telegram

مقایسه سازه های فولادی و بتنی(تفاوت ها و مزیت ها)

اشتراک گذاری در شبکه های اجتماعی : telegram twitter linkedin google+ facebook pintress
1نظرات
چاپ صفحه 1397/12/20
مقایسه سازه های فولادی و بتنی(تفاوت ها و مزیت ها)
 معمول ترین روش های ساخت ساختمان ها در سراسر دنیا سه روش ساختمان با مصالح بنایی، ساختمان با اسکلت فلزی و ساختمان با اسکلت بتنی می باشد. سازه های بدون اسکلت معمولاً در ساختمان های با مساحت و ارتفاع کم که از اهمیت بالایی برخوردار نیستند به کار می رود. در ایران قبلاً ساختمان سازی با اسکلت فلزی رواج بیشتری داشت، اما امروزه اسکلت بتنی جایگاه بسیار خوبی در صنعت ساخت و ساز پیدا کرده است. انتخاب نوع اسکلت فلزی یا بتنی به عوامل تعیین کننده بسیار زیادی وابسته است که در زیر به مهم ترین آنها اشاره می شود:

  • منطقه جغرافیایی محل احداث سازه
  • مقاومت مورد نیاز سازه
  • زمان لازم برای تحویل پروژه
  • بودجه مورد نیاز برای انجام پروژه
  • و ...

حال به بررسی آیتم های متفاوت در سازه فلزی و بتنی می پردازیم و مزایا و معایب هر کدام از سازه ها را بیان می کنیم.

محل احداث پروژه:

 

یکی از مهم ترین فاکتورهای انتخاب نوع سازه، محل احداث پروژه است. مثلاً در شرایط آب و هوایی مرطوب و در معرض بارندگی های مکرر، سازه فلزی نامناسب است چون در معرض زنگ زدگی و خوردگی قرار دارد.

در این مناطق، معمولاً اسکلت بتنی ماندگاری بیشتری دارد. از طرفی در مناطقی که یون سولفات وجود دارد، میلگرد موجود در بتن در معرض حمله قرار دارد. ضمناً وضعیت گسل های آن منطقه و عملکرد سازه در زلزله نیز عامل مؤثر در انتخاب نوع سازه است. همچنین یکی دیگر از عوامل مهم در مورد محل پروژه، تأمین مصالح مورد نیاز سازه در محل است. مثلاً نزدیک بودن محل پروژه به معادن سنگدانه و یا کارخانه بتن و یا محل تهیه آهن آلات، باعث کاهش هزینه حمل و نقل مصالح می شود و از نظر اقتصادی در انتخاب نوع سازه تأثیر گذار است.

نقشه اقلیم گرم و مرطوب و نقشه پهنه بندی مناطق زلزله خیز ایران


مقاومت سازه:

 

برای انتخاب یک اسکلت مناسب برای ساختمان ابتدا باید نوع بهره برداری از ساختمان و درجه اهمیت آن را تعیین کنیم. در مقایسه مقاومت سازه فلزی و بتنی نمی توان یکی را مقاوم تر از دیگری معرفی کرد. چون در صورت طراحی مناسب و اجرای خوب سازه، هر دو اسکلت باید بتوانند نیروهای وارده را به خوبی تحمل کنند. اما در مورد نیروی زلزله، وزن سازه یکی از عوامل تشدید کننده این نیرو است و از آنجا که وزن اسکلت بتنی از وزن اسکلت فلزی بسیار سنگین تر است، نیروی زلزله شدیدتری به اسکلت بتنی وارد می شود. (وزن سازه اسکلت فولادی حدوداً 250 تا 390 kg/m^2 و وزن سازه اسکلت بتنی حدوداً 480 تا 780 kg/m^2می باشد.) از طرفی صلبیت بالای بتن باعث می شود هنگام وزش باد و تکانهای شدید از طبقات فوقانی، لرزه ای در سازه بتنی ایجاد نشود و احساس آرامش ساکنین سازه بتنی از سازه فولادی بیشتر است.

در حالت کلی می توان گفت نسبت مقاومت فولاد به وزن آن در مقایسه با بتن بزرگتر است. نکته دیگر این که مقاومت فولاد در مورد نیروهای کششی و فشاری و برشی تقریباً یکسان بوده و در نیروهای رفت و برگشتی، نیروی کششی و فشاری قابل تبدیل بوده و این باعث می شود سازه فلزی عکس العمل خوبی نشان دهد. اما در بتن مقاومت فقط در نیروهای فشاری خوب بوده و بتن در مورد نیروهای کششی و برشی عملکرد ضعیفی دارد و در صورتی که با میلگرد مسلح نشود، به راحتی ترک برداشته و تخریب می شود. ضمناً فولاد به دلیل همگن بودن مواد و شکل پذیری بالا، نیروهای دینامیکی و ضربه ای را به خوبی تحمل میکند، در حالیکه بتن به دلیل ساختار ناهمگن خود ترد و شکننده است و در مقابل این نیروها و انفجار ترک خورده و عملکرد سازه مختل می شود.

از مزیت های دیگر سازه فلزی این است که با افزایش عمر، مقاومت در سازه فلزی کاهش پیدا نمی کند، اما بتن با گذشت زمان دچار اُفت و خزش و ترک می شود که به عملکرد سازه آسیب زده و مقاومت آن را کم می کند. همچنین در ساختمان فلزی امکان توسعه، ترمیم، تقویت و مقاوم سازی اعضاء حین اجرا و پس از ساخت وجود دارد. البته نقطه ضعف فولاد در مقاومت، کمانش قطعات فشاری به مرور زمان است. ضمناً فولاد در برابر حرارت های زیاد ایجاد شده در اثر آتش سوزی، مقاومت خود را از دست می دهد و در درجه حرارت بالای 600 درجه سانتیگراد سازه فلزی فرو می ریزد، در حالیکه بتن در حرارت بالای 1000 درجه سانتیگراد حدود 1 الی 6 ساعت مقاومت از خود نشان می دهد.

زمان اجرای پروژه:

 

در صورتی که سرعت اتمام پروژه برای ما اولویت داشته باشد، سازه فلزی گزینه مناسب تری از سازه بتنی است. زیرا اسکلت بتنی باید طبقه به طبقه اجرا شود و زمان لازم برای قالب بندی، شمع بندی و گیرش اولیه بتن را باید در نظر بگیریم. این در حالی است که در اسکلت فلزی امکان اجرای بی وقفه تمام طبقات به صورت همزمان با یکدیگر وجود دارد. حتی در صورت تهیه اسکلت فلزی پیش ساخته از کارخانه و مونتاژ در محل پروژه، سرعت اجرا از حالت عادی بیشتر هم می شود.

سرعت بالای ساخت سازه بتنی


همچنین از مزیت های مهم سازه های فلزی بعد از بهره برداری در آینده امکان توسعه سازه است بدین معنی که اگر کارفرما یا صاحبان سازه ساختمانی بخواهند طبقه ای به ساختمان اضافه نمایند سازه فولادی این قابلیت حائز اهمیت را دارد که با متصل نمودن ستون به ستون های از قبل اجرا شده با اتصال پیچی یا جوشی و اتصال تیرها و ... سازه را توسعه داد. مورد دیگر محدودیت های اجرای سازه بتنی در شرایط جوی سرد و گرم می باشد که سرعت اجرای کار را پایین آورده و حتی در مواردی کار را متوقف می کند که سازه فلزی از این محدودیت ها مستثنی می باشد.

مدت زمان انجام پروژه


هزینه انجام پروژه:

 

از آنجایی که در اسکلت فلزی مصرف فولاد بیشتر از اسکلت بتنی است، هزینه اجرای سازه فلزی به مراتب بیشتر از بتنی است و اسکلت بتنی گزینه مقرون به صرفه تری می باشد. طبق آمار و برآوردهای انجام شده، هزینه ساخت هر متر مربع سقف و ستون بتنی در دی ماه 97 از 550,000 تا 700,000 تومان بوده است در صورتیکه هزینه ساخت هر متر مربع سقف و ستون فلزی از 600,000 تا 800,000 تومان بوده است. در ضمن هزینه میلگرد، سیمان و قالب ها تدریجاً به مرور پیشرفت پروژه باید به آن تزریق شود اما هزینه خرید فولاد برای اسکلت فلزی باید در اوایل پروژه انجام شود که از لحاظ اقتصادی و تأمین بودجه فشار بیشتری به کارفرما وارد می شود. با توجه به اینکه در کشور ما، وام مسکن پس از اتمام سقف هر طبقه به آن تعلق می گیرد، در صورت اجرای اسکلت بتنی پس از اتمام هر سقف می توان وام مربوطه را دریافت کرد.

مورد دیگر در مقایسه هزینه این دو نوع اسکلت، بحث مراقبت و نگهداری های پس از ساخت است که سازه بتنی نیاز به مراقبت خاصی ندارد و عمر بهره برداری طولانی دارد اما ساختمان فلزی برای مراقبت از خوردگی نیاز به هزینه های جانبی دارد. با این حال در صورت مراقبت از فولاد، دوام و مدت بهره برداری آن از سازه بتنی بیشتر می شود. نکات مثبت سازه فولادی در بحث هزینه، یکی کاهش پرت مصالح (به دلیل ساخت آهن آلات در کارخانه) و به دنبال آن کاهش هزینه ها در سازه فلزی است. همچنین آهن آلات باقی مانده پس از تخریب یک اسکلت فلزی دارای ارزش نسبی می باشند، در حالی که از تخریب یک سازه بتنی، فقط نخاله های ساختمانی باقی می ماند و ضمناً تخریب سازه بتنی دشوارتر و پر هزینه تر از سازه فلزی است.

هزینه انجام پروژه


اشغال فضا و تداخل های معماری:

 

سازه بتنی نسبت به فلزی سنگین تر و حجیم تر است و به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیر و ستون ها در اسکلت بتنی، فضای مرده بیشتری در ساختمان داریم. یعنی در مقایسه دو ساختمان بتنی و فلزی یکسان، در سازه بتنی فضای مفید و قابل استفاده کمتری خواهیم داشت که این موضوع موجب ایجاد محدودیت های معماری مخصوصاً در بحث تأمین پارکینگ ها می شود. همچنین در دهانه های بزرگ، ارتفاع تیرها نیز افزایش می یابد (به دلیل جلوگیری از تغییر شکل و کمانش) که همین موضوع ارتفاع مفید طبقات را کم می کند. نکته دیگر این است که در سازه های فلزی نیازی به اجرای سقف کاذب نیست، اما در سازه های بتنی معمولاً مجبور به اجرای سقف کاذب هستیم. نکته مثبت در مورد بتن، تنوع مقاطع بتنی و امکان ایجاد اعضا با مقاطع مختلف می باشد.

قطعیت، ضریب اطمینان و کنترل کیفیت

 

در محاسبات سازه بتنی اعداد به صورت تقریبی و با ساده سازی معادلات به دست آمده اند، اما در سازه فولادی به دلیل همگن بودن فولاد، اعداد محاسباتی از قطعیت بالایی نسبت به مقادیر عملی برخوردارند. از آنجا که بتن معمولاً در محل پروژه آماده می شود و کنترل کیفیت کمتری دارد اما فولاد در کارخانه و با نظارت و دقت بالا تولید می شود، ضریب اطمینان کوچکتری برای فولاد در نظر می گیریم که همین امر باعث صرفه جویی در مصالح می شود.

قطعیت ضریب اطمینان


بزرگترین نقطه ضعف سازه فولادی عدم اجرای صحیح اتصالات در آن است که سازه بتنی به دلیل یکنواخت بودن و عدم نیاز به اتصالات بین تیر و ستون ها دارای برتری نسبت به سازه فولادی است. بهترین روش اجرای اتصالات در اسکلت فولادی استفاده از پیچ و مهره است که متأسفانه در ایران زیاد مرسوم نشده است. در صورت اجرای جوشکاری نامناسب و عدم کنترل و نظارت و تست جوش، باعث عملکرد نامناسب اسکلت فلزی مخصوصاً در مواجهه با نیروهای زلزله می شود.

اتصالات در سازه های بتنی


در جدول زیر می توان مقایسه سازه های فولادی و بتنی را بصورت خلاصه مشاهده کرد

 

جدول مقایسه سازه های بتنی

 





نویسنده : زینب صدیقیان

دیدگاه شما

نظرات ثبت شده کاربران
عرشیا 1398/04/22

در يك سازه بتني، رابطه وزن آرماتور مصرفي با مساحت زير بنا چطور است ؟ يعني به ازاي هر متر مربع زير بنا چه مقدار آرماتور مصرف مي شود ؟

مدیر سایت 1398/04/22

با عرض سلام خدمت شما دوست عزیز
مقدار آرماتور مصرفی در این سازه ببین 43 تا 53 کیلوگرم بر متر مربع است

ساعت کاری: ( شـنـبـه تا چـهـارشـنـبـه 8 الـی 19 و پـنـجـشنبه 8 الـی 18 )

مــیـزبـان صـدای گـرمـتـان هـسـتـیـم ...  021-88616685

منو