بررسی مهم‌ترین مزایا و معایب سازه فلزی، ساختمان اسکلت فولادی خوب است یا بد؟

مزایا و معایب سازه فولادی چیست؟ در دنیای ساختمان‌سازی هیچ نوع سازه‌ای بدون نقطه‌ضعف نیست و سازه‌های فلزی نیز علی رغم همه مزایایی که دارد از این قاعده مستثنی نخواهند بود. ساختمان‌های دارای اسکلت فلزی (فولادی) با توجه به ماهیت و ویژگی‌های فولاد دارای یک سری معایب و مزایا هستند که در ادامه به طور مفصل به آن‌ها پرداخته شده است. در بخش نظرات هم پرسش‌های خود را می‌توانید با کارشناسان ابرگان سازه در میان بگذارید.

معایب سازه فلزی چیست؟

معایبی که برای سازه فلزی در نظر گرفته‌اند هم جنبه فنی دارد و هم غیر فنی. به طور خلاصه مهم‌ترین معایب یک ساختمان اسکلت فولادی را می‌توان در چند مورد زیر خلاصه کرد.

• مقاومت کمتر در برابر آتش‌سوزی
• هزینه ساخت و نگهداری بالا
• امکان خوردگی فلز در برابر عوامل مختلف
• نیاز به جوشکاری دقیق و یا نصب پیچ و مهره‌های استاندارد
• نیاز به آزمایش جوش که اغلب پرهزینه است.
• نیاز به کنترل و بررسی دقیق جوشکاری توسط مهندس ناظر
• تمایل اسکلت فلزی به خمش به‌صورت طبیعی
• خوردگی در شرایط جوی مرطوب

در ادامه به طور مفصل به هر یک از این معایب ساختمان های فلزی پرداخته شده است.

شرکت ابرگان سازه با تجربه چندساله و بهره گیری از جدیدترین تجهیزات و برخورداری از الزامات و استانداردهای بین‌المللی اجرای سازه فلزی آماده ارائه هرگونه خدمات در زمینه طراحی و ساخت سازه فولادی (فلزی) است.

سازه فلزی گران‌تر تمام می‌شود

هزینه در شرایط کنونی کشور حرف اول را در ساخت و ساز می‌زند. به طوری که در بسیاری از پروژه‌ها کیفیت قربانی می‌شود. همین موضوع باعث شده است که بسیاری آن را از معایب سازه فلزی بدانند.

پرهزینه بودن ساخت سازه‌های فلزی به گران‌تر بودن آهن و پروسه نظارت به‌منظور رعایت استانداردها است. سازه‌های فلزی از جنبه‌های زیادی نسبت به سایر سازه‌ها برتری دارند و این مهم با هزینه بالاتر به دست خواهد آمد.

فرایند طراحی، ساخت اجزای اسکلت فلزی، حمل به مکان پروژه، اتصال اجزای مختلف سازه فلزی به یکدیگر و الزام به رعایت استانداردها همه و همه در بالا رفتن هزینه ساخت ساختمان‌های فلزی دخیل هستند.

ساختمان اسکلت فلزی در برابر آتش‌سوزی آسیب‌پذیر است

سازه‌های فلزی بدون کمک گرفتن از مواد محافظ در برابر آتش‌سوزی‌های شدید می‌توانند آسیب پذیر باشند. فولاد به طور طبیعی با قرار گرفتن در معرض حرارت‌های بالا، مقاومت خود را از دست می دهد. موضوعی که در حادثه تلخ پلاسکو نیز به نحوی شاهد آن بودیم.

البته این موضوع را با صرف مقداری هزینه می‌توان برطرف کرد. امروزه در هنگام اجرای سازه‌های فلزی، از مواد تحت عنوان پوشش ضد حریق استفاده می‌کنند که مقاومت سازه‌های فلزی در برابر آتش‌سوزی را به طرز قابل توجهی بالا می‌برد.

در مقاله «پوشش ضد حریق چیست و نحوه اجرای آن چگونه است؟» به طور مفصل در مورد انواع پوشش ضد حریق سازه فلزی صحبت شده است. در ویدیوی زیر عملکرد پوشش ضد حریق در سازه فلزی نشان داده شده است.

سازه فلزی در برابر شرایط جوی حساس است

حساسیت فولاد در برابر شرایط جوی به ویژه رطوبت از دیگر معایب سازه‌های فلزی است. از این رو لازم است که تمهیدات به‌منظور افزایش مقاومت سازه فلزی در برابر شرایط مختلف جوی در نظر گرفته شود که بی تأثیر در هزینه بالاتر سازه‌های فلزی نخواهد بود.

عدم رعایت استانداردهای جوش

جوش و جوشکاری از مهم‌ترین عملیات‌ها در اجرای سازه‌های فلزی است که مستلزم رعایت نکات و استانداردهای سفت و سختی هم است. این موضوع به خودی خود از معایب ساختمان‌های فولادی محسوب نمی‌شود اما هرگونه سهل‌انگاری ناشی از عدم دقت و کمبود تجربه می‌تواند کیفیت جوش را پایین آورد.

خطای انسانی نه تنها در سازه‌های فلزی بلکه در تمامی انواع سازه‌های ساختمانی و صنعتی از معایب مهم تلقی می‌شود.

سازه فلزی هدایت حرارتی بالایی دارد

گرما از طریق فولاد به راحتی منتقل می‌شود. انتقال گرما از طریق سازه فولادی، مقاومت عایق‌بندی دیوارها را بسیار کاهش خواهد داد. در ساختمان‌هایی که از اسکلت فلزی استفاده می‌شود، برای مقابله با رسانایی گرمایی فولاد، باید اقدامات عایق‌کاری انجام شود.

نیاز به ساختارهای پشتیبانی

سازه‌های فلزی اغلب به تنهایی نمی‌توانند با دیگر اجزای ساختمان ارتباط برقرار کنند. معمولاً برای تلفیق ساختمان به دیوارهای خشک، عایق و اجزایی تکمیلی احتیاج است. به نظر برخی از مشاغل ساختمانی، این موضوع مستلزم صرف زمان و هزینه خواهد و از این رو از معایب سازه فلزی در نظر گرفته می‌شود.

کمانش از معایب ساختمان سازه فلزی است

فولاد مقاومت بالایی دارد و همین موضوع باعث می‌شود که به‌منظور صرفه جویی در هزینه و صد البته کاهش وزن کلی سازه، از مقاطع فولادی در اندازه‌های باریک‌تر و کوچک‌تر استفاده شود.

با کاهش ضخامت مقاطع فولادی، قاعدتاً مقاومت آن در برابر کمانش پایین خواهد آمد. این موضوع از دیگر معایب ساختمان‌های دارای اسکلت فولادی است. از طرفی هم با افزایش طول ستون فولادی، احتمال کمانش نیز افزایش می‌یابد.

ضریب انبساط از معایب سازه فولادی

فولاد ضریب انبساط بالایی دارد. اما این به چه معناست؟ فولاد با ضریب انبساط بالا در نتیجه تغییرات شدید درجه حرارت تحت تأثیر تغییر شکل قرار خواهد گرفت. اجازه دهید با یک مثال این موضوع را تشریح کنیم.

فرض کنید که برای ساخت یک سازه فلزی، از چند قاب فلزی استفاده شده است. این قاب‌ها بدون در نظر گرفتن گپ یا فاصله لازم برای خنثی کردن انبساط و انقباض کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. در نتیجه در عرض چند ماه به‌واسطه تغییرات دمایی سازه موردنظر تخریب خواهد شد.

مزایای سازه فلزی چیست؟

قبل از همه چیز به بررسی نقاط مثبت و مزایای ساختمان‌های دارای سازه فلزی می پردازیم. در شکل زیر مهم‌ترین مزایای ساختمان‌های دارای سازه و اسکلت فولادی به صورت خلاصه وار آورده شده است.

• انعطاف پذیری بسیار بالاتر از سایر سیستم‌های ساخت و ساز
• مقاومت زیاد و بالای سازه‌های فلزی
• پیوستگی و مقاومت متعادل مصالح
• خواص یکنواختی فولاد
• دوام بسیار بالای سازه‌های فلزی
• خواص ارتجاعی فولاد
• ضریب نیروی لرزه ای کمتر نسبت به قاب‌های بتنی سنگین
• امکان تقویت و مقاوم سازی سازه‌های فلزی
• شرایط آسان ساخت و نصب سازه‌های فولادی
• سرعت بالای نصب و اجرا
• پرت مصالح بسیار کمتر نسبت به سازه‌های بتنی
• وزن کم ساختمان‌های فلزی
• سطح اشغال فضای کم
• مقاوم در برابر انفجار
• قابلیت بالا در شک پذیری
• برگشت پذیر بودن مصالح سازه‌های فولادی

سازه فلزی مقاومت بالایی دارد

مقاومت بالا تحت شرایط مختلف همیشه از مهم‌ترین مزیت‌های سازه فلزی بوده است. دلیل این موضوع بیشتر به ماهیت فولاد به کار رفته در ساخت این نوع از سازه‌ها بر می‌گردد. فولاد یک ماده انعطاف پذیر است و فشارهای وارده بر ساختمان را خوبی تحمل خواهد کرد.

به عبارت دیگر، مقاومت سازه فلزی (فولادی) نزدیک به کشش و فشار است و با تغییر در وضع بارها نیرویی که وارد می‌شود تخریب اتفاق نمی‌افتد و فشار و کشش قابل تعویض بوده و مقاطع به خوبی عکس‌العمل از خود نشان می‌دهند.

سازه فلزی سبک و کوچک است

سازه فلزی در مقایسه با رقیب اصلی خود یعنی سازه بتنی، وزن و ابعاد به مراتب کمتری دارد. وزن کمتر باعث می شود که ساختمان فلزی برای اجرای در زمین‌های سست گزینه مناسب تری باشند.

به زبان ساده، سازه‌های فلزی میانگین وزنی بین ۲۴۵ تا ۳۹۰ کیلوگرم بر متر مربع و یا وزنی بین ۸۰ تا ۱۲۸ کیلوگرم بر متر مکعب را دارند و این مقادیر در سازه‌های بتنی  تقریباً دو برابر است.

نکته دیگر در خصوص سازه‌های فولادی، ابعاد کوچک‌تر آن‌ها است. ابعاد کوچک سازه فلزی باعث می شود که فضای کمتری را اشغال کند یا به اصطلاح فضای مرده کمتری خواهد داشت.

تیرهای ساختمان فلزی از نظر ابعاد کوچک‌تر از تیرهای ساختمان بتنی است در نتیجه در ساختمان‌های فولادی فضای مرده و سطح اشغال کمتر است و از این فضا حداکثر استفاده می شود.

سازه فلزی سرعت ساخت بالایی دارد

سرعت در دنیای ساخت و ساز امروز بسیار مهم است. سرعت ساخت و اجرای بالا از مهم‌ترین مزایای سازه فلز به شمار می‌آید.

بخش‌های عمده ای از سازه‌های فلزی در کارگاه‌های تخصصی و زیر نظر کارشناسان طراحی و ساخته می‌شوند و به صورت پیش ساخته در محل کارگاه ساختمانی نصب می‌شوند. این موضوع از طرفی هم باعث می شود که میزان هدر رفت مصالح به مقدار قابل توجهی کاهش یابد.

از طرفی هم پیش ساخته بودن سازه‌های فلزی، باعث سهولت اجرا و همچنین امکان در نظر گرفتن شرایط جوی و نصب سازه در زمان مناسب وجود دارد. در ویدیوی زیر نحوه اجرای یک سازه فلزی نشان داده شده است.

سازه فولادی درجه یکنواختی بالایی دارد

یکسان بودن و یکنواختی بالا در سازه‌های فلزی از مزایای اصلی این نوع از ساختمان‌ها است. بخش‌های مختلف سازه‌ها فلزی در کارخانه‌های تخصصی مانند ابرگان سازه و تحت نظر کارشناسان متخصص طراحی و ساخته می شود.

اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جویی در مصرف مصالح را باعث می‌شود.

اصلاح و تغییر سازه ممکن است

از مهم‌ترین مزایای سازه‌های فلزی که در مورد تجهیزات صنایع پتروشمی و کارخانه‌های صنعتی بسیار به آن دقت می شود، امکان تغییر و اصلاح آن هر چند به صورت محدود است.

سازه‌های فلزی به ویژه آن‌هایی که با اتصال پیچ و مهره طراحی و اجرا می‌شوند، تحت شرایط مختلف قابلیت هر گونه تغییر و اصلاح را دارند و این موضوع در سایر سازه‌های ساختمانی یا صنعتی غیرممکن یا بسیار دشوار خواهد بود.

سازه فلزی بسیار شکل پذیر است

شکل پذیری همیشه از مهم‌ترین ویژگی‌های ساختمان‌های فلزی بوده است. شکل پذیری سازه فلزی تاثیرات مختلفی روی ساختمان خواهد داشت. بر همین اساس یک ساختمان فلزی قادر خواهد بود که از تمرکز تنش و ارتعاش که علت شروع خرابی هستند جلوگیری کند.

از طرفی هم سازه‌های فلزی به دلیل شکل پذیری خوب، تحمل بالایی در برابر نیروهای دینامیکی و تغییر شکل دارد که از تخریب ناگهانی سازه جلوگیری می کند.

سازه فلزی دوام بالایی دارد

ساختمان‌های دارای اسکلت فلزی اغلب ماندگاری و دوام بالایی دارند. در صورتی که در مراحل مختلف طراحی و اجرای سازه‌های فلزی استانداردهای لازم رعایت شود، این سازه برای مدت طولانی قابل استفاده خواهند بود.

تخریب سازه فلزی به صرفه تر است

از دیگر مزایا سازه فلزی که شاید به آن کمتر توجه می شود، عملکرد آن در هنگام تخریب و اسقاط است. سازه‌های فلزی دارای ارزش اسقاط به مراتب بالاتر و هزینه تخریب کمتر هستند.

سخن آخر

ساختمان های اسکلت فلزی مزایا و معایب زیادی دارند. هر سازه‌ای هر چقدر هم که خوب باشد، از یک سری معایب رنج خواهد برد. سازه فلزی هم در کنار همه نقاط مثبتی که دارد و کم هم نیست، دارای معایبی است. معایب سازه فلزی را می‌توان با انتخاب یک شرکت مجری طراحی و اجرای سازه فلزی خوب به حداقل رساند.

به نظر شما سازه فلزی چه مزایا و معایب دیگری دارد؟

برای نگارش این مقاله از سایت های استراکچرال، استیل آنکال، گارپدیا و بیلدراسپیس استفاده شده است.