سازه بتنی یا فلزی؟

سازه های بتن آرمه و فولادی امروزه از متداول ترین سازه هایی هستند که در ایران اجرا می شوند. برای بتن و فولاد ویژگی های مثبت و منفی ذکر شده که این ویژگی های مثبت و منفی در سازه های بتن آرمه و فولادی نیز عینیت پیدا می کنند و این شرایط مختلف حاکم بر پروژه از قبیل شرایط مالی، شرایط محیطی و آب و هوایی، شرایط کاری و اجرایی و مدیریتی و همچنین نظر کارفرما می باشد که در انتخاب نوع اسکلت یک ساختمان تعیین کننده می باشد. به طور خلاصه ویژگی های بتن و فولاد و همچنین مزایای سازه های بتنی و فولادی به صورت زیر بیان می شود:

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 میلگرد 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

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. عواملی نظیر نوع فلز مورد استفاده، شکل و ابعاد سازه، شرایط زمینی، و فنی‌ترین جزئیات سازه در تعیین قیمت نصب استراکچر فلزی تأثیرگذار هستند . 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.

1 – نیروی انسانی: اجرای ساختمان های بتن آرمه علاوه بر شناخت سازنده در مورد فعالیت های اجرایی که جنبه عمومی دارند، مستلزم شناخت او درباره عوامل موثر در اجرای ساختمان های بتنی است. این عوامل موارد زیر را شامل می شوند: موادو مصالح تشکیل دهنده بتن و مشخصات آن ها و روش های کنترل آن ها، همچنین استفاده مواد افزودنی و ثانویه در بتن مقررات مربوط به حمل، ریختن، جا دادن و متراکم کردن بتن تازه و عمل آوری آن مشخصات مورد انتظار از بتن تازه و بتن سخت شده و روش های کنترل آن نحوه کنترل کیفیت میلگرد ها و انبار و نگهداری آن ها، مقررات مربوط به بریدن، شکل دادن و مصرف میلگردها در کارگاه

سازمان دادن کارگاه به منظور تامین گردش کار مطلوب برای جلوگیری از تداخل فعالیت های مختلف بنابراین سازنده باید اطلاعاتی که مختص به اجرای سازه های بتنی است را داشته باشد. تکنولوژی‌های نوین در ساخت دکل خود مهاری ، امکان اجرای پروژه‌های مخابراتی با ارتفاعات بالا و پایداری بیشتر را به مهندسان و شرکت‌های تخصصی فراهم کرده است . همان طور که پیش از این نیز گفته شد، سازندگان در بخش سازه های با اهمیت متوسط اکثرا مالکان زمین مربوطه بوده و خودشان شخصا اقدام به ساخت و ساز می کنند پس نمی توان از سازنده ای که تخصصی در رشته عمران ندارد انتظار این را داشت که اطلاعات درستی مربوط به اجرای سازه های بتنی؛ مدیریت و سروسامان دادن به امور کارگاه داشته باشد.

2 – نیروی انسانی: کنترل کیفیت مستمر در کارهای بتنی اهمیت و لزوم بیشتری پیدا می کند. در سازه های بتنی کنترل برخی آیتم ها در زمان خاص خود و پیش از اجرای آیتم های بعدی (برای مثال کنترل آرماتوربندی پیش از بتن ریزی) به دلیل از دسترس خارج شدن مهم می باشد. این ویژگی نیاز به نیروی انسانی متخصص را به صورت مستمر در کارگاه برای کنترل و تطبیق کار اجرا شده با نقشه ها به وجود می آورد. همچنین کنترل رواداری ها و چک کردن شاقول بودن قالب بندی ها زمان بر است و دقت بیشتری را می طلبد.

3 – زمان: مدت زمان اجرای سازه های بتنی طولانی تر از زمان اجرای سازه های فولادی می باشد. اما نکته قابل تامل در این رابطه این است که طبق اعلام سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، در ایران زمان اجرای پروژه های عمرانی سه برابر میانگین استاندارد جهانی می باشد. این موضوع نشان دهنده تاخیرات زیاد در پروژه ها می باشد. دلایل تاخیرات را می توان شرایط مالی، شرایط فصلی و آب و هوایی و همچنین ضعف مدیریت بیان کرد.

با توجه به مسائلی که بیان شد، می توان به این نتیجه رسید که مخصوصا در پروژه های کوچک ساختمانی که بیشتر به صورت شخصی ساخته می شوند، زمان فاکتور مهمی برای سازنده نیست، چه بسا که پروژه هایی در این سطح به دلیل عدم تامین مالی، عملیات اجرایی آن ها ماه ها تعطیل شده و یا به کندی پیش می روند. توجه به جزئیات فنی و مشخصات مطلوب پروژه، از جمله ارتفاع، وزن حمل، و نیازهای پایه و سطح، در فرآیند خرید دکل مخابراتی مهم است تا سازه به بهترین نحو با نیازهای پروژه هماهنگ شود .

از طرف دیگر سقف ها چه در اسکلت فلزی و چه در اسکلت بتنی به صورت بتنی اجرا می شود (همچنین دیوارهای برشی بتنی). اجرای سقف و دیوار برشی بتنی باید به صورت طبقه به طبقه اجرا گردد این عمل سرعت کار را پایین می آورد و تفاوتی ایجاد نمی کند که اسکلت فلزی باشد ( که تماما در یک مرحله اجرا شده و تکمیل گردیده) و یا بتنی (که طبقه به طبقه اجرا می شود) در هر صورت باید تا گیرش و بارپذیری بتن به آن فرصت داد و بعد از گیرش بتن مراحل دیگر را اجرا نمود. پس در این نوع ساخت و سازها نمی توان مدت زمان بیشتر اجرای سازه بتنی نسبت به سازه فلزی را دلیل مهمی برای اجرای نکردن اسکلت بتنی دانست.