انتخاب مصالح سازه ای

بیشتر پروژه‌های ساختمانی نیاز به استفاده از صدها مصالح مختلف دارد. این مصالح از بتن با مشخصات مختلف، فولاد ساختمانی با مشخصات مختلف، خشت، ملات، سرامیک، چوب و غیره متغیر است. از منظر اسکلت باربر سازه ای، آنها به‌طور کلی از فولاد ساختمانی، بتن، سازه بنایی و / یا چوبی، با استفاده از ترکیبی مناسب از هرکدام برای ایجاد یک سازه کارآمد، تشکیل می‌شوند. بیشتر سازه‌های تجاری و صنعتی در درجه اول با استفاده از فولاد ساختمانی یا بتن مسلح ساخته می‌شوند. هنگام طراحی سازه، مهندس باید تصمیم بگیرد که، اگر نه هر دو، کدامیک ازاین دو ماده برای طراحی مناسب تر است. در انتخاب مصالح ساختمانی فاکتورهای زیادی در نظر گرفته شده‌است. هزینه معمولاً یک عامل کنترل‌کننده است. با این حال، ملاحظات دیگری مانند وزن، مقاومت، قابلیت ساخت و ساز، در دسترس بودن، پایداری و مقاومت در برابر آتش قبل از اتخاذ تصمیم نهایی، مورد توجه قرار می‌گیرد.

 

    هزینه – هزینهٔ این مصالح ساختمانی کاملاً به موقعیت جغرافیایی پروژه و میزان در دسترس بودن مصالح وابسته است. همان‌طور که قیمت بنزین نوسان می‌کند، همین‌طور قیمت‌های سیمان، سنگدانه، فولاد و غیره نیز در نوسان است. حدود نیمی از هزینه‌های ساخت و اجرای سازهٔ بتن آرمه، ناشی از قالب‌بندی مورد نیاز برای اجرای بتن می‌باشد که مربوط به چوب و الوار لازم برای ساختن «قالب» یا ظرفی است که بتن در آن ریخته می‌شود و تا زمان گرفتن بتن در آن نگهداری می‌شود. هزینه قالب‌ها باعث می‌شود که بتن پیش ساخته، به دلیل کاهش هزینه و زمان، به عنوان گزینه‌ای مناسب برای طراحان باشد. با توجه به اینکه فولاد به صورت وزنی فروخته می‌شود، این مسئولیت طراح سازه است که در عین حفظ ایمنی طرح سازه‌ای، سبک‌ترین اعضای ممکن را برای سازه مشخص کند. یک روش دیگر در طراحی سازه، برای کاهش هزینه‌های سازه، استفاده از اعضای فولادی یکسان به میزان زیاد و تا حد امکان، عدم استفاده زیاد از اعضای منحصر به فرد و متنوع است.

    نسبت مقاومت به وزن – مصالح ساختمانی معمولاً براساس نسبت مقاومت به وزن یا مقاومت ویژه طبقه‌بندی می‌شوند. این به عنوان مقاومت یک ماده نسبت به چگالی آن تعریف می‌شود. این نسبت برای مهندس سازه نشانه‌ای است که یک نوع از مصالح ساختمانی در مقایسه با وزن آن، تا چه اندازه مفید است. با توجه به اینکه، وزن مصالح (به‌طور معمول) ارتباط مستقیم با هزینه آن و سهولت در ساخت دارد. مقاومت فشاری بتن معمولاً ده برابر مقاومت کششی آن است و در نتیجه نسبت بالای مقاومت به وزن آن فقط در مورد مقاومت فشاری آن است.

    پایداری – بسیاری از شرکت‌های ساختمانی و فروشندگان مصالح، برای تبدیل خود به شرکتی بیشتر سازگار با محیط زیست، در تلاش هستند. پایداری به یک موضوعِ مطرحِ کاملاً جدید برای مواد و مصالحی که قرار است برای چند نسل زمانی مختلف در محیط زیست قرار داده شوند، تبدیل شده‌است. ماده‌ای پایدار محسوب می‌شود که، هم در زمان نصب و هم در طول چرخهٔ عمر مواد، کمترین تأثیر را بر محیط زیست داشته باشد. بتن آرمه و فولاد ساختمانی، هر دو؛ در صورت استفاده صحیح، از این قابلیت که یک گزینه ساخت و ساز پایدار باشند، برخوردار هستند. بیش از ۸۰٪ از اعضای فولاد ساختمانی، امروزه از فلزات بازیافت شده به نام فولاد A992 ساخته می‌شوند. اعضای ساخته شده از این ماده، نسبت به اعضای فولادی که قبلاً مورد استفاده قرار می‌گرفتند (درجه A36) ارزان‌تر است و همچنین از نسبت مقاومت به وزن بالاتری برخوردار استاز دیدگاه پایداری نیز بتن مسلح می‌تواند گزینه‌ای بسیار پایدار باشد. مصالح تشکیل دهندهٔ بتن، به‌طور طبیعی موادی هستند که برای محیط زیست مضر نیستند. همچنین، امروزه می‌توان بتن را به صورت نفوذپذیر اجرا کرد به طوری که به جریان آب اجازه دهد در یک سطح روسازی شده جریان یابد و در نتیجه، حجم ساخت و سازهای زیرساختی بیشتر؛ که خود می‌تواند سبب تخریب احتمالی بیشتر محیط زیست شود، کاهش یابد. همچنین بتن را می‌توان خرد کرده و از آن در مصارف بتنی آینده، به عنوان مصالح سنگی (سنگدانه) استفاده کرد؛ به این معنی که لزوماً از آن فقط برای محل دفن زباله استفاده نمی‌شود.

    مقاومت در برابر آتش – یکی از خطرناک‌ترین خطرات ساختمان، خطر آتش‌سوزی است. این امر به ویژه در آب و هوای خشک، بادی و برای سازه‌های چوبی صادق است. ملاحظات ویژه باید برای فولاد ساختمانی در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که ساختمان در شرایط خطرناک آتش‌سوزی قرار ندارد. بتن آرمه از نظر ذاتی در صورت بروز آتش‌سوزی تهدیدی ایجاد نمی‌کند و حتی در برابر گسترش آتش و همچنین دما مقاومت می‌کند. این امر باعث می‌شود که بتن از نظر عایق بودن، از مصالح عالی باشد و با کاهش انرژی مورد نیاز برای حفظ آب و هوا، «پایداری» ساختمان را بهبود بخشد.

    خوردگی – هنگام انتخاب نوع مصالح یک سازه، در نظر گرفتن دوره عمر ساختمان مهم است. برخی از مصالح نسبت به خوردگی ناشی از عناصر محیط اطراف خود مانند آب، گرما، رطوبت یا نمک حساس هستند. هنگام نصب یک مادهٔ ساختمانی، برای جلوگیری از خطرات احتمالی خوردگی، باید ملاحظات خاص در نظر گرفته شود. این امر همچنین باید برای ساکنین ساختمان روشن شود زیرا ممکن است یک فرایند تعمیر و نگهداری برای جلوگیری از خوردگی لازم باشد. به عنوان مثال، فولاد ساختمانی نمی‌تواند در معرض عوامل محیطی باشد زیرا هرگونه رطوبت یا تماس با آب باعث زنگ زدگی آن می‌شود. در هنگام زنگ زدگی فولاد، یکپارچگی سازه‌ای ساختمان به خطر افتاده و برای بقیه ساکنین یا ساکنین ساختمان‌های اطراف آن نیز خطر احتمالی ایجاد می‌کند.

 

 

Recommended Posts