مقایسه اسکلت بتنی و فلزی

انتخاب نوع اسکلت ساختمان، یعنی اسکلت بتنی یا فلزی، یکی از تصمیمات کلیدی و مورد بحث در صنعت ساختمان‌سازی است. این انتخاب می‌تواند بر جنبه‌های مختلف پروژه از جمله هزینه نهایی، سرعت اجرا، ایمنی، دوام و حتی معماری بنا تأثیرگذار باشد. با توجه به شرایط اقتصادی و نوسانات قیمت مصالح، تفاوت هزینه بین این دو نوع اسکلت اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده است. در حالی که برخی معتقدند هزینه ظاهری اسکلت بتنی کمتر است اما با احتساب هزینه‌های جانبی شاید بیشتر از فلزی شود، عده‌ای دیگر هزینه نهایی سازه فولادی را چندین برابر بتنی می‌دانند. واقعیت این است که هیچ یک از این دو اسکلت به طور مطلق بر دیگری برتری ندارد و بهترین گزینه به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله منطقه جغرافیایی، شرایط آب و هوایی، خطرپذیری زلزله، درخواست کارفرما، و ملاحظات فنی و اقتصادی پروژه.

در این مقاله، به مقایسه اسکلت بتنی و فلزی از دیدگاه‌های گوناگون می‌پردازیم تا به شما در درک بهتر تفاوت‌ها و انتخاب مناسب برای پروژه کمک کنیم.

هزینه ساخت: تفاوت‌های کلیدی

یکی از مهم‌ترین فاکتورها در انتخاب نوع سازه، بحث هزینه است. منابع در مورد اینکه کدام یک ارزان‌تر است، نظرات متفاوتی دارند، اما برخی نکات مهم قابل استخراج است:

• هزینه مصالح اولیه: به طور کلی، قیمت فولاد نسبت به بتن (سیمان و سنگدانه) بیشتر است. قیمت میلگرد نیز همواره از سیمان بالاتر بوده و دائماً افزایش می‌یابد. در سال‌های اخیر، قیمت فولاد ساختمانی نوسانات بیشتری نسبت به بتن داشته و حتی تا ۳ برابر سال‌های قبل رسیده است، در حالی که قیمت بتن تغییرات کمتری داشته است.
• هزینه کل سازه: برخی منابع اشاره می‌کنند که قیمت تمام شده ساختمان با اسکلت بتنی کمتر از سازه فولادی است و از لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر محسوب می‌شود. در مقابل، منبع دیگری می‌گوید هزینه ساخت اسکلت فلزی معمولاً ۶۰ تا ۷۰ درصد بیشتر از اسکلت بتنی است، هرچند این درصد حدودی است و نوسان دارد. برآوردهای تقریبی هزینه هر متر مربع زیربنا نیز متفاوت است؛ برخی منابع هزینه اسکلت بتنی را حدود ۲ تا ۳ میلیون تومان و اسکلت فلزی را حدود ۳ تا ۴.۵ میلیون تومان در سال ۱۴۰۳ برآورد کرده‌اند.
• هزینه اجرای دستمزد: نحوه اجرای اسکلت فلزی نسبت به بتنی گاهی ساده‌تر و سریع‌تر ذکر شده که می‌تواند دستمزد کارگران را در برخی موارد کمتر کند. با این حال، برخی منابع دیگر اجرای سازه بتنی را نیازمند تخصص، مهارت و نظارت کمتری نسبت به سازه فلزی می‌دانند که اجرای آن به دلیل حساسیت در جوشکاری، برشکاری، حمل و نصب، دقت و تخصص بیشتری می‌طلبد. همچنین، دستمزد اجرای سازه بتنی می‌تواند بسته به نوع سقف (مانند تیرچه بلوک که دستمزد کمتری دارد) و پیچیدگی پلان متفاوت باشد.
• نقدینگی اولیه و مدیریت مالی پروژه: یکی از مزیت‌های مهم اسکلت بتنی برای کارفرمایان، امکان پرداخت هزینه به صورت خردتر و متناسب با پیشرفت پروژه (مثلاً پس از تکمیل هر سقف) است که امکان استفاده از وام مسکن را نیز فراهم می‌کند. در مقابل، بخش عمده هزینه سازه فلزی مربوط به خرید آهن‌آلات مورد نیاز در ابتدای پروژه است که نیاز به نقدینگی بیشتری دارد.
• هزینه‌های جانبی و پنهان: هزینه‌هایی مانند جوشکاری، جرثقیل، حمل و نقل، و سایر موارد در هر دو نوع سازه وجود دارد. در سازه بتنی، هزینه‌های پمپ بتن و قالب‌بندی می‌تواند قابل توجه باشد. در سازه فلزی، هزینه‌های مربوط به اتصالات (جوشی یا پیچ و مهره‌ای) و نیاز به حفاظت در برابر زنگ‌زدگی (پوشش‌دهی) نیز به هزینه‌ها اضافه می‌شود.
• مقیاس پروژه: برای سازه‌های در مقیاس کوچک، به دلیل قیمت بالاتر فولاد و هزینه اجرای آن، قیمت اسکلت فلزی ممکن است بالاتر از اسکلت بتنی باشد.

پیشنهادی: هزینه ساخت و ساز 1404

سرعت اجرا: عامل تعیین‌کننده در زمان پروژه

سرعت اجرای پروژه می‌تواند عامل مهمی در هزینه‌های کلی (مانند هزینه کارگر) و زمان بازگشت سرمایه باشد.

• به طور کلی، سرعت اجرای اسکلت فلزی بیشتر از اسکلت بتنی است.
• در سازه‌های فلزی، قطعات اصلی معمولاً به صورت کارخانه‌ای ساخته شده و عملیات مونتاژ در کارگاه انجام می‌شود که سرعت کار را بالا می‌برد. امکان اجرای همزمان چندین طبقه نیز در سازه‌های فلزی وجود دارد.
• در سازه‌های بتنی، ساخت قطعات (ستون، تیر، دیوار) مرحله به مرحله در محل پروژه انجام می‌شود و نیازمند زمان برای آرماتوربندی، قالب‌بندی و گیرش بتن است که فرآیند را کندتر می‌کند.

ایمنی حین ساخت: تفاوت در ماهیت کار

ایمنی کارگران در حین ساخت از جنبه‌های حیاتی است:

• طبق آمار و نمودارها، حوادث ناشی از خطرات در سازه‌های فولادی بیشتر از سازه‌های بتنی است.
• در سازه‌های فلزی، خطرات کار در ارتفاع، نبود مانع در مسیر سقوط آزاد، استفاده از مصالح سنگین و تجهیزات خطرناک مانند کپسول‌ها و برق قوی برای جوشکاری بیشتر است.
• در سازه‌های بتنی نیز به دلیل تعداد زیاد نیروی کار و گاهی استفاده از افراد کم‌تجربه خطراتی وجود دارد، اما خطرات سازه‌های فولادی، به ویژه در ارتفاع بالاتر، بیشتر گزارش شده است.

پیشنهادی : پروانه ساخت، 10 مرحله دریافت پروانه ساختمانی

پیچیدگی و کیفیت اجرا: نیاز به تخصص و نظارت

کیفیت اجرای سازه در دوام و مقاومت آن نقش اساسی دارد.

• اجرای سازه فلزی به دلیل حساسیت در برشکاری، جوشکاری، حمل و نصب، تخصص و دقت بیشتری می‌طلبد. نظارت بر کیفیت جوش در ارتفاع می‌تواند دشوار باشد و گزارش‌هایی مبنی بر وجود جوش‌های نامطلوب در سازه‌های فلزی در حال ساخت وجود دارد. استانداردهای اجباری و آزمایش‌های جوش برای تضمین کیفیت در سازه‌های فولادی تأکید شده است.
• اجرای سازه بتنی شامل جزئیات زیادی مانند آرایش آرماتورها، دانه‌بندی و عیار بتن، قالب‌بندی و بتن‌ریزی است. در حالی که برخی منابع اجرای بتنی را نیازمند تخصص و نظارت کمتری می‌دانند و برخی دیگر آن را ساده‌تر می‌دانند، منابع دیگر اشاره می‌کنند که مراحل آرماتوربندی و قالب‌بندی زمان‌برتر و نیازمند تخصص بیشتری نسبت به سازه‌های فلزی هستند. نظارت بر کیفیت اجرای بتن (مانند میلگردگذاری صحیح، فاصله میلگردها، قالب‌بندی و زمان برداشتن آن) نسبتاً راحت‌تر است.
• مشکلات نقشه‌ای در سازه‌های فلزی معمولاً کمتر از بتنی رخ می‌دهد.

استحکام و دوام: مقاومت در برابر نیروها و گذر زمان

هر دو اسکلت بتنی و فلزی در صورت طراحی و اجرای صحیح بر اساس استانداردها می‌توانند سازه‌های مقاوم و بادوامی باشند.

• مقاومت کششی: بتن مقاومت فشاری بالایی دارد اما مقاومت کششی آن کم است و ترد و شکننده است. به همین دلیل، بتن در سازه‌ها با میلگرد فولادی تقویت می‌شود تا مقاومت کششی و شکل‌پذیری آن افزایش یابد (بتن مسلح). فولاد مقاومت کششی بسیار بالا و شکل‌پذیری خوبی دارد.
• مقاومت در برابر زلزله: هر دو سازه فلزی و بتنی در برابر زلزله کارایی و عملکرد خوبی دارند. انتخاب هر یک بستگی به طراحی و اجرای صحیح دارد تا مقاومت سازه در برابر نیروهای لرزه‌ای (که اغلب کششی هستند) افزایش یابد. وزن بالای سازه بتنی می‌تواند نیروهای ناشی از زلزله را افزایش دهد. سازه‌های فلزی به دلیل شکل‌پذیری بالا، توانایی تحمل نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله را دارند.
• دوام در گذر زمان: فولاد در صورت نگهداری مناسب (حفاظت در برابر زنگ‌زدگی) می‌تواند دوام طولانی داشته باشد و دچار شکستگی یا ترک‌خوردگی نمی‌شود. زنگ‌زدگی یک عیب اصلی فولاد است که نیاز به پوشش محافظ دارد. بتن نیز دوام بالایی دارد، اما ممکن است با گذشت زمان و تحت تأثیر عوامل محیطی مانند رطوبت، ترک خورده یا مقاومت خود را از دست بدهد. منابع در مورد دوام نسبی هر یک نظرات متفاوتی دارند.

مقاومت در برابر آتش‌سوزی: تفاوت حیاتی

یکی از تفاوت‌های مهم این دو سازه، عملکرد آن‌ها در برابر آتش است:

• بتن مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش‌سوزی دارد. بتن می‌تواند دمای بالا را برای مدت طولانی تحمل کند و در برابر انفجار نیز مقاومت خوبی نشان می‌دهد. آتش سبب آسیب جدی به سازه بتنی نمی‌شود.
• فولاد در دمای بالا مقاومت خود را از دست داده و تغییر شکل می‌دهد یا نرم و ذوب می‌شود. فولاد رسانای خوبی برای گرما است و می‌تواند آتش را به سرعت گسترش دهد. بنابراین، سازه‌های فلزی نیاز به تمهیدات و پوشش‌های ضد آتش اضافی دارند.

وزن و اشغال فضا

• سازه بتنی وزن بیشتری دارد. این وزن بالا باعث افزایش بار مرده ساختمان شده و نیاز به فونداسیون قوی‌تر و پرهزینه‌تر دارد. وزن بیشتر سازه بتنی در زمان زلزله نیز می‌تواند نیروهای بیشتری ایجاد کند.
• سازه فلزی سبک‌تر است (تا ۶۰% کمتر از بتنی ذکر شده) و نیاز به فونداسیون سبک‌تری دارد.
• اسکلت فلزی فضای کمتری از زیربنای ساختمان را اشغال می‌کند و امکان ایجاد دهانه‌های بلندتر را فراهم می‌آورد. اسکلت بتنی حجیم‌تر است.

دسترسی به مصالح و بازیافت

• مواد اولیه برای ساخت بتن (سیمان، شن، ماسه) معمولاً راحت‌تر و فراوان‌تر از مواد اولیه ساخت فولاد در دسترس هستند.
• فولاد تقریباً ۱۰۰% قابل بازیافت است و اغلب فولادهای سازه‌ای امروزه از مواد بازیافتی تولید می‌شوند. فولاد بازیافتی بدون از دست دادن خواص ذاتی قابل استفاده مجدد است.
• بتن نیز از عناصر طبیعی ساخته می‌شود و می‌تواند خرد شده و در مخلوط‌های بعدی (مانند زیرسازی راه‌ها) استفاده شود که حجم زباله را کاهش می‌دهد، اما قابلیت بازیافت و استفاده مجدد آن به اندازه فولاد گسترده نیست. تولید سیمان محیط زیستی است و حجم بالایی دی اکسید کربن تولید می‌کند.

پیشنهادی: هزینه دیوار چینی در سال 1404

تأثیر عوامل محیطی و موقعیت جغرافیایی

• شرایط آب و هوایی و موقعیت جغرافیایی در انتخاب سازه مؤثر است.
• در مناطق مرطوب و ساحلی، به دلیل خطر خوردگی و زنگ‌زدگی فولاد، سازه بتنی ممکن است انتخاب مناسب‌تری باشد.
• شرایط خاک منطقه و لرزه‌خیز بودن آن نیز در طراحی و هزینه هر دو سازه مؤثر است.

سایر عوامل تأثیرگذار

• نوع کاربری ساختمان (مسکونی، تجاری، اداری، درمانی) بر طراحی سازه و در نتیجه هزینه آن تأثیر می‌گذارد؛ ساختمان‌های با اهمیت بالاتر نیاز به طراحی سنگین‌تر و پرهزینه‌تر دارند.
• تعداد طبقات ساختمان نیز در انتخاب و هزینه مؤثر است.
• در دسترس بودن تیم‌های اجرایی ماهر برای هر نوع سازه در مناطق مختلف متفاوت است و می‌تواند بر انتخاب تأثیر بگذارد.

جمع‌بندی: کدام اسکلت برای شما مناسب است؟

همانطور که دیدیم، هر یک از اسکلت‌های بتنی و فلزی مزایا و معایب خاص خود را دارند و نمی‌توان یکی را به طور مطلق بهتر از دیگری دانست. انتخاب نهایی باید با توجه به مجموعه‌ای از عوامل خاص پروژه شما انجام شود.

• اگر سرعت اجرای پروژه برای شما اولویت دارد (مثلاً برای پیمانکاران که زمان تحویل پروژه مهم است) و همچنین خواهان سازه‌ای سبک‌تر، با دهانه‌های بزرگ‌تر و فضای داخلی بیشتر هستید، اسکلت فلزی می‌تواند گزینه مناسبی باشد. البته باید هزینه اولیه بالاتر، نیاز به نقدینگی بیشتر در ابتدا و نیاز به تمهیدات ویژه در برابر آتش و زنگ‌زدگی را در نظر بگیرید. همچنین، اجرای دقیق آن نیازمند تخصص و نظارت بالا در بخش‌هایی مانند جوشکاری است. سازه فلزی به دلیل حجم کمتر ستون‌ها ممکن است برای کاربری‌های تجاری یا زمین‌های کوچک مناسب‌تر باشد
• اگر کاهش هزینه‌های ساخت اولویت اصلی شماست و زمان اتمام پروژه اهمیت کمتری دارد، همچنین به مقاومت بالا در برابر آتش‌سوزی و امکان پرداخت مرحله‌ای هزینه‌ها با استفاده از وام نیاز دارید، اسکلت بتنی می‌تواند انتخاب اقتصادی‌تری باشد. سازه بتنی سنگین‌تر است و فضای بیشتری اشغال می‌کند، اجرای آن کندتر است و برای مقاومت کششی و لرزه‌ای نیاز به تقویت با میلگرد دارد. با این حال، می‌تواند امکان ایجاد دهانه‌های بلندتر با هزینه کمتر را نیز فراهم کند.

Reinforced concrete structures are highly durable and possess excellent fire resistance, making them suitable for buildings where longevity and safety are paramount. However, they are heavier and require more time for construction due to on-site casting and curing. Steel structures, on the other hand, offer faster construction times and greater flexibility in design. They are lighter, which reduces foundation requirements, but they are susceptible to corrosion and require additional fireproofing measures.

سازه‌های بتن مسلح بسیار بادوام هستند و مقاومت بالایی در برابر آتش دارند، که آن‌ها را برای ساختمان‌هایی با اولویت طول عمر و ایمنی مناسب می‌سازد. با این حال، این سازه‌ها سنگین‌تر بوده و به دلیل نیاز به قالب‌گیری و عمل‌آوری در محل، زمان بیشتری برای ساخت نیاز دارند. از سوی دیگر، سازه‌های فولادی زمان ساخت سریع‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی ارائه می‌دهند. این سازه‌ها سبک‌تر هستند که نیاز به فونداسیون را کاهش می‌دهد، اما در برابر خوردگی آسیب‌پذیر بوده و نیاز به اقدامات اضافی برای مقاومت در برابر آتش دارند.

(Source: The Constructor – Difference Between Reinforced Concrete (RC) and Steel Structures)

مهم‌ترین توصیه: با توجه به پیچیدگی‌های فنی و اقتصادی، بهترین رویکرد مشورت با مهندس عمران و سازه ذی‌صلاح است. یک مهندس با بررسی دقیق شرایط پروژه شما، از جمله موقعیت جغرافیایی، نوع خاک، کاربری، بودجه و زمان‌بندی، می‌تواند مناسب‌ترین سیستم سازه‌ای را پیشنهاد دهد.

در نهایت، هر دو اسکلت می‌توانند سازه‌هایی ایمن و پایدار ایجاد کنند، به شرطی که طراحی و اجرای آن‌ها دقیقاً مطابق با استانداردها و مقررات ملی ساختمان انجام شود. حتی ترکیب هوشمندانه این دو سیستم در بخش‌های مختلف سازه می‌تواند از مزایای هر دو بهره‌مند شود.