سازه بتنی یا سازه فلزی؟

ساختمان سازی یکی از مهم‌ترین کارها در شهرها است. ایا کار در دنیا به شیوه‌های مختلف اجرا می‌شود. اما سوالی که پیش می‌آید این است که کدام سازه برای استفاده بهتر است؛ فلزی یا سازه بتنی؟ پیش از تصمیم گیری در رابطه با این مسئله بهتر است این دو نوع سازه را باهم مقایسه کنیم و تفاوت سازه فلزی و بتنی را بررسی کنیم. شرکت بازرگانی پولاد انواع مقاطع فولادی را در ابعاد مختلف و متناسب با نیاز شما عرضه می‌کند.

سازه بتنی یا سازه فولادی؟

برای پاسخ دادن به این پرسش بهتر است ابتدا به ویژگی‌های هرکدام بپردازیم. عادی‌ترین راه‌های ایجاد ساختمان‌ها در کل جهان سه راه ایجاد ساختمان با مصالح بنایی، ساختمان ساختمان با اسکلت بتنی و با اسکلت فلزی است. سازه‌ هایی که اسکلت ندارند عمدتا در ساختمان‌هایی با مساحت و ارتفاع کم که  ارزش بالایی ندارند به کار می‌رود. در زمان‌های گذشته در ایران سازه‌ های فولادی خواهان بیشتری داشت. اما اخیرا به علت شناخت مزایای سازه‌ های بتنی، این نوع اسکلت ارزش بسیار بالایی در صنعت ساخت‌وساز پیدا کرده است. گزینش نوع اسکلت بتنی یا فلزی به موارد تعیین‌کننده زیادی بستگی دارد. در ادامه به پراهمیت‌ترین آن‌ها اشاره می‌شود:

• محل جغرافیایی منطقه احداث سازه
• مقاومت لازم برای سازه
• زمان مورد نیاز برای تحویل پروژه
• مبلغ موردنیاز برای انجام پروژه و …

در این بخش به تفاوت سازه فلزی و بتنی اشاره می‌کنیم و برتری‌ها و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی را تحلیل بررسی می‌کنیم. برای اطلاع از قیمت انواع آهن آلات دست دوم و دریافت مشاوره رایگان، می‌توانید با شماره‌های درج شده در سایت تماس بگیرید.

سازه بتنی چیست؟

در رابطه با مزایا و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی باید ابتدا سازه بتنی را بشناسیم. اسکلت بتنی یا در حقیقت سازه‌ های بتنی می‌تواند در ساخت تعداد زیادی از ساختمان‌ها کاربرد داشته باشد به ویژه این روزها در تعداد زیادی از پروژه های اسکلت سازی ساختمان مدرن نیز اسکلت بتنی ساختمان به کار می‌رود. از این سازه بتنی می توان در پله‌ها ، ستون، فونداسیون و انواع محل‌های دیگر استفاده کرد و ساختمان و سازه را در مقابل لرزش و یا حوادث دیگر مقاوم کرد. لازم است بدانید جهت ساخت یک سازه بتنی معمولا از بتن آرمه استفاده می‌شود.

بتن آرمه شامل سیمان، شن، ماسه و فولاد-میلگرد ساده و یا آجدار است. در حقیقت اگر از بتن آرمه در تیرهای اصلی، ستون ها و پی استفاده شود سازه بتنی نامیده می شود. اسکلت بتن از معمول‌ترین انواع ساختمان‌های مدرن محسوب می‌شوند. این مدل از ساختمان ها عموما دارای یک چهارچوب یا یک اسکلت بتنی هستند. بخش‌های افقی سازه‌ های بتنی شامل تیرها و قسمت‌های عمودی آن یعنی ستون ها هستند.

مزایای سازه‌ بتنی

از مزایای سازه‌ های بتنی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• ارزان بودن هزینه استفاده از این نوع سازه به خاطر اینکه آن را از مواد ارزان و رایجی مثل شن و ماسه می‌سازند.
• مقاومت و استحکام بالاتری در مقایسه با سازه‌ هایی که با مصالح دیگری ساخته می‌شوند دارد.
• بتن به خاطر اینکه از مواد منعطف ساخته می‌شود، قابلیت شکل‌پذیری بسیار خوبی دارد. این خصوصیات باعث شده تا بتوان از آن در مکان‌های مختلفی مانند پل نیز استفاده کرد.
• این نوع سازه در مقابل حرارت بسیار مقاومت خوبی دارد. همین نیز باعث می‌شود تا در هنگام وقوع آتش‌سوزی‌های عظیم ساختمان‌هایی که با آن ساخته شده‌اند کمترین صدمه را ببینند.
• با توجه به استفاده از آن در قسمت «پی» ساختمان هنگام رخ دادن زلزله احتمال ریزش بنا یا وارد شدن آسیب‌های جدی کم خواهد شد.
• با توجه به چنین مزیت‌هایی و تفاوت سازه فلزی و بتنی می‌توان نتیجه گرفت که برای بسیاری از ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری بهتر است که از اسکلت بتنی بهره برد. قسمت‌های آتی مقاله را به این موضوع اختصاص می‌دهیم که در کدام یک از بخش‌ها و به چه شکلی باید از این سازه استفاده کرد.

با توجه به نتایج بررسی تفاوت سازه فلزی و بتنی، معایب بهره‌گیری از سازه‌ های بتنی شامل موارد زیر می‌باشد:

• وزن بالای سازه بتنی در مقایسه با سازه فلزی
• سازه‌ هایی با جنس فلزی نسبت به سازه‌ های بتنی تحمل نیرو کششی بیشتری ارائه می‌دهد.
• شرایط جوی و محدودیت اجرا
• هدر رفتن مصالح
• ارزش آتی کمتر
• نیاز به ساخت سقف کاذب در سازه‌ های بتنیپ

سازه فولادی چیست؟

در ادامه بررسی مزایا و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی باید گفت که سازه فولادی، یکی از انواع سازه‌ های فلزی است که برای اجرای سیستم اسکلت بندی آن از فولاد ساختمانی استفاده می‌شود. تعداد بسیار زیادی از ساختمان‌های مسکونی مرتفع، برج‌های تجاری، سوله‌هایی که جها مصارف صنعتی پدید می‌آیند، پل‌های کابلی و همچنین پل‌های معلق اسکلت فولادی دارند. از این‌رو، این سازه‌ها را می‌توان به عنوان مثال‌هایی از سازه‌ های فولادی در نظر گرفت.

معایب و مزیت های سازه فولادی

از مزایای سازه‌ های فلزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاومت سازه با گذشت زمان دچار مشکل نمی‌شود و طول عمر بالایی دارد.
• می‌شود طبقات را به‌طور هم‌زمان اجرا کرد و به همین دلیل سرعت اجرای این نوع سازه زیاد است.
• وجود اسکلت‌های فولادی پیش‌ساخته موجب می‌شود که اجرای این سازه ساده‌تر باشد.
• در صورتی‌که اسکلت سازه دچار مشکل شود امکان ترمیم و تعمیر دارد.
• سازه‌ های فلزی انعطاف‌پذیری زیادی دارند.

معایب سازه‌ های فولادی به شرح زیر است:

• قیمت این سازه بالاتر است.
• در صورت فقدان اتصالات اصولی در هنگام زلزله صدمات بیشتری در مقایسه با سازه‌ های بتنی می‌بینند.
• احتمال اکسید شدگی و زنگ‌زدگی این سازه‌ها هست.
• در برابر حرارت مقاوم نبوده و در صورت آتش‌سوزی دچار تغییرشکل می‌شوند که ممکن است با خسارات خطرناکی همراه باشد.

علاوه بر آن در ادامه بررسی مزایا و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی لازم است بیان کنیم که در ساختمان فلزی قابلیت توسعه، تقویت، ترمیم و مقاوم‌سازی اعضاء در هنگام اجرا و بعد از ساخت وجود دارد. البته نقطه‌ضعف فولاد در مقاومت، کمانش قطعات فشاری در گذر زمان است. علاوه بر آن باید توجه داشت که فولاد در مقابل حرارت‌های بالای ایجاد شده در اثر آتش‌سوزی، مقاومت خود را از دست می‌دهد و در درجه حرارت بیشتر از 600 درجه سانتی‌گراد سازه فلزی فرو می‌ریزد، درحالی‌که بتن در درجه حرارت بیشتر از 1000 درجه سانتی‌گراد حدود 1 الی 6 ساعت مقاومت خواهد داشت.

مقایسه ساختمان بتنی و فلزی

در حالت کلی جهت بیان تفاوت سازه فلزی و بتنی می‌توان به این موضوع اشاره کرد که نسبت مقاومت فولاد به وزن آن در مقایسه با بتن بیشتر است. نکته دیگر این‌که مقاومت فولاد در رابطه با نیروهای کششی و فشاری و برشی تا حد زیادی یکسان است. و در نیروهای رفت و برگشتی، نیروی کششی و فشاری قابل تبدیل است. و این موجب می‌شود سازه فلزی عکس‌العمل مناسبی نشان دهد. ولی در بتن مقاومت تنها در نیروهای فشاری مناسب است. و بتن در مورد نیروهای کششی و برشی عملکرد بدی دارد. و اگر با استفاده از میلگرد مسلح نشده باشد، به سادگی ترک برداشته و تخریب خواهد شد.

از طرف دیگر در رابطه با تفاوت سازه فلزی و بتنی باید دقت داشت که فولاد به خاطر همگن بودن مواد و شکل‌پذیری زیاد، فشارهای دینامیکی و ضربه‌ای را به درستی تحمل می‌کند. در صورتی که بتن به علت ساختار ناهمگن خود ترد و شکننده است. و در برابر این نیروها و انفجار ترک می‌خورد و عملکرد سازه مختل می‌شود.

یک مورد بااهمیت از تفاوت سازه فلزی و بتنی ساختمان فلزی و بتنی این است که با افزایش عمر، مقاومت در سازه فلزی کم نمی‌شود، در عین حال بتن با گذر زمان دچار اُفت و خزش و ترک می‌شود که به عملکرد سازه صدمه زده و مقاومت آن را کاهش می‌دهد.

مقایسه ساختمان بتنی و فلزی از دیدگاه محل قرار گرفتن پروژه

یکی از بااهمیت ترین موارد انتخاب نوع سازه، منطقه جغرافیایی احداث پروژه است. برای مثال در شرایط آب و هوایی مرطوب و در معرض بارندگی‌های زیاد، سازه فلزی پیشنهاد نمی‌شود چراکه در معرض زنگ‌زدگی و خوردگی قرار دارد.

ماندگاری زیاد یکی از برتری‌های سازه‌ های بتنی در شرایطی با رطوبت بالاست. همچنین در شرایطی که یون سولفات هست، میلگردی که در بتن وجود دارد در معرض حمله قرار می‌گیرد. علاوه بر آن وضعیت گسل‌های ناحیه و عملکرد سازه در زلزله هم عامل تاثیرگذاری در گزینش نوع سازه است. همچنین یکی دیگر از عوامل مهم در مورد محل پروژه، تأمین مصالح موردنیاز سازه در محل است. برای مثال نزدیک بودن محل پروژه به معادن سنگدانه و یا کارخانه بتن و یا محل تهیه آهن‌آلات، موجب کاهش هزینه حمل‌ونقل مصالح می‌شود و از دیدگاه اقتصادی در گزینش نوع سازه موثر است.

تفاوت سازه‌ فلزی و بتنی از دیدگاه مقاومت سازه

در این بخش به تفاوت سازه فلزی و بتنی از نظر مقاومت سازه نهایی می‌پردازیم. جهت انتخاب یک اسکلت خوب برای ساختمان پیش از هرچیزی بهتر است نوع بهره‌برداری از ساختمان و درجه اهمیت آن را مشخص کنیم. در رابطه با مقایسه مقاومت ساختمان بتنی و فلزی سخت می‌شود که یکی را بهتر از دیگری معرفی کرد. چرا که در صورت طراحی خوب و اجرای مناسب سازه، هر دو اسکلت می‌توانند نیروهای وارده را به شکل قابل قبولی تحمل کنند. اما در رابطه با نیروی زلزله، وزن سازه یکی از فاکتورهای تشدیدکننده این نیرو است. و به این دلیل که وزن اسکلت بتنی از وزن سازه فولادی بسیار بیشتر است، نیروی زلزله بیشتری به اسکلت بتنی وارد می‌شود.

وزن سازه‌ های فولادی معمولا 250 تا 390 kg/m^2 و وزن سازه اسکلت بتنی تقریبا 480 تا 780 kg/m^2 است. علاوه بر آن صلبیت زیاد بتن موجب می‌شود در زمان وزش باد و تکان‌های شدید از طبقات بالایی لرزه‌ای در سازه بتنی به وجود نیاید و حس امنیت ساکنین سازه بتنی از سازه فولادی بالاتر است. ممکن است این موضوع یکی از مهم‌ترین برتری‌های سازه‌ های بتنی باشد.

مزایا و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی هنگام اجرای پروژه

اگر سرعت به پایان رساندن پروژه برای سازنده جائز اهمیت باشد، سازه فلزی انتخاب بهتری نسبت به سازه بتنی است. چرا که اسکلت بتنی باید طبقه به طبقه بصورت مداوم و مرحله به مرحله ساخته شود. و زمان لازم برای قالب‌بندی، شمع‌بندی و گیرش اولیه بتن را لازم است هنگام محاسبه در نظر داشته باشیم. در حالی که در اسکلت‌های فلزی قابلیت اجرای بی‌وقفه تمام طبقات به‌صورت هم‌زمان با یکدیگر وجود دارد. حتی اگر اسکلت فلزی پیش‌ساخته از کارخانه و مونتاژ در محل پروژه تهیه شده باشد، سرعت اجرا از حالت عادی بیشتر نیز می‌شود.

علاوه بر آن از برتری‌های بااهمیت سازه‌ های فلزی قابلیت گسترش سازه بعد از بهره‌برداری است؛ بدین معنی که در صورتی که کارفرما یا صاحبان سازه ساختمانی مایل باشند  طبقه‌ای به ساختمان بیفزایند، سازه فولادی این امکان مهم را دارد که با اتصال ستون به ستون‌های از قبل اجرا شده با متصل کردن پیچی یا جوشی و اتصال تیرها و … سازه را از لحاظ ارتفاع توسعه بخشید.

مورد مهم دیگر از مشکلات اجرای سازه بتنی در شرایط جوی سرد و گرم است که سرعت اجرای کار را کاهش داده و حتی در هنگامی کار را متوقف می‌کند. بهتر است بدانیم که سازه فلزی از این مشکلات مستثنا است و عملکرد بهتری ارائه می‌دهد.

تفاوت ساختمان فلزی و بتنی در هزینه انجام پروژه

به این دلیل که در اسکلت فلزی مصرف فولاد بالاتر از اسکلت بتنی است، هزینه ساخت سازه فلزی بسیار بالاتر از بتنی است. در نتیجه اسکلت بتنی انتخاب مقرون‌به‌صرفه‌تری است.

در سال 1400 هزینه هر متر مربع سقف و ستون بتنی شامل هزینه مصالح و هزینه اجرا 2500000 تا 3200000 تومان و هر متر مربع سقف و ستون فلزی شامل هزینه مصالح و هزینه اجرا 2500000 تا 3600000 تومان است.

علاوه بر آن هزینه میلگرد، سیمان و قالب‌ها در زمان پیشرفت پروژه لازم است که به آن اضافه شود. این در حالی است که هزینه لازم برای خرید فولاد جهت ساخت اسکلت فلزی بهتر است در اوایل پروژه پرداخت شود. و این موضوع از لحاظ مالی و تأمین بودجه، فشار شدیدتری به کارفرما وارد می‌کند. طبق این موضوع که در کشور ما، وام مسکن بعد از اتمام مرحله سقف هر طبقه به آن اختصاص داده می‌شود. اگر اجرای اسکلت بتنی بعد از مرحله اتمام ساخت هر سقف صورت گیرد، می‌توان وام مربوطه را دریافت کرد.

همچنین بخوانید: قطر میلگرد

مسئله دیگر در مقایسه هزینه این دو نوع اسکلت، موضوع مراقبت و حفظ سازه پس از ساخت است. سازه بتنی احتیاج به نگهداری خاصی ندارد و عمر بهره‌برداری بلندی دارد. در عین حال ساختمان فلزی جهت مراقبت از خوردگی احتیاج به هزینه‌های فرعی زیادی دارد.

با این وجود اگر مراقبت از فولاد به درستی انجام گیرد، دوام و مدت بهره‌برداری آن از سازه بتنی بالاتر می‌رود. مزیت‌های سازه فولادی در بحث هزینه، یک مورد کم شدن پرت مصالح (به علت ساخت آهن‌آلات در کارخانه) و همچنین کمتر شدن هزینه‌ها در سازه فلزی است. علاوه بر آن، آهن‌آلات به جا مانده پس از تخریب یک اسکلت فلزی دارای ارزش نسبی هستند. در صورتی که از تخریب یک سازه بتنی، تنها نخاله‌های ساختمانی به جا می‌ماند. و همچنین تخریب سازه بتنی سخت‌تر و پرهزینه‌تر از سازه فلزی است.

قطعیت، ضریب اطمینان و کنترل کیفیت

در محاسبات سازه بتنی ارقام به‌صورت حدودی و با ساده‌سازی معادلات انجام شده اند. درحالیکه در سازه فولادی به علت همگن بودن فولاد، اعداد محاسباتی از قطعیت بیبشتری در مقایسه با مقادیر عملی برخوردارند. به این دلیل که بتن عموما در محل پروژه حاضر می‌شود. و کنترل کیفیت پایین‌تری دارد ولی فولاد در شرکت اولیه و با نظارت و دقت زیاد ساخته می‌شود، ضریب اطمینان کمتری برای فولاد در نظر می‌گیریم که همین موضوع موجب صرفه‌جویی در مصالح خواهد شد.

مقایسه سازه‌ های بتنی و فولادی

مهم‌ترین نکته منفی راجع به سازه فولادی، اجرای نامناسب اتصالات در آن می‌باشد. باید توجه داشت که سازه بتنی به علت یکپارچگی و عدم احتیاج به اتصالات میان تیر و ستون‌ها دارای مزیت نسبت به سازه فولادی است. مناسب‌ترین روش اجرای اتصالات در اسکلت فولادی بکار بردن پیچ و مهره است. متأسفانه این روش در کشور ما خیلی مرسوم نشده است. در صورت اجرای جوشکاری بد و عدم کنترل و نظارت و تست جوش، موجب عملکرد نامناسب اسکلت فلزی مخصوصاً در مواجهه با نیروهای زلزله خواهد شد.پ

مزایا و معایب سازه‌ های فلزی و بتنی در اشغال فضا و تداخل‌های معماری

سازه بتنی در مقایسه با فلزی سنگین‌تر و حجیم‌تر است و به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیر و ستون‌ها در اسکلت بتنی، فضای مرده بیشتری در ساختمان داریم. یعنی در مقایسه دو ساختمان بتنی و فلزی یکسان، در سازه بتنی فضای مفید و قابل‌استفاده کوچک‌تری خواهیم داشت. که این مسئله باعث به وجود آمدن محدودیت‌های معماری به ویژه در مورد تأمین پارکینگ‌ها خواهد شد. علاوه بر آن در دهانه‌های عظیم، به علت ممانعت از تغییر شکل و کمانش، ارتفاع تیرها نیز بیشتر می‌شود که این موضوع به خودی خود بلندای مفید طبقات را کم می‌کند.

مسئله مهم دیگر این است که در سازه‌ های فلزی احتیاجی به اجرای سقف کاذب وجود ندارد. درحالیکه در سازه‌ های بتنی عموما مجبور به ساخت سقف کاذب هستیم. نکته مثبت در رابطه با بتن، گوناگونی مقاطع بتنی و قابلیت ساخت اعضا با مقاطع مختلف است.

جمع بندی

در این مطلب به تحلیل سازه‌ های فولادی و بتنی و تفاوت سازه فلزی و بتنی پرداخته ایم. و این دو جنس سازه را از دیدگاه‌های مختلف مورد بررسی قرار دادیم و با یکدیگر مقایسه کردیم. حال در پاسخ به این سوال که “کدام سازه بهتر است فولادی یا بتنی؟” می‌توان گفت که جواب محضی برای این سوال وجود ندارد.

چرا که هر یک مزایا و معایب خود را دارد. و بسته به مدل کاربرد پروژه اجرایی می‌شود یکی از این دو را انتخاب کرد. حال اینکه برای پروژه‌ موردنظر باید از کدام نوع سازه (بتنی یا فولادی) استفاده کنیم، به درک محیطی، دانش معماری و شعور مهندسی ما بستگی دارد. چرا که طبق هدفی که ما از اجرای پروژه داریم، لازم است مشخص کنیم که زمان اجرای پروژه برای ما ارزش زیادی دارد یا هزینه ساخت و یا کیفیت سازه.

به همین دلیل در صورتی که زمان اجرا را ملاک قرار دهیم سازه فولادی مزیت بیشتری در مقایسه با سازه بتنی دارد و اگر هزینه اجرا را در نظر بگیریم سازه بتنی مزیت بیشتری به سازه فولادی دارد.

متاسفانه در کشور ما سازه فولادی (به ویژه در صنایع ساختمان سازی) به علت سرعت اجرای زیاد و اجرای کم دردسر نسبت به مدل های سازه ای دیگر، بازگشت سرمایه و سوددهی سریع تری دارد و بیشتر مورد پسند کارفرمایان قرار گرفته است و خلاقیت را در تولید سازه منحل کرده است.

برای خرید انواع آهن آلات اطلاع از قیمت به روز آن‌ها می‌توانید با شماره‌های موجود در سایت تماس بگیرید. کارشناسان شرکت بازرگانی پولاد می‌توانند به تمام سوالات شما در مورد قیمت ورق استیل 304، قیمت ورق سیاه و قیمت سایر قطعات فولادی پاسخ دهند.

سوالات متداول