اسکلت بتنی از انواع کاربردی و رایج سیستمهای سازهای بوده که در طراحی آن از بتن آرمه یا بتن مسلح استفاده شده است. بتن آرمه در واقع بتنی است که در ساختار آن از میلگرد استفاده میشود و این متریال نقش بسیار مهمی در افزایش مقاومت کششی و دوام بتن دارد. قیمت اسکلت بتنی در مقایسه با دیگر سیستمهای سازهای به ویژه اسکلت فلزی به دلیل قیمت مناسب مصالح و همچنین فرایند اجرایی ساده آن پایین بوده و همین موضوع نیز باعث شده به صورت گسترده در صنعت ساختمان سازی مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی با اجرای اسکلت بتنی به صورت صحیح و اصولی میتوان استحکام و دوام سازه را بالا برد و مقاومت آن را در برابر بارها و نیروهای وارده افزایش داد.
در ادامه این مطلب ضمن معرفی اسکلت بتنی و تاریخچه پیدایش آن قصد داریم به اجزای سازنده این اسکلتها، انواع آنها و مراحل اجرای اسکلت بتنی بپردازیم و در آخر به قیمت اسکلت بتنی و تفاوت این اسکلتها با اسکلت فلزی پیش ساخته و ساختمان بتن پیش ساخته اشاره کنیم که امیدواریم این مطالب مورد توجه و استفاده شما مخاطبان قرار گیرد.
معرفی اسکلت بتنی
اسکلت بتنی یک سیستم سازهای مقاوم و پرکاربرد در ساختمان سازی بوده که بر پایه بتن مسلح طراحی شده است. بتن مورد استفاده در این سیستم از طریق میلگردها و آرماتورها تسلیح شده تا از مقاومت و دوام بیشتری در برابر بارها و نیروهای وارده برخوردار شود. در اسکلتهای بتنی از بتن مسلح برای طراحی ستونها، تیرها، دالها و غیره استفاده میشود و این اجزا در کنار هم و به صورت پیوسته ساختار اصلی اسکلت را تشکیل میدهند. اسکلتهای بتنی در برابر شرایط محیطی بسیار مقاوم هستند و از استحکام و دوام بالایی در برابر فشارها و نیروهای وارده برخوردارند. به دلیل استحکام و مقاومت بالای بتن در برابر بارهای سنگین از این اسکلتها به صورت گسترده در طراحی ساختمانهای مرتفع و با ابعاد بزرگ استفاده میشود. همچنین بتن بکار رفته در طراحی این سازهها از دوام بالایی در برابر رطوبت و تغییرات دمایی برخوردار است.
تاریخچه پیدایش و اجرای اسکلت بتنی در جهان و ایران
تاریخچه استفاده از بتن به دوران باستان برمیگردد که رومیان از مخلوط آهک، سنگریزه، آب و خاکستر آتشفشانی برای ساخت سازهها استفاده میکردند؛ البته با این تفاوت که در این بتن از فولاد استفاده نمیشد. این روش قرنها ادامه داشت تا اینکه در اوایل قرن نوزدهم میلادی و در سالهای ۱۸۲۴ و ۱۸۴۹ به ترتیب سیمان پرتلند و اولین بتن آرمه یا بتن مسلح اختراع شد.
سپس در اواخر قرن نوزدهم مهندسان قوانینی را در رابطه با مقاومت بتن و فولاد تدوین کردند که در پی آن اولین ساختمانهای چندطبقه بتنی در اروپا و آمریکا ساخته شد. اوایل قرن بیستم میلادی نیز با انقلابی در بتن همراه بود که در این دوره اجرای اسکلتهای بتنی نقش بسیار مهمی در ساخت و سازها داشت. همچنین استفاده از افزودنیها و روانکنندهها در بتن افزایش یافت و تکنیکهای جدیدی چون بتن پیش تنیده و بتن پس تنیده وارد صنعت ساختمان سازی شد که این توسعه تا به امروز ادامه دارد.
تاریخچه پیدایش و اجرای اسکلت بتنی در ایران به دوره قاجار برمیگردد هر چند که در این دوره از بتن و سیمان به صورت محدود استفاده میشد. ولی بعد از آن و در دهه ۲۰ شمسی با تأسیس کارخانههای سیمان و روی کار آمدن بتن مسلح ساخت و سازها وارد یک دوران مدرن شدند. در دهه ۴۰ و ۵۰ شمسی استفاده از اسکلتهای بتنی گسترش یافت و شرکتهای خارجی برای اجرای پروژههای بزرگ وارد ایران شدند. پس از انقلاب نیز همین روند ادامه داشت تا اینکه در دهه ۷۰ و ۸۰ شمسی بتن آماده، قالب تونلی و دیوار برشی بتنی نیز در این سیستم مورد بهرهبرداری قرار گرفت. از دهه ۹۰ شمسی به بعد نیز استفاده از بتن خود متراکم، بتن الیافی و بتن توانمند نیز گسترش یافت.
اجزای اسکلت بتنی
در اجرای اسکلت بتنی از اجزا و بخشهای مختلفی استفاده میشود که از جمله آنها میتوان به ستون بتنی، تیر بتنی، دال بتنی، فونداسیون و دیوار برشی اشاره کرد. ستونها در واقع اجزای عمودی اسکلتهای بتنی هستند که وظیفه انتقال بارهای محوری فشاری از بخشها بالایی سازه به بخشهای پایینی و از آنجا به زمین را برعهده دارند. از تیرها نیز به عنوان اجزای افقی اسکلتهای بتنی یاد میشود که از آنها برای انتقال بار طبقات و سقف به بخش ستون سازه و در نهایت به فونداسیون و زمین استفاده میشود. البته تیرهایی که برای این کار استفاده میشوند خود به دو دسته تیرهای اصلی و ثانویه تقسیمبندی میشوند.
دالهای بتنی از دیگر بخشهای اسکلت بتنی هستند که از آنها برای پوشش ساختمان و تحمل بارهای خمشی و عمودی استفاده میشود. دالها در انواع مختلفی چون دال تخت، مشبک و قارچی مورد استفاده قرار میگیرند. دیوار برشی نیز در قسمت خارجی سازه قرار میگیرد و از آن برای کنترل بارهای جانبی ناشی از زلزله و باد شدید استفاده میشود. فونداسیون بتنی که در پایینترین قسمت این سیستم جای گرفته بارهای وارده از سمت ستونها را به زمین منتقل می کند.
انواع اسکلت بتنی
اجرای اسکلت بتنی بسته به نوع طراحی، نحوه اجرا و کارایی که دارد در انواع مختلفی چون اسکلت درجا بتنی، اسکلت پیشساخته بتنی و اسکلت تونلی بتنی صورت میگیرد که در ادامه به صورت مختصر به معرفی هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.
اسکلت بتنی درجا
اسکلت بتنی درجا از انواع رایج و کاربردی اسکلتهای بتنی بوده که در محل اجرای پروژه ساخته میشود. برای اجرای این اسکلت از قالبهای موقت بتن ریزی استفاده میشود و کاربرد گستردهای در اجرای پروژههای بزرگ و با پیچیدگی بالا دارد. از مزایای اجرای اسکلت بتنی درجا میتوان به مقاومت بالای این سیستم در برابر نیروهای وارده و عوامل محیطی اشاره کرد. همچنین این سیستم از انعطافپذیری لازم برای طراحی برخوردار بوده و از آن میتوان برای اجرای انواع پروژههای ساخت و ساز استفاده کرد.
اجرای اسکلت بتنی پیشساخته
اسکلت بتنی پیشساخته از دیگر انواع متداول اسکلتهای بتنی بوده که در محل کارخانه و به صورت پیشساخته تولید شده و سپس جهت اجرا به محل پروژه منتقل میشود. از مزایای این سیستم میتوان به سرعت بالای نصب و اجرای آن به دلیل استفاده از قطعات بتنی پیش ساخته اشاره کرد. همچنین سیستم بتنی پیشساخته از دقت بالایی در اجرا برخوردار بوده و احتمال خطا در ساخت و ساز را کاهش میدهد. در آخر استفاده اسکلتهای بتنی پیشساخته باعث کاهش نیاز به نیروی اجرایی و در نتیجه کاهش هزینههای پروژه میشود.
اسکلت بتنی تونلی
اسکلت بتنی تونلی نوعی سیستم قالب بندی با بتن بوده که در آن دیوارها و سقف به صورت همزمان بتن ریزی میشوند. این نوع سیستم بیشتر برای طراحی ساختمانهای با تعداد طبقات بالا استفاده میشود و یک روش مناسب برای طراحی سازههای بزرگ و مرتفع به شمار میرود. از طرفی اجرای اسکلت تونلی بتنی به دلیل سرعت اجرایی بالایی که دارد باعث صرفهجویی در زمان اتمام پروژه میشود و این سیستم از مقاومت بالایی در برابر نیروهای ناشی از زلزله برخوردار است.
مزایای استفاده از اسکلت بتنی
اجرای اسکلت بتنی به دلیل نوع ساختار و ویژگیهایی که دارد از مزایای بسیاری برخوردار بوده که باعث شده این سیستم از کاربرد و محبوبیت بالایی در صنعت ساختمان سازی برخوردار باشد. در ابتدا به دلیل بومی بودن اجزای تشکیلدهنده بتن، اجرای این سیستم از هزینه مناسب و مقرون به صرفهای برخوردار است. علاوه بر آن بتن از قابلیت شکلدهی برخوردار بوده و که میتوان بر اساس نیاز و شرایط کاری از آن در طراحی اشکال و مقاطع مختلف استفاده کرد. همچنین بتن در برابر آتش بسیار مقاوم بوده و میتواند ایمنی سازه را در هنگام وقوع آتشسوزی بالا ببرد.
از دیگر مزایای اجرای اسکلتهای بتنی میتوان به مقاومت بالای آن در برابر رطوبت اشاره کرد که باعث میشود از دوام و طول عمر بالایی برخوردار و به مراقبت و رسیدگی کمتری نیز نیاز داشته باشد. از طرفی این سیستم به دلیل اجرای آسان تر در مقایسه با سیستم فلزی نیاز کمتری به نیروی متخصص دارد. از دیگر مزایای اجرای اسکلت بتنی میتوان به بهرهوری انرژی پایین آن در مقایسه با سازه فلزی اشاره کرد که برای ساخت آن به مقدار انرژی کمتری نیاز است.
معایب استفاده از اسکلت بتنی
اسکلتهای بتنی در کنار مزایای بسیاری که دارد از یک سری معایب نیز برخوردار بوده که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. اسکلت بتنی به دلیل استفاده از بتن در طراحی آن از وزن بیشتری در مقایسه با دیگر سازهها برخوردار است که باعث افزایش وزن و بار مرده سازه میشود. مورد دیگر به مقاومت کششی پایین این اسکلتها مربوط میشود که در مقایسه با اسکلت فلزی از تحمل نیروی کششی پایینی برخوردار هستند. همچنین میزان هدر رفتن مصالح در اجرای اسکلت بتنی بیشتر از نوع فلزی است و این نوع اسکلت سرعت اجرایی پایینی دارد که باعث طولانی شدن زمان اتمام پروژه میشود. در آخر امکان ترمیم بافتهای آسیبدیده اسکلت بتنی به دلیل ساختار خاصی که دارد دشوار خواهد بود.
مراحل مختلف اجرای اسکلت بتنی
اجرای اسکلت بتنی شامل یک سری مراحل از جمله آرماتوربندی، قالب بندی، بتن ریزی و غیره بوده که در این بخش به صورت مختصر به معرفی و بررسی آنها می پردازیم:
مرحله آرماتور بندی در اجرای اسکلت بتنی
این مرحله از اجرای اسکلتهای بتنی به آمادهسازی آرماتورها اختصاص داده میشود که وظیفه حمل نیروهای کششی را برعهده دارند. فرایند خم کردن آرماتورها میتواند به صورت دستی و یا با استفاده از دستگاههای مخصوص انجام شود. پس از آمادهسازی آرماتورها نوبت به نصب و اجرای آنها همراه با میلگردها میرسد که این کار هم در بخش فونداسیون اسکلتهای بتنی و هم در دیگر بخشها از جمله ستونها، تیرها، سقف و غیره انجام میشود. همچنین برای وصله کردن آرماتورها میتوان از وصلههای مکانیکی، جوشی، پوششی و غیره استفاده کرد.
مرحله قالب بندی در اجرای اسکلت بتنی
پس از اتمام فرایند آرماتوربندی نوبت به قالب بندی آرماتورها میرسد که این قالبها وظیفه نگهداشتن بتن تا زمان خشک شدن را برعهده دارند. این قالبها بسته به کاربری که دارند ممکن است به صورت افقی یا عمودی بر روی زمین و یا به صورت افقی در ارتفاع خاصی بسته شوند که برای نگهداشتن آنها در ارتفاع معمولاً از ابزاری با عنوان شمع استفاده میشود. همچنین جنس شمعهایی که برای فرایند قالب بندی و شمعبندی مورد استفاده قرار میگیرند میتواند از چوب یا فلز باشد.
مرحله بتن ریزی و ویبره کردن
پس از اجرای آرماتور بندی و قالب بندی نوبت به فرایند بتن ریزی در اجرای اسکلت بتنی میرسد که این کار میبایست با دقت بالا صورت گیرد. بتنی که برای این کار مورد استفاده قرار میگیرد میبایست به اندازهای روان باشد که بتواند تمام فضاهای داخل قالب به همراه فضای پیرامون میلگردها و آرماتورها را بپوشاند. البته برای افزایش کیفیت کاری در این مواقع از دستگاهی با عنوان ویبره استفاده میشود که به خارج کردن هوا از داخل بتن و پخش شدن یکنواخت آن در قالبها و فضای بین آرماتورها کمک زیادی می کند.
مرحله باز کردن قالبها و عملآوری بتن
پس از اتمام فرایند بتن ریزی و خشک شدن آن نوبت به جداسازی قالبها میرسد که برای این کار لازم است بتن به استحکام و مقاومت مورد نظر دست یابد. همچنین از یک سری روشها نیز میتوان برای عملآوری هر چه بهتر بتن استفاده کرد که به افزایش استحکام و دوام آن کمک زیادی می کند.
قیمت اسکلت بتنی
قیمت اسکلت بتنی به عوامل و فاکتورهای مختلفی بستگی دارد که لازم است قبل از اجرا مورد توجه قرار گیرند. نوع و کیفیت مصالح مورد استفاده در اجرای اسکلت بتنی از فاکتورهای مؤثر بر قیمت و هزینه اجرای آن بوده که تأثیر زیادی بر کیفیت و دوام بتن دارد. هر چه کیفیت متریال مورد استفاده در ساخت این سازهها (ماسه، سیمان، میلگرد و غیره) بیشتر باشد قیمت اسکلت بتنی نیز بالاتر خواهد بود. هزینه نیروی کار و میزان مهارت و تخصص آنها از دیگر مواردی است که میتواند بر قیمت اسکلت بتنی تأثیرگذار باشد. هر چه تخصص و مهارت نیروی اجرایی بیشتر باشد طبیعتاً دستمزد بالاتری را نیز برای اجرای اسکلت بتنی درخواست میکنند.
در کنار این موارد سست بودن زمین و نیاز به اجرای فونداسیون عمیق نیز باعث افزایش هزینههای اجرایی و در نتیجه بالا رفتن قیمت اسکلت بتنی میشود. موقعیت جغرافیایی پروژه و فاصله آن از محل تهیه مصالح از دیگر فاکتورهایی است که میتواند بر قیمت اسکلت بتنی تأثیر بگذارد. هر چه این فاصله بیشتر باشد به هزینه بیشتری برای جابجایی و انتقال مصالح نیاز است و همین موضوع باعث بالا رفتن هزینههای اجرایی میشود. ابعاد پروژه و تعداد طبقات در نظر گرفته شده برای اجرای اسکلت بتنی فاکتور دیگری است که باعث تفاوت در هزینههای اجرایی و قیمت اسکلت بتنی میشود.
افزایش تعداد طبقات باعث میشود به مصالح بیشتری برای اجرا نیاز باشد. کیفیت قالب بندی و مدت زمان اجرا دو فاکتور مهم دیگر در این زمینه بوده که میتوانند بر هزینه اجرای اسکلت بتنی تأثیر داشته باشند. استفاده از قالبهای باکیفیت و با طراحی خاص باعث بالا رفتن هزینههای اجرایی در طراحی این سازهها میشود. از طرف دیگر هر چه زمان اجرای پروژه طولانیتر باشد به هزینه بیشتری برای دستمزد کارگران و رسیدگی به امور روزانه آنها نیاز است.
تفاوت اجرای اسکلت بتنی با ساختمان بتن پیشساخته
در رابطه با نحوه اجرای اسکلت بتنی و ساختمان بتن پیشساخته میتوان گفت که این سازهها از نظر محل ساخت، کیفیت بتن، سرعت اجرا، هزینهها و غیره تفاوتهایی با هم دارند که لازم است قبل از اجرای آنها مورد توجه قرار گیرند. ساخت اسکلتهای بتنی معمولاً در محل پروژه صورت میگیرد ولی قطعات ساختمان بتن پیش ساخته نخست در کارخانه تولید شده و سپس برای اجرا به محل پروژه انتقال مییابند. از نظر سرعت کاری نیز مراحل اجرای اسکلت بتنی به دلیل نیاز به آمادهسازی بتن کندتر پیش میرود، در حالی که این فرایند در ساختمان بتن پیشساخته به دلیل استفاده از قطعات بتنی آماده با سرعت بالایی اجرا خواهد شد. در ادامه به دیگر تفاوتهای اسکلت بتن با ساختمان بتن پیشساخته در قالب یک جدول خواهیم پرداخت.
| ویژگی | اسکلت بتنی درجا | ساختمان بتن پیشساخته |
| محل ساخت | در محل اجرای پروژه | در کارخانه با کنترل کیفیت |
| کیفیت بتن اجرایی | بستگی به شرایط اجرایی دارد | یکنواخت و کنترل شده |
| اتصالات سازهای | یکپارچگی کامل اتصالات بتن | نیاز به اتصال قطعات با اتصالات ویژه |
| سرعت اجرایی | کندتر | سریعتر |
| هزینههای اولیه | معمولاً کمتر | معمولاً بیشتر |
| میزان مقاومت و دوام | خوب – بستگی به نحوه اجرا دارد | بسیار بالا |
| نیاز به نیروی متخصص | کمتر | بیشتر – به دلیل نصب اتصالات |
| احتمال خطای انسانی | بیشتر | کمتر |
| محدودیتهای حملونقل | ندارد | دارد – به دلیل ابعاد خاص قطعات |
| کاربری | پروژههای مسکونی و شهری، فضاهای کوچک | پروژههای صنعتی، پروژههای بزرگ و انبوهسازی |
تفاوت اجرای اسکلت بتنی با اسکلت فلزی
اجرای اسکلتهای بتنی از نظر فرایند ساخت، زمان اجرا و هزینهها تفاوتهایی با اسکلت فلزی دارد که باعث میشود سازندگان بسته به شرایط و نیاز کاری که دارند از یکی از این روشها برای ساختوساز خود استفاده نمایند. فرایند اجرای اسکلت فلزی به دلیل استفاده از قطعات پیشساخته و آماده، سریع بوده و در طرف مقابل اجرای اسکلت بتنی به دلیل زمان بر بودن فرایند قالب بندی، بتن ریزی و عمل آوری کند خواهد بود. از نظر هزینههای اجرایی نیز میتوان گفت که هزینههای اولیه در اجرای اسکلت بتنی به دلیل نوع متریال و فرایند اجرایی سادهتری که دارد کمتر از اسکلت فلزی خواهد بود. در ادامه و در قالب جدول زیر به بررسی بیشتر تفاوتهای اسکلت بتنی و اسکلت فلزی خواهیم پرداخت.
| ویژگی | اسکلت بتنی | اسکلت فلزی |
| فرایند اجرایی | از طریق قالببندی، آرماتوربندی و بتنریزی | از طریق برشکاری، جوشکاری و پیچ و مهره قطعات فلزی |
| ظرفیت حمل بار اسکلت | دارای ظرفیت حمل بار کمی است | دارای ظرفیت حمل بار قابلملاحظهای است |
| انعطافپذیری طراحی | دارای محدودیت است به ویژه در دهانههای بزرگ | انعطافپذیری بالا در طراحی به ویژه در دهانههای بزرگ |
| مقاومت کششی اسکلت | مقاومت کششی کمتر است | مقاومت کششی بالایی دارد |
| مقاومت در برابر آتش | بالا | کمتر و نیازمند تمهیدات مقاومسازی |
| مقاومت در برابر زلزله | به نسبت کمتر به دلیل وزن بالا و انعطافپذیری کم | به نسبت بیشتر به دلیل وزن پایین و انعطافپذیری بالا |
| مدت زمان اجرا | زمانبر – به دلیل فرایند قالببندی، بتنریزی و عملآوری | سریعتر – به دلیل استفاده از قطعات آماده و مونتاژ آنها |
| طول عمر و نگهداری | طول عمر بالا و نیاز به نگهداری کمتری | طول عمر بالا ولی نیاز به نگهداری دورهای |
| مقدار هزینه اجرایی |
هزینه اولیه پایین وبی به دلیل زمان بر بودن پروژه هزینه نهایی میتواند بالا باشد. | هزینه اولیه بالاتر ولی به دلیل سرعت بالا در اجرا در دیگر هزینهها صرفهجویی میشود |
کلام پایانی: اجرای اسکلت بتنی یا اسکلت فلزی کدام یک مناسبتر است؟
در رابطه با این موضوع که کدام یک از اسکلتهای بتنی یا فلزی میتوانند انتخاب مناسبتری برای ساختوساز باشند، میتوان گفت که این موضوع تا حد زیادی بستگی به نیاز کاری سازندگان، شرایط اجرایی و بودجه آنها دارد که از کدام نوع سیستم برای ساختمان سازی استفاده کنند. از طرفی هر کدام از این سیستمها از یک سری ویژگیها و مزایا برخوردار هستند که میتوانند جوابگوی نیاز سازندگان در شرایط کاری مختلف باشند؛ لذا قبل از اجرای اسکلت بتنی یا اسکلت فلزی میبایست به قابلیتهای هر کدام از این سیستمها و تفاوتهای آنها توجه شود که جدولهای مندرج در این مطلب میتوانند راهنمای بسیار مناسبی برای این کار باشند.
اجرای اسکلت بتنی یک فرایند چندمرحلهای بوده که نحوه اجرای آنها تأثیر زیادی بر کیفیت و دوام این سازه در شرایط کاری و محیطی مختلف دارد. مراحل مختلف اجرای این سیستم از گودبرداری گرفته تا اجرای فونداسیون بتنی، آرماتوربندی، قالب بندی و عملآوری میبایست با دقت و جزئیات بالا انجام شود تا سازه طراحی شده از مقاومت کافی در برابر بارها و نیروهای وارده برخوردار باشد. البته استفاده از مصالح باکیفیت در اجرای بتن و رعایت استانداردهای مهندسی نیز نقش بسزایی در تحقق این موضوع خواهد داشت که لازم است به طور جدی مورد توجه قرار گیرند.
همچنین نظارت دقیق بر اجرای اسکلتهای بتنی نیز میتواند به روند اجرای صحیح و اصولی این سازهها کمک زیادی کند. در آخر قیمت اسکلت بتنی در مقایسه با دیگر سیستمهای سازهای مناسب و مقرون به صرفه بوده و همین موضوع نیز باعث شده از کاربرد گستردهای در ساختمان سازی برخوردار باشد.