اسكلت فلزي و اسكلت بتني دو روش اجراي ساختمان است كه هر كدام مزايا و معايب خود را دارد. براي انتخاب نوع اسكلت‌بندي ساختمان، مهندس محاسب بايد به موارد بسياري توجه كند. مسائلي همچون عوامل اقتصادي، شرايط اجرا، خصوصيات آب‌وهوايي محل اجرا، كيفيت اجرا، عوامل فني سازه‌اي و همچنين درخواست كارفرما.
بدون در نظر گرفتن موارد فوق و همچنين بررسي خصوصيات ساختمان با اسكلت فلزي يا بتني، نمي‌توان تصميم قطعي و درستي دربارۀ نوع اسكلت گرفت. انتخاب اسكلت‌بندي مناسب براي ساختمان بسيار حائز اهميت است، زيرا پس از شروع عمليات ساخت‌وساز امكان تغيير آن وجود ندارد؛ مگر با تخريب اسكلت قبلي.
در اين مطلب شما را با ويژگي‌هاي اسكلت فلزي و اسكلت بتني، تفاوت‌ها و نقاط ضعف و قدرت هر كدام آشنا مي‌كنيم.

ساختمان با اسكلت فلزي چيست؟ 

اسكلت فلزي، كه به اسم اسكلت فولادي يا سازۀ فلزي هم شناخته مي‌شود، به مجموعه‌اي از اعضاي باربر ساخته‌شده از نيم‌رخ‌هاي فولادي يا ورق فلزي گفته مي‌شود كه به كمك اتصالات به يكديگر وصل مي‌شوند. از آن‌جا كه روش‌هاي توليد نيم‌رخ يا همان پروفيل فولادي تكامل يافته شده و آزمون و خطاي بسياري را پشت سر گذاشته است، اين مقاطع در اغلب موارد رفتار مطلوب و مناسبي را از خود نشان مي‌دهند.
موضوع حائز اهميت در اين سازه‌ها، رفتار اتصالاتي است كه براي ساخت اعضاي مركب از پروفيل و ورق در محل گره‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
روش‌هاي مرسوم اتصالات در سازه‌هاي فلزي به اين شرح است:

• اتصالات سازه‌هاي فلزي پيچ و مهره‌اي
• اتصالات جوشي
• اتصالات پرچي (كه تقريبا در تمام نقاط جهان منسوخ شده است.)

تاريخچۀ اسكلت فلزي

استفاده از اسكلت فلزي در ساختمان‌ها پيشينه‌اي طولاني دارد. در ابتدا براي اجراي چنين سازه‌هايي از چدن استفاده مي‌شد اما پس از مدتي آهن كم‌كربن يا همان آهن چكش‌خوار جاي چدن را گرفت. با استفاده از اسكلت فلزي ساخت سازه‌هايي با طرح‌ها و شكل‌هاي مختلف و متنوع امكان‌پذير شد.
چدن و آهن كم‌كربن هم به مرور جاي خود را به فولاد دادند. امروزه فولاد بيشترين كاربرد را در اسكلت فلزي ساختمان‌ها دارد؛ تا جايي كه گاه به جاي به كار بردن عبارت «اسكلت فلزي» از «اسكلت فولادي» استفاده مي‌كنند.
مزاياي اسكلت فلزي باعث شده از آن به صورت گسترده در ساخت سوله‌ها و ساختمان‌هاي بزرگ استفاده كنند. اين نوع اسكلت در شلوغ‌ترين و كم‌حجم‌ترين مكان‌ها هم قابل اجراست و به همين دليل در شهرهاي بزرگ با استقبال خوبي از طرف معماران و مهندسان سازه مواجه شده است. اسكلت فلزي كيفيت ساخت را بالا برده و پرتي مصالح را پايين مي‌آورد.
بهترين روش اجراي اسكلت فلزي پيچ و مهره است و كشورهاي اروپايي جز در متراژ و وزن كم، اجازۀ استفاده از اتصالات جوشي را نمي‌دهند؛ زيرا به نسبت روش پيچ و مهره از مقاومت كمتري برخوردار است.

مزاياي اسكلت فلزي براي ساختمان

از مزاياي استفاده از اسكت فلزي مي‌توان به اين موارد اشاره كرد:

• اسكلت فلزي به نسبت اسكلت بتني وزن كمتري دارد، در نتيجه وزن كلي ساختمان كمتر مي‌شود.
• خواص ارتجاعي فولاد با تقريب بسيار خوبي مصداق عملي دارد . فولاد در واقعيت و خارج از شرايط آزمايشگاهي هم تا تنش‌هاي بزرگي از قانون هوك پيروي مي‌كند.
• مقاومت قطعات فلزي زياد بوده و نسبت مقاومت به وزن آن از مصالح بتني بيشتر است؛ به همين علت اسكلت فلزي در دهانه‌هاي بزرگ سوله‌ها و ساختمان‌هاي مرتفع و همچنين ساختمان‌هايي كه در زمين‌هاي سست اجرا مي‌شوند، كاربرد گسترده‌اي دارد.
• اسكلت فلزي براي سازه‌هاي طويل بسيار مناسب است.
• از آن‌جا كه فلز در كارخانه‌هاي بزرگ و تحت نظارت دقيق تهيه مي‌شود، مي‌توان به يكنواخت بودن خواص آن اطمينان كرد.
• دوام فولاد بسيار خوب است. اگر از ساختمان‌هايي كه اسكلت فولادي دارند به صورت مناسب نگهداري شود، براي مدت طولاني قابل بهره‌برداري خواهند بود.
• از خواص مثبت مصالح فلزي قابليت شكل‌پذيري بالاي آن‌هاست. اين ويژگي باعث مي‌شود مصالح فلزي تمركز تنش را كه در واقع علت شروع خرابي است و همچنين نيروي ديناميكي و ضربه‌اي را تحمل كنند.
• قطعات فلزي با توجه به موادي كه آن‌ها را تشكيل مي‌دهند، پيوسته و همگن هستند.
• ساختمان با اسكلت فلزي در برابر انفجار مقاومت بهتري دارد. نيروي تخريبي حاصل از انفجار سطوح حائل را از اسكلت جدا مي‌كند و انرژي مخرب آشكار مي‌شود؛ ولي ساختمان كلا ويران نخواهد شد.
• اسكلت فلزي قابليت تقويت‌پذيري و امكان مقاوم‌سازي دارد. اگر به هر علتي مانند محاسبات اشتباه، تغيير مقررات و ضوابط، اجراي نادرست و … اسكلت از مقاومت مطلوب برخوردار نباشد؛ مي‌توان با جوش، پرچ يا پيچ كردن قطعات جديد آن را تقويت كرد يا قسمت‌هايي به آن اضافه كرد.
• شرايط ساخت و اجراي اسكلت فلزي ساده است.
• سرعت نصب قطعات فلزي نسبت به اجراي قطعات بتني سريع‌تر بوده و مدت زمان كمتري طول مي‌كشد.
• از آن‌جا كه قطعات فلزي از كارخانه تهيه مي‌شوند، پرت مصالح در آن نسبت به اسكلت بتني كمتر است.
• در دو ساختمان يك‌سان از نظر ارتفاع و ابعاد، ستون و تيرهاي ساختمان‌هاي فلزي كوچك‌تر و كم‌حجم‌تر از ساختمان‌هاي بتني است. به همين علت سطح اشغال يا فضاي مرده در ساختمان‌هاي بتني بيشتر از ساختمان فلزي است.