logo

هرچیزی برای مقایسه

صفحه اصلی » علمی » آموزشی » ساختمان اسکلت فلزی یا بتنی

ساختمان اسکلت فلزی یا بتنی

پنج شنبه, ۲۳ اسفند ۱۳۹۷ | 305 بازدید | ۲ دیدگاه | آموزشی, اقتصادی
تفاوت اسکلت فلزی با اسکلت بتونی

در ایران اصلی‌ترین مصالح و اسکلت ساختمان‌ها بتنی و یا فلزی هستند و اینکه ساختمان با اسکلت فلزی بهتر است یا با اسکلت بتونی؟ از سوالات همیشگی کارفرمایان است. برای درک تفاوت سازه فلزی با بتنی باید آن ها را از جنبه های مختلفی چون مقاومت در برابر زلزله، با هم مقایسه کرد



سلام دوستان

یکی از مهم‌ترین نکات در مورد ساختمان‌های بزرگ این است که در ساخت آن‌ها از چه اسکلتی استفاده شده است. احتمالاً شنیده‌اید که ساختمان‌ها را با نام‌هایی مانند اسکلت فلزی یا اسکلت بتنی نام‌گذاری می‌کنند.

کدام سیستم باربر برای ساختمان بهتر است؟  ساختمان با اسکلت فلزی بهتر است یا اسکلت بتنی؟ تفاوت سازه بتنی و فولادی چیست؟

اسکلت بتنی

طراحی این سازه ها در کشور به روش های حدی نهایی بوده که در این روش ضرایب تقلیل بار بترتیب به مقاومت بتن و فولاد اعمال می گردد و ضرایب افزایش بار نیز براساس ترکیب بار منظور می گردد.

مزایا اسکلت بتنی

۱- بدلیل امکان شکل پذیری آرماتور و بتن تازه و قالب ، اعضاء این سازه ها را می توان در مقاطع مختلف اجرا نمود .
۲- این سازه ها در مقابل آتش سوزی از خود مقاومت نشان می دهند .
۳- این سازه ها در مقابل شرایط مختلف آب و هوایی مقاوم بوده ودر صورت اجرای صحیح پوشش بتن ، رطوبت هیچ آسیبی به آن وارد نخواهد کرد .
۴- این سازه ها نسبت به سازه های فلزی از یک صلبیت بیشتری برخوردار هستند .
۵- مصالح سنگی و سیمان معمولاً آسان تر از سایر مصالح در دسترس می باشد .
۶- عمر این سازه ها بدلیل مقاومت در مقابل شرایط آب و هوا ، معمولاً بیشتراز سایر سازه بوده است .
۷- اتصال تیر و دیافراگم سقف بدلیل همگن بودن مناسب تر از سایر سازه ها می باشد .

معایب اسکلت بتونی

۱- اجرای آرماتور بندی و قالب بندی در این سازه ها نیاز به تخصص و صرف زمان بیشتری نسبت به سایر سازه ها دارد .
۲- بدلیل افزایش مقطع اعضاء این سازه ها ، وزن آن بیشتر از سازه های فلزی می باشد .
۳- بدلیل نیاز به آزمایش مستمر بتن ، در محل اجرای این سازه ها باید آزمایشگاه های مکانیک خاک در دسترس باشد.

اسکلت فلزی

اسکلت فلزی

مزایا اسکلت فلزی

۱- سازه های فلزی بعلت امکان مونتاژ اسکلت قبل از نصب و لزوم اجرای همزمان و بدون وقفه اسکلت ، در مقایسه با سایر سازه ها از سرعت عمل بالاتری برخوردار می باشد .

۲- بدلیل همگن بودن تیروستون و بادبند بعنوان اعضاء اصلی، اسکلت این نوع سازه ها دارای یکپارچگی مناسبت تری نسبت به سایر سازه های میباشد و بهمین دلیلی نیز نتیجه محاسبات سازه ای فاصله نزدیکتری به مقاومت واقعی این نوع سازه ها دارد .

۳- بدلیل نوع اتصال اعضاء تیر و ستون ، امکان توسعه طبقات در این نوع سازه های به شکل مناسبتر و قابل قبول تری وجود دارد .

مقاومت زیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .

خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .

دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، اگر در نگهداری ساختمانهای فلزی دقت گردد  برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود .

 خواص ارتجاعی : ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد.

شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ، خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات آن عضو جلوگیری میکند. و پیوستگی مصالح ، تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی ( بهسازی لرزه ای ) ، وزن کم  و اشغا فضای کمتر

معایب اسکلت فلزی

۱- تجربه و مطالعات بعمل آمده بر روی زلزله های دهه های اخیر در نقاط مختلف دنیا این نتیجه را در برداشته است که علی رغم اینکه از نظر طراحی و محاسبات ، سازه های فلزی مطلوبتر و مقاوم تر از سازه های دیگر بنظر می رسند و لیکن در عمل بیشتر تخریب های ناشی از زلزله متوجه این نوع سازه ها بوده است و براساس این تحقیقات دلیل اصلی ضعف این نوع سازه ها در مقابل زلزله عدم اجرای صحیح اتصالات بوده است چرا که اجرای جوش در تمام اتصالات براساس محاسبات مربوط و رعایت آئین نامه اجرای جوش شامل انتخاب نوع باری ، آمپر مناسب ، شرایط آب و هوا و تخصص کافی جوشکاران ، مخصوصاً در مناطق محروم و کشورهای در حال توسعه تقریباً غیر ممکن بنظر می رسد و بر همین اساس اتصالات جوش را در سازه های فلزی باید بعنوان ضعف اصلی این نوع سازه ها به حساب آورد و راهکار برطرف نمودن این نقطه ضعف اساسی ، استقاده از پیچ و مهره در اتصالات این نوع سازه ها می باشد .


۱- تجربه و مطالعات بعمل آمده بر روی زلزله های دهه های اخیر در نقاط مختلف دنیا این نتیجه را در برداشته است که علی رغم اینکه از نظر طراحی و محاسبات ، سازه های فلزی مطلوبتر و مقاوم تر از سازه های دیگر بنظر می رسند و لیکن در عمل بیشتر تخریب های ناشی از زلزله متوجه این نوع سازه ها بوده است و براساس این تحقیقات دلیل اصلی ضعف این نوع سازه ها در مقابل زلزله عدم اجرای صحیح اتصالات بوده است چرا که اجرای جوش در تمام اتصالات براساس محاسبات مربوط و رعایت آئین نامه اجرای جوش شامل انتخاب نوع باری ، آمپر مناسب ، شرایط آب و هوا و تخصص کافی جوشکاران ، مخصوصاً در مناطق محروم و کشورهای در حال توسعه تقریباً غیر ممکن بنظر می رسد و بر همین اساس اتصالات جوش را در سازه های فلزی باید بعنوان ضعف اصلی این نوع سازه ها به حساب آورد و راهکار برطرف نمودن این نقطه ضعف اساسی ، استقاده از پیچ و مهره در اتصالات این نوع سازه ها می باشد .

۲- با توجه به اینکه تیرو ستون و بادبند این نوع سازه ها فلزی بوده و لیکن دیافراگم سقف بصورت بتنی دال یک طرفه یا دو طرفه اجرا می گردد این موضوع باعث ایجاد یک نوع ناهمگنی میان تیر و سقف گردیده که اتصال صحیح و کامل آنها را با مشکل مواجه می نماید و جهت رفع این نقص می بایست تمام نکات فنی و آئین نامه ای محل اتصال تیر و سقف رعایت گردد .

۳- بدلیل تأثیر شرایط آب و هوایی بر کیفیت جوش و افزایش سرعت زنگ زدگی اسکلت و لزوم اجرای اتصالات در شرایط مناسب آب و هوایی ، معمولاً اجرای اسکلت این نوع سازه ها با یک محدودیت آب و هوایی مواجه می گردد .

۴- بدلیل تغییر شکل اسکلت فلزی در حرارت بالا ، در زمان آتش سوزی این نوع سازه ها با یک تغییر شکل و تخریب ناشی از آن مواجه خواهند شد .
۵- بدلیل زنگ زدگی و پوسیدگی ناشی از اکسید شدن ، این نوع سازه ها در دراز مدت دچار پوسیدگی عمیق و کاهش سطح مقطع شده وبا کاهش مقاومت این نوع سازه ها نسبت به بارهای وارده مواجه خواهند شد.

مقایسه دو نوع سازه از نظر شاخص های مختلف

۱- مقایسه سازه فلزی با بتنی در برابر زلزله

با توجه به اینکه ایران در منطقه زلزله خیز واقع شده و بیشتر مناطق آن روی گسل قرار گرفته اند، انتخاب سازه ای مقاوم که بتواند در زلزله بیشترین نیرو را تحمل کند، ضروری است. اما در مورد مقاومت در برابر زلزله باورهای غلطی وجود دارد؛ مانند اینکه اسکلت فلزی در مقایسه با اسکلت بتنی مقاوم تر است.

در حقیقت مقاومت هر دو نوع سازه در برابر زلزله تقریبا یکسان است و می توان اسکلت را به گونه ای طراحی کرد که بیشترین مقاومت را در برابر زلزله داشته باشد. نوع سازه و جنس اسکلت تعیین کننده مقاومت آن نیست و آنچه اهمیت دارد طراحی و اجرای صحیح سازه است.

به طور قطع نمی توان گفت کدام سازه مقاومت بیشتری در برابر زلزله دارد چون عوامل زیادی در آن دخیل هستند و رفتار اسکلت نسبت به زلزله با توجه به مصالح بکار رفته در آن با هم فرق می کند.

تمام سازه ها در برابر زلزله رفتاری از خود نشان می دهند که محققان آن را با ضریبی به نام ضریب رفتار  در محاسبات وارد می کنند. حال هر چه سازه شکل پذیرتر باشد نیروی زلزله آسیب کمتری به ساختمان وارد می کند.
اگر کیفیت اجرا و پلان مشابه باشد، سازه بتنی شکل پذیری بیشتری نسبت به اسکلت فلزی دارد. اما در حالت کلی می توان با طرحی درست هر دو سازه را مقاوم سازی کرد.

سازه بتنی به خاطر افزایش وزن و سختی بالا، نیروی بیشتری در زلزله تحمل می کند، همچنین به خاطر قفل شدن میلگردها در تمامی طبقات، احتمال از هم پاشیدگی اسکلت بتنی کمتر است. اما از طرفی امکان تقلب در سازه بتنی و استفاده از مواد نامرغوب زیاد است، پس از چند دهه بتن دچار افت و خوردگی می شود و طول عمر آن به پایان می رسد. در ضمن ترک هایی که در پوشش بتن رخ می دهد باعث ضعف سازه  و تخریب آن در زلزله های بعدی می شود.

شن و ماسه شسته نشده، دانه‌بندی غلط، کم بودن عیار سیمان، شل و پر آب بودن بتن برای بتن‌ریزی راحت‌تر با پمپ باعث کاهش مقاومت بتن می شود.

اسکلت فلزی دارای دو نوع پیچ و مهره ای و جوشی است که سازه های فولادی با پیچ و مهره از بهترین و شکل پذیر ترین سازه ها هستند که در مقایسه با سازه های جوشی مزایای زیادی، از جمله کیفیت ساخت، سرعت اجرای سازه، سرعت نصب سازه و هزینه کمتر دارند.

این سازه های به خاطر کیفیت بهتر در برابر زلزله و نیروهای جانبی آن پایداری بیشتری دارند و راحتی انرژی های ناشی از زلزله را جذب می کنند.

سازه های فلزی جوشی هم طول عمر بالایی دارند و به خاطر مواد تشکیل دهنده پیوسته و همگن هستند و با افزایش عمر  مقاومت آن کاهش پیدا نمی کند. مقاومت کششی و مقاومت فشاری ایده آل باعث می شود این سازه در برابر زلزله مقاومت خوبی از خود نشان دهد.

 اما در صورت عدم اجرای صحیح اتصالات و داشتن جوش های غیر استاندارد، توان تحمل زلزله را نخواهند داشت. در واقع ضعف اصلی اسکلت فلزی در برابر زلزله، اتصالات جوش در سازه است که استفاده از پیچ و مهره بهترین راهکار برای برطرف کردن آن است.

۲- مقایسه طول عمر سازه فلزی با بتنی

این واقعیت وجود دارد که سازه های بتنی دارای عمر طراحی هستند بدین مفهوم که یک سازه بتنی برای عمری معین طراحی می شود گرچه این عمر ۵۰ یا ۶۰ سال باشد. بتن با گذشت عمر دچار افت و خزش می شود که نهایتا باعث تاثیر منفی در عملکرد سازه هنگام وقوع زلزله می شود. اما در سازه فلزی مشکل افت مقاومت با افزایش عمر وجود ندارد که این یک مزیت برای اسکلت فلزی محسوب می شود.

۳- مقاومت در برابر آتش سوزی

مقاومت فولاد در آتش سوزی پائین می باشد بدین صورت که با گرم شدن مقاومت خود را از دست می دهد در صورتی که اسکلت بتنی مقاومت به مراتب بیشتری در برابر آتش از خود نشان می دهد. البته لازم به ذکر است با ایجاد تمهیداتی در سازه فلزی که بعضا هزینه بر نیز می باشند می توان مقاومت آن در برابر آتش را افزایش داد. بنابراین مقاومت بیشتر اسکلت بتنی در آتش سوزی به عنوان یک مزیت قلمداد می گردد.

۴- مقایسه هزینه ساخت اسکلت فلزی با بتنی

فولاد استفاده شده در ساخت یک سازه فولادی دارای یک مقاومت مشخص در صورت طراحی صحیح، نسبت به مقدار فولاد استفاده شده در سازه بتنی دارای همان مقدار مقاومت، معمولا در حدود ۳۰ درصد بیشتر می باشد. از این رو هزینه اجرای اسکلت فلزی بالاتر می باشد. بنابراین کافرمایانی که به دنبال کاهش هزینه در ساخت هستند اسکلت بتنی گزینه مناسب تری می باشد.



۲ دیدگاه نوشته شده است! می توانید دیدگاه خود را بنویسید
  1. سوله سبک چادری گفت:

    خوب بود

دیدگاه خود را به ما بگویید.
متن
نام (لازم)
ایمیل (لازم)
وبسایت