مزایا و معایب اسکلت فلزی

مزایا و معایب اسکلت فلزی

در صنعت ساخت‌وساز از چند نوع سازه ساختمانی استفاده می‌شود که اسکلت فلزی یکی از متداول‌ترینِ آن‌هاست. محبوبیت این نوع اسکلت ساختمانی، مزایای بسیار آن است که اجرای ساختمان را ساده‌تر و طول عمر و کارآیی آن را برای بهره‌برداری بیشتر می‌کند. البته اسکلت فلزی معایبی نیز دارد که نمی‌توان از آن چشم‌پوشی کرد اما با تدابیری می‌توان اثرات آن را کاهش داد.

انتخاب اسکلت ساختمانی مناسب باید با توجه به عوامل مختلفی انجام شود و نباید برای تمامی ساختمان‌ها یک نسخه پیچید. این عوامل عبارتند از:

• محل اجرای پروژه
• ویژگی‌های فیزیکی و کاربری ساختمان
• مدت زمان اجرای پروژه
• بودجه ساخت و نگهداری

اینکه چطور هر یک از این عوامل می‌تواند بر انتخاب نوع سازه ساختمانی اثر بگذارد، نیاز به شناخت کاملی از خصوصیات سازه دارد. در ادامه مزایا و معایب اسکلت فلزی را با هم مرور و نقش عوامل گفته‌شده را نیز بررسی می‌کنیم.

اسکلت فلزی

اسکلت فلزی در واقع قطعاتی فولادی هستند که با استفاده از پیچ‌ومهره، پرچ یا جوش به هم متصل شده و سازه اصلی یک ساختمان را تشکیل می‌دهند.

فولاد نیز به‌عنوان آلیاژی از آهن با ماده اصلی آن کربن، انواع بسیار گوناگونی داشته که دارای خصوصیاتی مشترک هستند اما ویژگی‌های منحصربه‌فرد هر یک از آن‌ها باعث شده در صنایع مختلف، کاربردهای متفاوتی داشته باشند. انواع رایج فولاد را می‌توان به‌صورت زیر دسته‌بندی کرد:

• فولاد آلیاژی
• فولاد غیرآلیاژی که فولاد ساختمانی معمولی نیز در این گروه قرار می‌گیرد
• فولاد اتومات
• فولاد فنر
• و فولاد مخصوص که خود به سه نوع فولاد نسوز، فولاد ضدزنگ و فولاد ضدمغناطیس تقسیم می‌شود.

مزایای اسکلت فلزی

فولاد ساختمانی یا فولاد سازه‌ای به‌دلیل ویژگی‌های خاص خود به یکی از مصالح مطلوب برای اسکلت فلزی تبدیل شده است. ویژگی‌هایی مانند وزن کم، مقاومت بالا، شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری از مزایای این نوع سازه ساختمانی هستند.

استحکام بالا

عوامل مختلفی بر استحکام بالای اسکلت فلزی تاثیر دارند؛ یکی از آن‌ها مقاومت کششی فولاد است و به همین دلیل در سازه‌های بتنی نیز به‌عنوان یک عنصر تقویتی در کنار بتن استفاده می‌شود که به بتن مسلح معروف است.

مقاومت آن در برابر باد، طوفان و زلزله، اسکلت فلزی را به گزینه‌ای مناسب برای ساخت‌ سوله و ساختمان‌های مرتفع و ساخت‌وساز بر روی خاک سست تبدیل کرده است.

ماندگاری زیاد

دوام بالای فولاد اگر با تعمیر و نگهداری دوره‌ای همراه باشد، دوام اسکلت فلزی را بسیار بالا برده و تا سالیانِ سال می‌توان از آن استفاده کرد. البته این دوام بالا به نحوه صحیح ساخت قطعات و اجرای آن‌ها در بستر مناسب اسکلت فلزی نیز بستگی دارد.

وزن کم

مقاومت بالای فولاد نسبت به وزن آن باعث شده قطعات یک اسکلت فلزی با وجود ابعاد کوچک‌تر و ظریف‌تر، مقاومت نهایی سازه را تامین کنند. در نتیجه اسکلت فلزی سبک‌تر بوده که کار را برای مقابله با زلزله نیز راحت‌تر می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که فضای مرده و پرت کمتری در ساختمان به وجود آید.

نصب راحت و سریع

قطعات سازه ساختمانی فلزی را می‌توان به سه گونه پیچ‌ومهره، پرچ و جوش به یکدیگر متصل کرد که هر یک مزایا و معایب خاصی دارند. در نوع پیچ‌ومهره، تمامی قطعات در کارخانه ساخته و فقط در کارگاه به هم پیچ می‌شوند. در دو نوع دیگر نیز به‌دلیل اینکه پس از نصب نیاز به نگهداری خاصی ندارد، از اسکلت بتنی، سریع‌تر و راحت‌تر اجرا می‌شود.

شکل‌پذیری

شکل‌پذیری که در واقع تغییر شکل قبل از گسیختگی است، از ویژگی‌های ذاتی فولاد به شمار می‌رود که باعث شده فولاد پس از رسیدن به نقطه تسلیم نیز بتواند کرنش‌های بزرگ را تحمل کند.

شکل‌پذیری فولاد بسته به نوع آلیاژ و درصد کربن موجود در آن متغیر است؛ هر چه کربن فولاد بیشتر باشد، شکل‌پذیری آن کمتر خواهد شد.

نرم‌شکن‌بودن

نرم‌شکن‌بودن یک سازه باعث می‌شود که قبل از فروپاشی با نشان‌دادن علامت‌هایی از تغییر شکل به استفاده‌کنندگان هشدار داده تا از وقوع فاجعه جلوگیری کنند. این ویژگی در مقابل تردشکنی قرار دارد که باعث می‌شود سازه به یک‌باره فرو بریزد.

انعطاف‌پذیری

انعطاف‌پذیری فولاد آن را به مصالحی مناسب برای ساخت قطعات متنوع تبدیل کرده که امکان قالب‌گیری را فراهم می‌کند. برای مثال از انواع محصولات فولادی می‌توان به ورق، میلگرد، مفتول، توری، رول و لوله فلزی اشاره کرد.

یکنواختی

از آنجا که قطعات فولادی در کارخانه، با محاسبات و نظارت دقیق تولید می‌شوند، محصول نهایی همگن، یکنواخت و پیوسته بوده و خصوصیات یکسانی دارد و در مواجهه با بار، رفتار یکنواختی از خود نشان می‌دهد.

امکان تقویت و مقاوم‌سازی

اگر به هر دلیلی سازه ساخته‌شده، در بخش‌هایی ضعف نشان داده و مقاومت کافی را نداشته باشد، می‌توان با قطعات تقویتی این ضعف را جبران کرده و اسکلت را مقاوم‌سازی کرد.

سازگاری با محیط‌زیست

اسکلت فلزی را می‌توان به‌راحتی تخریب کرد و حتی از تخریب آن نیز پول به دست آورد؛ قطعات فولادی پس از جداسازی قابل‌اسقاط هستند و می‌توان آن‌ها را ۱۰۰ درصد بازیافت کرد.

قابلیت بازیافت و اسقاط اسکلت فلزی

معایب اسکلت فلزی

علاوه بر آزمون و خطای سازه‌های ساخته‌شده، با پیشرفت علم و انجام مطالعات بیشتر بر روی مصالح مختلف، معایب هر یک نیز مشخص می‌شوند که شناخت و پذیرش آن‌ها به بهبود مصالح و رفع معایب آن، در نتیجه کارایی و ایمنی بیشتر کمک می‌کند. اسکلت فلزی نیز از این قاعده مستثنی نیست و معایبی دارد که عبارتند از:

هزینه بالا

همان طور که گفته شد، فولاد آلیاژی از آهن است، در نتیجه قیمت آن نیز مستقیما با قیمت آهن ارتباط دارد. ساخت قطعات آن و حمل‌ونقل به کارگاه و ابزار مناسب برای نصب و اجرا از دیگر عواملی است که به این قیمت اضافه می‌کند. علاوه بر موارد گفته‌شده، برخی ویژگی‌های ذاتی فولاد که نوعی ضعف محسوب می‌شود، برای جبران احتیاج به مقاوم‌سازی دارد که این مسئله نیز باعث گران‌ترشدن اسکلت فلزی می‎‌شود.

خوردگی

باز هم به‌دلیل آلیاژ آهن، فولاد در برابر عوامل جوی مقاوم نبوده و خوردگی از معایب بزرگ آن است. البته با استفاده از ضدزنگ و پوشش‌های عایق می‌توان اثر آن را تا حد زیادی کاهش داد. اهمیت این مسئله از آن رو است که خوردگی باعث کاهش ابعاد قطعات فولادی و در نتیجه مقاومت آن‌ها در اسکلت فلزی می‌شود.

مقاومت کم در برابر آتش

با وجود اینکه فولاد ماده‌ای تقریبا غیرقابل‌اشتعال است اما وقتی آتش‌سوزی رخ می‌دهد، در دمای ایجادشده، مقاومت اسکلت فلزی به‌شدت کاهش می‌یابد که مسئله‌ای بسیار خطرآفرین است و باید با استفاده از عایق‌کاری و پوشش‌های ضدحریق آن را تقویت کرد.

پوشش ضدحریق در ساختمان‌سازی باید بر اساس مبحث سوم مقررات ملی ساختمان انجام شود و معمولا در دو نوع عایق‌های پاششی و رنگ‌های ضدحریق استفاده می‌شود که رنگ‌ها قیمت بالاتری دارند.

پوشش ضدحریق سیمانی

پوشش ضدحریق بر پایه مواد معدنی، سیمانی، گچی، بور و فسفر است که دو نوع سیمانی و گچی بر روی اسکلت فلزی متداول هستند. در ساختمان‌سازی از طلق نسوزی به‌نام ورمیکولیت نیز به‌عنوان پوشش ضدحریق استفاده می‌شود.

ضریب انبساط بالا

به‌دلیل ضریب انبساط بالای فولاد، اگر اسکلت فلزی را به‌گونه‌ای طراحی کنید که فضای کافی برای انبساط و انقباض فولاد وجود نداشته باشد، با تغییرات دمایی و واکنش فولاد در برابر آن، ساختمان فرو می‌ریزد.

تمایل به کمانش

هرچقدر طول یک قطعه فلزی بیشتر باشد، تمایل به کمانش آن نیز بیشتر است و این مسئله پایداری اسکلت فلزی را با مشکل مواجه می‌کند. کاهش ضخامت قطعات نیز باعث کاهش مقاومت آن در برابر کمانش می‌شود. در نتیجه طراحی قطعات فلزی با توجه به بار وارد بر آن‌ها از حساس‌ترین مراحل ساختمان‌سازی است.

دقت در اتصالات

همان طور که اشاره کردیم اتصالات در اسکلت فلزی با پیچ‌ومهره، پرچ یا جوش انجام می‌شوند. هر کدام از این اتصالات اگر در شرایط مناسب و به‌درستی انجام نشوند، ایمنی ساختمان را به مخاطره می‌اندازند. در این میان جوشکاری یکی از مهم‌ترین مسائل است؛ به‌همین دلیل استانداردهایی برای آن تعریف شده و آزمایش جوش نیز پس از اجرا، راهی برای اطمینان از پایداری اسکلت فلزی است که در هزینه نهایی ساخت تاثیرگذار است.

کلام آخر

با شناخت کامل مزایا و معایب اسکلت فلزی، حال این شما هستید که به‌عنوان کارفرما یا متخصص با توجه به نوع پروژه، ویژگی‌های جغرافیایی بستر و … باید در انتخاب نوع سازه ساختمانی تصمیم‌گیری کنید. در نظر داشته باشید که همواره ایمنی حرف اول را می‌زند.