تفاوت سازه های بتنی و فولادی، کدام بهتر است؟

قبل از علوم مهندسی نوین و توانایی بشر برای استفاده از فولاد و بتن، از مصالحی همچون  چوب، خشت و برخی مصالح اولیه دیگر استفاده می شد. اما امروزه برج ها، آسمان خراش ها و سازه های بلند بسیاری مشاهده می شود. بنابراین، این سوال به ذهن می رسد که در حال حاضر کدام ماده در ارتقا صنعت ساختمان ارجحیت دارد؟ فولاد یا بتن. در مقاله زیر به مقایسه برخی خواص این دو ماده می پردازیم.

هر دو این مصالح دارای مزایای بی شماری هستند. اما در این مورد که کدامیک بهتر است، این ساختمان ها هستند که تعیین کننده این مطلب هستند.

مقایسه ایمنی بتن و فولاد

ایمنی سازه های بتنی

بر اساس تحقیقاتی که اخیرا بر روی ساختمان ها صورت گرفته بتن را ماده ای با ایمنی بیشتر انتخاب کرده است. هسته های ساختمان که در آن ها آسانسور ها، پله ها و سیستم های امنیت قرار گرفته معمولا با حداقل پوشش 30 سانتی متری از بتن قرار می گیرند که این مسئله باعث حفاظت ساختمان در برابر آتش سوزی و یا حملات تروریستی می شود. بتن مسلح در جا مقاومت قابل توجهی را در انفجار و ضربه تامین می کند. بیشتر آنکه، این ماده می تواند حرارت ها بسیار بالای ناشی از آتش سوزی را در مدت طولانی بدون کاهش استحکام و یکپارچگی سازه تحمل کند. بتن نیازمند براورده شدن الزامات اضافی برای مقابله در برابر آتش سوزی را دارا نیست. ودر برابر فجایع انسانی و طبیعی عملکرد مطلوبی دارد. به دلیل خواص ذاتی بتن همچون وزن بالا، جرم بالا، مقاومت بالا ساختمان های ساخته شده از بتن مسلح در جا می تواند در برابر باد تا سرعت 320 کیلومتر در ساعت عملکرد مناسبی داشته باشد و می تواند به خوبی در برابر ضربه ناشی از توده های انفجاری در حال پرتاب عمل کند.

با طراحی، مهندسی واجرای مناسب سازه ی بتنی که صلب به نظر می رسد، می تواند شکل پذیری بالایی را از خود نشان دهد که این مسئله در مناطق لرزه خیز از اهمیت فراوانی برخوردار است. اگر چه که بر اساس انتشارات PCA عملکرد هر ساختمانی در حین یک زلزله به صورت بالایی تابع طراحی است تا آن که بخواهد تابع ماده ای باشد که در ساخت استفاده می شود.

ایمنی سازه های فولادی

از آن جا که نشریات اخیر که توسط موسسه بین المللی استاندارد و تکنولوژی کاهش یکپارچگی و استحکام سازه فلزی برجهای تجارت جهانی WTC  را مورد سرزنش قرار داد، دستگاه های آتش نشانی نیز در عدم توانایی در مهار آتش بی تقصیر نبودند. فولاد می تواند در تماس با حرارت بسیار زیاد نرم و ذوب شود. اگر چه که با محافظت منفعل در برابر آتش همچون ضد حریق های اسپری شونده و پوشش های مقاوم در برابر آتش، ساختمان های ساخته شده از فولاد می تواند در برابر حرارت بیشتری تاب بیاورد و امنیت بیشتری را فراهم کند.

البته نباید جهت دهی فکری را در ارتباط با فولاد بر اساس وقایع 11 سپتامبر قرار داد.  در سال 2003 در مقاله «طراحی سازه های فولادی مقاوم در برابر انفجار» از حمله به ساختمان های تجارت جهانی  WTC نام برده شد. این مقاله نشان داد که نامعینی ذاتی قاب های فولادی باعث ممانعت در برابر فروریزش ساختمان شد. مشاهده می شود که ساختمان های فولادی زیادی خرابی پیش رونده ناشی از وقوع انفجار را در نظر گرفته و به صورت کارآمد و اقتصادی طراحی و  ساخته شده اند.
همچنین در صورتی که شکل پذیری و مقاومت مناسب با مهندسی و طراحی فولاد ترکیب شود. این ماده را یک انتخاب مناسب برای مناطق لرزه خیز خواهد کرد. قاب های فولادی  به دلیل شکل پذیری در برابر بار های جانبی عملکرد مناسبی دارند زیرا که می توانند بدون این که شکسته شوند خم شوند و انرژی ناشی از این بار ها را جذب کنند.

مقایسه تسهیلات طراحی سازه های بتنی و فولادی

طراحی سازه های بتنی

چرا طراحی سازه های بتنی: ساختمان های بتنی قادر هستند که هر شکلی را به خود بگیرند و توسط بتن می توان هر شکلی را ساخت. استفاده از بتن به عنوان  یک ماده ساختمانی علاوه بر آن که مزایای زیبا شناختی را به همراه دارد منجر به ایجاد فضای بیشتری می شود. سازندگان می بایست این مسئله را در ذهن داشته باشند که استفاده از بتن به عنوان ماده تشکیل دهنده قاب های سه بعدی ساختمان به دلیل ارتفاع کمتر طبقات باعث به وجود آمدن فضای قابل فروش بیشتری می شود.

طراحی سازه های فولادی

فولاد دارای بالاترین نسبت مقاومت به وزن در بین مصالح ساختمانی است. استفاده از فولاد می تواند امکان ایجاد قاب ها و دهانه های بلندتری را فراهم آورد. هم چنین فولاد دارای انعطاف بیشتر برای اغنای نیازمندی ها و ظوابط  طرح می باشد.

مقایسه ملاحظات محیط زیستی بتن و فولاد

ملاحظات زیست محیطی بتن

بتن ماده ای است که امکان دسترسی آن در محل سایت ساختمانی وجود دارد بنا براین امکان انتقال آن به سایت ساختمانی با کمترین هزینه امکان پذیر است. میلگرد های بتن را می توان از فولاد های بازیافت شده تهیه کرد. در پایان عمر بتن می توان آن را منهدم و بازیافت کرد اما نمی توان از مواد باز یافت شده برای استفاده در ساختمان های بتنی استفاده کرد.

ملاحظات زیست محیطی فولاد

با توجه به آن که می توان از آهن ربا ها برای دسته بندی کردن فولاد ها استفاده کرد، می توان 85 درصد فولاد را بازیافت نمود. فولاد جدیدی که از فولاد بازیافت شده بدست می آید، نسبت به فولادی که از مواد اولیه بدست می آید از یک سوم انرژی و هزینه استفاده می کند. معمولا، ساخت فولاد در مسافت زیادی از سایت ساختمانی انجام می شود که این مسئله انرژی و هزینه حمل را افزایش می دهد.

به منظور تهیه نقشه های سازه های بتنی به صورت آنلاین می توانید به وبسایت اتوسازه مراجعه کنید.

منبع: دپارتمان سازه کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان