بحث انتخاب نوع سازه در ساخت ساختمان و معماری بسیار پر اهمیت است؛ چرا که دوام و پایداری ساختمان را مشخص می‌کند. انواع سازهها بر اساس مصالح مورد استفاده در ساخت و شیوه‌های پیاده‌سازی با هم متفاوت هستند. در این مطلب از بتیس همراه ما باشید تا شما را با
انواع سازه‌های ساختمانی و مزایای هر کدام از آن‌ها آشنا کنیم.
همچنین برای بررسی دقیق درباره
مقاومت سازه فولادی و بتنی کلیک کنید و مطلب مورد نظر را مطالعه بفرمایید.
سازه ساختمانی و اسکلت ساختمان چیست؟
سازه ساختمان حکم اسکلتبندی ساختمان را دارد. به هر عنصر فیزیکی مانند ستون یا دیوار و پایه که برای ایجاد ساختمان استفاده می‌شوند، سازه ساختمان می‌گویند. سازه ساختمانی از قطعات فلزی، بتن، چوب و سایر مواد ساختمانی تشکیل شده است که در کنار هم قرار گرفته و به هم متصل شده‌اند تا بار ساختمان را تحمل کنند.
اسکلتبندی ساختمان به عنوان اصلی‌ترین بخش سازه، به صورت عمودی و افقی ساخته می‌شود. منظور از قطعات عمودی همان ستون‌ها و پایه‌ها هستند که وظیفه انتقال بار سازه‌های بالایی به سازه‌های زیرین را دارند. سازه‌های افقی نیز بام‌ها و دیوارهای مجاور را تشکیل می‌دهند که بار و وزن ساختمان را تحمل می‌کنند. مهندسین برای اسکلتبندی ساختمان متریال‌های مختلفی مثل فلز و بتن را مورد استفاده قرار می‌دهند. فلز به دلیل مقاومت بالای خود در برابر نیروهای خارجی مثل باد و زلزله، به عنوان یکی از محبوب‌ترین مواد به شمار می‌رود. بتن نیز چون دوام بالایی در برابر فشار دارد، جزء مواد ساختمانی پرطرفدار برای ساخت
سازه ساختمان به حساب می‌آید.
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و مدرن شدن مصالح، سازه‌های ساختمانی را با کامپوزیت‌ها، فلزات آلیاژی، بتن‌های ترکیبی جدید و همچنین قطعات پلی‌کربنات می‌سازند. بدیهی است که استحکام سازه و تحمل وزن طبقات بیشتر با مصالح جدید، چندین برابر سازه‌هایی با مصالح سنتی خواهد بود. مهندسین با کمک نرم افزارهای مخصوص، شکل و قطعات سازهها را به طور دقیق طراحی و محاسبه می‌کنند تا بر اساس مدل‌ها و فرمول‌های استاندارد، مدل بهینه سازه مورد نظر به دست آید.
انواع سازه‌های ساختمانی
سازه‌های ساختمانی بر اساس تکنولوژی ساخت و تحمل بارهای وارده و همچنین مصالحی که سازه با آن ساخته می‌شود، به انواع مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند:
سازه‌هایی با مصالح سنتی
این سازهها را با استفاده از خشت و آجر می‌سازند. بنابراین، تحمل وزن بالایی ندارند. در واقع یکی از معیارهای مراکز آمارگیری برای سنجش میزان فرسودگی بافت ساختمان، بررسی تعداد ساختمان‌هایی است که با خشت و آجر ساخته شده‌اند. حداکثر طبقات مجاز برای ساخت یک سازه با آجر، دو طبقه است.
سازه ساختمانی بتنی
ماده اصلی این سازه بتن، شن و ماسه است. سازه‌های بتنی در مقابل شرایط محیطی سخت، بسیار مقاوم‌تر از سازه‌های ساخته‌شده با دیگر مصالح هستند. بتن قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارد. به همین دلیل از این متریال در ساخت انواع سازه‌های بتنی نظیر پل، ستون و … به اشکال مختلف استفاده می‌شود. سازه‌های بتنی در برابر حرارت نیز بسیار مقاومند. به عنوان مثال، بتن آرمه در صورت مواجه با حرارتی معادل 1000 درجه سانتی‌گراد، بسیار بادوام بوده و یک ساعت طول می‌کشد تا دمای فولاد داخل آن که با لایه بتنی 2.5 سانتی‌متری پوشانده شده است، به 500 درجه سانتی‌گراد برسد.
به طور کلی، سازه‌های بتنی جزء مستحکم‌ترین و کاربردی‌ترین نوع سازهها هستند. این سازهها در شرایط آب و هوایی گوناگون عملکرد قابل قبولی از خود نشان می‌دهند. امروزه با پیشرفت فناوری، نمونه‌هایی از سازه‌های بتنی سبک عرضه شده است که امکان ساخت آپارتمان‌های بلند‌تر و در عین حال سبک‌تر را فراهم می‌کند.
سازه‌های فولادی ساختمان
مصالح اصلی این سازه که برای تحمل بار‌ها و انتقال آن‌ها به سازه‌های زیرین به کار می‌رود، از فولاد است. اتصالات به کار رفته در سازه فولادی به صورت جوشی، پرچی یا پیچ و مهره انجام می‌شود و بسته به نوع اتصال، کنترل‌های مربوطه صورت می‌گیرد. سازه‌های فولادی از پرکاربردترین انواع سازه‌های مهندسی به شمار می‌روند. امروزه بسیاری از ساختمان‌های مسکونی بلند، برج‌های تجاری، سوله‌های صنعتی و پل‌های معلق را با اسکلت فولادی می‌سازند. جالب است بدانید که تنها رقیب سرسخت فولاد در ساخت سازه، بتن آرمه یا بتن مسلح است.
در مدل سنتی ساخت سازه توسط فولاد، ابتدا قطعات فولادی به محل کارگاه منتقل شده و در آنجا برش داده می‌شوند. سپس با جوشکاری به هم اتصال پیدا می‌کنند. در روش‌های جدید پس از اینکه نقشه دقیقی از سازه و قطعات آن در نرم افزارهای تخصصی مهندسی عمران کشیده شد، ساخت قطعات فولادی با اندازه‌های بسیار دقیق در کارخانه صورت می‌گیرد. سپس این قطعات پیش‌ساخته به کارگاه منتقل شده و توسط پیچ و مهره یا پرج‌های مخصوص به هم اتصال پیدا می‌کنند.
سازه‌های صنعتی
سازه صنعتی سازه‌ای است که اسکلت آن با استفاده از فولاد ساخته می‌شود و برای مصارف صنعتی مانند ساخت سوله، کارگاه‌های کوچک و بزرگ، کارخانجات و انبار‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد که یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی به حساب می‌آید، در سازه صنعتی نیز حضور دارد. از آنجایی که سوله‌سازی و سازه‌های فلزی صنعتی بسیار حساس هستند و نیاز به استحکام و پایداری فراوان دارند، باید از فولاد به عنوان سنگ بنای اصلی ساخت و ساز استفاده کرد.
سازه‌های صنعتی جدید بیشتر به محصولات نوآورانه و مدرن می‌پردازند. محصولاتی مثل کامپوزیت‌ها یا مصالح ترکیبی از متریال‌های گوناگون که علاوه بر استحکام و دوام بالا بسیار سبک وزن هم هستند.
سازه ساختمانی ICF
یکی از انواع سازه‌های ساختمانی که به عنوان قالب عایق ماندگار هم شناخته می‌شود، سازه ساختمانی ICF است. در این مدل از دیوارهای بتنی با قالب‌های دائم بتن استفاده می‌کنند. این قالب‌ها پس از اتمام بتن‌ریزی، بخشی از دیوار محسوب می‌شوند و نقش عایق حرارتی را دارند. سازه ساختمانی ICF که در دسته سازه‌های بتنی قرار می‌گیرد، از اجزایی مانند پلی‌استایرن قابل انبساط، رابط‌‌های اتصال‌دهنده، پلی‌استایرن در دو طرف دیوار و میلگردهای عمودی و افقی تشکیل شده است. از مزایای سیستم ICF می‌توان به سرعت بالای اجرا، ایجاد عایق یکپارچه، عدم نیاز به شمع‌بندی سقف‌ها، افزایش استحکام ساختمان و … اشاره کرد.
سازه ساختمانی LCF
این سازه به معنای قالب فولادی سبک است و به صورت پیش‌ساخته عرضه می‌شود. یعنی ابتدا آن را در کارخانه می‌سازند و سپس در روز مقرر به محل نصب می‌فرستند. بعد از ارسال به محل نصب و بر اساس نقشه از پیش مشخص‌شده، اجزاء به هم اتصال پیدا می‌کنند.
در این مدل از سازه ساختمانی نیز فلز فولاد نقش اصلی را بازی می‌کند. ورق‌های فلزی فولادی با ضخامت کم و پوشش گالوانیزه با استفاده از پیچ و مهره جوش داده می‌شوند. سپس دیوارها را می‌توان با مصالح مختلف و به صورت دلخواه پر کرد. سازه‌های ساختمانی LCF جزء سازه‌های سبک به حساب می‌آیند. برای اجرای این سازه، ابتدا باید پی و فنداسیون ساخته شود. سپس دیوارها قرار گیرند و بعد سقف اجرا گردد. پوشش‌های داخلی و خارجی نیز با مصالح مختلف قرار می‌گیرند. بعد از اجرای پوشش‌ها، تاسیسات برقی و مکانیکی پیاده‌سازی شده و در نهایت در و پنجره نصب می‌شوند.
از مزایای سیستم LCFمی‌توان به وزن بسیار سبک، نصب و اجرای ساده، کیفیت بالا، دوام و سختی زیاد، مقاومت در برابر حریق و … اشاره کرد. لازم به توضیح است که مصالح این سازه به صورت کامل قابل بازیافت بوده و هنگام ساخت نیاز خیلی کمی به مصالح غیر‌قابل بازیافت وجود دارد. از معایب سیستم LCF می‌توان به نیاز به نیروی متخصص برای اجرا و محدودیت در تعداد طبقات اشاره کرد.
سازه ساختمانی پانلی
این مدل جز سازه‌های بتن آرمه است و در ساخت آن به جای تیر و ستون از دیوار باربر نیمه پیش‌ساخته به روش قالب عایق ماندگار استفاده می‌شود. قطعات سازه پانلی نیز به صورت پیش‌ساخته تولید شده و سپس به محل نصب فرستاده می‌شوند تا بعد از اجرای دیوارها و سقف، طرفین آن‌ها با بتن عایق‌بندی گردد.
از آنجایی که در سیستم پانلی دیوارها و سقف به صورت یکپارچه هستند، توزیع بار و مقاومت در برابر نیروهایی مثل زلزله به صورت همگن و یکنواخت است. به طور کلی، از مزایای سیستم پانلی می‌توان به ضخامت اندک دیوارهای بیرونی، سرعت بالای نصب، تهیه آسان مصالح، مقاومت در برابر زلزله، مقاومت در برابر آتش‌سوزی و … اشاره کرد.
سازه ساختمانی پیش‌تنیده
یکی دیگر از انواع
سازه‌های ساختمانی، سازه پیش‌تنیده است. بتن با اینکه مقاومت فشاری بالایی دارد، در برابر تنش‌های کششی عملکرد خوبی از خود نشان نمی‌دهد. به همین دلیل باید از سازه دیگری استفاده کرد که به کاهش یا از بین بردن تنش‌های کششی کمک کند. وقتی کابل فولادی از دو طرف کشیده می‌شود، یک تنش فشاری دائم در بتن به وجود می‌آورد. در سیستم پیش‌تنیده با جابجایی موقعیت کابل می‌توان مقدار و توزیع تنش فشاری را به طور کامل کنترل کرد.
سازه‌های ساختمانی پیش‌تنیده از اجزایی مثل بتن پیش‌ساخته، مجاری محافظ، دوغاب و میلگردهای فولادی ضد اکسید شدن تشکیل می‌شوند. این سازه نیز ابتدا در کارخانه ساخته شده و سپس به محل مورد نظر انتقال می‌یابد. پیش تنیدگی دو نوع آزاد و چسبیده دارد. در نمونه آزاد آن، کابل یا میلگرد فولادی با بتن اطراف چسبندگی نداشته و به صورت تک‌رشته‌ای است. در سیستم چسبیده نیز دو یا چند رشته از درون یک مجرای محافظ فلزی یا پلاستیکی که قبلا در بتن کار گذاشته شده است، عبور داده می‌شوند.
کلام آخر
در این مطلب از شرکت ساختمانی بتیس به معرفی
انواع سازه‌های ساختمانی و مزایای آن‌ها پرداختیم. همان‌طور که متوجه شدید، سازه ساختمان اسکلت آن محسوب می‌شود. پس مقاومت آن بسیار مهم است. اهمیت آشنایی با سازه‌های ساختمانی مدرن جزء مهم‌ترین اطلاعاتی است که هر مهندس معمار یا مهندس عمران باید به دنبال آن باشد. چرا که فقط از این طریق است که می‌توان طراحی و پیاده‌سازی ساختمان را به بهترین شکل ممکن انجام داد. اطلاع از نوع سازه ساختمانی و میزان دوام و پایداری آن، به مهندس معمار کمک می‌کند تا با توجه به نوع ساختمان و نیازهای آن، مناسب‌ترین روش ساخت و ساز را برای پروژه مورد نظر انتخاب نماید.
