ساختمان بتنی بهتر است یا فلزی؟

مقایسه‌ کامل بین دو اسکلت فلزی و بتنی

همانطور که اشاره کردیم مصالح ساختمانی گوناگونی از گذشته تا به امروز در ساختمان‌سازی استفاده شده‌اند ولی امروزه بیشتر شاهد سازه های فلزی و بتنی هستیم. ساخت سازه‌های سربه فلک کشیده،  تونل‌ها، بزرگراه‌ها و پل‌ها امروزه فقط با اسکلت فلزی و بتنی امکانپذیر است. انتخاب نوع اسکلت یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های افراد در حوزه‌ی ساختمان‌سازی است و تنها با شناخت درست ویژگی‌های هر دو سازه است که می‌توانید مناسب‌ترین نوع آن را انتخاب کنید.

برای همین ما در این دانشنامه تلاش می‌کنیم که در مورد هر دو سازه فلزی و بتنی به صورت مفصل صحبت کنیم تا شما با آگاهی بهتری بتوانید مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کنید. همینطور ما در عصر آهن این امکان را برای شما فراهم کرده‌ایم که در صورت نیاز، آهن آلات موردنیاز خود از و گرفته تا نبشی و را از عصر آهن خریداری نمایید.

علاوه بر این  به صورت لحظه‌ای در سایت بروزرسانی می‌شود و شما می‌توانید با کلیک روی هر گزینه از منو بالا تمامی قیمت‌های آهن آلات را ببینید. در ادامه مقایسه‌ی کاملی بین دو اسکلت فلزی و بتنی خواهیم داشت تا بتوانیم شما را سریع‌تر به هدف‌تان برسانیم.

انواع اسکلت ساختمان

1) اسکلت بتنی

بدون شک بتن یکی از مهم‌ترین مصالح ساختمان‌سازی است که کاربرد گسترده‌ای در ساختمان‌ها، پل‌ها، جاده‌ها و سدها دارد. بتن ماده کامپوزیتی است که عمدتا از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه (شن، ماسه و سنگ) تشکیل شده است. زمانی که این مواد با هم ترکیب می‌شوند، ماده‌ای خمیرمانند را به وجود می‌آورند که با گذشت زمان به تدریج سفت می‌شود.

اسکلت بتنی یا همان سازه بتنی از جمله پرکاربردترین انواع اسکلت ساختمان‌ محسوب می‌شود و همانطور که از نام آن پیداست، این نوع ساختمان‎ها از یک اسکلت بتنی تشکیل شده‌اند. در واقع سازه بتنی شامل تیرها و ستون‌هایی است که بتن در فونداسیون، تیرها، ستون، تیرچه ها، راه پله، سقف و دیوار برشی آن بکار برده می‌شود.

تیرها و ستون‌ها معمولا روی یک فوندانسیون بتنی ساخته می‌شوند که وظیفه‌ی آن پشتیبانی از طبقات ساختمان، سقف و دیوارها می‌باشد. برای مطالعه در مورد نحوه ساخت و اجرای فوندانسیون‌های بتنی می‌توانید روی آن کلیک کنید.

میلگردها بعد از بتن مهم‌ترین عنصر در اسکلت‌های بتنی به شمار می‌آیند که مقاومت کششی پایین بتن را جبران می‌کنند. در واقع بتن مقاومت فشاری بالایی دارد اما مقاومت کششی آن پایین است. اما زمانی که با میلگرد ترکیب می‌شود این ضعف برطرف می‌شود. شما می‌توانید قیمت روز میلگرد را از سایت عصر آهن مشاهده کنید.

2) اسلکت فلزی

اسکلت فلزی که در مقابل اسکلت بتنی قرار دارد، یکی دیگر از رایج‌ترین انواع اسکلت ساختمان است که در سال‌های اخیر نیز تمایل به استفاده از آن بیشتر شده است. برعکس اسکلت بتنی در این نوع ساخت و ساز بنیادی‌ترین عنصر فولاد است و سازه‌ای فلزی به شمار می‌آید. ما قبلا در مطلبی جداگانه در مورد نحوه‌ ساخت ساختمان‌های فلزی صحبت کرده‌ایم و شما می‌توانید برای مطالعه‌ی بر روی مراحل ساخت ساختمان های فلزی کلیک کنید.

از قالب فلزی ساختمان برای شکل دهی میلگردها و بتن های خیس خورده استفاده می شود.

از این متد ساختمان‌سازی بیشتر در ساخت ساختمان‌های بزرگ، آسمان‌خراش‌ها، پل‌ها، برج‌ها و پایانه‌های فرودگاه‌ها استفاده می‌شود اما برای ساخت ساختمان‌های چند طبقه نیز می‌تواند بکار برده شود. این نوع سازه در واقع شبکه‌ای از ستون‌ها و تیرها می‌باشد که به صورت عمودی بر روی هم قرار می‌گیرند و برای پشتیبانی از طبقات و سقف‌ و دیوارها بکار می‌روند. برای مشاهده قیمت روز تیرآهن و خرید انواع آهن آلات می‌توانید به لینک زیر مراجعه کنید.

سازه بتنی یا فلزی ؛ کدامیک را انتخاب کنیم؟

هر دو سازه بتنی و فلزی مزایای بی‌شماری دارند و نمی‌توان یکی را بر دیگری ترجیح داد. در مورد اینکه کدامیک بهتر است، شما باید با توجه به مقایسه‌ی ویژگی‌های آن‌ها تصمیم بگیرید. ما خصوصیات هر دو سازه را در ادامه بررسی می‌کنیم.

برای تهیه انواع قالب می توانید از انواع قالب گستر سپنتا استفاده نمایید.

ایمنی سازه‌

سازه ‌های بتنی نسبت به سازه ‌های فلزی ایمن‌تر هستند و از سمت اتحادیه مراکز تجارت جهانی(WTC) نیز این موضوع تایید شده است. به طور کلی بتن در برابر آتش مقاوم بوده و در نتیجه ساختمان‌ های بتنی نیز در برابر آتش ایمن‌تر هستند. ساختمان‌های بتنی ممکن است ساعت‌ها بدون اینکه فرو بریزند، دمای بسیار بالای آتش را تحمل کنند و در آتش بسوزند. به این ترتیب افراد ساکن در این نوع سازه‌ها فرصت کافی برای تخلیه ساختمان خواهند داشت و به این معنی ایمنی‌ بیشتری این ساختمان‎ها می‌باشد.

سازه های بتنی مقاومت خوبی در برابر هر گونه ضربه و انفجار به هنگام بروز بلایای طبیعی دارند. همینطور به دلیل سنگین بودن ذاتی جرم بتن، ساختمان‌هایی که با آن ساخته می‌شوند، در برابر وزش بسیار شدید باد مقاومت می‎کنند و در نتیجه ساکنان آن در چنین مواردی لرزه‌ای احساس نمی‌کنند. حتی در ساختمان‌های بتنی تحرکات زیاد ساکنان به واحدهای دیگر آپارتمان منتقل نمی‌شود و همین می‌تواند یکی از ویژگی‌های اصلی سازه‌های بتنی به شمار آید.

با اینکه گفته می‌شود ساختمان‌ های بتنی برای مناطق زلزله‌خیز مناسب‌تر هستند اما طبق گفته‌ی انجمن سیمان پرتلند (PCA) عملکرد هر ساختمان در هنگام وقوع زلزله عمدتا تابع طراحی ساختمان است و به مواد استفاده شده در آن بستگی ندارد. البته به شرط آنکه طراحی صحیح سازه، مهندسی و ساخت و ساز آن اصولی و مناسب باشد.

در مورد سازه‌های فولادی نیز گفته می‌شود که فولاد با قرار گرفتن در معرض دمای بسیار بالا می‌تواند نرم و ذوب شود. با این حال با کمک پوشش ضد حریق و صرف هزینه و تمهیدات بیشتر می‌توان سازه های فلزی را در برابر دمای بالا نیز ایمن‌تر کرد. سازه های فولادی در برابر وزش باد شدید نیز بسیار خوب عمل می‌کنند، چرا که انعطاف‌پذیر می‌باشند. به این معنی که قابلیت خم شدن بدون شکستن را دارند. می‌توان گفت که با طراحی مناسب هر دو سازه، مقاومت یکسانی در برابر زلزله دارند.

مقاومت در کدام سازه بیشتر است؟

در پاسخ به این سوال که سازه بتنی یا فلزی، کدام از این دو، مقاومت بیشتری دارند، باید گفت که تمام سازه‌هایی که در کشور در حال ساخت هستند، زیر نظر مهندسان و عوامل اجرایی مربوطه اجرا می‌شوند. اگر سازه‌ای نتواند به عنوان سرپناه مطمئنی برای افراد ساکن باشد، به هیچ عنوان مجوز ساخت داده نمی‌شود. اینکه شما قصد آغاز ساختمان چند طبقه را دارید بسیار مهم است. در همان ابتدا به شما مسیر صحیح ساخت یک سازه توسط مهندسین و ناظرین داده می‌شود.

از نظر مقاومت در برابر زلزله هر دو سازه کارایی بالایی داشته و عملکرد خوبی در سالیان اخیر از خود نشان داده‌اند. سازه‌های فلزی و بتنی از این نظر مورد تایید هستند و البته باید خاطر نشان شد که ساخت پروژه باید دقیقا با استانداردهای گفته شده مطابقت داشته باشد و نباید نظر شخصی را وارد مسئله کنیم.

مقایسه سازه بتنی یا فلزی از جمله حوادث غیرمترقبه مانند، آتش سوزی است. در این مورد سازه فلزی به دلیل اینکه فولاد مقاومت پایینی در برابر حرارت دارد، توصیه نمی‌شود. مقاومت سازه بتنی در برابر آتش سوزی به مراتب بسیار بیشتر است و یک مزیت مهم تلقی می‌شود. با اینکه سازه‌های فلزی را با برخی مسائل از این نظر نیز مقاوم می‌کنند، اما به نظر از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست.

سرعت اجرا در کدام سازه بیشتر است؟

مقایسه سازه بتنی یا فلزی از نظر سرعت اجرای هرکدام هم مسئله مهمی است. در بسیاری از مواقع افراد به زمان اجرای سازه حساسیت نشان می‌دهند. شاید این مورد برای شما مهم نباشد، اما در مقایسه این دو سازه از نکات مهم است و می‌توان یکی را بر دیگری برتر دانست. واضح است که سرعت اجرای سازه فلزی بیشتر است و این سازه در مدت زمان کمی آماده می‌شود‌. در اسکلت بتنی طبقات پشت سرهم ساخته می‌شوند و با اتمام طبقه زیرین، عملیات طبقه بعدی شروع می‌شود.

در اسکلت فلزی پس از آماده سازی ستون‌ها چندین طبقه در مدت زمان خیلی کمی ایجاد می‌شود. با توجه به اینکه زمان بهره برداری از ساختمان در سازه فلزی زودتر خواهد بود، می‌تواند در بازگشت سریع سرمایه تاثیر مثبتی داشته باشد. از این نظر سازه فلزی بر سازه بتنی برتری دارد و می‌توان یک مزیت مهم قلمداد کرد.

انواع اسکلت بتنی

سازه‌ های بتنی را می‌توان به روش‌های مختلف با استفاده از انواع مختلف بتن ساخت. سه نوع رایج آن عبارتند از بتن سیمانی ساده، بتن مسلح و بتن پیش تنیده که در زیر به شرح آن‌ها پرداخته شده است.

بتن سیمانی ساده :

با ترکیب سیمان، سنگدانه درشت (شن) ، سنگدانه ریز (ماسه) و آب به نسبت از پیش تعیین شده با توجه به نیاز طراحی به دست می‌آید و هنگامی که سخت می‌شوند، این مواد به یک توده همگن تبدیل می‌شوند. سازه‌های ساخته‌شده با بتن سیمانی ساده از مقاومت فشاری بالایی برخوردارند اما تقریباً مقاومت کششی ندارند. بنابراین، بتن سیمانی ساده بیشتر در جاده‌ها و بلوک‌های بتنی برای دیوارها استفاده می‌شود ، زیرا این سازه‌ها تحت بارهای فشاری قرار می‌گیرند.

بتن مسلح :

در اصل بتن سیمانی ساده با میله های فولادی است که مقاومت کششی بیشتری را ارائه می‌دهد. این رایج‌ترین نوع بتن مورد استفاده در ساختمان‌سازی است و نه تنها در ساختمان‌ها، بلکه در سازه‌هایی مانند مخازن آب کاربرد دارد.

بتن پیش تنیده :

با اعمال تنش فشاری قبل از اینکه تحت هیچ گونه بار غیر از وزن خود قرار گیرد، بارگیری می‌شود. فشرده‌سازی با کشش پی‌های فولادی با مقاومت بالا در حجم بتن، قبل از اعمال بارهای خارجی ایجاد می‌شود. این امر باعث بهبود عملکرد آن در سرویس حین می‌شود.

مزایای اسکلت بتنی

• مواد تشکیل‌دهنده بتن در اکثر نقاط به راحتی در دسترس است.
• بتن برخلاف سنگ‌های طبیعی عاری از عیب و ایراد است.
• بتن را می‌توان با استحکام مطلوب با صرفه اقتصادی تولید کرد.
• دوام بتن بسیار بالا است.
• می‌توان آن را به هر شکل دلخواه درآورد.
• بتن‌ریزی را می‌توان در محل کار انجام داد که باعث صرفه اقتصادی می‌شود.
• هزینه نگهداری بتن تقریباً ناچیز است.
• خرابی بتن با افزایش سن قابل تشخیص نیست.
• بتن به دلیل غیر قابل احتراق بودن ساختمان را در برابر آتش مقاوم می‌کند.
• بتن می‌تواند دمای بالا را تحمل کند.
• بتن در برابر باد و آب مقاوم است. بنابراین، به عنوان پناهگاه‌های طوفان بسیار مفید است.
• به عنوان یک عایق صدا می‌توان از بتن خاکستری استفاده کرد.

معایب اسکلت بتنی

• در مقایسه با سایر مواد اتصال‌دهنده، مقاومت کششی بتن نسبتا کم است.
• بتن شکل‌پذیری کمتری دارد و شکننده است.
• وزن آن در برابر استحکامی که ارائه می‌دهد زیاد است.
• بتن ممکن است حاوی نمک‌های محلول باشد که این نمک‌های محلول باعث شوره‌زنی می‌شوند.

سازه فولادی یا ساختمان اسکلت فلزی

سازه فولادی هم ساختمانی است که اسکلت آن (یعنی تیر و ستون) از آهن آلات تشکیل شده باشد. البته به این نکته توجه داشته باشید که در همه ساختمان ها (حتی در ساختمان فولادی) فونداسیون بتنی است. یعنی همیشه در فونداسیون بتن + آرماتور داریم.

سازه فولادی

در ویدئو مشاوره ای سعی کرده ایم به شما کمک کنیم تا با توجه به شرایط خودتان تصمیم بگیرید که سازه بتنی یا فولادی را انتخاب کنید.

همانطور که در ویدئو بالا مشاهده کردید مقایسه سازه بتنی با فولادی از منظرهای زیر انجام می شود.

اقتصادی : اختلاف هزینه ساخت ساختمان بتنی با فولادی ؟

این را همه می دانند که ساختمان بتنی ارزان تر از ساختمان فولادی است. اما اختلافشان چقدر است؟

در حال حاضر چیزی حدود 20-30 درصد اختلاف هزینه بین ساخت اسکلت (اجرای فونداسیون و ساخت تیر و ستون) وجود دارد. البته این مقدار با توجه به پلان هر ساختمان و منطقه و شهر متغیر است.

سازه فولادی سرعت اجرا بیشتر و بازگشت سرمایه زود‌تری دارد!

چون سازه بتنی طبقه طبقه اجرا می‌شود برای ساخت آن به زمان بیشتری نیاز دارید. بتن ماده ای است که ۲۸ روز طول می‌کشد تا به مقاومت خودش برسد در این مدت باید از بتن مراقبت کرد تا بتواند بعدا نقش مهم خود را ایفا کند. البته امروزه بتن هایی را میتوان تولید کرد که حتی در ۳ روز به مقاومت خود میرسند. ولی در حالت عادی اجرای هر طبقه سازه بتنی حداقل ۱ ماه طول می‌کشد.

اما در سازه فولادی کل اسکلت را به طور یکجا می‌سازند. علاوه بر این در ساختمان فولادی میتوان با اجرا سقف هایی مثل عرشه فولادی و کرومیت حتی چندین سقف را با هم نیز بتن ریزی کرد و کار را با سرعت بیشتری جلو برد!

مزایای ساختمان های بتن آرمه

1 – مواد اصلی مورداستفاده در بتن (شن و ماسه) با قیمت ارزان و به حد وفور در دسترس هستند.

2 – عمر طولانی قطعات بتنی و مقاومت در برابر عوامل جوی به شرطی که مطابق با اصول آیین نامه ای طراحی و اجرا شده باشند.

3 – سیال بودن قبل از سخت شدگی که گستردگی و تنوع در ساخت قطعات به اشکال هندسی دلخواه را فراهم می آورد.

4 – سازه های بتنی در برابر حرارت ناشی از آتش سوزی بسیار مقاوم اند.

کاستی های ساختمان های بتن آرمه

1 – در مرحله طراحی: بتن و فولاد را همگن در نظر می گیریم که اشتباه است، این فرضیات کاملا مطابق با واقعیت نمی باشد.

2 – در مرحله ساخت و اجرا: خطاهای ساخت، مهارت و شرایط آب و هوایی

3 – مقاومت واقعی مصالح به کار رفته در ساخت سازه ممکن است متفاوت از مقادیر فرض شده در محاسبات باشد.

4 – ابعاد قطعات و محل واقعی ها ممکن است دقیقا مطابق با آنچه طراح در محاسبات فرض کرده نباشد.

مزایای ساختمان های فولادی

1 – مقاومت زیاد: مقاومت المان های فلزی زیاد است و نسبت مقاومت به وزن آن ها از بتن بزرگ تر می باشد.

2 – خواص یکنواخت: از آنجا که فلز در کارخانه تحت شرایط کنترل شده و نظارت دقیق تولید می شود، برخلاف بتن از یکنواخت بودن خواص آن می توان مطمئن بود.

3 – خواص ارتجاعی: خواص ارتجاعی فولاد که در طراحی مورد استفاده قرار می گیرد در عمل با تقریب بسیار نزدیک اتفاق می افتد و تا تنش های بالا به خوبی از قانون هوک پیروی می کند.

4 – سرعت نصب: سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجرای قطعات بتنی مدت زمان کمتری را می طلبد.

5 – پرت مصالح: قطعات باقی مانده پروفیل برش داده شده را می توان در جای دیگر استفاده کرد، اما در صورتی که بتن اضافی در میکسر باقی بماند، باید دور ریخته شود. پرت مصالح در سازه فلزی کمتر از بتنی می باشد.

6 – اشغال فضا: برای ساختن دو عضو با مقاومت یکسان، عضو بتنی مقطع بزرگ تری نسبت به فولادی لازم دارد. ستون ها و تیرها از نظر ابعاد کوچک تر از ساختمان های بتنی می باشد.

7 – شکل پذیری: یکی از ویژگی های مثبت فلز شکل پذیری آن می باشد. اعضای فلزی نیروی دینامیکی و بارهای ضربه ای و همچنین تمرکز تنش را که علت شروع خرابی است را تحمل می کند. همچنین در هنگام حادثه و وارد آمدن بار بیش از حد مجاز، عضو با تغییر شکلی که قبل از خرابی می دهد، به عنوان یک زنگ هشدار عمل کرده و ساکنین را آگاه می کند.

کاستی های ساختمان فولادی

1 – ضعف در دمای زیاد: مقاومت سازه فلزی با افزایش حرارت کاهش می یابد. در صورت ادامه آتش سوزی و افزایش حرارت امکان خرابی و ریزش ساختمان زیاد است.

2 – خوردگی فلز در برابر عوامل جوی: فلز در برابر عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته می شود و هزینه نگهداری آن زیاد است.

3 – تمایل قطعات فشاری به کمانس: با توجه به اینکه المان های فلزی مقاطع ظریف تری دارند، تمایل به کمانش آن ها در اعضای فشاری یک ضعف سازه های فلزی می باشد.

4 – جوش نامناسب: اتصالات سازه های فلزی به صورت جوش، پیچ و یا پرچ صورت می گیرد. اگر جوشکاری در کارخانه و تحت شرایط کنترل شده انجام شود، از کیفیت مطلوب برخوردار است اما از آنجا که در اجرای ساختمان های متداول این امکان وجود ندارد، اتصال با جوش به علت عدم مهارت جوشکاران، استفاده از ماشین آلات قدیمی، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر و … بزرگ ترین ضعف سازه های فلزی می باشد.

مقایسه اسکلت بتنی و فولادی

از نظر طرح و محاسبه

طراحی یک سازه فولادی به مراتب ساده تر و دارای پیچیدگی کمتر از طراحی یک سازه بتنی است. در سازه های با تعداد طبقات کم انتخاب المان ها از میان پروفیل های فولادی که در کارخانه تولید می شوند، انجام می گیرد. این انتخاب چه به صورت تجربی و به وسیله یک به اصطلاح معمار انجام گیرد و چه به وسیله یک طراح، کاری آسان تر نسبت به طراحی یک مقطع بتنی خواهد بود. در طراحی سازه های فلزی علاوه بر طراحی المان ها، اتصالات نیز باید طراحی گردند، اما در طراحی سازه های بتنی جزئیاتی از قبیل طول مهار میلگردها، ضخامت پوشش بتن روی آرماتورها، جایگذاری صحیح آرماتورها در مقطع المان از آیین نامه قابل استخراج می باشد و نیاز به طراحی و محاسبات پیچیده ندارد.