بیش از ۵۰ سال است که استفاده از میلگرد به عنوان جایگزین ایمن و مقرون به صرفه ای برای تیر آهن شناخته شده است. این جایگزینی یک تغییرریشه ای است. درست زمانیکه سازه های بتنی جایگزین ساختمان های اسکلت فلزی شد مهندسان سازه سعی کردند میلگرد آجدار را به عنوان بهترین سازه فولادی ساختمانی معرفی کنند. در ادامه این مقاله قصد دارم به شما توضیح دهم که چرا و چطور سازه های میلگرد و بتن جایگزین اسکلت فلزی شده است؟
صرف جایگزینی میلگرد با سایر آهن آلات
در بسیاری از پروژهها، سازههای بتنآرمه (بتن مسلح با میلگرد) بهدلایلی مانند هزینه، حفاظت بهتر در برابر آتش و دسترسی به مصالح، بهعنوان جایگزینی برای برخی بخشهای اسکلت فلزی به کار گرفته میشود؛ اما این موضوع را باید در نظر داشته باشید که استفاده از میلگرد وابسته به شرایط پروژه و طراحی است و میلگرد صرفا جایگزین تیرآهن نیست!
دلایل فنی و اقتصادی
دلایل اصلی این جایگزینی را میتوان در اقتصادی بودن ساخت و اجری سازه بتنی بجای اسکلت فلزی یافت. این موضوع در بازار رقابتی مسکن بسیار تاثیر گذار است. هنگام بررسی روند اجرای ساختمان ها متوجه می شویم که استفاده از میلگرد به علت سهولت در ساخت و امکان مونتاژ با نیروی کار ساده و همچنین بخاطر دسترسی عمومی به مصالح آن در واقع بهترین جایگزین اسکلت فلزی است. در نهایت می توان گفت که بهای تمام شده در ساختمان های بزرگ به طرز قابل توجهی کاهش می یابد.
هزینه اجرای کمتر، دسترسی آسان به مصالح و نیروی کار، عملکرد مطلوب در برابر آتشسوزی، و یکپارچگی سازهای از مهمترین مزایای سیستم بتنآرمه نسبت به استفاده گسترده از تیرآهن در بسیاری از بناهای شهری و ساختمانی است.
هزینه اولیه و اقتصادی بودن مصالح و اجرا در بسیاری از بازارها
همانطور که می دانید جایگزین کردن میلگرد با تیر آهن به دلایل اقتصادی بسیار مورد توجه است. برای پروژههای معمولی، هزینه مصالح و نیروی انسانی برای اجرای بتنآرمه اغلب کمتر یا رقابتیتر از اسکلت فولادی است؛خصوصاً وقتی فولاد گران یا نیاز به پوششهای ضدحریق و پیچیدهتر باشد. به طور مثال در اجرای یک ساختمان ۵ طبقه با دویست متر زیر بنا، هزینه تمام شده ساختمان بتنی نسبت به ساختمان اسکلت فلزی حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد کمتر است. این میزان تلورانس نیز با توجه به نوسانات قیمت مقاطع فولادی متقیر است.
مقاومت در برابر آتش و نیاز کمتر به محافظت حرارتی
فولاد در دماهای بالا مقاومت سازهای خود را سریعتر از دست میدهد و برای رفتار آتشسوزی نیاز به پوشش یا عایق دارد؛ در مقابل اعضای بتنی، بهعلت جرم حرارتی و حفاظت پوششی، عملکرد آتشسوزی بهتری نشان میدهند. این یکی از دلایل مرسوم انتخاب بتنآرمه در ساختمانهایی با نیاز آتشنشانی بالا است. Metal Pro™ Buildings+1
ترکیب مزایای بتن و فولاد (عملکرد مرکب)
استفاده از بتن باعث مقاومت فشاری میگردد و میلگرد مقاومت کششی را تأمین میکند. این ترکیب در بسیاری از کاربردها (دالها، تیرهای بتنی، فونداسیونها و دیوارهای برشی) ابعادی اقتصادی و عملکرد مناسب را فراهم می کند. معمولا کارفرمایان این پروژه را به صرفه و کاربردی می دانند. (این اصل پایهای در مهندسی بتنآرمه است. American Cement Association+1
دسترسی به مصالح و نیروی کار محلی / فناوری ساخت
در مناطقی که تولید بتن، ازطریق تامین شن، سیمان و میلگرد کار اسانی است. همچنین نیروی کار بتنریزی سریعتر و ارزانتر است، اجرای سازههای بتنی در اولویت مهندسی سازه قرار می گیرد. همچنین هزینه تامین ،، حمل و نقل و نصب پروژه های اسکلت فلزی معمولا بالاتر از ساختمان های بنت آرمه است. HC Heavy Industry
عوامل محیطی و چرخهٔ عمر (LCA) و پایداری در برخی مطالعات
با انجام چند مطالعه در زمینه مقایسه چرخهٔ عمر سازه ها اثبات شده که در برخی موارد؛ ساختمان بتنی از نظر مصرف انرژی در طول عمر نسبت به اسکلت فولادی دارای مزیت است. اما این نتایج وابسته به پارامترها (منابع برق، بازیافت فولاد، طراحی جزئیات) متغیر است. این یک نتیجه نسبتا عمومی است و هیچ قطعیتی ندارد اما قابل استناد است.
دلایل فنی وایزو
بسیاری از کارشناسان اعتقاد دارند که سازه بتنی معمولاً نسبت به اسکلت فلزی مقاومت بهتری در برابر زنگزدگی و آتشسوزی دارد. بر اساس ایزوهای ISO 834 (استاندارد مقاومت در برابر آتش)، ISO 12944 (استاندارد محافظت در برابر خوردگی فولاد) و سایر ایزوهای مرتبط با مقاومت مصالح و دوام سازهها می توان با توجیه مهندسی شده ؛ میلگردها و سازه آرماتوربندی را جایگزین اصولی و فنی ساختمان اسکلت فلزی دانست.
همچنین این نکته را باید در نظر داشت که سازه ترکیبی بتن و میلگرد، با توجه به معیارهای سختی، پایداری و تحمل بارهای ثقلی و لرزهای مشخصشده در همین ایزوها، میتواند جایگزین مستند و قابل توجیه تیرآهن و سایر سازههای فولادی باشد.
مواردی که باید با دقت بدانید (تصحیح تصورات رایج)
البته این را در نظر داشته باشید که استفاده از میلگرد و ساختار بتن آرمه همیشه با اسکلت فلزی قابل جایگزینی نیست! در ادامه سعی می کنم صفر تا ۱۰۰ نکاتی را توضیح دهم که تصورات شما را نسبت به این موضوع عوض خواهد کزد و یک دید فنی پیدا می کنید:
میلگرد همیشه جایگزین تیرآهن نیست!
میلگرد یک آرماتور است که درون بتن قرار میگیرد. وقتی می گوییم اصطلاحا میلگرد جایگزین تیرآهن شده این یعنی برای تحمل بار سیستمهای بتنآرمه (با استفاده از میلگرد) جایگزین تسر آهن و اسکلت فولادی شده است. پس نباید گفت که خود میلگرد بهتنهایی جایگزین تیرآهن شده است.
فولاد در بسیاری از شرایط برتری دارد:
همیشه نمی توان روی ساختمان های بتن آرمه حساب کرد زیرا برای ساخت پلها، سازههایی با دهانههای بلند، ساختمانهای مرتفع با نیاز به سبکی و اجرای سریع، یا شرایطی که نیاز به قطعات پیشساخته فلزی است؛ قطعا استفاده از اسکلت فولادی (تیرآهن، مقاطع I، H) معمولاً از نظر فنی و اقتصادی انتخاب بهتری است. بنابراین انتخاب بین «بتنآرمه» و «اسکلت فولادی» تابع نیاز پروژه است و همیشه یک قائده کلی نیست!
ملاحظات زلزله و رفتار سازهای:
فولاد ذاتاً چکشخوار و شکلپذیر است و در زلزلههای شدید مزایایی دارد؛ اما با طراحی جزئیات مناسب، اعضای بتنی نیز ممکن است در برابر زلزله مقاومت خوبی داشته باشد. تصمیمگیری اینکه برای اجرای یک سازه روی اسکلت فلزی حساب کنیم یا اینکه ساختمان خود را با ترکیبی از بتن و میلگرد بسازیم کاملا به مقررات ، جزئیات اجرایی و تجربهٔ بستگی محلی دارد.
جمع بندی جایگزینی میلگرد با تیر آهن
در این مقاله خواندیم که با توجه به نکات فنی و اقتصادی همچون سهولت در اجرا و هزینه های کمتر همچنین بخاطر ایمنی بیشتر امروزه شاهد جایگزینی ترکیب میلگرد و بتن بجای ساختمان های اسکلت فلزی هستیم. البته هنوز هم ممکن است بستگی به شرایط سازه به استفاده از اتیر آ]ن احتیاج باشد.
پس باید این موارد به صورت فنی و کاملات خصصی توسط مهدسان و تکنسین های فنی بررسی گردد. امیدواریم این مقاله برای شما مفید واقع گردد. با توجه به مطالبی که گفتیم ممکن است نیاز به خرید میلگرد یا تیر آهن وجود داشته باشد. برای استعلام موجودی و قیمت می توانید با کارشناسان آهن باکس ارتباط برقرار کنید.
این مطلب در آینده نزدیک بروز رسانی میگردد.