مقایسه ساختمان بتنی و فلزی
همانطور که اشاره کردیم سازه بتنی و فلزی یکی از متداول‌ترین روش‌های ساخت‌و‌سازند. در کشور ما سازه‌های فلزی رواج بسیاری داشت؛ اما در حال حاضر سازه‌های بتنی نیز جایگاه خود را پیدا کرده‌اند. در اینجا قبل از مقایسه سازه بتنی و فلزی، تعریف روشنی از هرکدام ارائه می دهیم.
سازه بتنی چیست؟
برای اینکه بدانیم تفاوت ساختمان بتنی و فلزی در چیست، ابتدا تعریفی فنی کلی از هرکدام ارائه می‌دهیم. بتن بعد از آب دومین ماده پرکاربرد در ساخت و ساز است. تطبیق پذیری، دوام و ساخت آسان را ارائه می‌دهد و به هر شکلی قابل قالب‌گیری است.
سازه‌های بتنی در برابر فشار بسیار مقاوم‌ند؛ اما نمی‌توانند تنش را به طور موثر تحمل کنند. به همین دلیل اغلب سازه‌های بتنی با میله‌های فولادی تقویت می‌شوند، که برای بارهای کششی پشتیبانی اضافی ایجاد می‌کنند. به این ترکیب «بتن مسلح» می‌گویند.
سازه‌های بتنی را میتوان به روش‌های مختلفی با استفاده از انواع مختلف بتن ساخت. سه نوع متداول عبارتند از؛ بتن سیمانی ساده، بتن مسلح و بتن پیش تنیده.
- بتن سیمانی ساده از ترکیب سیمان، سنگدانه درشت (شن)، سنگدانه ریز (ماسه) و آب به نسبت از پیش تعیین‌شده بر اساس نیاز به دست می‌آید. هنگامی که سخت می‌شوند، این مواد به یک توده همگن تبدیل می‌شوند. سازه‌های ساخته شده با بتن سیمانی ساده دارای مقاومت فشاری بالایی هستند. اما تقریباً هیچ مقاومت کششی ندارند. از این رو بتن سیمانی ساده بیشتر در جاده‌ها و بلوک‌های بتنی برای دیوارها استفاده می‌شود. زیرا این سازه‌ها در معرض بارهای فشاری هستند.
- بتن مسلح اساساً بتن سیمانی ساده با میله‌های فولادی است. که استحکام کششی بیشتری را ایجاد می‌کند. این رایج‌ترین نوع بتن مورد استفاده در ساخت و ساز است که نه تنها در ساختمان‌ها بلکه در سازه‌هایی مانند مخازن آب نیز کاربرد دارد.
- بتن پیش تنیده با اعمال تنش فشاری قبل از اینکه در معرض هر باری به غیر از وزن خود باشد، از قبل بارگذاری می‌شود. فشرده سازی با کشش تاندون‌های فولادی با مقاومت بالا در داخل حجم بتن قبل از اعمال بارهای خارجی ایجاد می‌شود. این باعث بهبود عملکرد آن یک بار در سرویس می‌شود.
سازه فلزی چیست؟
فولاد آلیاژی از آهن، کربن و سایر عناصر است. بسته به ترکیب شیمیایی آن، به فولاد ملایم، فولاد کربن متوسط، فولاد پرکربن، فولاد کم آلیاژ یا فولاد پر آلیاژ طبقه بندی می‌شود.
همانطور که از نام آن بر می‌آید، فولاد سازه‌ای دسته‌ای از فولادهای مورد استفاده در صنعت ساختمان است. شکل‌ها و خواص فولاد سازه‌ای توسط استانداردهایی تنظیم می‌شوند.
بیشتر اشکال فولادی سازه تیرهای کشیده و با مقطع مشخص هستند. رایج‌ترین شکل، پرتو I است که نسبت به سطح مقطع بسیار سفت است. بنابراین، می‌تواند بارهای سنگین را بدون تغییر شکل تحمل کند.
مقایسه ساختمان بتنی و فلزی از نظر محل احداث
در ابتدا گفتیم که بسته به نوع پروژه میتوان از هرکدام ازین مصالح استفاده کرد. یکی از این فاکتورها به محل ساخت سازه مربوط می‌شود. برای مثال اگر محل احداث پروژه در شرایط آب و هوایی مرطوب و با بارندگی قرار داشته باشد. استفاده از سازه فلزی اشتباه است، چراکه احتمال زنگ‌زدگی و خوردگی بسیار زیاد است. بنابراین آب‌وهوای مناطق شمالی برای سازه فلزی مناسب نخواهد بود. در این شرایط سازه‌های بتنی ماندگاری بسزایی را ایجاد می‌کنند. البته وجود یون سولفات در برخی مناطق نیز می‌تواند میلگرد موجود در بتن را نیز تخریب کند.
در ضمن، وضعیت گسل‌های آن منطقه و عملکرد سازه در زلزله نیز عامل مؤثر در انتخاب نوع سازه است. همچنین از دیگر عوامل مهم در محل پروژه، تأمین مصالح مورد نیاز سازه در محل است. مثلاً نزدیک بودن محل پروژه به معادن سنگدانه و یا کارخانه بتن و یا محل تهیه آهن‌آلات، باعث کاهش هزینه حمل‌ونقل مصالح می‌شود. و از نظر اقتصادی در انتخاب نوع سازه تأثیرگذار است.
مقایسه سازه بتنی و فلزی از نظر مقاومت سازه
تفاوت سازه بتنی و فلزی چیست؟ برای انتخاب یک اسکلت مناسب برای ساختمان ابتدا باید نوع بهره‌برداری از ساختمان و درجه اهمیت آن را تعیین کنیم. در مقایسه مقاومت ساختمان بتنی و فلزی نمی‌توان یکی را مقاوم‌تر از دیگری معرفی کرد. چون در صورت طراحی مناسب و اجرای خوب سازه، هردو اسکلت باید بتوانند نیروهای وارده را به‌خوبی تحمل کنند؛ اما در مورد نیروی زلزله، وزن سازه یکی از عوامل تشدیدکننده این نیرو است و از آنجا که وزن اسکلت بتنی از وزن سازه فولادی بسیار سنگین‌تر است، نیروی زلزله شدیدتری به اسکلت بتنی وارد می‌شود.
وزن سازه‌های فولادی حدوداً 250 تا 390 kg/m^2 و وزن سازه اسکلت بتنی حدوداً 480 تا 780 kg/m^2 است. از طرفی صلبیت بالای بتن باعث می‌شود هنگام وزش باد و تکان‌های شدید از طبقات فوقانی، لرزه‌ای در سازه بتنی ایجاد نشود و احساس آرامش ساکنین سازه بتنی از سازه فولادی بیشتر است. شاید این موضوع یکی از مهم‌ترین مزایای سازه‌های بتنی هنگام مقایسه سازه های بتنی و فلزی باشد.
مقایسه سازه های بتنی و فولادی
وقتی مقایسه ساختمانهای بتنی و فولادی را دقیق‌تر جلو ببریم، خواهیم دید بزرگ‌ترین نقطه‌ضعف سازه فولادی عدم اجرای صحیح اتصالات در آن است. این در حالی است که سازه بتنی به دلیل یکنواخت بودن و عدم نیاز به اتصالات بین تیر و ستون‌ها دارای برتری نسبت به سازه فولادی است.
بهترین روش اجرای اتصالات در اسکلت فولادی استفاده از پیچ و مهره است، که متأسفانه در ایران زیاد مرسوم نشده. در صورت اجرای جوشکاری نامناسب و عدم کنترل و نظارت و تست جوش، باعث عملکرد نامناسب اسکلت فلزی مخصوصاً در مواجهه با نیروهای زلزله می‌شود.
مزایا و معایب هریک از این سازه‌ها را میتوان به طور خلاصه به صورت زیر بیان کرد:
مزایای سازه‌های بتنی
دلایل انتخاب سازه‌های بتنی به شرح زیر است:
- سازه‌های بتنی مقاومت حرارتی و رطوبتی بالایی دارند.
- سازه‌های بتنی از استحکام خمشی بالایی در هر دو راستای سازه برخوردارند.
- اجرای سازه‌های بتنی آسان است.
- اتصال تیر و بدنه سقف به دلیل همگن بودن مصالح مناسب‌تر از سازه‌های فلزی است.
معایب سازه‌های بتنی
سه مشکل اصلی یک سازه بتنی عبارت است از:
- زمان اجرای سازه‌های بتنی طولانی‌تر از سازه‌های فلزی است.
- وزن سازه‌های بتنی زیاد است.
- نیاز به وجود آزمایشگاه‌های مکانیک خاک برای آزمایش‌های مربوط به بتن وجود خواهد داشت.
مزایای سازه‌های فولادی
پنج مزیت مهم سازه فولادی را میتوان در موارد زیر خلاصه کرد:
- مقاومت سازه با گذشت زمان تغییر نکرده و طول عمر بالایی دارد.
- میتوان اجرای طبقات را به‌طور هم‌زمان انجام داد و به همین دلیل سرعت اجرای این نوع سازه بالاست.
- وجود اسکلت‌های فولادی پیش‌ساخته سبب می‌شود که اجرای این سازه راحت‌تر باشد.
- اگر اسکلت سازه آسیب ببیند امکان ترمیم و تعمیر خواهد داشت.
- سازه‌های فلزی انعطاف‌پذیری بالایی دارند.
معایب سازه‌های فولادی
از جمله معایب سازه‌های فولادی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- قیمت این سازه بیشتر است.
- در صورت نبود اتصالات اصولی در مواقع زلزله آسیب بیشتری نسبت به سازه‌های بتنی می‌بینند.
- امکان اکسیدشدگی و زنگ‌زدگی این سازه‌ها وجود دارد.
- در برابر حرارت مقاوم نبوده و در صورت آتش‌سوزی تغییر شکل می‌دهند که می‌تواند با خسارات جبران‌ناپذیری همراه باشد.
مقایسه هزینه ساختمان بتنی و فلزی
در مبحث مقایسه ساختمان بتنی و فولادی، بررسی هزینه سازه‌های بتنی و فولادی نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. بررسی هزینه ساخت اسکلت بتنی و فلزی، هرکدام دارای فرمول خاص خود و نیازمند بررسی برخی مصالح است.
هزینه ساخت اسکلت فلزی
برای بررسی هزینه ساخت اسکلت فلزی باید ابتدا میزان آهن مصرفی، میزان بتن مصرفی و همچنین میزان دستمزد افرادی که وظیفه اجرای آن را دارند را محاسبه کنید. به عنوان مثال میزان آهن و تیرآهن‌های مصرفی در اسکلت فلزی به ازای هر متر مربع بین 85 تا 135 کیلوگرم است؛ اگر میزان آهن مصرفی را د راینجا 85 کیلوگرم در نظر بگیرید، هزینه دستمزد اجرای اسکلت فلزی به ازای هر کیلوگرم حدود 800 کیلوگرم است.
اگر مقدار بتن مصرفی در ساخت اسکلت فلزی را 0.35 تن برای هر متر مربع در نظر بگیرید، هزینه آن 16800000 تومان خواهد بود. برای درک بهتر این موضع به لیست زیر توجه کنید:
- 191250000=500*85*4500 هزینه آهن آلات
- 34000000 =85*500*800 هزینه دستمزد اسکلت فلزی
- 16800000 =96000*0.35*500 هزینه خرید و اجرای بتن
در نتیجه جمع کل اسکلت فلزی با زیربنایی که ذکر شد حدود 242050000 تومان بوده؛ بنابراین اگر این هزینه تقسیم بر مساحت زیر بنا شود برای هر متر مربع اسکلت فلزی حدود 484100 تومان هزینه لازم است.
هزینه ساخت اسکلت بتنی
در ساخت اسکلت بتنی به ازای هر متر مربع زیربنا، حدود 45 کیلگوگرم میلگرد لازم است؛ بنابراین برای بررسی هزینه ساخت اسکلت فلزی ابتدا باید هزینه میلگرد را محاسبه کنید. فرمول محاسبه آن نیز به شرح ذیل است:
هزینه میلگرد = مساحت زیر بنای ساختمان* میلگرد مصرفی در هر متر مربع * هزینه یک کیلوگرم میلگرد
علاوه بر هزینه میلگرد، باید هزینه بتن‌ریزی و حق الزحمه کارگران را نیز در نظر بگیرید:
- هزینه دستمزد اسکلت بتنی*مساحت زیر بنا = حق الزحمه
- هزینه خرید و اجرای بتن = قیمت بتن در هر تن *میزان بتن مصرفی به ازای هر متر مربع * زیر بنای ساختمان
انتخاب شما پس از بررسی تفاوت سازه بتنی و فلزی چیست؟
در این مطلب سعی کردیم دید جامعی از مقایسه ساختمان بتنی و فلزی به شما بدهیم. مقایسه سازه بتنی و فلزی قطعا ایده‌های خوبی از مزیت و ایراد هرکدام به ما می‌دهد، اما در نهایت، مناسب‌ترین مصالح ساختمانی برای ساختمان شما با توجه به نیازهای پروژه مشخص می‌شود.
به عنوان مثال، بتن هزینه‌های ساخت و ساز کمتری را در ازای زمان ساخت طولانی تر می‌دهد. در حالی که زمانی که ساخت سریع اولویت باشد، فولاد ترجیح داده می‌شود. در مواردی که محدودیت فضایی است، فولاد در مقایسه با سازه بتنی حجیم‌تر باعث صرفه‌جویی در فضا می‌شود.
در صورتی که بعد از بررسی نکته‌های گفته شده درباره تفاوت ساختمان بتنی و فلزی، انتخاب شما سازه بتنی است. برای خرید یا استعلام قیمت بتن آماده شیراز با کارشناسان «شهرآرا» در ارتباط باشید.
