اسکلت بندی ساختمان و مزایا و معایب آن

یکی از مهم ترین بخش های هر سازه یا ساختمان، اسکلت بندی آن است. سازندگان ساختمان همواره در ابتدای کار با چالش انتخاب بهترین نوع اسکلت بندی برای ساختمانشان مواجه هستند. به طور کلی سه نوع اسکلت بندی داریم: فلزی، بتنی و چوبی؛ به طور معمول در سازه های شهری از دو مورد اول استفاده می شود.

انتخاب اسکلت بندی مناسب برای ساختمان علاوه بر تأثیرگذاری در قیمت تمام شده، موجب استحکام و دوام بیشتر ساختمان شده و به نوعی مبنایی برای تصمیمات بعدی است. در این مطلب تلاش شده است ضمن معرفی کامل انواع اسکلت بندی و مقایسه کردن آن ها، به شما کمک شود با شناخت کافی در رابطه با انتخاب اسکلت بندی تصمیم گیری کنید.

مراحل ساختمان سازی

هنگامی که تصمیم به ساختمان سازی گرفته شود، باید مراحل زیر به ترتیب اجرا شوند تا در پایان سازه ای مستحکم و استاندارد ساخته شود. مراحل ساختمان سازی به ترتیب عبارتند از:

·         خاک برداری

·         پیاده کردن نقشه فونداسیون

·         اجرای بتن مگر

·         قالب بندی فونداسیون

·         آرماتوربندی

·         بتن ریزی پی

·         اجرای اسکلت بندی

·         اجرای سقف ها

·         اجرای دیوار

اسکلت بندی چیست؟

در واقع می توان گفت که اسکلت بندی ساختمان، تعیین کننده ساختار و استحکام آن می باشد. بدون وجود اسکلت، ساختمان ها در چند ثانیه به تپه هایی از خشت و خاک تبدیل خواهند شد. به طور کلی سه نوع اسکلت متداول برای ساختمان سازی داریم:

·         فلزی

·         بتنی

·         چوبی

می توان گفت اسکلت بندی در ساختمان سازی به دو دسته سبک و سنگین تقسیم می شود که بر مبنای استحکام و وزن اسکلت هستند. اسکلت بندی سبک به اسکلت های فلزی و چوبی سبک و اسکلت بندی سنگین به اسکلت های بتنی و فلزی و چوبی سنگین طبقه بندی می شود. هرکدام از این نوع اسکلت بندی کاربردها، مزایا و معایبی دارد که در ادامه به معرفی آن ها خواهیم پرداخت و مزایا و معایب هرکدام را بیان خواهیم کرد.

اسکلت چوبی

تصمیم گیری در رابطه با انتخاب اسکلت بندی به شرایط آب و هوایی و جغرافیایی نیز بستگی دارد. به طوری که در کشورهای آمریکای شمالی، کشورهای شمال اروپا و کشور استرالیا اکثراً از اسکلت چوبی سبک استفاده می شود. استحکام اسکلت های سبک به واسطه حضور پنل های سفت (کامپوزیت تخته سه لا) درون آن ها است. این پنل ها تمام یا قسمتی از دیوارها را پوشش می دهند. در کشورهای یاد شده، معمولاً برای ساخت موارد زیر از اسکلت چوبی استفاده می شود:

·         اسطبل ها

·         ساختمان های تجاری کم ارتفاع و ساختمان های اقتصادی

·         گاراژ کامیون ها

·         ساختمان های کشاورزی

·         محل نگهداری از قایق ها

·         ساختمان های تفریحی

معمولاً برای ساختمان های کوچک، اسکلت های چوبی را به کار می برند؛ چرا که چوب ارزان قیمت، سبک و شکل پذیر است و برای حمل و نقل و یا ساختمان سازی با استفاده از آن به وسایل و تجهزات سنگین نیازی نیست. از معایب آن نیز می توان به استحکام پایین در برابر آتش سوزی، طوفان و بلایای طبیعی اشاره کرد و به همین دلیل در گذشته بیشتر از این نوع اسکلت استفاده می شد و هم اکنون استفاده کمتری دارد و بیشتر برای ساخت خانه در مناطق ویلایی یا خانه های یک طبقه استفاده می شود.

در گذشته از روشی به نام اسکلت بندی چوبی بالونی استفاده می شد. امروزه این روش مورد استفاده قرار نمی گیرد، چرا که در آن از تیرهای چوبی بلند و پهنی استفاده می شد که معایبی را در بر داشتند. از میان این معایب می توان به وزن زیاد، پایین آوردن تحمل وزن بنا، آتش زا بودن و دشوار بودن جا به جایی و حمل و نقل اشاره کرد. در حال حاضر در جایی که قرار باشد از اسکلت چوبی استفاده شود، از روش سکویی استفاده می شود. چرا که اجزای تشکیل دهنده ی آن سبک تر، کوتاه تر و مقاوم تر هستند..

اسکلت فلزی

در کشور ما معمولاً اسکلت بندی فلزی و اسکلت بندی بتنی به کار گرفته می شود که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. این استاندارد سال هاست که برای ساخت سازه های شهری جا افتاده است و این دو نوع اسکلت بندی در دنیا هم جزو مهمترین انواع اسکلت ساختمان هستند.

تصمیم گیری درباره نوع اسکلت بندی ساختمان بر عهده مهندس محاسب است. او تصمیم گیری در این رابطه را بر پایه مواردی نظیر شرایط آب و هوایی محل ساختمان، عوامل اقتصادی، شرایط اجرا، کیفیت اجرا، شرایط فنی سازه و درخواست کارفرما انجام می دهد. انتخاب اسکلت بندی از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا که پس از شروع عملیات ساختمان سازی، تنها با تخریب اسکلت قبلی می توان در آن تغییر ایجاد کرد. حال به معرفی این دو نوع اسکلت می پردازیم.

اسکلت فلزی، که آن را با نام سازه فلزی یا اسکلت فولادی هم می شناسند، از مجموعه ای از اعضای باربر ساخته شده از ورق فلزی یا نیم رخ های فولادی تشکیل شده است که به وسیله اتصالات به یکدیگر متصل شده اند. از آن جایی که پیشرفت های زیادی در روش تولید نیم رخ و یا به عبارتی پروفیل های فولادی صورت گرفته است، این عوامل اکثراً رفتار مطلوبی در سازه از خود بروز می دهند. مسأله ای که در این زمینه اهمیت دارد، نحوه رفتار اتصالاتی است که در ساخت عوامل مرکب از ورق و پروفیل به کار گرفته می شوند. اتصالات متداول در سازه های فلزی عبارتند از:

·         اتصالات جوشی

·         اتصالات سازه های فلزی پیچ و مهره ای

·         اتصالات پرچی (که می توان گفت تقریباً در همه جا منسوخ شده است).

در حال حاضر در اکثر اسکلت های فلزی از فولاد استفاده شده است؛ به نحوی که خیلی اوقات به جای عبارت «اسکلت فلزی» از «اسکلت فولادی» استفاده می شود. مزایای بی شمار اسکلت فلزی باعث محبوبیت فراوان آن در میان معماران و مهندسان سازه شده است. اسکلت فلزی کیفیت ساخت را در ساختمان بالا می برد و از هدر رفتن مصالح جلوگیری می کند. بهترین روش برای اجرای اسکلت فلزی، استفاده از اتصالات پیچ و مهره است. در کشورهای اروپایی به جز در سازه هایی با متراژ و وزن پایین، اجازه ی استفاده از اتصالات جوشی داده نمی شود؛ چرا که اتصالات جوشکاری، در مقایسه با اتصالات پیچ و مهره، مقاومت پایین تری دارند و ممکن است در برابر زمین لرزه دچار مشکل شوند.

مزایای اسکلت بندی فلزی

·         اسکلت فلزی در مقایسه با اسکلت بتنی سبک تر است، در نتیجه استفاده از آن وزن کلی ساختمان را کاهش می دهد.

·         قطعات فلزی مقاومت بالایی دارند و در مقایسه با مصالح بتنی، نسبت مقاومت به وزن در آن ها بیشتر است؛ به همین علت از اسکلت فلزی ساختمان های مرتفع و ساختمان هایی که در زمین های سست بنا می شوند، کاربرد گسترده ای دارد.

·         استفاده از اسکلت فلزی برای ساختمان ها و سازه های طویل مناسب تر از سایر اسکلت بندی ها است.

·         دوام و ماندگاری فولاد بسیار بالا است. در صورتی که از ساختمان های دارای اسکلت فولادی به خوبی نگهداری شود، قابلیت بهره برداری درازمدتی خواهند داشت.

·         ساختمان های دارای اسکلت فلزی، در برابر انفجار مقاوم تر هستند.

·         اسکلت فلزی از امکان مقاوم سازی و قابلیت تقویت پذیری برخوردار است. در صورتی که به هر دلیلی، نظیر اشتباه در محاسبات، تغییر مقررات و یا اجرای نادرست اسکلت از مقاومت مناسب برخوردار نشد، می توان آن را تقویت کرده و یا حتی قسمت های جدیدی به آن افزود.

·         نصب قطعات فلزی در مقایسه با قطعات بتنی سریع تر بوده و زمان کمتری صرف آن می شود.

در برابر لیست طولانیِ مزایای اسکلت بندی فلزی، این نوع اسکلت معایبی نیز دارد که از میان آن ها می توان به ضعف سازه در دمای زیاد و در هنگام آتش سوزی، خوردگیِ بالای فلز در مجاورت عوامل خارجی و جوی، تمایل قطعات تحت فشار به کمانش، شکست جوشکاری و هزینه اولیه بالا اشاره کرد.

اسکلت بندی بتنی

ساختمانی که در آن از اسکلت بندی بتنی استفاده شده باشد، سازه ای است که در ساخت آن بتن یا بتن آرمه (تشکیل شده از سیمان، ماسه، شن و فولاد به شکل میلگرد) به کار گرفته شده است. اگر در اجرای ساختمان و در ستون ها، شاه تیرها و پی، بتن به کار گرفته شده باشد، آن ساختمان از اسکلت بندی بتونی برخوردار است.

در ساختمان های با اسکلت بندی بتنی، تمامی تیرهای اصلی و دیوارهای برشی از بتن ساخته می شوند. در ساختمانی که اسکلت بندی بتنی دارد، قسمت های زیر از بتن ساخته می شوند:

·         تیرهای اصلی

·         تیرهای فرعی

·         پی و فونداسیون

·         پله

·         دیوار برشی

·         سقف

·         ستون

بتن یک ماده چسبنده است که از فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب ساخته می شود. صنعت بتن نیز همانند تمامی موارد دیگر مربوط به ساختمان سازی، همواره در حال پیشرفت و افزایش کیفیت است و روزانه شاهد اجراهای متفاوت از این ماده در سازه های مختلف هستیم. به طور خاص استفاده از بتن در پل ها و سدها مرسوم است.

مزایای اسکلت بتنی

استفاده از اسکلت بندی بتنی مزایایی دارد که در ادامه به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

·         تمام اجزای تشکیل دهنده بتن، مصالح بومی محسوب می شوند و قیمت پایینی دارند.

·         بتن قابلیت شکل دهی بالایی دارد. یکی از مزایای بتن در مقایسه با فولاد همین امر است. چرا که فولاد در کارخانه و با شکل ها و مقاطع محدود تولید می شود.

·         بتن مقاومت بالایی در برابر آتش سوزی دارد.

·         بتن مقاومت خوبی در مقابل آب و رطوبت دارد.

·         ساختمان های دارای اسکلت بتنی، در مقایسه با ساختمان های دارای اسکلت فلزی، نیاز کمتری به نگهداری و محافظت دارند.

·         با گذر زمان نه تنها مقاومت اولیه بتن کم نمی شود، بلکه محکم تر شده و مقاومت آن افزایش خواهد یافت. به همین دلیل مصالح بتنی عمر مفید بسیار طولانی دارند.

·         اجرای سازه های بتنی در مقایسه با سازه های فولادی و حتی چوبی، نیاز کمتری به نیروی متخصص و با مهارت دارد.

از معایب بتن می توان به مقاومت کششی پایین، انتقال گرما و سرما به داخل ساختمان، وزن تمام شده بالاتر نسبت به اسکلت فلزی، تأثیرپذیری از شرایط آب و هوایی و ضعف در برابر بارهای ناشی از انفجار اشاره کرد.

سخن پایانی

اسکلت بندی مناسب برای هر ساختمان با در نظر گرفتن مواردی نظیر مسائل اقتصادی، شرایط آب و هوایی، شرایط اجرا، کیفیت اجرا و درخواست کارفرما، توسط مهندس محاسب انتخاب می شود. با توجه به اینکه استفاده از اسکلت بندی های فلزی و بتنی در کشور ما متداول تر است، در این مطلب بیشتر به معرفی این دو روش اصلی پرداختیم و پس از تعریف اسکلت بندی و معرفی اسکلت بندی های مختلف، مزایا و معایب هرکدام را معرفی کردیم.