کاهش هزینه اسکلت در ساختمان همواره مورد توجه سازنده‌ها قرار داشته است. صنعت ساخت از دیرباز یکی از حوزه‌هایی بوده که هم از حاشیه‌ی سود بالای برخوردار بوده و هم‌اینکه نیازمند صرف هزینه‌های قابل توجه می‌باشد.
با عوامل متعددی می‌توان به این هدف دست یافت؛ یکی از بخش‌هایی که با کاهش هزینه‌های مربوط به آن می‌توان به مقدار قابل‌توجهی از هزینه‌های ساخت کاست، بخش اسکلت سازه است.
در هر پروژه‌ی عمرانی و مشخصا ساختمانی، بخش عمده‌ای از هزینه‌ها صرف اسکلت سازه می‌گردد.
اسکلت سازه‌ها از لحاظ مصالح و اجرا به دو بخش فولادی و بتنی تقسیم می‌گردد؛ در هر کدام از این دو نوع اسکلت عواملی مؤثر هستند که به کاهش هزینه‌های آن نوع اسکلت می‌انجامد.
پس از بحثی کوتاه راجع به انتخاب نوع اسکلت (فولادی یا بتنی)، در ادامه‌ی این مقاله به بررسی عواملی که منجر به کاهش هزینه‌های اسکلت و به تبع آن کاهش هزینه‌های کلی ساخت می‌گردند، اشاره شده است.
انتخاب نوع اسکلت
پیش از ورود به بحث کاهش هزینه اسکلت ، ابتدا باید به تفاوت بین نوع اسکلت اشاره نمود و برای انتخاب مناسب‌تر به مزایا و معایب هر مدام اشاره کرد.
می‌توان گفت که اسکلت بتنی در مقایسه با اسکلت فولادی از هزینه‌ی اجرای پایین‌تری برخوردار است؛ همچنین با توجه به توالی موجود در هنگام احداث سازه، یعنی احداث به صورت طبقه به طبقه و نه به صورت یک‌جا، نیاز به سرمایه‌ی اولیه‌ی کمتری برای شروع فرآیند ساخت دارد.
اما در مقابل مدت زمان ساخت آن نسبت به اسکلت فولادی بیشتر بوده و همچنین عموما سازه نیز سنگین‌تر می‌گردد.
در سازه‌های بتنی مساحت اشغال‌شده نیز بیشتر است که در منطقه‌های با زمین گران‌قیمت، امل تعیین‌کننده‌ای است.
در اسکلت فولادی علاوه بر سبک‌بودن سازه، سرعت اجرا بسیار بالاتر از اسکلت بتنی است.
همچنین سازه بسیار شکل‌پذیر‌تر بوده و مساحت کمتری را نیز اشغال می‌کند؛ اما هزینه‌ی اجرای اسکلت فولادی به مراتب از اسکلت بتنی بیشتر بوده و نیاز به آورده‌ی اولیه‌ی بیشتری نیز دارد.
آشنایی با عوامل موثر در کاهش هزینه اسکلت
عوامل پرشماری وجود دارند که می‌توانند منجر به کاهش هزینه اسکلت و به تبع آن کاهش هزینه‌ی ساخت گردند.
در این بخش هر کدام از این عوامل، بیان گردیده و درباره‌ی هرکدام تعریفی مختصر و توضیحی از چگونگی تأثیر بر کاهش هزینه‌ی ساخت ارائه می‌گردد؛ این عوامل عبارت‌اند از: منظم‌بودن سازه در ارتفاع و پلان، انطباق مرکز جرم و مرکز سختی سازه، استفاده از حداکثر ظرفیت مقاطع اجزای سازه‌ای، انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب، انتخاب سیستم سقف مناسب و انجام مطالعات دقیق جهت شناخت خاک؛ قطعا عوامل دیگری نیز می‌توانند منجر به کاهش هزینه اسکلت گردند، که موارد فوق مهم‌ترین آن‌ها بوده و در این مقاله بررسی می‌گردند.
تاثیر منظم‌بودن سازه در ارتفاع و پلان در کاهش هزینه اسکلت
دلایل مختلفی می‌تواند منجر به این گردد که سازه در پلان و یا در ارتفاع دچار نامنظمی هندسی گردد. برای تعریف دقیق نامنظمی و آشنایی با انواع آن می‌توان به آیین‌نامه‌ی ۲۸۰۰ مراجعه نمود. وجود نامنظمی در سازه از دو منظر می‌تواند منجر به افزایش هزینه‌های سازه گردد: یکی منظر طراحی و مقاطع طراحی‌شده و دیگری منظر اجرا.
نرم‌افزارهای رایج طراحی سازه ناچار هستند برای سازه‌هایی که در پلان و یا در ارتفاع دچار نامنظمی هستند، ضوابط خاصی را در نظر بگیرند که این مطلب می‌تواند منجر به طراحی مقاطعی شود که در مقایسه با همان مقطع در یک سازه‌ی منظم، هزینه‌های بیشتری را به پروژه تحمیل کند.
از منظر اجرا نیز نخست باید اشاره کرد که تهیه‌ی مقاطع خاص طراحی‌شده قطعا هزینه‌برتر بوده و دوم اینکه اجرای چنین مقاطعی قطعا نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر داشته که منجر به افزایش هزینه‌ی ساخت می‌شود؛ سوم هم اینکه زمان اجرای سازه‌ی نامنطم در مقایسه با یازه‌ی منظم قطعا بیشتر است، و زمان به طور مستقیم بر روی عوامل اقتصادی تأثیرگذار است.
انطباق مرکز جرم و مرکز سختی سازه
مرکز جرم و مرکز سختی دو تعریف مهم در تحلیل سازه بوده که هر دو به صورت مستقیم بر رو طراحی اثرگذار هستند.
مرکز جرم یک سازه و به طور کلی یک جسم، نقطه ای از سطح آن جسم است که بتواند تمامی جرم سازه را در آن نقطه فرض کرده بدون اینکه پایداری جسم به خطر بیفتد؛ مرکز سختی سازه، نقطه‌ای است که در آن نقطه تغییر شکل تنها از نوع جابجایی است و هیچ پیچشی در آن وجود ندارد.
برای طراحی انطباق دو نقطه‌ی اشاره‌شده بسیار دارای اهمیت است، زیرا در صورت عدم انطباق آن‌ها سازه دچار پیچش می‌گردد که باید تمهیدات لازم برای مقابله با آن اندیشیده شود.
در نرم‌افزارهای طراحی اگر که این پدیده اتفاق افتاده باشد، خود نرم‌افزار سعی می‌کند که با تغییر مقاطع تا دستیابی به مقطع مورد نظر، از پیچش سازه بکاهد؛ این موضوع قطعا منجر به افزایش هزینه‌ی اسکلت می‌گردد.
این پدیده اغلب در سازه‌های دارای نامنطمی مشاهده می‌گردد.
استفاده از حداکثر ظرفیت مقاطع سازه‌ای
تمامی مقاطع استفاده شده در سازه، چه فولادی و چه بتنی، دارا ظرفیت باربری مشخصی هستند.
در بعضی از طراحی‌ها، ممکن است که برای اعضای مختلف سازه مقاطعی در نظر گرفته شود که نیروی متناظر با آن عضو به مراتب کمتر از ظرفیت آن مقطع باشد و با مقاطع ضعیف‌تر نیز بتوان آن نیرو را تحمل کرد.
در این صورت بخشی از ظرفیت مقطع بدون استفاده باقی خواهد ماند، در حالی که برای ساخت مقاطع قوی‌تر قطعا نیاز به مصالح و زمان بیشتری است که منجر به افزایش هزینه‌ی ساخت می‌گردد.
بنابراین با طراحی‌های بهینه و مناسب می‌توان به شکل قابل توجهی از هزینه اسکلت کاست.
امروزه نیز برخی از شرکت‌ها به صورت تخصصی در حوزه‌ی بهینه‌سازی سازه فعالیت می‌کنند و قادر هستند که هزینه‌های ساخت را تا حتی ۲۰درصد نیز کاهش دهند.
انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب برای کاهش هزینه اسکلت
با توجه به آیین‌نامه‌ی ۲۸۰۰، پنج سیستم سازه‌ای مختلف جهت احداث سازه‌ها تعریف شده که هر سازه‌ای باید با یکی از آن سیستم‌ها احداث گردد.
این پنج سیستم عبارت‌اند از:
- سیستم دیوارهای بابر
- سیستم قاب ساختمانی
- سیستم قاب خمشی
- سیستم دوگانه یا ترکیبی
- سیستم کنسولی
هر کدام از این پنج سیستم نیز برای خود دارای انواعی هستند که در اینجا به آن اشاره نمی‌گردد.
عوامل مختلفی برای انتخاب نوع سیستم سازه‌ای مؤثر هستند.
در این بین با توجه به معمول‌تر بودن بعضی از این سیستم‌ها، مانند سیستم قاب ساختمانی و سیستم قاب خمشی، نیازی به کارگر ماهر نبوده و همچنین مدت ساخت نیز کاهش می‌یابد.
انتخاب سیستم سقف مناسب
سقف‌ها یکی از بخش‌های مهم اسکلت یک سازه می‌باشند.
امروزه در عین اینکه استفاده از سیستم‌های سقفی سنتی و متداول در گذشته رواج دارد، اقبال خوبی نیز نسبت به سیستم‌های سقفی نوین وجود دارد.
انتخاب سیستم سقف مناسب، به شکل مستقیم با هزینه اسکلت در ارتباط است و صرفه‌جویی در آن می‌تواند منجر به کاهش چشم‌گیر هزینه‌های ساخت اسکلت گردد.
از انواع سیستم‌های سقف می‌توان به سیستم سقف دال بتنی، سیستم سقف‌های تیرچه-بلوک و سیستم سقف‌های دال مجوف اشاره نمود.
در بین سقف‌های اشاره‌شده سیستم سقف تیرچه-بلوک بسیار متداول بوده اما امروزه سیستم سقف‌های مجوف بسیار مورد توجه هستند؛ از مهم‌ترین انواع این سیستم می‌توان به سقف کوبیاکس، سقف بابل دک و سقف وافل اشره نمود.
در این میان استفاده از سقف وافل می‌تواند هزینه‌های احداث سقف و به تبع آن هزینه‌های احداث اسکلت را به طرز قابل توجهی کاهش داد؛ بدین ترتیب که در این سیستم سقفی، یعنی سقف وافل، عملا با حذف تیرهای میانی و همچنین کاهش ضخامت دال بتنی کف حجم زیادی از مصالح مصرفی کاهش می‌یابد؛ لازم به ذکر است که با استفاده از سقف واقل، مدت زمان اجرای هر سقف نیز در مقایسه با سایر روش‌ها کاهش پیدا می‌کند.
انجام مطالعات دقیق جهت شناخت خاک
از مراحل ابتدایی احداث یک سازه، انجام آزمایش‌های مکانیک خاک و برآورد پارامترهای مقاومتی خاک محل احداث پروژه می‌باشد.
پس از تعیین‌شدن پارامترهای مقاومتی خاک، از این پارامترها مستقیما در طراحی فونداسیون سازه استفاده می‌گردد.
تعیین نوع خاک محل پروژه در محاسبه‌ی نیروی زلزله وارد بر ساختمان تأثیر بسزایی داشته، به طوری که با تغییر آن از نوع یک به دو و یا بالاتر، نیروی زلزله‌ی وارد به پی ساختمان (برش پایه) افزایش یافته و به تبع آن مقاطع سازه نیز بزرگتر شده و در نتیجه هزینه‌های ساخت اسکلت به شدت بالا می‌رود؛ این مطلب بیانگر لزوم دقت در انجام مطالعات خاک محل قبل از احداث سازه می‌باشد.
نتیجه‌گیری در کاهش هزینه اسکلت در یک ساختمان
صنعت ساخت همواره یکی از مهم‌ترین و پول‌سازترین صنایع جهان بوده است.
در عین حال فعالیت در این صنعت نیز نیازمند صرف منابع مالی قابل توجه می‌باشد.
از این رو سازندگان همواره به دنبال راهی جهت کاهش این هزینه‌ها بوده‌اند.
بخش اعظم هزینه‌های احداث یک سازه، مربوط به اسکلت آن است.
در این مقاله عمده عوامل کاهش هزینه اسکلت ساختمان بیان شده و توضیح مختصری راجع به هر کدام ارائه گردید.
این عوامل عبارت‌اند از:
- منظم‌بودن سازه در ارتفاع و پلان
- انطباق مرکز جرم و مرکز سختی سازه
- استفاده از حداکثر ظرفیت مقاطع سازه‌ای
- انتخاب سیستم سازه‌ای مناسب
- انتخاب سیستم سقفی مناسب و انجام مطالعات دقیق جهت شناخت خاک
رعایت هر کدام از موارد فوق می‌تواند به طور چشم‌گیری منجر به کاهش هزینه اسکلت گردد.