اسکلت بتنی چیست؟ هزینه، مزایا و نحوه اجرای اسکلت بتنی
در طول تاریخ انسان‌ها از مواد و روش‌های مختلفی برای ساخت خانه‌هایشان استفاده کرده‌اند. همان طور که بشر در زندگی و تفکر خود پیشرفت کرد، روش‌های جدیدتری برای ساخت پناهگاه و مسکن خود پیدا کرده و از متریال بهتری برای این منظور استفاده کرد. تا جایی که خانه‌های قدیمی‌تر که با خاک و گل، چوب یا سنگ ساخته می‌شوند، جای خود را به ساختمان‌های فلزی و بتنی دادند. ساختمان‌های جدید خیلی از معایب ساختمان‌های قدیمی را نداشتند، در عین حال به مراتب محکم‌تر و ایمن‌تر بودند. اسکلت بتنی از انواع شیوه‌های ساخت سازه‌های امروزی است که استفاده از آن در ساختمان‌ها بسیار رایج است.
مشاوره و استعلام قیمت اسکلت بتنی: 3786 – 346 – 0912
عناوین اصلی این مطلب
اسکلت بتنی چیست؟
به‌طور کلی اکثر اسکلت‌های ساختمانی، به دو مدل بتنی و فلزی تقسیم می‌شوند که تفاوت‌ها و شباهت‌هایی با هم دارند. در ساخت بعضی از سازه‌ها از اسکلت‌های بتنی و در برخی دیگر از اسکلت‌های فلزی استفاده می‌شود. اینکه برای ساختمان‌سازی از چه نوع چهارچوب یا اسکلتی استفاده شود، به موارد مختلفی بستگی دارد که در ادامه مقاله در مقایسه‌ی این دو، شرح می‌دهیم.
اسکلت‌های بتنی نوعی چهارچوب برای ساختمان‌ها هستند که در ساخت آن‌ها از بتن آرمه استفاده می‌شود. منظور از بتن آرمه، ترکیبی از بتن و میلگرد است که اکثریت متریال تشکیل دهنده‌ی یک اسکلت بتنی را تشکیل می‌دهند. وقتی از این اسکلت در ساختمان‌سازی حرف می‌زنیم، در واقع هدف قابی محکم از اجزای مختلف است که با مقاومت و استحکام مطلوبی به همدیگر وصل هستند. یک اسکلت ساختمانی بتنی، دارای حد بالایی از مقاومت فشاری است، اما مقاومت کششی بالایی ندارد و به‌همین دلیل هم از میلگردهای کششی در آن استفاده می‌کنند تا این نقطه ضعف را جبران کنند. همچنین می‌تواند بارهای متعدد وارد شده به ساختمان را تحمل کند و مقاومت مطلوبی برای حمل آن‌ها دارد.
بتن مورد استفاده برای ساخت این اسکلت‌ها ترکیبی از شن، ماسه و سیمان را در بر می‌گیرد که با میلگردهای ساده یا آجدار مجهز شده‌اند. مواد گفته شده در ساخت موارد متعدد اجزای اسکلت بتنی از جمله فونداسیون، ستون، سقف، دیوارهای برشی و تیرهای اصلی و فرعی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورتی که اجرای این اسکلت‌بندی با دقت و مهارت کافی انجام شود، می‌تواند مقاومت، طول عمر و استحکام خوبی در برابر عوامل طبیعی و فشارهای وارده بر ساختمان داشته باشد.
تاریخچه استفاده از اسکلت‌های بتنی
بتن ماده‌ای با خاصیت چسبندگی بالاست که با واکنش بین آب و ذرات سیمان هیدرولیکی بدست می‌آید. این ماده بعد از سفت و خشک شدن، شکلی کاملا سخت و محکم به خود می‌گیرد و به‌همین دلیل از آن در ساخت سازه‌های مقاوم بهره گرفته می‌شود. اولین موارد استفاده از چهارچوب‌های بتنی در ساختمان‌سازی، متعلق به آخر قرن 18 میلادی است. در ابتدای قرن بعد، از آن برای ساختمان‌های چند طبقه در فرانسه استفاده شد. همان طور که روش‌ها، تجهیزات و استانداردها برای طراحی و اجرای اسکلت بتنی بهبود پیدا کرد و پیشرفته‌تر شد، استفاده از آن در کشورهای دیگر و ایران هم رایج شد. تا به امروز، مصالح مختلف ساختمان سازی از جمله بتن و تجهیزات مرتبط با آن بهتر و باکیفیت‌تر شده است. معروف‌ترین سازه‌های بتنی دنیا، شامل برج‌های ویلیس شیکاگو، برج خلیفه دبی، تالار شهر بوستون و کلیسای جوبیلی ایتالیا هستند.
مقایسه اسکلت فلزی با بتنی
از چندین لحاظ می‌توان این دو اسکلت‌بندی را با هم مقایسه کرد. در اسکلت‌های بتنی، عمده مواد مورد نیاز برای اجرا، بتن آرمه است. اما در اسکلت فلزی، به جای آن کلیدی‌ترین متریال مورد استفاده، قطعات فلزی و فولادی هستند. در اجرای اسکلت بتنی، اکثر اوقات از اتصالات خمشی استفاده می‌شود، اما در اسکلت‌های فلزی، اتصالات لولایی پرکاربردتر هستند.
زمان اجرای سازه
اجرای اسکلت‌های فلزی معمولا سریع‌تر از انواع بتنی آن انجام می‌شود. به صورتی که نصب، اجرا و تکمیل سازه‌ی نهایی نسبت به چهارچوب‌های بتنی، زودتر تمام می‌شود. چون ابتدا تمام اسکلت اجرا شده و بعد از آن سقف و دیوارها ساخته می‌شوند. در مقابل، در یک سازه بتنی در چندین مرحله ستون‌ها و سقف هر طبقه بنا می‌شود. همین باعث می‌شود کار آهسته‌تر پیش برود.
تحمل دمای بالا
یک تفاوت دیگر بین این دو چهارچوب، رفتار و واکنش آن‌ها در برابر درجه حرارت بالا است. انواع بتنی اسکلت ساختمان، در برابر گرمای بیش از حدی که می‌تواند در آتشسوزی تا حدود 600 درجه سانتیگراد ایجاد شود، مقاوم هستند. در حالی که فلزهای بکاررفته در اسکلت‌های فولادی، عضو غالبی هستند که در معرض حرارت بالا امکان ذوب و تغییر شکل آن‌ها وجود دارد. در نتیجه ساختمان در معرض خطر تخریب ناشی از آتشسوزی است و به‌همین خاطر باید اجزای فلزی آن با پوشش ضد حریق پوشانده شوند. در این راستا استفاده پوشش‌های ضد حریق آذر ایستا بنا پیشنهاد می‌شود. از طرفی این سازه‌هایی با اسکلت بتنی، در برابر خطر انفجار مقاوم ترند.
عایق بودن در برابر گرما
سازه‌هایی که با چهارچوب بتنی ساخته می‌شوند، عایق خوبی در برابر دما نیستند و گرما و سرما می‌تواند به ساختمان وارد یا از آن خارج شود. به‌همین دلیل لازم است آن‌ها را عایق‌بندی کرد.
مصرف آهن در اسکلت بندی
برای اجرای اسکلت‌بندی فلزی، بطور میانگین 45 تا 65 کیلو میلگرد در متر مکعب استفاده می‌شود، در حالی که این میزان برای انواع بتنی، حدود 40 تا 55 کیلو است. بنابراین در ساخت چهارچوب‌های فلزی در مقایسه با بتنی، آهن بیشتری بکارگرفته می‌شود. مصرف آهن بیشتر در یک سازه باعث می‌شود هزینه بیشتری برای تهیه این مقدار از متریال خرج شود. از طرفی بالا رفتن قیمت آهن و فولاد تاثیر بیشتری در قیمت تمام شده‌ی اسکلت‌های فلزی می‌گذارد، چون ترکیبات بتن معمولا دچار نوسانات قیمت شدید نمی‌شود.
دوام اسکلت بتنی و فلزی در برابر عوامل محیطی
اسکلت‌های بتنی نسبت به انواع شرایط محیطی به خصوص رطوبت و بارندگی، مقاومت بیشتری دارند. هر دو نوع اسکلت ساختمانی، در صورتی که به نحو درست و استاندارد اجرا شوند، در برابر خطر زلزله مقاومت خوبی خواهند داشت و در صورت بی احتیاط و بی دقت اجرا شدن، مقاومت پایینی دارند.
فضای اشغال شده توسط اسکلت
در ساخت اسکلت‌های فلزی، به نسبت مدل‌های بتنی، قسمت کمتری از مساحت کلی زمین اشغال می‌شود. این مساله برای ساختمان‌هایی با فضای کم و محیط کوچک، اهمیت بیشتری دارد تا بتوان از فضای داخلی آن بیشترین استفاده را برد.
امکان فروش مصالح بعد از تخریب
تیر آهن و فولاد مورد استفاده در چهارچوب‌های فلزی ساختمان را می‌توان پس از تخریب، به فروش رساند. چراکه با وجود دست دوم بودن این مواد، امکان بازیافت و استفاده‌ی مجدد از این فلزات وجود دارد. در حالی که چنین استفاده‌ی اقتصادی در مورد اسکلت‌های بتنی وجود ندارد و متریال بدست آمده از تخریب را در موارد محدودی می‌توان استفاده کرد.
نوع سقف سازه
برای تکمیل اسکلت‌های فولادی از انواع سقف‌های عرشه فولادی، کرومیت و کامپوزیت استفاده می‌شود. در حالی که در ساختمان‌های بتنی، سقف‌های تیرچه بلوک، دال بتنی، دال مجوف و پس تنیده متداول‌تر هستند.
تفاوت قیمت اسکلت بتنی با فلزی
برای محاسبه قیمت این دو مدل اسکلت‌بندی ساختمانی، باید به موارد متعددی توجه شود و هریک در براورد قیمت نهایی در نظر گرفته شوند. مقدار، کیفیت و هزینه خریداری مصالح مورد استفاده، مساحت بنا، میزان دستمزد کارگر و تهیه تجهیزات مورد نیاز برای اجرای اسکلت همگی در قیمت نهایی موثر هستند. مثلا باید بدانید که در هر متر مربع از بنا، چقدر بتن، میلگرد یا تیر آهن باید استفاده شود. اما به‌طور کلی می‌توان گفت که معمولا ساخت اسکلت‌های فلزی پرهزینه‌تر از بتنی است. چراکه در بسیاری از موارد به خاطر قیمت بالای فلزات در مقایسه با بتن، استفاده از ستون‌های تمام فولادی به صرفه نخواهد بود.
وقتی می‌خواهیم از بین اسکلت بتنی و فلزی یک مورد را انتخاب کنیم، باید به هزینه در دسترس، موقعیت آب و هوایی ناحیه مورد نظر، میزان بارش باران در آن ناحیه، احتمال وقوع زلزله، امکانات و تجهیزات موجود و حتی نظر کارفرما توجه داشت. هر یک از این دو اسکلت ساختمانی برای سازه‌های خاص و شرایط ویژه‌ای انتخاب بهتری هستند. با این حال استفاده همزمان از بتن و فولاد برای اجرای چهارچوب بنا، آن را در برابر آتشسوزی مقاوم‌تر کرده و در عین بالابردن استحکام ساختمان، مخارج را کاهش می‌دهد.
معرفی بارهای وارد شده به سازه بتنی
در طراحی سازه‌های بتنی قبل از ساخت و اجرای آن‌ها، باید بارهای وارد شده به بنا محاسبه و در نظر گرفته شوند. اگر ساختمان نتواند این وزن‌ها را تحمل کند، مقاومت و استحکام کافی را نداشته و در معرض تخریب خواهد بود. عموما بارهای وارده به سازه‌های با اسکلت بتنی و فلزی، به دو نوع بارهای استاتیکی و دینامیکی تقسیم می‌شوند. بارهای استاتیکی مانند بار مرده در تمام طول عمر ساختمان ثابت هستند، اما بار دینامیکی مانند بار زنده یا زلزله، ناشی از زمان و شرایط است و می‌تواند در هر موقعیت متفاوت باشد. هر دوی این‌ها باید در طراحی اسکلت بنا مورد توجه قرار بگیرند. در این قسمت به انواع رایج بارهای وارده به بنا اشاره می‌کنیم:
بار زنده
بار زنده عبارت است از وزن افراد ساکن ساختمان یا اسباب و وسایلی که در آن‌ها به داخل ساختمان وارد کرده‌اند. وزن اسباب و اثاثیه‌ای مثل مبل، دکوراسیون، میز و صندلی، کمدها و مانند آن همان بار مرده است که باید ساختمان بتواند مقاومت کافی در برابرش داشته باشد. اگر سازه یک پل باشد، مفهوم بار زنده وزن خودروهایی است که از روی پل عبور می‌کنند. بار زنده‌ای که یک ساختمان با اسکلت بتنی باید بتواند تحمل کند، بستگی به نوع کاربری آن بنا دارد. برای مثال یک خانه مسکونی باید تحمل آن را داشته باشد، حداقل 200 کیلو بر هر متر مربع است، در حالی که این میزان برای ساختمان‌های داری به 250 کیلو و برای بناهای صنعتی به یک تن بر متر مربع می‌رسد.
بار مرده
بار مرده به معنای وزنی است که قسمت‌های سازنده‌ی هر ساختمان، به آن وارد می‌کنند. مثلا بار سقف و دیوارها در واقع بار مرده محسوب می‌شود و سازه باید مقاومت کافی برای تحمل سنگینی آن‌ها را داشته باشد.
بار باد
منظور از بار باد، فشار و وزنی است که وزش باد به سازه وارد می‌کند. این مساله اگرچه برای ساختمان‌های کوچک و نواحی با وزش باد معمولی یا کم قابل اغماض است، اما وقتی ساختمان وسعت یا ارتفاع بالایی داشته باشد و منطقه‌ای که در آن قرار دارد در معرض بادهای شدید قرار بگیرد، لازم است که در ساخت ساختمان‌ها به این نکته هم توجه شود.
بار زلزله
وقتی زمین لرزه اتفاق بیفتد، حرکات زمین زیر سازه، ساختمان را به طور افقی و عمودی با حرکات مخرب و شدید تکان می‌دهد. این حرکات می‌توانند در مدت زمان کوتاهی باعث تخریب ساختمان شوند. به ویژه برای ساختمان‌های سنگین‌تر، بزرگ‌تر و نواحی مستعد زلزله، این مساله اهمیت بیشتری دارد و باید در طراحی بنا در نظر گرفته شوند.
مزیت‌های اسکلت بتنی
اسکلت بندی بتنی مانند اسکلت بندی فلزی، مزایا و معایب خاص خود را دارد. چندین نمونه از نقاط قوت اسکلت‌های بتنی را در ادامه نام می‌بریم.
- انعطاف‌پذیری یا شکل‌پذیری بتن بالاست و به همین جهت می‌تواند در ساخت انواع سازه از پل گرفته تا ساختمان، بکار رود.
- این اسکلت‌های ساختمانی، استحکام بالا و مقاومت فشاری زیادی دارند.
- مقاومت کششی اسکلت‌های بتنی هم تا حدودی مطلوب است و با کمک میلگردها بیشتر تقویت می‌شود.
- مقاومت این اسکلت‌بندی در برابر دمای بالای ناشی از آتشسوزی، بیشتر از انواع فلزی است. بنابراین در هنگام وقوع خطر آتش سوزی، می‌تواند زمان بیشتری دوام خود را حفظ کرده و دمای بسیار بالا را تحمل کند. در حالی که فلزات در معرض حرارت بالای آتش ممکن است ذوب شوند و اگر با عایق پوشانده نشوند، آسیب پذیرترند.
- حداقل طول عمر مفید اسکلت‌های بتنی در حدود 50-60 سال است که در صورت رعایت دقت و درستی طراحی، می‌تواند تا 100 سال نیز دوام داشته باشد. همچنین در مقایسه با اسکلت فولادی که اجزای آهنی آن مستعد خوردگی و نیازمند مراقبت و نگهداری هستند، محافظت از آن ارزان‌تر است.
- به خاطر این که فلز گران‌تر از بتن است و در اسکلت بتنی در مقایسه با سازه فولادی از فلز کمتری استفاده می‌شود، در بعضی سازه‌ها استفاده از اسکلت‌های بتنی کم هزینه و مقرون بصرفه‌تر است. از طرفی سازه بتنی برای شرایطی که کارفرما می‌خواهد هزینه‌ی اجرای اسکلت ساختمان را به مرور و نه یک باره پرداخت کند، اسکلت‌های بتنی بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد.
- برای ساخت سازه‌های بتن مسلح، نسبت به سایر انواع سازه، نیروی متخصص و بامهارت کمتری لازم خواهد بود. همچنین اجرای آن نظارت کمتری نیاز خواهد داشت.
- این نوع اسکلت به نسبت در برابر آب و باد مقاوم‌تر بوده و احتمال زنگ‌زدگی و خوردگی فلزات در آن کمتر است.
معایب اسکلت بتنی
- یک اسکلت بتنی، به‌طور معمول نسبت به سازه فولادی سنگین‌تر است و بار مرده بیشتری دارد. به همین دلیل در بعضی شرایط آن را برای سازه‌های با ارتفاع زیاد مناسب نمی‌دانند.
- ساختمان‌های بتنی می‌توانند مقدار قابل توجهی از گرما یا سرما را از خود عبور داده و به‌همین دلیل هم باید حتما آن‌ها را عایق‌بندی کرد.
- این اسکلت‌ها نیاز به قالب‌بندی دارند که خریداری قالب‌ها هزینه‌های کلی اجرای سازه را افزایش می‌دهد.
- اسکلت‌های فلزی نسبت به انواع بتنی، مقاومت کششی بالاتری دارند که البته این مورد با استفاده از میلگرد در سازه‌های بتنی، تا حد زیادی جبران می‌شود.
- بعد از تخریب اسکلت بتنی در مقایسه با سازه‌های فولادی، دست افراد برای فروش مصالح بدست آمده از تخریب کمتر است. در حالی که در سازه فولادی اکثر قطعات آهنی و فولادی را می‌توان فروخت. آهن آلات کهنه و دست دو در صورت ذوب و ساخت دوباره، می‌تواند با حفظ خواصش دوباره استفاده شود. اما بتن دوباره کارایی اولیه قبل را نداشته و صرفا برای مواردی مثل روسازی مناسب است.
- در صورتی که بتن‌ریزی با دقت و طبق اصول صورت نگیرد، میلگردهای بکاربرده شده در اسکلت دچار خوردگی و آسیب می‌شوند. این مشکل روی مقاومت و دوام کلی سازه تاثیر منفی گذاشته و طول عمر آن را کمتر می‌کند. در حالی که تعمیر اسکلت‌های بتنی هم هزینه‌برتر و سخت‌تر است.
- در بیشتر سازه‌های با اسکلت بتنی، نیاز است تا از سقف کاذب استفاده شود، اما در اسکلت‌های فلزی ساختمانی این الزام وجود ندارد.
- با وجود عمر بالا، احتمال ترک خوردگی، انقباض و شکستن اجزای بتنی در گذر زمان در این سازه‌ها وجود دارد. با وجود این که امکان زنگ زدگی و خوردگی در فلزات وجود دارد، اما دچار پوسیدگی، خزش یا ترک خوردگی نمی‌شوند.
- احتمال هدر رفت مصالح و کند شدن روند ساخت به دلیل شرایط آب و هوایی نامساعد وجود دارد.