مقایسه سازه بتنی با فولادی

از آنجایی که اسکلت اکثر ساختمان‌ها در کشور ما فلزی یا بتنی بوده و ساختمان‌‌های بنایی غیر مسلح با محدودیت‌های خاص ساخته می‌شوند‌، آشنایی با مزایا و معایب ساختمان‌ها می‌تواند در تصمیم گیری مالکین و مهندسین نقش اساسی داشته باشد.

برخی از معایب و مزایای استفاده از سیستم‌های سازه‌ای فلزی و بتنی در زیر آمده است.

مقاومت در برابر زلزله

معمولاً این باور غلط وجود دارد که ساختمان اسکلت فلزی در برابر زلزله مقاوم‌تر است و یا برعکس. این ایده اصولاً اشتباه است بدین صورت که هم سیستم بتنی و هم سیستم فلزی را می‌توان برای مقاومت‌های مختلف طراحی نمود که هر دو نیز به صورت مورد نظر در زلزله عمل کنند. در حقیقت عامل مهم طراحی صحیح سازه است. البته لازم به ذکر است که سیستم‌های اسکلت بتنی به دلیل افزایش وزن سازه، در زلزله، نیروی بیشتری را متحمل می‌شوند.

طول عمر

این واقعیت وجود دارد که سازه‌های بتنی دارای عمر طراحی هستند بدین مفهوم که یک سازه بتنی برای عمری معین طراحی می‌شود گرچه این عمر ۵۰ یا ۶۰ سال باشد. بتن با گذشت عمر دچار افت و خزش می‌شود که نهایتاً باعث تاثیر منفی در عملکرد سازه هنگام وقوع زلزله می‌شود. اما در سازه فلزی مشکل افت مقاومت با افزایش عمر وجود ندارد که این یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب می‌شود.

ارزش اسقاط

معمولاً در ساخت و سازهای رایج در کشور به مسئله اسقاط سازه کمتر توجه می‌شود. بدین مفهوم که در زمان تخریب سازه ساختمان‌های فلزی دارای ارزش اسقاط به مراتب بالاتر و هزینه تخریب کمتر هستند. که این نیز می‌تواند یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب شود.

مقاومت در برابر آتش سوزی

مقاومت فولاد در آتش سوزی پائین است. بدین صورت که با گرم شدن، مقاومت خود را از دست می‌دهد. در صورتی که اسکلت بتنی مقاومت به مراتب بیشتری در برابر آتش از خود نشان می‌دهد. البته لازم به ذکر است با ایجاد تمهیداتی در سازه فلزی که بعضاً هزینه بر نیز هستند، می‌توان مقاومت آن در برابر آتش را افزایش داد. بنابراین مقاومت بیشتر اسکلت بتنی در آتش سوزی به عنوان یک مزیت قلمداد می‌شود.

سهولت در اجرا

مطلب مهم در انتخاب سیستم سازه باربر فلزی و یا بتنی، امکانات اجرای سازه در زمان ساخت است. اسکلت فلزی به علت حساسیت در عملیات برش کاری، جوشکاری و حمل و نصب، تخصص و دقت بیشتری را نسبت به اجرای اسکلت بتنی می‌طلبد. بنابراین باید پذیرفت که اجرای سازه بتنی نسبت به سازه فلزی نیاز به تخصص و مهارت و نظارت و کنترل کمتری دارد و با توجه به وضع موجود کشور ما، این یک مزیت برای سازه بتنی محسوب می‌شود.

هزینه ساخت

فولاد استفاده شده در ساخت یک سازه فولادی دارای یک مقاومت مشخص در صورت طراحی صحیح، نسبت به مقدار فولاد استفاده شده در سازه بتنی دارای همان مقدار مقاومت، معمولاً در حدود ۳۰ درصد بیشتر است. از این رو هزینه اجرای اسکلت فلزی بالاتر است. بنابراین برای کافرمایانی که به دنبال کاهش هزینه در ساخت هستند اسکلت بتنی گزینه مناسب‌تری است.

زمان اجرا

سازه‌های فلزی به دلیل اجرای همزمان طبقات از سرعت پیشرفت بیشتری نسبت به سازه‌های بتنی برخوردار هستند. همچنین در صورت ساخت اسکلت فلزی در کارخانه مدت زمان اجرا به صورت بیشتری نیز کاهش می‌یابد. اما در اسکلت بتنی با توجه به اجرای هر طبقه بعد از طبقه زیرین و همچنین رعایت زمان گیرش اولیه بتن سرعت پیشرفت به مراتب کمتر است. همچنین سرعت بالا در اجرای سازه فلزی باعث کاهش هزینه‌های بالاسری شده و مدت زمانلازم برای بهره برداری پروژه نیر کاهش می‌یابد. این موارد باعث جبران بخشی از هزینه‌های اضافی ساخت اسکلت فلزی نسبت به اسکلت بتنی است.

تامین هزینه ساخت

برای آن دسته از کارفرمایانی که مایلند هزینه پروژه را به صورت خرد‌تر و با توجه به پیشرفت پروژه پرداخت کنند اسکلت بتنی گزینه مناسب‌تری خواهد بود. اما با توجه به اینکه عمده هزینه اجرای سازه فلزی هزینه خرید آهن خام مورد نیاز است، مقدار نقدینگیِ بیشتری باید در شروع پروژه هزینه شود. همچنین با توجه به این که در کشور ما پرداخت وام مسکن پس از تکمیل سقف طبقات پرداخت می‌شود در سازه‌های بتنی می‌توان پس از اتمام هر سقف نسبت به دریافت وام اقدام و به پروژه تزریق نمود که این یک مزیت برای اسکلت بتنی محسوب می‌شود.

معماری

ستون‌های فلزی به خصوص در ساختمان‌های بلند در طبقات پائینی دارای ابعاد کوچک‌تری هستند و به دلیل قرار گرفتن پارکینگ در طبقات زیرین این یک مزیت محسوب می‌شود. همچنین در بناهای متداول، سازه های فولادی دارای محدودیت کمتری نسبت به سازه بتنی در طراحی هستند، مانند فاصله ستون‌ها و دهانه‌ها. از این رو استفاده از اسکلت فلزی امکان ساخت سازه‌های خاص را فراهم می‌کند.

جوش نامناسب

نبود دانش و مهارت کافی جوشکاران‌، قدیمی بودن ماشین آلات جوشکاری‌، نبود نظارت کافی و مناسب‌ و گران بودن هزینه‌های آزمایشات جوش از بزرگترین نقاط ضعف مجریان سازه‌های فولادی است‌‌. لذا برای رفع این نقیصه استفاده از سازه‌های فلزی پیچ و مهره‌ای استاندارد می‌تواند بهترین گزینه جایگزین باشد.

خوردگی در مقابل عوامل خارجی

یکی دیگر از ضعف‌های اساسی مصنوعات و سازه‌های فلزی مقاومت پایین آنها در برابر عوامل جوی مانند رطوبت است که باعث خوردگی‌ آنها شده و از عمر و ابعاد مفید آنها می‌کاهد. در ضمن هزینه نگهداری و محافظت آنها در مقابل این عوامل نیز بالاست‌.

‌اشغال فضا

‌ستون و تیر‌های فولادی در مقایسه با سازه بتنی فضای کمتری را اشغال می‌کند. به عبارتی پرت فضا در سازه‌های فولادی نسبت به سازه‌های بتنی بسیار کمتر بوده‌ و از این نظر، خصوصاً در شهرهایی که قیمت زمین گران است از اهمیت‌ بیشتری برخوردار است.

پیوستگی مصالح

چون مواد متشکله فولاد همگن و پیوسته هستند لذا در لرزه‌های ناشی از وقوع زلزله آسیب کمتری خواهند دید. ‌اما متاسفانه در هر لرزه قطعات بتنی‌، به پوشش‌های بتنی روی میلگردها آسیب وارد شده و ترک‌هایی ایجاد می‌شود که موجب تضعیف قطعه بتنی می‌شود از اینرومی‌توان اینگونه بیان کرد که پس از یک لرزش قوی، در پس لرزه‌های بعدی احتمال تخریب کلی سازه بتنی وجود دارد.

‌یکنواختی خواص