آشنایی با سازه های بتنی و فلزی و آگاهی از کاربرد، مزایا و معایب هر کدام از آن‌ها نه تنها برای مهندسان و طراحان که حتی برای شهروندان هم هنگام انتخاب و خرید خانه لازم است. انتخاب نوع اسکلت فلزی یا اسکلت بتنی به عوامل مختلفی مثل اقلیم، جنس خاک، هزینه و زمان، مقاومت در برابر زلزله و آتش‌سوزی و ... بستگی دارد. در این مقاله همراه ما باشید تا با تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی در ساختمان‌سازی آشنا شوید. برای شناخت تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی ابتدا لازم است تعریف کوتاهی از هرکدام از سازه های بتنی و فلزی داشته باشیم و بعد مزایا و معایب هر کدام را نسبت به یکدیگر بیان کنیم.
اسکلت فلزی چیست؟
اسکلت فلزی از سازه‌های ساختمانی رایج و جنس آن از فولاد و کربن است و در ساخت ساختمان‌های بلندمرتبه و سوله‌ها کاربرد دارد. این نوع اسکلت از ستون‌هایی تشکیل شده است که در تحمل بار سازه نقش مهمی دارند. سازه‌های فلزی را یا با پیچ و مهره و یا به وسیله جوش دادن به یکدیگر اتصال می‌دهند. استفاده از اسکلت فلزی، هدر رفت مصالح ندارد و در اجرای آن نیاز به سقف کاذب نیست. انعطاف‌پذیر است و پس از ساخت طبقات هم می‌توان در آن تغییراتی را ایجاد کرد. مصالح قابل استفاده در اسکلت فلزی، از پیش تولید شده است و فقط در محله کارگاه ساختمانی، به هم متصل می‌شوند و این باعث تسریع زمان پروژه می‌شود. در مقابل استفاده از سازه فلزی در همه مناطق کارایی ندارد. برای مثال امکان زنگ‌زدگی سازه فلزی در مناطق مرطوب وجود دارد و در برابر حوادثی مثل آتش‌سوزی هم مقاومت کمی دارد. ساخت اسکلت فلزی نیاز به دقت و مهارت بالایی دارد و کوچک‌ترین اشتباه یا عدم جوشکاری مناسب می‌تواند مقاومت این سازه را دچار مشکل کند.
اسکلت بتنی چیست؟
بتن پایه ی یک اسکلت بتنی است. اجزا تشکیل‌دهنده سازه های بتنی (concrete frame) میلگرد و بتن آماده است. در این سازه بر خلاف سازه فلزی، از جوشکاری و یا پیچ و مهره استفاده نمی‌شود و به دلیل مزایایی که دارد، در صنعت ساخت و ساز کاربرد زیادی دارد. معمولا سازه‌های بتنی را با استفاده از موادی مانند شیشه، آلومینیوم، سنگ، سرامیک و... روکش‌کاری می‌کنند و این کار زیبایی و مقاومت آن را بیشتر می‌کند. اسکلت بتنی بین 1 تا 6 ساعت در برابر آتش‌سوزی پایداری دارد و در مقاطع مختلف قابل اجرا است. همچنین در اقلیم‌های آب و هوایی مختلف مقاوم‌تر است. دسترسی به مصالحی مثل ماسه و سیمان برای اسکلت بتنی آسان‌تر است و چون می‌توان این مصالح را به تدریج خرید؛ فشار اقتصادی کم‌تری به پروژه وارد می‌شود.
ولی از معایب آن هم می‌توان گفت که آرماتوربندی و قالب‌بندی بتن و آزمایش بتن، نیاز به صرف زمان زیادی دارد. وزن مرده زیادی را به ساختمان تحمیل می‌کند و به دلیل آزمایش بتن، باید آزمایشگاه مکانیک خاک در محل اجرای پروژه در دسترس باشد.
تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی در ساختمان‌سازی
- هزینه اجرای هر پروژه عمرانی بسته به قیمت میلگرد، آهن، ورق، سیمان و... متفاوت است. اما به صورت کلی، هزینه اجرای اسکلت فلزی از اسکلت بتنی بیشتر است.
- یکی از تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی در مدت زمان اجرای پروژه است. در اسکلت فلزی، هم‌زمان امکان ساخت و جوشکاری اسکلت و پی‌ریزی ساختمان وجود دارد و سرعت نصب قطعه‌های فلزی هم بیشتر است. پس نسبت به اسکلت بتنی سرعت پیشرفت بیش‌تری دارد.
- اسکلت بتنی از بتن و میلگرد و اسکلت فلزی از مقاطع فولادی تشکیل شده است و بنابراین در شرایط یکسان، اسلکت بتنی نسبت به اسکلت فلزی، سنگین‌تر است. شاید به نظر برسد که مقاومت سازه بتنی در برابر حوادثی مثل زلزله بیشتر است. اما سازه های بتنی و فلزی، هر دو مقاومت خوبی در برابر زلزله دارند. هر چند آمارها نشان می‌دهد اسکلت بتنی مقاومت بیش‌تری از خودش نشان می‌دهد؛ اما این موضوع به طراحی سازه بستگی دارد.
- از تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی دوام و پایداری در برابر آتش‌سوزی است و اسکلت بتنی تاب‌آوری بیش‌تری در این موضوع دارد.
- اسکلت بتنی خاصیت ارتجاعی دارد و تحت تاثیر عوامل مختلف می‌تواند تغییر کند. در حالی‌که اسکلت فلزی صلبیت بیش‌تری دارد. بنابراین یکی دیگر از تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی دقت در محاسبات است که در سازه‌های فلزی بیشتر است.
- یکی از عوامل تاثیرگذار در انتخاب نوع سازه، مساحت فضا است. چون که اسکلت فلزی در مقایسه با اسکلت بتنی فضای کم‌تری را اشغال می‌کند و برای زمین‌های با متراژ کوچک، انتخاب مناسب‌تری است.
- استفاده از سازه فلزی، به دلیل فاصله و ابعاد ستون‌ها و دهانه‌ها محدودیت کم‌تری نسبت به سازه‌های بتنی دارد و دست مهندس معمار برای طراحی سازه، بازتر است.
- سهولت در اجرای سازه‌ها از تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی است. اسکلت فلزی به دلیل داشتن مراحلی مانند برش‌کاری، جوشکاری، حمل و نصب و... تخصص، دقت، مهارت، نظارت و کنترل بیش‌تری نسبت به سازه بتنی نیاز دارد.
- هر سازه‌ای که طراحی می‌شود، طول عمر خاص خودش را دارد. سازه بتنی با گذشت زمان افت می‌کند که در عملکرد و مقاومتش در برابر سوانح تاثیر دارد. اما در سازه فلزی این مشکل وجود ندارد. از طرف دیگر، هر سازه‌ای با گذشت زمانِ عمر مفیدش، نیاز به تخریب دارد. یکی از تفاوت های اسکلت فلزی با اسکلت بتنی هزینه تخریب و ارزش اسقاط کردن است. اسکلت فلزی ارزش اسقاط بالاتر و هزینه تخریب پایین‌تری دارد.
- از دیگر تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی، سرمایه اولیه مورد نیاز برای شروع پروژه است. در اسکلت فلزی همه آهن موردنیاز باید در ابتدای کار خریداری شود. اما در اسکلت بتنی چون پروژه طبقه به طبقه اجرا می‌شود؛ نیاز به تامین همه مصالح در ابتدای کار وجود ندارد و کارفرما می‌تواند هزینه هر طبقه را جداگانه پرداخت کند و متحمل هزینه زیادی نشود.
اسکلت فلزی بهتر است یا اسکلت بتنی؟
انتخاب نوع اسکلت در صنعت ساخت تحت تاثیر هزینه، زمان، مقاومت، نوع طراحی پروژه، نیروی کار در دسترس و... قرار دارد. امروزه سازه های بتنی و فلزی، اسکلت‌های ساختمانی رایج هستند و هر کدام از آن‌ها نسبت به یکدیگر مزایا و معایبی دارند. معمولا در ساخت برج‌ها و ساختمان‌های بلند از اسکلت فلزی و برای ساخت تونل‌ها، پل‌ها و ساختمان‌های کوچک‌تر از اسکلت بتنی استفاده می‌کنند. ولی انتخاب سازه با توجه به تفاوت های اسکلت فلزی و اسکلت بتنی در ساختمان‌سازی به کارفرما و تجربه و تخصص او بستگی دارد.