اصلی‌ترین سوالی که کارفرمایان پیش از شروع مراحل طراحی سازه از ما می‌پرسند این است که " کدام نوع سازه برای پروژه ما مناسبتر است؟ سازه بتنی یا فلزی؟" یا " کدام اسکلت بهتر است، فلزی یا بتنی؟" و " کدام مقرون به صرفه‌تر است؟"

ابتدا بیایید نگاهی به ویژگی‌های این دو سازه بیاندازیم.

اسکلت بتنی از میلگرد فولادی و بتن تشکیل می‌شود. از ویژگی‌های این نوع سازه، می‌توان وزن سنگین، یکپارچگی قوی، مقاومت در برابر فرسایش سطحی، مناسب جهت عایق‌بندی در مقابل هوا و دوره ساخت طولانی را برشمرد.

اسکلت فلزی از اتصال اجزا و مقاطع معمولاً فولادی تشکیل می‌شود. وزن سبک، الاستیسیته خوب، یکپارچگی ضعیف، مقاومت پایین در برابر آتش و خوردگی و ضعف در عایق‌بندی در مقابل هوا و دوره ساخت کوتاه به نسبت اسکلت بتنی، از ویژگی‌های اسکلت فلزی است.

سازه بتنی یا فلزی

اسکلت بتنی معمولاً برای ساختمان‌های چند طبقه با بارهای زیاد و ستون‌های متعدد ( مانند ساختمان‌های اداری چند طبقه، خوابگاه‌ها و غیره) و ساختمان‌هایی با الزامات ایمنی و بهره‌برداری بالا برای مقاومت در برابر آتش سوزی، خوردگی و عایق‌بندی هوا ( مانند پروژه‌های مرتبط با محصولات شیمیایی و زیست پزشکی) مناسب است. از سوی دیگر، سازه‌های فولادی برای ساختمان‌های یک طبقه تا بلندمرتبه با دهانه‌های بزرگ ( کارخانه، انبارهای لجستیک، سالن‌های همایش و ورزشگاه‌ها و غیره) با بارها و امکانات کمتر و نیاز نسبتاً کمتر برای مقاومت در برابر آتش‌سوزی، خوردگی و عایق‌بندی در برابر هوا مناسب هستند.

به عنوان مثال در طراحی و ساخت اسکلت یک کارخانه چند طبقه، طبقات پایین را برای فرآیند تولید که بار سنگین‌تری را به سازه وارد خواهند کرد و طبقات بالا را به عنوان انبار که جابه‌جایی کالا در آن زیاد است و به فضای بازتری نیاز دارد، در نظر می‌گیریم. در این حالت ما اغلب ساختمان را به صورت قاب بتنی چندلایه در قسمت پایین، با ستون‌هایی در لایه بالایی و تیرهای فولادی دهانه بزرگ برای حداکثرسازی نیازهای واقعی کارفرما طراحی می‌کنیم.

در مقایسه ساختمان‌های اسکلت فولادی با ساختمان‌های اسکلت بتن آرمه، ساختمان‌های اسکلت فلزی مهندسی‌ساز، دارای مزایای متعددی از جمله صرفه‌جویی در مصرف انرژی و سازگاری بیشتر با محیط زیست، استحکام بالا، عملکرد لرزه‌ای خوب، سرعت ساخت بالا، مناسب برای ساخت فضاهای وسیع و بدون ستون و هم‌راستا با ضروریات توسعه پایدار هستند. برای کاهش آثار ناشی از ضعف‌های ساختمان‌های اسکلت فلزی مانند ضعف در برابر آتش سوزی و عایق‌بندی حرارتی نیز راهکارهای مختلفی وجود دارد از جمله پوشش‌های ضدحریق برای سطوح فلزی و استفاده از پوشش‌هایی با تبادل حرارتی پایین برای سقف و دیوارها (مانند ساندویچ پانل).

سازه‌های اسکلت فلزی یکی از انواع سازه‌هایی هستند که عمدتاً با استفاده از فولاد به عنوان مصالح اولیه ساخته می‌شوند و یکی از انواع اصلی اسکلت در ساختمان‌های امروزی است. سازه فولادی عمدتاً از تیرهای فولادی، ستون‌های فولادی، خرپاهای فولادی و سایر اجزای ساخته شده از مقاطع پیش‌ساخته و ورق‌های فولادی، ساخته می‌شوند. جوش، پیچ و مهره یا پرچ معمولاً اجزا یا قطعات را بهم متصل می‌کنند. به دلیل وزن سبک و ساخت سریع و آسان اسکلت‌های فلزی، از این نوع سازه بطور گسترده در ساخت مجتمع‌های صنعتی، کارخانه‌های بزرگ، سالن‌های ورزشی، بازارهای خرده‌فروشی، انبارها، آشیانه‌های هواپیما و ... استفاده می‌شود.

سازه‌های بتنی بسته به طراحی و شرایط مختلف با استفاده از انواع بتن غیرمسلح، بتن مسلح، بتن پیش‌تنیده و غیره، ساخته می‌شوند. مزایای سازه‌های بتنی در جنبه‌های زیر تجسم می‌یابد: یکپارچگی خوب، قابلیت اجرا به اشکال و ابعاد مختلف؛ دوام خوب و مقاومت در برابر آتش؛ هزینه‌های مهندسی و نگهداری پایین.

تاثیر محدودیت زمان در انتخاب نوع سازه:

اجازه دهید این قسمت را با یک مثال توضیح دهیم. معمولاً یک ساختمان اداری چند طبقه نیاز به دهانه یا کنسول‌های بزرگ ندارد. در شرایط عادی، ما برای این ساختمان، اسکلت بتنی را پیشنهاد می‌دهیم. اما کارفرما برای شروع بهره‌برداری از ساختمان با محدودیت زمانی مواجه است و می‌خواهد مدت زمان ساخت را کوتاه کند. در این حالت ما پیشنهاد می‌کنیم که اسکلت بتنی به فلزی تغییر یابد. باید در نظر داشت که در مراحل پی‌کنی و اجرای فونداسیون می‌توان بطور همزمان بسیاری از مقاطع فولادی را به ترتیب اولویت اجرا، در کارخانه ساخت اسکلت فلزی، ساخت بنابراین به این روش می‌توان مدت کلی ساخت‌و‌ساز را به طور قابل توجهی کوتاه نمود.  

سوء برداشت‌های رایج در مورد سازه‌های اسکلت فلزی

سازه‌های فولادی امروزه در اکثر نقاط دنیا ساخته می‌شوند و فولاد یکی از انواع مصالح ساختمانی بسیار بادوام با مزایای برجسته است که در معماری مدرن نیز بسیار محبوب است. اما هنوز باورهای غلط زیادی در مورد فولاد و عملکرد آن در ساختمان‌ها وجود دارد. در زیر برخی از سوء‌برداشت‌های رایج در مورد ساختمان‌های اسکلت فلزی ارائه شده است.

1. اسکلت فولادی زنگ می‌زند: فولاد ساختمانی اغلب دارای یک پوشش محافظ است تا در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی محافظت شود. اکثر فولادهای ساختمانی با حداقل 50 سال ضمانت تولید می‌شوند و می‌توان اطمینان داشت که ساختمان‌ها به مدت نیم قرن نیازی به توجه به این موضوع ندارند. با این حال علم فرسایش و خوردگی بسیار بلوغ یافته و جهت جلوگیری از زنگ‌زدگی فولاد در شرایط آب و هوایی و بهره‌برداری مختلف، راهکارها و مواد مختلفی با ویژگی ها و مشخصات فنی مختلف از جمله رنگ های اپوکسی و غنی از روی ( زینک ریچ) وجود دارد.
2. سازه‌های فولادی امواج تلویزیون، رادیو و wifi را دچار اختلال می‌کنند: بسیاری از ما برای زندگی روزمره خود به تلفن‌های همراه و اینترنت بی‌سیم متکی هستیم و بسیاری هنوز برای گوش دادن به رادیو و تماشای تلویزیون از آنتن استفاده می‌کنند. اگر فولاد با این سیگنال‌ها تداخل داشته باشد قطعاً هیچ معماری از آن در طراحی‌های خود استفاده نخواهد کرد. امواج رادیویی می‌توانند حتی از فضاهای بین پیچ و مهره‌ها یا گل‌میخ‌ها، براحتی عبور از قاب‌های چوبی یا بتنی، عبور کنند.
3. اسکلت فلزی در طوفان‌های رعد و برق خطرناک است: همه ما می‌دانیم که فلز رسانای الکتریسیته است. احتمالاً منشاً این طرز فکر هم همین است که اسکلت فلزی رعد و برق را جذب و از خود عبور می‌دهد. با این حال حضور در یک سازه فلزی در هنگام رعد و برق ایمن‌تر است زیرا فولاد انرژی رعد و برق را به زیر زمین هدایت می‌کند و قبل از آسیب رساندن به کسی، آن را در عمق زمین پراکنده می‌کند.
4. انقباض و انبساط فولاد نسبت به سایر مصالح بیشتر است: همه مصالح ساختمانی با گرما منبسط و با سرما منقبض می‌شوند و همه معماران و مهندسان طراحی خود را براساس این ویژگی اجتناب‌ناپذیر انجام می‌دهند. فولاد جابه‌جایی حرارتی بسیار کمتری نسبت به سایر مصالح ساختمانی دارد، بنابراین به راحتی می‌توان سازه را از ترک خوردن حفظ کرد.
5. سازه‌های فولادی پر سر و صدا هستند. اگر سازه فولادی از نظر سازه‌ای صحیح و سالم ساخته و اجرا شده باشد، نسبت به سایر اسکلت‌ها بی‌صدا‌تر خواهد بود.
6. ساختمان‌های فولادی زیبایی بصری ندارند: ساختمان‌های فولادی را می‌توان هم از خارج و هم از داخل به گونه‌ای سفارشی‌سازی کرد که با هر ظاهر و شکلی که می‌خواهید مطابقت داشته باشد. اکثر مردم تصور می‌کنند ساختمان‌های اسکلت فلزی زشت هستند زیرا در نگاه اول ظاهر ساختمان‌های صنعتی که اغلب مقرون به صرفه و کاربردی هستند، در ذهنشان شکل می‌گیرد. کارفرمایان معمولاً برای صرفه‌جویی در هزینه‌های غیرضروری، به معماری نما و داخلی ساختمان‌ها توجه کمی می‌کنند و این در حالی است که شاید متوجه فولادی بودن اسکلت بسیاری از ساختمان‌های زیبایی که میبینید، نشوید. بسیاری از ایستگاه های مترو، مراکز خرید بزرگ و جاذبه‎های گردشگری به لطف سازه‌های فولادی خلق شده‌اند.
7. فولاد هنگام تماس با سیم‌های برق خطرناک است: اکثر سازه‌های فولادی مجهز به قطع کننده‌های مدار الکتریسیته هستند تا ایمنی ساکنین تضمین شود. اگر به هر دلیلی اتصال سیم برق به اسکلت فولادی رخ دهد، قطع‌کننده جریان برق و اتصال به زمین، از بروز آسیب جلوگیری خواهد کرد.
8. ساختمانهای اسکلت فلزی رسانایی حرارتی پایینی دارند: این یکی از بزرگترین تصورات غلط در مورد ساختمان‌های اسکلت فلزی است. بسیاری از مردم فلز را سرد و با سرما مرتبط می‌دانند، اما ساختمان‌های فولادی بخصوص زمانی که با سقف فلزی ساخته شوند و عایق‌بندی مناسبی انجام  گیرد، از انتقال گرما جلوگیری می‌کنند.

شاید این سوء‌برداشت‌ها همیشه در بین مردم وجود داشته باشد. با این حال، مزایای ساختمان‌های اسکلت فلزی روز‌به‌روز برجسته‌تر می‌شود و مردم مزایای آن را بهتر احساس می‌کنند و سوءبرداشت در مورد ساختمان‌های اسکلت فلزی به تدریج از بین می‌رود. ساختمان‌های اسکلت فولادی روند توسعه آینده هستند و تغییری هم نخواهد کرد.