تفاوت ساختار فلزی و بتنی
ساختار فلزی و بتنی دو نوع سازه متفاوت هستند که در ساختمان و سازه های مختلف استفاده می شوند. هر کدام از این دو ساختار دارای ویژگیهای منحصر به فرد خود هستند که ما به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
ساختار فلزی در برابر ساختار بتنی از این نظر برتری دارد که به دلیل وزن کمتر خود، سازه ساختار فلزی قدرتی بیشتر دارد و در برابر لرزه ها و نیروهای جانبی نیز مقاوم تر است. همچنین، این نوع سازه به آسانی ترمیم می شود و هزینه برای نگهداری و تعمیر آن نیز کمتر است.
به مقابله با این موضوع، ساختار بتنی مقاومت پایین تری به دست می آورد که مبنای آن عمق و ارتفاع بیشتری است که در جا آمده است. سازه های بتنی عموماً از نظر سطح مقطع و شکل بندی، محکم تر هستند و طول عمر آنها بیشتر است. البته به دلیل وزن بالاتر سازه های بتنی، مقاومت کمتری در برابر لرزه ها و نیروهای جانبی دارند.
علاوه بر این، باید توجه داشت که ساختار فلزی بسیار زیبا و جذاب است و جزء انواع معماری مدرن و صنعتی محسوب می شود که از آن در طراحی و ساخت ساختمان ها استفاده می شود. در برابر آن، ساختار بتنی به طور کلی پیش روی مشکلاتی از جمله ضعف زیبایی و نقش بسته شدن در مقایسه با ساختار فلزی برخوردار است.
به طور خلاصه، می توان گفت ساختار فلزی و بتنی هر کدام ویژگی های خود را دارند که در برابر نیروها و شرایط مختلف مقاوم تر هستند. بنابراین برای هر نوع ساختمان و سازه، باید دلیل استفاده از هر یک از این دو ساختار را در نظر گرفت.
پایداری و مقاومت ساختارهای فلزی در برابر زلزله
زلزله یکی از بزرگترین و پرخطرناک‌ترین حوادث طبیعی است که می‌تواند شدیدا به سلامت و جان افراد و همچنین به حیات و حریم خانه‌ها و ساختمان‌ها آسیب وارد کند. بدین منظور صنعت ساخت و ساز فعالیت‌هایی را انجام داده است تا ساختمان‌ها و سازه‌های فلزی را در برابر زلزله مقاوم کند.
در ساخت سازه‌های فلزی، پایداری و مقاومت به عنوان دو عنصر اصلی و حیاتی در مقابله با زلزله مدنظر بوده و هدف سازنده‌ها این است که به‌طور جدی به این موضوع توجه کنند تا هنگام وقوع زلزله، سلامت و ایمنی افراد و ساختمان‌ها حفظ شوند. دراین راستا معماران و مهندسین با توجه به الزامات و معیارهای مشخصی، برای سازه‌ها به طور مناسب کنترل لرزه و استحکام فلزی را تضمین کرده و ساختارهایی که در معرض قرار گرفتن در زلزله هستند به‌طور قابل قبولی در مقابل آن مقاوم باشد.
یکی از بهترین روش‌های افزایش پایداری و مقاومت ساختمان‌های فلزی در برابر زلزله، استفاده از سیستم‌های سازه‌ای ارتعاشی خود را دارد. این سیستم، به وسیله یک یا چند دستگاه تغییر شکل ذاتی (به نام تماس‌دهنده) به جای سازه معمولی به کار می‌رود .این سیستم در زمان وقوع زلزله، تغییرات دینامیکی را جذب و انتقال می‌دهد. به این ترتیب، سطح تجربه‌شده خطر بعد از زلزله به صورت قابل ملاحظه کاهش می‌یابد، هنگامی که نیروهای زلزله وارد سازه می‌شوند.
در نتیجه، با توجه به اهمیت مقاومت در برابر زلزله و به‌منظور جلوگیری از وقوع تلفات بشری و آسیب به زیرساخت‌ها و ساختمان‌ها، توانایی سازنده‌ها در خلق سازه‌های فلزی پایدار و مقاوم در برابر زلزله و حفظ زیرساخت‌های شهری به عنوان یکی از اولویت‌های مهم قلمداد می‌شود. علاوه‌بر این، توسعه و بهره‌برداری از فناوری‌های بیشتر در زمینه تجهیزات حرفه‌ای و افزایش برداشت کنترل لرزه از سازه‌های فلزی به دلیل مزایای زیادی که دارند، جذابیت ویژه‌ای دارد.
پایداری و مقاومت ساختارهای بتنی در برابر زلزله
ساختارهای بتنی به دلیل مقاومت بالا، مقرون به صرفه بودن در ساخت و نگهداری و سازگاری با شرایط محیطی، از دید مهندسی عمران از اهمیت بالایی برخوردارند. برای اینکه این ساختارها بتوانند در برابر رخدادهای زلزله، یکی از خطرناک‌ترین فعالیت‌های زمین شناسی، مقاومت داشته باشند، باید به چند عامل مهم توجه کرد.
اولین مهمترین عامل مورد توجه قرارگیردن سازه مقاوم در برابر زلزله، طراحی صحیح و طراحی مطلوب با توجه به اصول معماری سازه بتنی است. با استفاده از این اصول، سطح مقاومت و ایمنی سازه و مقاومت اساسی سازه بتنی بسیار بالا خواهد بود. طراحی صحیح در ساخت سازه‌ها، شامل تعیین فاصله و ارتفاع ستون‌ها و استفاده از ورق‌های بسیار قوی و نیرومند است.
به عنوان دومین عامل، رعایت اصول مقاومت مصالح نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. این مورد به دلیل اینکه مصالح سازه‌های بتنی توانایی دارند که نوسازی و باز سازی کامل پس از یک زلزله را انجام دهند. با استفاده از اصول مقاومت مصالح و مصالح قوی، سازه‌های بتنی قابلیت دفاع در برابر زلزله خواهند داشت و نابودی و خسارت کمتری در ساختمان به وجود خواهد آمد.
سومین عامل، عامل ژئوتکنیکی است. با توجه به آنکه زلزله بر روی سازه سبب ایجاد نیروی لرزه‌ای می‌شود، حفاظت ساختمان در برابر زمین لرزه بسیار مهم است. برای عملکردهایی مانند مقاومت در برابر لرزه، سازه‌های بتنی باید درست و با رعایت قوانین اصولی سازماندهی شوند، تا بتوانند تحت وزن زمین‌لرزه‌های شدید نیز ایستادگی داشته باشند.
در نهایت، روش‌های مدیریت مناسب در برابر رویدادهای زلزله و کوچک‌ترین خسارت‌های احتمالی قبل از وقوع زلزله، مهمترین عامل برای پایداری و مقاومت سازه‌های بتنی در برابر زلزله است. تکنیک‌های هوشمندانه و روش‌های مختلف از جمله پیش‌بینی زلزله، اعتمادسازی جوامع در مورد برنامه‌ریزی اضطراری و احتیاطی، و ماسک برای مقابله با فشارهای لرزه‌ای، می‌تواند نقش موثری در مقاومت و پایداری سازه‌های بتنی در برابر زلزله داشته باشند.
قابلیت انعطاف پذیری و شکل پذیری در ساختارهای فلزی
انعطاف پذیری و شکل پذیری در ساختارهای فلزی یکی از ویژگیهای مهم این مواد است. فلزات در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، هوانوردی، ساختمان سازی و ابزارآلات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انعطاف پذیری فلزات به معنای توانایی آنها برای انجام تغییرات شکلی و اندازه‌ای موقتی است. به عبارت دیگر، فلزات قابلیت انعطاف و تغییر شکل را دارند.
در فرایند ساخت فلزات، این ویژگی به وسیله پردازش حرارتی و مکانیکی برای به حداکثر رساندن انعطاف پذیری آنها افزایش می‌یابد. تغییرات دمایی و فشاری به عنوان عواملی که می‌توانند روی شکل پذیری فلزات تأثیر بگذارند، مطرح هستند. این عوامل می‌توانند باعث تغییر شکل یک پاره فلزی شود و به این ترتیب قابلیت ایجاد شکل‌های مختلف را در فلزات فراهم می‌کنند.
قابلیت انعطاف پذیری فلزات تأثیر زیادی بر روی کاربرد آنها در صنایع دارد. در ساختمان‌سازی، قابلیت انعطاف پذیری فلزات اجازه می‌دهد تا در ساختمان‌های بلند و عظیم، فلزات برای جابجایی و استحکام بیشتر از آنها بهره گرفته شود. همچنین، قابلیت انعطاف پذیری فلزات در عملیات پزشکی به عنوان ابزارهای جراحی و عملیاتی استفاده می‌شود.
در نهایت، می‌توان گفت که انعطاف پذیری و شکل پذیری در ساختار فلزی، ویژگیهای مهمی هستند که به دلیل کاربرد گسترده عظیم و استفاده در صنایع مختلف، به دانشمندان و مهندسین فلزات اجازه می‌دهد تا موادی را بوجود آورند که قابلیت اطمینان در قبال بارهای متغیر را داشته باشند. به عبارت دیگر، این ویژگی‌ها به مهندسان این امکان را می‌دهد تا فلزات را با توجه به نیاز صنایع مختلف شکل دهی کرده و به ویژگیهای مورد نظر پاسخ دهند.
قابلیت انعطاف پذیری و شکل پذیری در ساختارهای بتنی
ساختارهای بتنی یکی از مهمترین و پرکاربردترین ساختارهای ساختمانی هستند که در بسیاری از صنایع مانند ساختمان‌ها، پل‌ها، بنادر و... به عنوان عنصر اصلی به کار گرفته می‌شوند. قابلیت انعطاف پذیری و شکل پذیری در ساختمان‌های بتنی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
در ساختمان‌های بتنی، اصطکاک و مقاومت سختی سطح بتن به گروه از اقتصاد بحرانی در این عرصه اعتبر می‌شود. علاوه بر این، قابلیت انعطاف پذیری در ساختارهای بتنی، باعث شده که این نوع ساختارها به منظور مقاومت در برابر زلزله و رفت و آمد سطحی، پذیرای کاربردهای متنوعی در بسیاری از نقاط روی کره باشد. این قابلیت پذیرایی ساختارهای بتنی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا در حالت عادی این نوع ساختارها به شکل یک دسته خمیده با قابلیت دوران قوس می باشد.
انعطاف پذیری در ساختارهای بتنی معمولا به روش های مختلفی از جمله تراشیده شدن تیرهای بتنی، ساخت تیرهای پدرزنی و شیر بتنی و استفاده از سیستم های پایداری و جزأی و آنچه به آنها طلاء گری می‌شود کسب می‌شود. این روش ها از درجه و اندازه و شکل پذیری، قابلیت انعطاف‌پذیری به طور خاص حاصل می‌شود و در حقیقت این انعطاف‌پذیری به شکل ویدئوالیزاسیون و مدل‌سازی دقیق مکانیکی منجر به تولید نتایج همیشگی، مزایایی چون قابلیت تقلیل هزینه و زمان، سرعت تحلیل و بالاترین دقت را به همراه دارد.
در مجموع، پذیرش قابلیت انعطاف پذیری و شکل‌پذیری در ساختارهای بتنی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا این پذیرش باعث شده است که این نوع ساختارها قابلیت پذیرایی کاربردهای بسیاری مانند مقاومت در برابر زلزله و رفت و آمد سطحی و ... را داشته باشد. این قابلیت‌ها از روش های مختلفی از جمله تراشیده شدن تیرهای بتنی، ساخت تیرهای پدرزنی و شیر بتنی و استفاده از سیستم های پایداری و آنچه به آن طلاء گری می‌شود کسب شده است.
مقایسه هزینه ساخت برای سازه های فلزی و بتنی
ساختمان ها به دلایل مختلفی می‌توانند از فولاد یا بتن ساخته شوند. این دو ماده به دلایلی مختلف می‌توانند با یکدیگر مقایسه شود. یکی از اصلی‌ترین عوامل مورد بحث در اینجا، هزینه ساخت سازه های فلزی و بتنی است.
سازه های فلزی به دلیل سهولت و سرعت ساختارسازی، از نظر هزینه نسبت به سازه های بتنی ارزان‌تر می‌باشند. خصوصا در پروژه هایی که زمان ساخت بسیار مهم است، فولاد انتخاب مناسبی می‌باشد زیرا ساختارهای فولادی می‌توانند به سرعت ساخته شده و در بازه زمانی کوتاهی به پایان برسند. بنابراین می‌توان گفت که با استفاده از فولاد، هزینه‌ی ساخت سازه کاهش می‌یابد.
با این حال، سازه‌های فلزی برخلاف سازه‌های بتنی، نسبت به زلزله کمتر مقاومت دارند. در سازه‌های بتنی، مصالح مخصوصی برای جلوگیری از خراب شدن در زلزله استفاده می‌شود. بنابراین، هزینه ساختار بتنی در برابر زلزله ارزشمندتر است.
علاوه بر این، سازه‌های فولادی و بتنی درآمد متفاوتی دارند. برای سازه‌های فولادی، پس از اتمام ساختار، مانند ساختمان آپارتمانی، اجاره مستقیم و عمده شیوه به‌کارگیری و بازدهی بالاتری دارند. در حالی که سازه‌های مسکونی بتنی معمولاً ساختاری با سرمایه گذاری پایین هستند که در شرایطی که بطور مساوی اجاره مورد توجه قرار گیرد، بازدهی بالاتری دارند.
به طور کلی، هزینه‌ی ساختار فولادی، بستگی به جنس و تعداد مصالح، طراحی، ابعاد و کارایی قطعات، شرایط معابر و دسترسی به سایت ساخت و ... دارد و همچنین هزینه‌ی سازه بتنی تحت تأثیر عوامل مشابهی قرار دارد. به صورت کلی، هیچ روش ساختیی برای طراحی و ساخت سازمانی قابل قبولی وجود ندارد و بسته به نکات زیادی به خصوصی و نیاز های خریدار بستگی دارد.