مقایسه اسکلت فلزی و بتنی

⦿ خلاصه
سازه های عمرانی فلزی و بتنی تحت تاثیر عوامل آب و هوایی، میزان بودجه، سرعت اجرایی مد نظر و...به یکدیگر ترجیح داده می شوند. میزان کاربرد مقاطع فولادی نیز در این دو سبک ساخت سازه متفاوت است. چنان که می دانیم ساختارهای غیر بتنی مصرف آهن گسترده و در پی آن هزینه های بیشتری نیز دارند. ما در این مقاله ساختارهای بتنی و فولادی را از زوایای مختلف بررسی می کنیم تا شما بتوانید هم شناخت بیشتری از این دو روش ساخت سازه های عمرانی به دست آورید، هم اگر قصد ساخت ساز دارید با دید گسترده تری به این مسئله نگاه کنید.

ساختمان های فلزی و بتنی

چنان که می دانیم سازه های عمرانی در کشور ما به دو نوع اسکلت فلزی و بتنی تقسیم می شوند. در سازه هایی که با اسکلت فولادی ساخته می شوند عمده مقطع مورد استفاده، تیرآهن است که بسته به نیاز ممکن است IPE یا IPB (هاش) باشد و سایر مقاطع نظیر نبشی و تیر ورق برای اتصال یا استحکام بخشی اجزای ساختمانی استفاده می شود و میلگرد در سازه های فولادی اغلب در مش بندی و پی ریزی بتنی ساختمان استفاده می شود.

اما در ساختمان های بتنی قضیه متفاوت بوده و میلگرد نقشی کانونی هم در پی ریزی فونداسیون و هم در بخش تیر و ستون خواهد داشت. البته در مواردی محدود برای دیوارهایی از ساختمان که قرار نیس بار تحمل کنند، می توان از تیرآهن استفاده کرد. این موضوع به سبب افزایش سرعت کار و کاهش هزینه ای است که بتن ریزی به پروژه تحمیل می کند.

کاربرد مقاطع فولادی در سازه فلزی

سازه های عمرانی فلزی در طی مراحل گوناگون پی ریزی و ساخته شده و اجزای مختلفی دارند. پس از آن که مش بندی و بتن ریزی انجام شد بایستی ستون ها به پی متصل شوند. در ادامه برخی از کاربردهای مقاطع فولادی در ساخت و ساز برمی شماریم.

صفحه ستون

صفحه ستون ها نقطه اتصال تیرآهن به فونداسیون بتنی بوده و به دو روش جوش نفوذی و بولت بندی در ساختمان جای گذاری می گردند. شیوه دوم به سبب روند اجرای ساده تری که دارد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

ورقی که برای صفحه ستون استفاده می شود اغلب ST37 است؛ چرا که قابلیت جوش پذیری بالایی دارد. اما بسته به تشخیص مهندس محاسب ممکن است گاهی ورق ST52 نیز به کاربرده شود. گاه برای تقویت اتصال، میان تیرآهن و Base plate از ورق های جانبی در طرح های مختلف و یا نبشی ها استفاده می کنند. این مقاطع با جوشکاری تقویتی میان پلیت و ستون، استحکام بیشتری ایجاد می کنند. در گذشته در مورد تفاوت ورق ST37 و ST52 صحبت کرده بودیم.

صفحه ستون

ستون

ستون های فولادی با بهره گیری از انواع مقاطع نظیر تیرآهن، قوطی سایز بزرگ (ستون های باکس) و تیر ورق قابل جای گذاری و بهره برداری بوده که بنا به نیاز، تشخیص مهندس محاسب و میزان بودجه موجود برای ساخت سازه، پیشنهاد می شوند. در این دسته ساختمان اغلب از تیرآهن IPE و IPB(هاش) استفاده می شود و برخی برای افزایش مقاومت در برابر زلزله از ستونی های 100*100 الی 140*140 و یا سایزهای بالاتر که با اصطلاح باکس شناخته می شوند نیز می توان استفاده کرد. البته این مسئله به نظر مهندس محاسب دارد.

ستون آهنی

تیر اصلی و تیر فرعی

  • تیرهای اصلی که با نام شاه تیر نیز شناخته می شوند، به شکل افقی و با کمک گرفتن از نبشی به سایر بخش ها اتصال پیدا می کنند.
  • تیرهای فرعی که با نام تیرک میانی یا تیرچه نیز شناخته می شوند؛ عامل واسطه میان شاه تیر و ستون داشته و بار سقف را به تیر اصلی منتقل می کند.

تیرآهن

مهاربند

برای بخش مهاربند؛ ترکیبی از Gusset plate (ورق) و نبشی یا ناودانی و تیرآهن می توان استفاده کرد. هریک از این ترکیب ها بسته به تشخیص مهندس محاسب و نظر سازنده می توان متفاوت باشد. این امر موجب تقویت سازه شده و مناسب مناطق زلزله خیز و نزدیک به گسل است.

مهاربند

کاربرد مقاطع فولادی در سازه بتنی

 سازه های بتنی نسبت به ساختمان های اسکلت فولادی، کمتر از مقاطع فلزی استفاده می کنند و جای خالی فولاد با بتن پر می شود. همچنین مقاطع مورد استفاده نیز در این دو نوع متفاوت است. چنان که می بینیم کاربرد میلگرد در سازه بتنی بسیار زیاد است و در موارد محدود به شکل ترکیبی از تیرآهن و میلگرد به طور همزمان در ساختمان استفاده می شود. در ادامه کاربرد های میلگرد در سازه های عمرانی بتنی برمی شماریم.

مش بندی

مش بندی در بخش فونداسیون سازه بتنی انجام می شود. در این بخش آرماتوربندی در دو مرحله مش بندی تحتانی و فوقانی انجام می شود. در فاصله میان مش پائینی و بالایی، خرک ها قرار داده شده و حالت مکعبی شکل ایجاد می کنند. در مش بندی از دو میلگرد A2 و A3 استفاده می شود. بسته به نیاز، نظر مهندس محاسب و بودجه یکی از آن ها به کار گرفته خواهد شد. مقایسه میلگرد A2 و A3 را انجام داده ایم و با مطالعه آن می توانید اطلاعات کاملی را کسب کنید.

مش بندی

ستون

برای آرماتوربندی ستون ها باید از میلگرد A3 استفاده شود چرا که تاب آوری و استحکام کششی بیشتری دارد. میلگردهای ستونی برای اتصال به فونداسیون در بخشی که قرار است ستون قرار گیرد، مش بندی ریز انجام می شود تا میلگردها بدون انحراف و کج شدگی به صورت عمودی قرار گیرند. میلگرد های ستون نیز با استفاده از خاموت به حالت کمربندی دورتا دور به یکدیگر فشرده می شوند.

ستون میلگردی

تیر، تیرچه و سقف

قسمت تیر و سقف سازه نیز با استفاده از میلگرد های A3 و دورپیچ شدن خاموت اجرایی می شوند. برای اتصال تیر به تیرچه نیز از میلگرد های ادکا استفاده می شود و این کار برای تقویت برشی سازه است.

در بتن ریزی سقف ها عمدتاً مشکلاتی نظیر گیردار شدن اتصالات صورت می گیرد. این موضوع سبب ایجاد لنگر منفی در قسمت فوقانی تیر شده و نیاز به استفاده از میلگرد ممان منفی است. این دسته از مقاطع فولادی به صورت L شکل در ساختمان به کار برده می شوند.

میلگرد اودکا

راه پله

در سازه های بتنی برای ایجاد راه پله با میلگرد، ترکیبی از آرماتورهای طولی و انتظار ساخته می شود. مش ها به صورت تحتانی و فوقانی هستند که باید به شکل زیگزاگی و یکی در میان اجرا شود. این یعنی میلگرد هایی که در ردیف پائین کار شده به ردیف بالا و میلگرد های ردیف بالا به ردیف پائین می روند. اگر بخواهیم به زبان ساده توضیح دهیم؛ میلگرد دقیقا به حالتی که سوزن در لباس با دوخت زیگزاگی حرکت می کند در آرماتور بندی راه پله کارگذاری می شود. تقویت میلگرد های طولی هم باید با استفاده از میلگردهای راستا (سیتکا) انجام گردد.

راه پله با میلگرد

مزایا و معایب اسکلت فولادی و بتنی

ساختمان های فولادی و بتنی در موارد گوناگونی به لحاظ قیمتی، مقاومتی، سرعتی و…با یکدیگر تفاوت هایی دارند. در ادامه این تفاوت ها را ذکر می کنیم.

  • تفاوت هزینه: سازه های بتنی به نسبت ساختارهای فلزی هزینه کمتری دارند این امر به مسئله هزینه های تولید آهن آلات باز می گردد. از طرفی به هر دلیل ساختمان تخریب شود؛ ضایعات آهن را می توان مجدد تبدیل به سرمایه کرد.سازه های بتنی به این سبب که ظرفیت اجرای مرحله به مرحله دارند، این امکان را ایجاد می کنند که بتوان به تدریج هزینه ها را صرف پروژه کرد. این امکان خصوصا برای پروژه هایی که بودجه تمام کمال سازه را ندارد بسیار مفید است.
  • تفاوت وزنی و مقاومتی: وزن سازه های بتنی به نسبت سازه های اسکلت فولادی بیشتر است و چنان که می دانیم سبک بودن سازه یکی از عوامل مهم در عدم ریزش آن است. استحکام کششی بتن بر خلاف استحکام فشاری آن بسیار پائین است. در مقابل سازه های فلزی که عموما از ST37 هستند حداقل استحکام کششی 360 مگاپاسکال را دارند.
  • تفاوت پایداری در حوادث: اجرای اصولی سازه های فلزی و بتنی در هر دو نوع می تواند در برابر مواقعی چون زلزله مقاومت خوبی ایجاد کنند. اگر در هر دو نوع اسکلت تمام اصول اجرا شود؛ در هنگام زلزله سازه فولادی مقاومت بیشتری خواهد داشت چرا که استحکام کششی فولاد در برابر تکانه ها بیش از بتن است.
آتش سوزی اسکلت ساختمان

اما در مواقع آتش سوزی این مسئله درست برعکس است. بتن در برابر حرارت مقاوم است اما در مقاطع فولادی در دمای تقریبی 600 درجه، کاهش مقاومت 50 درصدی خواهند داشت. این ضعف را می توان با عایق کاری پوشاند که البته هزینه به نسبت زیادی هم خواهد داشت.

  • تفاوت در سرعت اجرا: مراحل بتن ریزی و آرماتوربندی، قالب بندی و…زمان زیادی برای اجرا نیاز دارد اما اسکلت فولادی قطعات از پیش آماده ای است که می توان به سرعت آن را به هم متصل کرد.
  • تفاوت در کارایی جغرافیایی: در مناطقی که مرطوب و شرجی هستند عمر ساختمان های فلزی کمتر است چرا که رطوبت در تیرآهن و سایر مقاطع فولادی خوردگی و زنگ ضدگی ایجاد می کند اما در بتن نمی تواند نفوذ نماید. به همین سبب بهتر است اسکلت فولادی در نواحی جغرافیایی گرم و خشک به کارگیری شود.

اسکلت فولادی استفاده کنیم یا بتنی؟

شما باید با توجه استراتژی که برای ساخت سازه مدنظر دارید یکی از این دو نوع را انتخاب کنید. به طور مثال برای اموری نظیر ساخت و سازهای تجاری که بهره وری هرچه سریع تر هدف گذاری می شود سازه های فولادی به صرفه تر است. اگر با کسری بودجه مواجه هستید می توانید از سازه های بتنی استفاده کنید؛ از طرفی در صورت سکونت در مناطق زلزله خیز، بهتر است از سازه فلزی استفاده کنید چرا که ایمنی ساختمان بسیار مهم است.

مقالات پیشنهادی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

آواتار موبایل
منوی اصلی x