اسکلت ساختمان چیست؟ از فلزی و بتنی تا LSF و CFT - تور انگلیس

جهت دریافت خدمات مهندسی ساختمانی با گروه ساختمانی آبان در ارتباط باشید. هر گونه خدمات طراحی و اجرای ساخت، بازسازی، معماری، محوطه سازی و خرید مصالح ساختمانی را از ما بخواهید.

اسکلت ساختمان چیست؟

اسکلت یک سازه، قابی است که از شبکه ای منظم از ستون ها و تیرهای متصل به یکدیگر ساخته می گردد تا به عنوان پایه ای برای پشتیبانی از کل ساختار عمل کند. اسکلت ساختمان در اصل وظیفه حفظ تعادل و پایداری را سازه را بر عهده دارد تا ساختمان بتواند در طول عمر خود، در برابر بارهای وارده مقاومت کند.

مفهوم امروزی اسکلت ساختمان در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم معرفی گردید و امکان احداث سریع ساختمان ها مانند آسمان خراش های اولیه را فراهم کرد. این امر باعث شد که دیوارهای بیرونی دیگر نقش باربر نداشته باشند و بتوانند داخل ساختمان را به فضاهای انعطاف پذیرتری تبدیل کند.

اسکلت ساختمان را می توان نوعی سیستم تیر ستون نیز نامید. بارهای عمودی (مرده و زنده) و جانبی (باد و زلزله) را به فونداسیون ساختمان منتقل می نماید. این مورد به میزان صلبیت اتصال بین تیر و ستون بستگی دارد، تا نیروهای خمشی به درستی جذب و منتقل شوند. اما این موضوع لزوماً به این معنا نیست که باید همه سازه ها از سیستم تیر ستون بهره ببرند. برای ساختمان هایی که در مناطق امن قرار دارند (گسل زلزله ندارند) و نهایت در دو طبقه اجرا می شوند، اسکلت ساختار می تواند از این قاعده خارج باشد.

انواع اسکلت ساختمان

اسکلت سازه اغلب به موار زیر تقسیم بندی می شوند:

اسکلت فلزی (Steel Frame)

از فولاد می توان برای ساخت اسکلت یک ساختمان استفاده کرد که معمولاً از ستون های عمودی و تیرهای افقی تشکیل شده است که به وسیله پرچ، پیچ و یا جوش به یکدیگر متصل می شوند. تیرهای فلزی اعضای سازه ای افقی هستند که در برابر بارهایی که به صورت جانبی در محور خود اعمال می شوند مقاومت می نمایند. ستون های فولادی اعضای سازه ای عمودی هستند که بارهای عمودی را منتقل می نمایند.

ساخت قاب فولادی معمولاً در ساختمان های مرتفع (برج و آسمان خراش)، سازه های صنعتی، انبارها، ساختمان های مسکونی و موارد دیگر کاربرد دارد. مزایای این نوع اسکلت ساختمان شامل موارد زیر است:

• استحکام بالا دارد.
• وزن نسبتاً کمی دارد.
• توانایی فاصله دهی در مسافت های عظیم (فاصله دو دهانه) وجود دارد.
• سرعت نصب و اجرای آن بالا است.
• طیف گسترده ای از بخش های ساختاری آماده را دارد (فولاد از قبل آماده است).
• در برابر نیروهای پویا مانند باد و زلزله مقاوم است.
• با هر نوع شکل و نوع کاربری ساختمان سازگار است.
• برای طیف گسترده ای از روش های اتصال مناسب است (صلب یا مفصلی).

افزودن مهاربند (بادبند) به قاب فولادی، پایداری آن را در برابر بارهای جانبی مانند بار باد و فشار لرزه ای افزایش می دهد. همچنین، اتصالات بین تیرها و ستون ها اغلب صلب در نظر گرفته می شوند تا بتوانند نیروی خمشی را تحمل نموده و انتقال دهند.

اسکلت بتن (Concrete Frame)

یک قاب بتنی یک شکل معمول از اسکلت ساختمان است که شامل شبکه ای از ستون ها و تیرهای متصل به یکدیگر است. تیرها اعضای افقی قاب هستند که بار سقف را به ستون ها منتقل می نمایند. ستون ها نیز اعضای عمودی قاب هستند و عنصر اصلی باربری ساختمان محسوب می شوند و بارهای تیرها را به پی منتقل می نمایند.

از آنجا که بتن از استحکام کششی کمی برخوردار است، به طور کلی احتیاج به تقویت دارد. میلگرد (Rebar) که به عنوان فولاد تقویت نماینده (یا فولاد تقویتی) نیز شناخته می گردد، نوار فولادی یا مش مشبکی از استیل است که برای تقویت بتن در تنش کششی استفاده می گردد. ترکیب بتن و فولاد را بتن مسلح یا بتن آرمه می گویند.

مزایای استفاده از اسکلت ساختمان بتنی

• اسکلت بتنی در مقایسه با سایر مصالح، مقاومت فشاری بالایی دارد.
• با توجه به وجود آرماتور، بتن مسلح می تواند در برابر تنش کششی مقاومت بالایی داشته باشد.
• در برابر آتش و رطوبت مقاومت بالایی دارد.
• سیستم ساختمان بتن آرمه از هر سازه دیگری با دوام تر است.
• بتن آرمه به عنوان یک ماده سیال می تواند از لحاظ مالی در اشکال و قالب های تقریباً بی حد و حصر شکل گیرند.
• هزینه نگهداری بتن مسلح بسیار کم است.
• از آنجا که بتن مسلح می تواند به هر شکل مورد احتیاج قالب ریزی گردد، در اجزای سازه های پیش ساخته بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. این اعضای صلب بوده و حداقل انحراف را دارند.
• در مقایسه اسکلت فولادی، بتن آرمه برای احداث سازه احتیاج به نیروی کار کمتری دارد.

اعضای بتنی را می توان با استفاده از قالب شکل داد. قالب های سنتی با استفاده از چوب ساخته می شوند، اما قالب فلزی هم اکنون از محبوبیت بیشتری برخوردار است. بتن یا در محل کارگاه و یا به وسیله تراک میکسر به محل ساختمان حمل می گردد. نحوه بتن ریزی و عمل آوری از جمله مراحل مهم نگهداری از بتن است.

اسکلت قاب فولادی سبک LSF

سیستم قاب بندی فولادی سبک LSF از چندین عنصر جداگانه متصل به یکدیگر جهت شکل دادن و پشتیبانی از ساختمان تشکیل شده است. هنگامی که صحبت از ساختمان های مدولار می گردد، سازه های فلزی سبک می توانند انتخاب برتر باشند.

با وجود عناصر فولادی ساخته شده از گالوانیزه سبک، برای اهداف غیر سازه ای در ساختمان های عظیم تر، قاب فولادی سبک به ویژه در ساختمان های مسکونی دو یا سه طبقه، انتخابی عالی است.

سیستم قاب بندی قاب فولادی سبک، کلیه احتیاجهای معماری را برآورده می نماید. بنابراین استفاده از آن در ساختمان های مسکونی، مدارس، بیمارستان ها، هتل ها و موارد دیگر می توانند راحت و کاربردی باشد.

مزایای استفاده از اسکلت قاب فولادی سبک LSF

• قاب های فلزی سبک خارج از سایت (پیش ساخته) فراوری می گردد و به مصرف نمایندگان این امکان را می دهد تا بتوانند برحسب استانداردهای پروژه، محصول خود را سفارش دهند.
• سرعت اجرا و نصب آسانی دارد.
• بر خلاف سایر سیستم ها، LSF را می توان در شرایط نامساعد آب و هوایی نیز اجرا کرد.
• به دلیل سبک وزن بودن، فشار کمتری به فونداسیون ساختمان وارد می گردد.
• این سیستم از عملکرد حرارتی عالی و یکپارچگی برخوردار است.
• از بسیاری جهات، این سیستم یک انتخاب زیست محیطی عالی است که طول عمر کاربری ساختمان را بالا می برد.
• هزینه های تعمیر و نگهداری ساختمان را کاهش می دهد.
• در برابر پوسیدگی و حمله موریانه ها مقاومت بالایی دارد.

اسکلت ساختمانی CFT

این اسکلت کامپوزیت بوده و از مقطع قوطی، مربعی یا لوله ای با مرکزیت بتن ساخته می گردد. به عبارتی، بتن درون مقطع فلزی پُر می گردد تا یک عنصر کامپوزیت را تشکیل دهد. پوسته فولادی باعث اعمال تنش به بتن شده و آن را تقویت می نماید. هم از نظر فشاری و هم کششی، چنین ساختاری می تواند در برابر انواع بارهای مختلف، مقاومت بالایی از خود نشان دهد.

مزایای استفاده از اسکلت CFT

• اسکلت CFT تا حدود 15 تا 20 درصدی هزینه تمام شده ساخت و ساز را کاهش می دهد.
• به میزان 25 تا 30 درصدی فولاد به کار رفته در ساختمان را نیز کاهش می دهد.
• در برابر بار محوری و خمشی مقاومت بالایی دارد.
• در حدود 30 درصد زمان ساخت را کاهش می دهد (نسبت به سازه فولادی و بتنی).
• در برابر زلزله عملکرد فوق العاده ای دارد.
• در برابر آتش و انفجار مقاومت بالایی دارد.
• دارای تکنولوژی نیمه و تمام اتوماتیک در فرآیند فراوری است.

کلام آخر

پر استفاده ترین و محبوب ترین سیستم های اسکلت ساختمانی را در بالا توضیح دادیم. اما این مورد حائز اهمیت است که چندین نوع اسکلت ساختمانی دیگر مانند اسکلت چوبی، سنگی و موارد دیگر نیز وجود دارند که در بعضی از مناطق جهان مورد استفاده قرار می گیرند. در ایران، به جرات می توان گفت که چیزی نزدیک به 90 درصد ساختمان ها با کاربری های مختلف، دارای اسکلت بتنی و فلزی هستند.