بتن و فولاد از رایج‌ترین مصالح ساختمانی هستند و بسیاری از پروژه‌های ساختمانی می‌توانند از هر یک از آن‌ها برای سازه زیرین خود استفاده کنند. هر ماده مانند هر تصمیم مهندسی دارای مزایا و محدودیت‌هایی است و این بلاگ یک مقایسه کلی ارائه می‌دهد. هیچ ماده‌ای را نمی‌توان برای همه موارد بهتر از دیگری در نظر گرفت و بهترین گزینه را شرایط پروژه تعیین می‌کند. بعد از تعریف سازه‌ی بتنی و فلزی به تفاوت آن‌ها می‌پردازیم.
سازه‌های بتنی
معرفی:
بتن متداول‌ترین ماده ساخته شده توسط انسان روی زمین است. این یک مصالح ساختمانی مهم است که به طور گسترده در ساختمان‌ها، پل‌ها، جاده‌ها و سدها استفاده می‌شود. کاربردهای آن از کاربردهای سازهای گرفته تا حاشیه‌ها، لوله‌ها و زهکشی‌ها را شامل می‌شود.
بتن یک ماده مرکب است که عمدتاً از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه (شن، ماسه یا سنگ) تشکیل شده است. هنگامی که این مواد با هم مخلوط می‌شوند، خمیر قابل اجرا را تشکیل می‌دهند که سپس به مرور زمان سفت می‌شود.
تاریخچه:
ماده‌ای مشابه بتن برای اولین بار توسط مصریان ساخته شد که از آهک و گچ تشکیل شده است. به طور معمول، پوسته‌های آهک، گچ یا صدف به عنوان عامل تشکیل سیمان تا اوایل دهه 1800 استفاده می‌شد.
در سال 1824، سیمان پرتلند، مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس سوزانده و آسیاب شد و از آن زمان تاکنون، این سیمان عامل غالب مورد استفاده در تولید بتن باقی مانده است.
مزایای بتن
جنبه‌های مثبت متعددی برای بتن وجود دارد:
- این یک ماده نسبتا ارزان است و دارای عمر نسبتا طولانی با نیازهای کمی برای نگهداری است.
- در فشرده سازی قوی است.
- قبل از اینکه سفت شود، یک ماده بسیار انعطاف پذیر است که به راحتی می‌توان آن را شکل داد.
- غیر قابل احتراق است.
محدودیت‌های بتن
محدودیت‌های بتن عبارتند از:
- استحکام کششی نسبتاً کم در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی
- قابلیت کشش کم
- نسبت مقاومت به وزن کم
- مستعد ترک خوردن است
ویژگی‌های بتن
مشخصات بتن با سنگدانه یا سیمان مورد استفاده و یا با روشی که برای تولید آن استفاده می‌شود، تعیین می‌شود. نسبت آب به سیمان عامل تعیین کننده در بتن سازهای معمولی با محتوای آب کمتر و در نتیجه بتن قوی‌تر است.
با این حال، این کارایی بتن را کاهش می‌دهد که می‌توان با استفاده از آزمایش اسلامپ اندازه‌گیری کرد. درجه‌بندی، شکل، بافت و نسبت سنگدانه نیز می‌تواند تأثیر مشابهی داشته باشد. اگر بتن قوی مورد نیاز باشد، می‌توان مقدار سنگدانه را نسبت به سیمان کاهش داد. با این حال، سیمان یک عامل هزینه قابل توجه است و افزایش نسبت آن در مخلوط، قیمت کلی را افزایش می‌دهد.
هنگام ساخت بتن، می‌توان از مواد افزودنی برای تغییر خصوصیات بتن استفاده کرد. برای مثال می‌توان از شتاب‌دهنده‌ها برای تثبیت سریع‌تر، کندکننده‌ها برای تثبیت کندتر، از فوق روان‌کننده‌ها برای کاهش محتوای آب و غیره استفاده کرد.
سازه‌های فولادی
سازه فولادی سازهای فلزی است که برای حمل بارها و ایجاد استحکام کامل به یکدیگر متصل می‌شوند. به دلیل درجه استحکام بالای فولاد، این سازه قابل اعتماد است و به مواد اولیه کمتری نسبت به سایر سازه‌ها مانند سازه بتنی و سازه چوبی نیاز دارد.
در ساخت و سازهای مدرن، سازه‌های فولادی تقریباً برای هر نوع سازهای از جمله ساختمان‌های صنعتی سنگین، ساختمان‌های بلند، سیستم پشتیبانی تجهیزات، زیرساخت‌ها، پل، برج، ترمینال فرودگاه، کارخانه صنعتی سنگین، قفسه لوله و غیره استفاده می‌شوند.
فولاد سازهای مصالح ساختمانی فولادی است که با شکل و ترکیب شیمیایی خاص مطابق با مشخصات کاربردی پروژه ساخته می‌شود.
بسته به مشخصات قابل اجرا هر پروژه، مقاطع فولادی ممکن است اشکال و اندازه‌های مختلفی داشته باشند که با نورد سرد یا گرم ساخته می‌شوند، برخی دیگر با جوشکاری صفحات مسطح یا خمیده به یکدیگر ساخته می‌شوند.
انواع سازه‌های اصلی
- سازه‌های قاب: تیرها و ستون‌ها
- سازه‌های شبکه‌ای: سازه مشبک یا گنبدی
- سازه‌های پیش تنیده
- سازه‌های خرپایی: اعضای میله‌ای یا خرپایی
- ساختار قوس
- پل قوسی
- پل با تیر نورد شده
- پل کابلی
- پل معلق
- پل‌خرپایی: اعضای خرپا
4 دلیل که چرا سازه فولادی بهترین انتخاب است؟
1. صرفه‌جویی در هزینه
سازه‌های فولادی برای اکثر پروژه‌ها در مواد و طراحی پیشرو هزینه است. ساخت و نصب آن ارزان است و نسبت به سایر روش‌های سنتی ساختمانی به نگهداری کمتری نیاز دارد.
2. خلاقیت
فولاد دارای زیبایی طبیعی است که اکثر معماران نمی‌توانند منتظر استفاده از آن باشند. فولاد به دهانه‌های طولانی بدون ستون اجازه می‌دهد و در صورت تمایل می‌توانید نور طبیعی زیادی را در هر شکل ساختاری داشته باشید.
3. کنترل و مدیریت
سازه‌های فولادی در کارخانه ساخته می‌شوند و به سرعت در محل ساخت و ساز توسط پرسنل ماهر ساخته می‌شوند که فرآیند ساخت و ساز ایمن را انجام می‌دهد. بررسی‌های صنعت به طور مداوم نشان می‌دهد که سازه‌های فولادی راه حل بهینه در مدیریت است.
4. دوام
می‌تواند در برابر نیروهای شدید یا شرایط آب و هوایی سخت مانند بادهای شدید، زلزله، طوفان و برف سنگین مقاومت کند. آن‌ها همچنین نسبت به زنگ‌زدگی حساس نیستند و بر خلاف قاب‌های چوبی تحت تأثیر موریانه‌ها، حشرات، کپک‌ها و قارچ‌ها قرار نمی‌گیرند.
تفاوت سازه بتنی و فلزی
بتن یک ماده معمولی است که برای ساخت و ساز استفاده می‌شود، در حالی که فولاد اکنون به دلیل انعطاف‌پذیری و کاهش زمان ساخت، شتاب بیشتری به دست می‌آورد. سازه‌های بتنی و فولادی هر دو دارای مسائل زیست محیطی مرتبط با استفاده از آن‌ها هستند، از جمله انرژی تجسم یافته بالا در ساخت آن‌ها.
بتن مزایایی دارد. مواد زائد را می‌توان در این مخلوط گنجاند، مانند GGBS (سرباره کوره بلند دانه‌بندی شده زمینی) و PFA (خاکستر سوخت پودر شده). علاوه بر این، اقداماتی برای ارزیابی پتانسیل استفاده از بتن بازیافتی انجام می‌شود، با این حال، مسائلی مانند محتوای رطوبت و تنوع مواد حکم می‌کند که از نظر اقتصادی غیرقابل دوام است.
فولاد، در حالی که زمان تولید بالایی دارد، به دلیل نصب سریع در محل شهرت دارد. با این حال، فولاد نیاز به حفاظت در برابر آتش دارد در حالی که در بتن این امر ذاتی است. پیش‌ساخته‌سازی فولاد می‌تواند به پوشش‌های گرم‌کننده لایه نازک اجازه دهد تا خارج از محل اعمال شوند.
بهره‌وری در ساخت و ساز بتن با پذیرش راه حل‌های ترکیبی و نوآوری در قالب‌بندی مانند فرم‌های خود بهبود می‌یابد. استفاده از سازه‌های بتنی پیش ساخته همچنین می‌تواند به کاهش قابل توجه زمان ساخت کمک کند، به ویژه در جایی که عناصر عمودی محدودیت اصلی در نظر گرفته می‌شوند.
پروب‌های قربانی را می‌توان در بتن ادغام کرد تا تعیین مقاومت را در سنین پایین انجام دهد و این احتمالاً به بهبود بیشتر روش‌های ساخت کمک می‌کند.
فولاد به دلیل اینکه سریع برپا می‌شود، می‌تواند اجازه دهد که ساختمان زودتر اشغال شود. علاوه بر این، کاهش هزینه‌های نیروی کار از طریق خشک شدن فرم در مقایسه با بتن امکان‌پذیر است.
ساخت یک چارچوب فولادی نسبتاً سبک است، به اندازه 60% سبک‌تر از یک راه‌حل قاب بتن مسلح مشابه که ممکن است سیستم فونداسیون ارزان‌تری را فراهم کند. علاوه بر این، اصلاح ساختمان گاهی اوقات می‌تواند با حذف ساده یک عضو فولادی سازهای تسهیل شود.
اگر سوالی در مورد تفاوت سازه بتنی و فلزی داشتید، حتماً با ما به اشتراک بگذارید. ما سعی کردیم در این بلاگ تمام سوالات شما را پاسخ بدیم.