یکی از این اختلاف در روش‌ها، ساخت ساختمان اسکلت ساختمان بوسیله بتن یا فولادی است که به ان اسکلت بتنی یا فولادی می‌گویند. انی سصازه‌ها تفوات‌های بسیاری با یکدیگر دارند و در شرایط متفاوت انتخاب بین آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی تفاوت اسکلت فولادی و بتنی پرداخته‌ایم و بعد از مقایسه این 2 نوع اسکلت ساختمان، معایب و مزایای هر کدام را شرح خواهیم داد.

اسکلت فلزی بهتر است یا بتنی؟

یکی از قدیمی‌ترین عناصری که بعد از چوب، مورد استفاده بشر قرار گرفت فلز بود و یکی از پرکاربردترین فلز در ساختمان‌سازی، آهن است.

در گذشته و در ساخت اسکلت های فلزی از چدن استفاده می‌کردند، اما از آنجایی که استفاده از فولاد باعث می‌شد تا سازه ترک برندارد، به مرور چدن جای خود را به فولاد داد. اما فولاد مزایای دیگری مثل خم‌پذیری، شکل پذیری، مقاومت بالا، جوش پذیری و... هم داشت که باعث شد جای چدن را بگیرد.

این اسکلت‌ها بر اساس باری که بر آن‌ها وارد می‌شوند، در سه دسته جای می‌گیرند:

1. ستون‌های وسط که بار کل ساختمان را روی دوش خود دارند.
2. ستون‌های کناری که می‌توانند نصف بار ساختمان را تحمل کنند.
3. ستون‌های گوشه که می‌توانند یک‌چهارم بار ساختمان را تحمل کنند.

و اما اسکلت‌های بتنی:

می‌توان گفت یکی از جدیدترین سازه‌هایی که در ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بتن و بتن‌آرمه است و اگر بخواهیم تعریفی کلی از تفاوت این دو ارائه کنیم، باید اینطور بگوییم که:

بتن معمولی از سنگدانه های ریز و درشت و ماده‌ای چسبنده که معمولا سیمان است تشکیل می‌شود.

درحالی که در ساختار بتن آرمه میلگردهای فولادی هم اضافه می‌شوند. همین اضافه شدن میلگردها باعث می‌شود تا مقاومت کششی بیشتر شود، اما با توجه به قیمت‌ها و البته با توجه به قیمت آهن آلات، باید یکی از این سه سازه را انتخاب کرد.

مقایسه هزینه اجرای اسکلت فلزی و اسکلت بتنی

برای محاسبه هزینه اجرای پروژه‌هایی که با این دو اسکلت کار می‌شوند باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت و با توجه به نوسانات قیمت در ایران، ‌نمی‌توان قیمت دقیقی برای آن در نظر گرفت. اما به طور کلی می‌توان عوامل زیر را در نظر گرفت و بر اساس یکسری فرمول‌ها به صورت حدودی، هزینه‌ها را محاسبه کرد.

• مدت زمان اجرای پروژه: با توجه به اینکه معمولا جوشکاری اسکلت فلزی در فضایی خارج از فضای پروژه انجام می‌شود و مزاحمتی را برای پروژه ایجاد نمی‌کند، بنابراین می‌تواند همزمان با کارهای مربوط به پی ساختمان انجام شده و مدت زمان اجرا را کاهش دهد. همچنین اسکلت فلزی در محل سریع‌تر نصب می‌شود و وقت را برای کارهای بعدی، زودتر آزاد می‌کند.
• دستمزد اجرا: معمولا محاسبه دستمزد برای اجرای اسکلت فلزی بر اساس وزن صورت گرفته و با توجه به کیفیت جوشکاری که در نقشه ساختمان محاسبه شده، متغییر است. اما محاسبه دستمزد برای اجرای آرماتوربندی و قالب‌بندی اسکلت بتنی بر اساس متر است.
• میلگرد و آهن آلات: برای اجرای هر متر مربع از ساختمان اسکلت بتنی حدود 45 کیلوگرم میلگرد و برای اجرای اسکلت فلزی حدود 85 تا 130 کیلوگرم آهن لازم است و باید بر اساس قیمت روزانه میلگرد و آهن که متغییر است، محاسبه شود.

• بتن مصرفی: هر اسکلتی که اجرا کنید، باز هم نیاز به خرید بتن دارید.
• کاهش میزان فضای خروجی: معمولا اجرای اسکلت بتنی، فضای بیشتری از ساختمان را اشغال کرده و همین موضوع باعث می‌شود در کل، متراژ خروجی ساختمان کمتر باشد.

نکته: در شرایطی که نوسانات قیمتی بازار زیاد است، مدت زمان اجرای پروژه تاثیر بسیار زیادی روی قیمت تمام شده هر مترمربع از ساختمان دارد.

مقاومت اسکلت فلزی و اسکلت بتنی در برابر زلزله

همیشه این سوال در ایران مطرح بوده که کدام سازه‌ در برابر زلزله مقاومت بیشتری نشان می‌دهد و گمانه‌زنی‌های مختلفی در این رابطه وجود دارد. برخی معتقدند که سازه فلزی مقاومت بیشتری دارد و برخی دیگر اعتقاد دارند که سازه بتنی مقاومت بیشتری دارد.

در این میان عده‌ای دیگر از کارشناسان صنعت ساختمان معتقد هستند که نوع سازه در بحث مقاومت ساختمان تاثیری ندارد و عوامل دیگری مثل نوع اتصالات، نوع مصالح ساختمانی، نما، دیوارها، پنجره‌ها، پی ساختمان و... هم تاثیر به‌سزایی دارند. از همین‌رو به یکسری موارد اشاره می‌کنیم و تصمیم‌گیری درباره نوع سازه را به شما واگذار می‌کنیم. برای مثال:

1. از آن‌جایی که استفاده از آهن به جای بتن، سبک‌تر است، برخی کارشناسان پیشنهاد می‌کنند برای سازه‌های بلند از فولاد استفاده شود.
2. میلگرد باید برای سال‌های طولانی دچار مشکل نشود و زنگ نزند. در حالی‌که معمولا بعد از حدود 50 سال خواص خود را از دست می‌دهند و باعث می‌شوند مقاومت سازه بتنی کاهش یابد و با یک زلزله خفیف فرو ریزد.
3. سازه‌های فلزی به مرور زمان دچار مشکل نمی‌شوند و مقاومت خود را از دست نمی‌دهند.
4. برخی کارشناسان پیشنهاد می‌کنند اگر قصد دارید به سراغ آهن بروید و از قیمت روز تیرآهن مطمئن هستید، به سمت اتصالات پیچ و مهره‌ای بروید. زیرا این اتصالات یکپارچه‌تر هستند و با درصد بیشتری می‌توان مطمئن بود که به راحتی از هم جدا نشده و در نهایت سازه کمتر حرکت کرده و جدا نمی‌شود.

مقدار آهن مصرفی در اسکلت فلزی

مقدار آهن مصرفی بستگی به موارد مختلفی دارد که یکی از این موارد، نوع مهاربندی است که در سازه استفاده می‌شود تا نیروهای ناشی از زلزله را کاهش دهد. اما به طور کلی می‌توان در قالب موارد زیر، میزان حدودی آهن مصرفی را به صورت سرانگشتی محاسبه کرده و ساخت‌ و ساز را با توجه به این موارد شروع کرد.

1. برای سازه‌هایی که دارای مهاربندی هم‌مرکز یا غیرهم‌مرکز هستند، اگر وزن آرماتورهای سقف را محاسبه نکنیم، بین 45 تا 70 کیلوگرم آهن برای هر متر مربع لازم است.
2. اگر سازه با قاب خمشی بوده و وزن آرماتورهای سقف را محاسبه نکنیم، برای نوع متوسط آن بین 65 تا 105 کیلوگرم و برای نوع ویژه آن بین 70 تا 115 کیلوگرم آهن برای هر مترمربع لازم است.
3. برای سازه‌هایی که دارای سیستم قاب دوگانه یا ترکیبی هستند، نمی‌توان مقدار نسبتا دقیقی در نظر گرفت ولی حدود 70 تا 120 کیلوگرم برای هر متر مربع لازم است.

البته علاوه بر مواردی که گفته شد، مقداری آهن نبشی هم برای اتصالات نمای ساختمان نیاز است و محاسبه قیمت آن هم کاملا بستگی به قیمت پروفیل آهن دارد.

مقدار بتن مصرفی در اسکلت بتنی

برای اجرای هر مترمربع اسکلت بتنی، نیاز به 800 کیلوگرم تا یک تُن بتن دارید ولی محاسبه قیمت تمام شده این مقدار بتن به عوامل مختلفی از جمله عوامل زیر بستگی دارد:

1. عیار سیمان: مقدار سیمانی که در هر مترمکعب بتن استفاده می‌شود و با مقاومت نهایی بتن رابطه مستقیم دارد. مهم‌ترین عامل، عیار است و بتن را بر حسب عیار آن نامگذاری می‌کنند.
2. نوع سنگدانه مصرفی: عناصری که حدود 70 درصد از حجم بتن را در برمی‌گیرند و نمی‌توان برای کاهش هزینه‌های تمام شده ساختمان، به راحتی نوع سنگدانه‌ها را تغییر داد.
3. نوع و ریزی سیمان مصرفی: با توجه به دمای هوا، عجله برای بازکردن قالب‌های بتن، اهمیت مقاومت سازه و... معمولا یکی از انواع سیمان نوع یک تا پنج را به کار می‌برند.
4. افزودنی‌ها: موادی غیر از سیمان، سنگدانه، آب و الیاف که به بتن اضافه می‌شوند تا برخی موارد از جمله نوع سیمان مصرفی را اصلاح کنند. اما استفاده از آن‌ها به شروط زیادی از جمله نظارت دستگاه‌های نظارتی بستگی دارد.
5. و...

مقایسه کاربردهای سازه‌های فلزی و بتنی

همیشه انتخاب بین سازه‌های فلزی و بتنی سخت بوده و بستگی به کاربردها، مزایا و معایب هر کدام دارد. اما این انتخاب باید با توجه به یکسری موارد صورت گیرد که در ادامه به طور خلاصه به هر یک از آن‌ها می‌پردازیم:

شرایط آب و هوایی: در شرایط آب و هوایی مرطوب و شهرهایی که بارندگی زیادی را در سال تجربه می‌کنند، انتخاب سازه فلزی پیشنهاد نمی‌شود. چرا که احتمال زنگ‌زدگی و خوردگی، افزایش می‌یابد.

1. زیربنا و فضای موجود: اگر فضای زمین کم باشد، بهتر است از سازه فلزی استفاده شود. زیرا سازه‌های فلزی مساحت کمتری را برای خود اشغال می‌کنند و باعث می‌شوند فضای قابل استفاده برای ساکنین بیشتر شود.
2. جنس خاک منطقه: یکی از مواردی که اهمیت جنس خاک منطقه را دوچندان می‌کند، وجود یون سولفات درون آن است. یونی که باعث آسیب به میلگرد موجود در بتن شده و آن را ضعیف می‌کند.
3. پایداری در برابر آتش‌سوزی: اسکلت‌های بتنی در برابر آتش‌سوزی مقاومت بیشتری داشته و می‌توانند یک تا شش را مقاومت کنند.
4. سهولت در اجرا: سهولت اجرا در اسکلت فلزی به دو دلیل بهتر است. اول اینکه ساخت قسمتی از اسکلت در خارج از فضای پروژه انجام می‌شود و دوم در محل پروژه سریع‌تر نصب می‌شود.
5. خواص ارتجاعی سازه: اسکلت فلزی بیشتر از اسکلت بتنی می‌تواند نیروهای کششی را تحمل کند.
6. ارزش: از آن‌جایی که میزان فلز مصرفی در اسکلت فلزی بیشتر است، اگر ساختمان به مرور زمان فرسوده شده و نیاز به تخریب داشته باشد، از ارزش بیشتری برخوردار بوده و هزینه‌های تخریب آن کمتر است.
7. کنترل کیفیت: این موضوع در سازه‌های فلزی و از آنجا که در یک مرکز و تحت نظارت دقیق انجام می‌پذیرد دقیق‌تر است. اما در سازه‌های بتنی در محل پروژه صورت می‌گیرد و بخشی از کنترل کیفیت زمانی صورت می‌گیرد که کار انجام شده است و تخریب هم هزینه زیادی دارد.

البته ناگفته نماند که تست جوش در سازه فلزی هزینه زیادی داشته و همین موضوع باعث می‌شود تا اتصالات ضعیف‌تری صورت گیرد. هرچند که این نگرانی هم با اتصالات پیچ و مهره‌ای تا حدودی برطرف می‌شود.

مزایای ساختمان‌های پیچ و مهره‌‌ای

همان‌طور که اشاره شد ساختمان‌های پیچ و مهره‌ای مزایایی دارند که باعث می‌شوند تا حد زیادی نگرانی‌ها در مورد اتصالات سازه‌های فولادی کمتر شود. اما این مزایا چیست؟

1. نیازی به جوشکاری ندارند و همین موضوع باعث می‌شود تا سرعت اجرا باز هم افزایش یابد. البته در برخی موارد علاوه بر پیچ و مهره، جوشکاری هم انجام می‌شود.
2. سر و صدای کمتری ایجاد می‌کنند و همسایه‌ها را در طول اجرای پروژه اذیت نمی‌کنند.
3. این سازه‌ها را می‌توان به راحتی باز کرد و در مکانی دیگر، دوباره نصب کرد. همین راحتی در نصب، باعث می‌شود تا در مواقعی که بحران‌هایی مانند سیل و زلزله اتفاق افتاده است، سازه را به طور کامل در شهری دیگر ساخته و به شهر بحران زده منتقل کرد.
4. به جهت عدم استفاده از جوش و باز شدن جوش‌ها در حرارت بالا، مقاومت بیشتری در برابر آتش‌سوزی دارند.
5. در محیط‌های شلوغ مثل خیابان‌ های پررفت و آمد راحت‌تر اجرا می‌شوند.
6. در سازه‌‌های پیچ و مهره‌ای امکان زنگ زدگی و خوردگی به دلیل رنگ‌آمیزی در کارخانه و استفاده از رنگ غنی شده با روی کمتر است و تقریبا می‌توان گفت که هیچ جایی از سازه باقی نمی‌ماند که رنگ نشده باشد.
7. برای نصب نیازی به برق و دستگاه جوش ندارند و باز هم بخشی از هزینه‌ها که مربوط به دستگاه‌های تامین برق می‌شوند را کاهش می‌دهند.

سخن پایانی

تفاوت‌ اسکلت فولادی و بتنی در مقاله بالا مورد بررسی قرار گرفت و مزایا و معایب هرکدام به صورت مختصر ذکر شد. البته در نظر داشته باشید که در بسیاری از موارد، فاکتورهای ذکر شده در نظر گرفته نمی‌شوند؛ به عنوان مثل در زمانیکه محدودیت بودجه برای اجرای پروژه وجود دارد، تنها گزینه موجود اسکلت فلزی است و طراحان برای بهینه سازی هزینه‌های ساخت باید این نوع سازه را انتخاب کنند.

باید اضافه کنیم تنها نباید به فاکتورهای ذکر شده در مقاله بالا بسنده کرد و اهمیت بالایی دارد که در هنگام انتخاب اسکلت فلزی یا بتنی از تجربه و دانش کافی برخوردار باشیم تا سازه متناسب با شرایط طراحی شود.