک جا خریداری شده و نصب شوند.

ولی در اسکلت بتنی این سرمایه به مرور وارد پروژه می‌شود.

با توجه به سرعت بالای اجرای اسکلت فلزی، هزینه‌های بالا سری کم شده و رسیدن به سود و بهره‌برداری سریع‌تر صورت می‌گیرد که این امر می‌تواند اختلاف قیمتی که با اسکلت بتنی دارد را تا حدودی جبران کند.

بدیهی است هزینه‌های گودبرداری، سفت کاری، نازک کاری، تاسیسات برقی و مکانیکی در هر دو یکسان است.

وزن سازه فلزی و بتنی

وزن سازه فلزی از سازه بتنی کمتر است. جالب است بدانید که وزن مخصوص بتن و فولاد به ترتیب حدود 2400 و 7850 کیلوگرم بر متر مکعب است. یعنی در یک حجم یکسان، وزن فولاد از بتن بیشتر است.

اما مقاومت نهایی بتن‌های متعارف حدود 25 تا 30 مگاپاسکال بوده و مقاومت نهایی فولاد ST37 که برای اجرای ساختمان‌ها متعارف است، برابر 370 مگاپاسکال است.

به همین دلیل جهت اجرای اسکلت بتنی نیاز به حجم بیشتری از بتن در مقاطع داریم و در اسکلت فلزی با مقاطع کوچک‌تر به مقاومت بالایی می‌رسیم.

پس با مقایسه وزن سازه فلزی و بتنی متوجه می‌شویم که وزن اسکلت فلزی کمتر است.

مقاومت سازه بتنی بیشتر است یا فلزی؟

همانطور که گفتیم مقاومت نهایی فولاد از بتن بیشتر است.

مقاومت تسلیم فولاد 240 مگاپاسکال است که طراحی سازه فولادی بر اساس این مقاومت صورت می‌گیرد. حتی فولادهای ST52 دارای مقاومت تسلیم 360 مگاپاسکال و مقاومت نهایی 520 مگاپاسکال هستند.

طرح اختلاط بتن بر اساس مقاومت نهایی مورد نظر صورت می‌گیرد، اما معمولا برای مقاومت‌هایی بین 25 تا 30 مگاپاسکال طراحی می‌شوند.

به یک سازه ممکن است نیرو‌های مختلفی وارد شود مانند نیروی زلزله، نیروی باد و همچنین نیروی ثقلی ناشی از وزن سازه، افراد و وسایل. همچنین سازه ممکن است در برابر خطراتی مانند سیل ، آتش سوزی و وجود یون‌های مخرب قرار بگیرد.

در ادامه مقاومت سازه بتنی و فلزی را در برابر نیروی زلزله (که در ایران معیار اصلی طراحی است) و آتش سوزی بررسی می‌کنیم.

1) اسکلت فلزی یا بتنی در برابر زلزله و باد 

هر دو اسکلت اگر به صورت اصولی و صحیح طراحی و اجرا شوند، مقاومت بسیار خوبی در برابر نیروی زلزله و باد خواهند داشت.

اما برای یک نیروی زلزله یکسان، سازه فولادی با وزن کمتر، عملکرد بهتری در برابر زلزله خواهد داشت ولی هزینه آن بیشتر خواهد بود.

اما اسکلت بتنی با وزن بیشتر هم می‌تواند عملکرد خوبی در برابر نیروی زلزله‌ای که برای آن طراحی شده، داشته باشد و هزینه کمتری دارد.

به طور کلی وقتی هر المانی چه بتنی، چه فولادی، برای یک نیرو طراحی می‌شود پاسخگوی نیاز طراحی خواهد بود. پس با فرض طراحی و اجرای صحیح، این دو اسکلت نسبت به هم مزیتی در مقابله با نیروی زلزله ندارند.

اما آوار ناشی از تخریب ساختمان‌های بتنی در زلزله به دلیل وزن بیشتر سنگین‌تر است.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که مقاومت ساختمان بتنی در برابر زلزله چند ریشتر است ؟! 

اما این سوال غلط است چرا که سازه‌ها بر اساس ریشتر طراحی نشده بلکه برای نیروی زلزله طراحی می‌شوند.

ریشتر به معنای بزرگای یک زلزله و میزان انرژی که طی یک زلزله آزاد می‌شود، است. برای مثال یک زلزله 6 ریشتری اگر در عمق کانونی دو کیلومتری زمین و با فاصله کانونی کمی رخ دهد ممکن است شدت خرابی بالایی داشته باشد.

اما اگر همین زلزله 6 ریشتری در عمق کانونی 50 کیلومتری و در فاصله کانونی زیادی رخ دهد، شاید اصلا حس نشود.

پس ریشتر مبنای طراحی ساختمان در برابر زلزله نیست.

بر اساس آیین نامه 2800 ایران، نیروی زلزله بستگی به پارامترهایی مانند موارد زیر دارد:

• وزن سازه
• شتاب مبنای طرح زلزله
• بازتاب ساختمان که بستگی به جنس زمین آن دارد.
• اهمیت ساختمان مانند بیمارستان یا مسکونی بودن
• رفتار ساختمان وابسته به شکل پذیری سازه و قابلیت جذب انرژی است.

پس چه اسکلت بتنی، چه اسکلت فلزی، بستگی به نوع کاربری که دارند و مکان جغرافیایی که هستند، بر اساس نیروهای زلزله متفاوتی طراحی می‌شوند که همانطور که گفتیم اگر به صورت اصولی طراحی و اجرا شوند، هر دو مقاومت خوبی خواهند داشت.

2) مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر مقاومت در برابر حریق

مقاومت فولاد در برابر آتش سوزی بسیار پایین بوده و نقطه ذوب فولاد حدود 1370 درجه سانتی‌گراد است.

به همین دلیل در صورت بروز حریق، فولاد مقاومت خود را از دست داده، خواص مکانیکی آن تغییر پیدا کرده و سازه را دچار مشکل می‌کند.

دمای اسکلت فلزی در مدت زمان تقریبی 10 دقیقه به حدود 500 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. این دما نقطه خمش فولاد بوده و باعث کاهش 50 درصدی مقاومت فولاد می‌شود.

به طور کلی سازه بتنی مقاومت بالاتری در برابر آتش سوزی دارد.

اما اگر در اسکلت فلزی از پوشش‌های ضد حریق استفاده شود، در برابر آتش سوزی نیز مقاوم می‌شوند. یکی از این روش‌ها استفاده از شاتکریت است.

از دیگر پوشش‌های ضد حریق می‌توان به مواردی مانند بورد گچی، مصالح معدنی فیبردار و پوشش‌های منبسط شونده اشاره کرد.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر سرعت اجرا

ساخت اسکلت بتنی به این شکل است که هر المان بتنی مسلح نیاز به آرماتوربندی ، قالب بندی ، بتن ریزی و قالب برداری دارد. هر کدام از این مراحل نیاز به زمان زیادی دارد.

مخصوصا پس از بتن ریزی، جهت گیرش بتن و رسیدن به مقاومت مورد نظر، نیاز به زمان زیادی داریم.

سازه فلزی برای ساختمان‌های بالای 6 الی 7 طبقه در کارخانه ساخته شده و صرفا در محل پروژه نصب می‌شود.

برای ساختمان‌های کوتاه‌تر پروفیل‌ها از کارخانه خریداری شده و سپس برش زده شده و پس از مونتاژ در جای خود نصب می‌شوند.

اگر در مورد اجرای اسکلت فلزی و ساخت آن در کارخانه اطلاعات زیادی ندارید، پیشنهاد می‌کنیم به مقاله ” اسکلت فلزی ” حتما سر بزنید.

به همین دلیل سازه فولادی چه در کارخانه و چه در محل پروژه ساخته شود، زمان اجرای اسکلت فلزی نسبت به سازه بتنی کمتر است.

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی از نظر طول عمر

تمام سازه‌ها در مدت بهره‌برداری به مرور فرسوده شده و ممکن است در برابر عوامل مخرب قرار گیرند.

سازه بتنی معمولا عمر طراحی بین 50 تا 60 سال دارد، اگرچه بتن به مرور زمان افزایش مقاومت داشته اما عواملی چون خزش از این افزایش مقاومت کم می‌کنند.

طول عمر اسکلت فلزی نیز به نگهداری و شرایط محیطی آن بستگی دارد. به طور مثال در شمال و جنوب کشور که درصد رطوبت هوا زیاد است، دوام و عمر سازه‌های فلزی کمتر است.

پس نتیجه می‌گیریم نگهداری و شرایط محیطی در افزایش عمر سازه تاثیر ویژه‌ای دارد. اما اگر بتن و آهن را در یک شرایط مناسب نگهداری کنیم به احتمال زیاد عمر آهن بیشتر خواهد بود.

چرا که بتن یک سنگ مصنوعی است که سیمان به عنوان یک چسب، شن و ماسه ها را کنار هم نگه داشته و با از بین رفتن این چسب، یکپارچگی بتن از دست می‌رود.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر ظاهری

تفاوت اسکلت فلزی و بتنی از نظر ارزش اسقاطی

برای اینکه در مورد نکات حرفه‌ای اجرای اسکلت بتنی بیشتر بدانید حتما به ” آموزش اسکلت بتنی “ مجموعه آکادمی عمران مراجعه کنید.

مقایسه اسکلت فلزی و بتنی از نظر تعداد طبقات

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 سازه های 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.

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.

بهترین سازه برای ساختمان مسکونی چیست؟

با توجه به مزایا و معایب اسکلت فلزی و بتنی که در قسمت قبل گفتیم، بهترین سازه برای ساختمان مسکونی با توجه به موارد زیر انتخاب می‌شود:

1. شرایط اقتصادی: برای مثال اگر سرمایه اولیه زیادی ندارید بهتر است از اسکلت بتنی برای ساختمان استفاده کنید.
2. 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.
3. 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.
4. وجود نیروی متخصص و با مهارت بالا: اگر نیروی متخصصی جهت اجرای سازه فولادی در دسترس نیست بهتر است از سازه بتنی استفاده شود.
5. 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.
6. زمان لازم برای اجرا: در صورتی که نیاز به سرعت بالاتری در اجرا داریم، سازه فولادی مناسب‌تر است.

سوله بتنی یا فلزی

در سوله به دلیل اینکه نیاز به دهانه‌های بلندتری داریم، سازه فلزی به دلیل بار مرده کمتر، مناسب‌تر است.

اجرای سازه‌های فلزی مشکل‌تر بوده و نیاز به نیروی متخصص در جوشکاری دارد، اما سرعت اجرای آن نیز بیشتر است.

همچنین هزینه اولیه مورد نیاز برای ساخت سوله بیشتر است. اما مقاطع فولادی بسیار بهینه‌تر بوده و می‌توان دهانه‌های بلندتری را با اشغال فضای کمتری ایجاد کرد

اگر می‌خواهید تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان را یاد بگیرید توصیه می‌کنیم آموزش اجرای ساختمان را از دست ندهید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری