«اسکلت رو فلزی بزنیم یا بتنی؟» این سؤال معمولاً همون جلسه‌ی اول پیش میاد، و تقریباً همیشه یکی سر میز هست که جوابش رو با اطمینان کامل می‌دونه. یکی می‌گه «فلزی، زودتر تموم می‌شه». یکی دیگه می‌گه «بتنی، محکم‌تره و زنگ هم نمی‌زنه». جالب اینه که هر دو تا حدی راست می‌گن، و هر دو یه چیز مهم‌تر رو جا می‌ندازن.
بیاید از یه جای غیرمنتظره شروع کنیم: آبان ۱۳۹۶، سرپل ذهاب.
درسی که زلزله داد
شب ۲۱ آبان ۱۳۹۶ زلزله‌ای به بزرگی ۷٫۳ نزدیک ازگله و سرپل ذهاب رو لرزوند. بعدش مهندس‌ها رفتن سراغ ساختمان‌های آسیب‌دیده تا ببینن چی خراب شده و چرا. یکی از این بررسی‌ها نتیجه رو توی یه جمله خلاصه کرده:
«اکثراً ضعف در جوشکاری و اجرا از عوامل مؤثر خرابی در ساختمان‌های فولادی و همچنین عدم رعایت فاصله خاموت‌ها در اتصالات باعث خرابی ساختمان‌های بتن آرمه گشته است.»
منبع: کوشک‌زری و اسدی، «نقد و تحلیل نقاط ضعف ساختمان‌ها در اثر زمین‌لرزه ۷٫۳ ریشتری سرپل ذهاب»، ۱۳۹۷
یه بار دیگه بخونیدش. ساختمان‌های فلزی به خاطر «فلزی بودن» خراب نشدن؛ به خاطر جوش بد خراب شدن. بتنی‌ها هم به خاطر «بتنی بودن» نریختن؛ به خاطر خاموت‌هایی ریختن که فاصله‌شون اون چیزی نبود که باید. توی هر دو، مقصر اصلی اجرا بود، نه جنس اسکلت.
یه پژوهش آزمایشگاهی هم روی همین ساختمان‌ها یه نکته‌ی جالب پیدا کرده. پژوهشگرها چهار نوع اتصالی رو که توی ساختمان‌های فلزی اون منطقه دیده بودن، با اندازه‌ی واقعی ساختن و زیر بار رفت‌وبرگشتی آزمایش کردن. دو تاشون صلب بودن؛ ولی دو تای دیگه، از جمله اتصال آشنای «نشیمن ساده با سخت‌کننده»، نیمه‌صلب و شکننده از آب دراومدن. و به گفته‌ی خود پژوهش، این اتصال‌ها «همچنان در بسیاری از ساخت‌وسازهای کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد».
معنی ساده‌ش اینه: اسکلتی که روی کاغذ با اتصال صلب حساب شده، اگه سر کار با اتصالی ساخته بشه که رفتار دیگه‌ای داره، دیگه همون ساختمانی نیست که مهندس حساب کرده.
پس «کدوم محکم‌تره؟» سؤال اشتباهیه. سؤال درست اینه: توی زمین و هوای شما، کدوم رو می‌شه درست‌تر ساخت و درست‌تر نگه داشت؟ و برای جواب دادن بهش باید دید هوای شمال با هر کدوم چی کار می‌کنه.
هوای شمال با فولاد چی کار می‌کنه
رطوبت نسبی سالانه‌ی بابلسر ۸۰ درصده. فولاد با هوای خشک مشکلی نداره؛ دردسرش آب و نمکه. استاندارد بین‌المللی ISO 9223، که خورندگی هوا رو طبقه‌بندی می‌کنه، سه عامل رو تعیین‌کننده می‌دونه: ترکیب دما و رطوبت (یعنی مدت زمانی که سطح فلز خیس می‌مونه)، آلودگی گوگردی، و نمکی که توی هوا معلقه.
منبع: اداره کل هواشناسی مازندران — اقلیم بابلسر؛ ISO 9223:2012
خزر از دریاهای آزاد کم‌نمک‌تره: شوری‌ش حدود ۱٫۲ درصده، تقریباً یک‌سوم آب دریاهای معمولی. ولی بی‌نمک نیست، و رطوبتش هم که همیشه هست. ویکی‌پدیا توی مدخل فولاد سازه‌ای صریح نوشته که فولاد سازه‌ای رو نمی‌شه «بدون حفاظت مناسب» در معرض محیط گذاشت، چون هر رطوبت یا تماسی با آب اکسیدش می‌کنه.
منبع: Caspian Sea — Wikipedia؛ Structural steel — Wikipedia
یعنی اسکلت فلزی توی شمال کاملاً شدنیه، ولی ضدزنگ و محافظتش جزو خود اسکلته، نه یه کار جانبی که آخر کار یادش بیفتیم. سه جایی که بیشتر از همه باید حواستون باشه:
- پای ستون‌ها: جایی که فولاد به پی می‌رسه و نم زمین بهش نزدیک‌تره؛ مخصوصاً توی زمین‌هایی که آب زیرزمینی بالاست.
- تیر و ستون‌هایی که توی دیوار بیرونی گم می‌شن: اگه دیوار درست عایق نشه، پشتش میعان می‌شینه و فولاد سال‌ها بی‌صدا خیس می‌مونه. ماجرای میعان رو توی رطوبت، کپک و میعان در ویلاهای شمال گفتیم.
- زیرشیروانی: اگه تهویه نداشته باشه، رطوبت همون‌جا جمع می‌شه. معیارهاش توی سقف شیروانی یا بام تخت هست.
یه نکته‌ی کارگاهی هم: رنگ زدن بعد از نصب کافی نیست. بپرسید قطعه‌ها قبل از نصب هم ضدزنگ خوردن یا نه، مخصوصاً جاهایی که بعداً دیگه هیچ‌وقت دستتون بهشون نمی‌رسه.
هوای شمال با بتن چی کار می‌کنه
بتن معمولاً با جمله‌ی «زنگ نمی‌زنه» معرفی می‌شه. خودش البته زنگ نمی‌زنه؛ ولی داخلش پر از میلگرد فولادیه. چیزی که اون میلگردها رو سالم نگه می‌داره، خاصیت قلیایی خود بتنه: محیط قلیایی خمیر سیمان یه لایه‌ی محافظ نازک روی سطح فولاد درست می‌کنه. به‌طور تقریبی، فولاد توی pH بالای ۱۱ محافظت می‌شه و زیر ۱۰ شروع به خوردگی می‌کنه. یون کلرید هم دشمن جدی این لایه‌ست و باعث خوردگی حفره‌ای میلگرد می‌شه.
منبع: Reinforced concrete — Wikipedia
پس همه‌چیز به اون چند سانت بتنی بستگی داره که روی میلگرد رو پوشونده؛ اسمش «پوشش بتن»ه. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان یه فصل کامل داره به اسم «پایایی (دوام) بتن و میلگردهای فولادی»، که شرایط محیطی رو دسته‌بندی می‌کنه و برای بتنی که در معرض یون کلرید قرار می‌گیره و برای پوشش بتنی روی میلگردها ضابطه گذاشته.
منبع: مبحث نهم مقررات ملی ساختمان؛ طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه — ساختمان آنلاین
اگه این پوشش کم باشه، یا بتن ترک بخوره، رطوبت و نمک به میلگرد می‌رسه. میلگرد زنگ می‌زنه، حجمش زیاد می‌شه و بتن روش رو ورقه‌ورقه می‌کنه. احتمالاً زیر بالکن‌های قدیمی دیدیدش: تکه‌ای از بتن ریخته و میلگرد زنگ‌زده‌ی پشتش پیداست.
توی کارگاه، این یعنی یه کار ساده ولی حیاتی: قبل از بتن‌ریزی، میلگردها باید با «لقمه»های بتنی از قالب فاصله داشته باشن، و ناظر این فاصله و فاصله‌ی خاموت‌ها رو قبل از اینکه بتن روشون رو بپوشونه ببینه. آیین‌نامه‌ی نظام مهندسی هم مجری رو موظف کرده برای «قسمت‌هایی از ساختمان که پوشیده خواهند شد» با ناظر هماهنگ کنه؛ توضیحش توی تفاوت معمار، ناظر، مجری و پیمانکار هست.
زلزله: وزن مهم‌تر از جنس
توی استاندارد ۲۸۰۰، نیروی زلزله‌ای که ساختمان باید براش طراحی بشه با یه رابطه‌ی ساده حساب می‌شه: V = C × W. ضریب C به منطقه، زمین و نوع سازه بستگی داره، و W «وزن مؤثر لرزه‌ای» ساختمانه؛ یعنی وزن بارهای مرده، دیوارها، تأسیسات ثابت و بخشی از بار زنده.
منبع: برش پایه چیست؟ نحوه محاسبه برش پایه بر اساس استاندارد ۲۸۰۰
یعنی ساختمان سنگین‌تر، نیروی زلزله‌ی بیشتری می‌گیره. ولی یه نکته که کمتر گفته می‌شه: توی یه ویلای یکی‌دو طبقه، بخش بزرگ این وزن مال سقف‌ها، دیوارها و کف‌سازی‌هاست، نه خود تیر و ستون؛ و توی خیلی از ویلاها سقف‌ها در هر دو حالت بتنی‌ان. پس اگه دنبال ساختمان سبک‌تری هستید، دیوار و کف‌سازی سبک‌تر معمولاً خیلی بیشتر از جنس اسکلت فرق ایجاد می‌کنه.
و یادتون باشه زیر هر دو اسکلت یه پی هست که روی خاک نشسته. توی نوار ساحلی، رفتار خاک موقع زلزله، مثلاً روانگرایی ماسه‌ی اشباع، می‌تونه از انتخاب اسکلت مهم‌تر باشه. ماجراش توی آب زیرزمینی بالا و پی ساختمان هست.
آتش و زمان
آتش. فولاد توی گرما مقاومتش رو از دست می‌ده. دمای «بحرانی» فولاد، یعنی دمایی که مقاومت تسلیمش به ۶۰ درصد مقدار عادی می‌رسه، توی استانداردهای اروپا و آمریکای شمالی حدود ۵۳۰ تا ۸۱۰ درجه‌ی سانتی‌گراد در نظر گرفته می‌شه؛ و آتش‌سوزی واقعی به این دماها می‌رسه. برای همین اسکلت فلزی نباید لخت بمونه: اندود، پوشش یا دیواری که دورش رو گرفته، بخشی از ایمنی‌شه.
منبع: Structural steel — Wikipedia
زمان. اسکلت فلزی معمولاً زودتر سوار می‌شه، چون قطعه‌ها آماده می‌رسن و باید نصب و جوش بشن. بتن باید قالب‌بندی بشه، ریخته بشه و بعد مدتی «عمل‌آوری» بشه تا مقاومتش رو بگیره؛ مبحث نهم برای عمل‌آوری، و برای بتن‌ریزی توی هوای گرم و سرد، بخش جدا داره. ولی توی یه ویلا، اسکلت فقط یه تکه از کل زمان ساخته؛ تأسیسات، نازک‌کاری و نما معمولاً سهم خیلی بیشتری دارن. پس «زودتر تموم می‌شه» رو با کل پروژه بسنجید، نه فقط با اسکلت.
قیمت چی؟
قیمت نمی‌گیم؛ قیمت فولاد و سیمان و دستمزد جوشکار و آرماتوربند هر چند ماه یه بار جابه‌جا می‌شه، و هر مقایسه‌ی قیمتی چند ماه بعد غلطه. اگه می‌خواید مقایسه کنید، از مهندس سازه بخواید برای همون نقشه‌ی خودتون هر دو حالت رو برآورد کنه، با یه تاریخ مشخص. و یادتون نره بخشی از خرج ساخت اصلاً ربطی به اسکلت نداره؛ مثل هزینه‌های پنهانی که توی برآورد اولیه جا می‌افتن.
پنج سؤال که جوابشون از جنس اسکلت مهم‌تره
- اگه فلزیه: جوش‌ها رو کی و چطور بازرسی می‌کنه؟ سرپل ذهاب نشون داد ضعف جوش از مهم‌ترین دلایل خرابی بوده.
- اگه فلزیه: اتصال‌ها روی نقشه چه نوعی‌ان، و سر کار هم همون اجرا می‌شه؟ اتصالی که رفتارش با محاسبه نخونه، ساختمان دیگه‌ای می‌سازه.
- اگه فلزیه: برنامه‌ی ضدزنگ چیه؟ قبل از نصب، بعد از نصب، و برای جاهایی که بعداً پنهان می‌شن.
- اگه بتنیه: پوشش بتن روی میلگرد با چی تأمین می‌شه، و فاصله‌ی خاموت‌ها رو کی قبل از بتن‌ریزی چک می‌کنه؟
- در هر دو حالت: ناظر قبل از اینکه چیزی پوشیده بشه، میاد و می‌بینه؟
اگه کسی که قراره ویلاتون رو بسازه به این سؤال‌ها جواب روشن و مشخص داد، هر کدوم رو انتخاب کنید احتمالاً خوب از آب درمیاد. اگه جوابش «نگران نباشید» بود، هیچ‌کدوم.
خلاصه
اسکلت فلزی و بتنی هر دو می‌تونن ویلای محکم و ماندگاری توی شمال بسازن، و هر دو می‌تونن خراب بشن. فولاد توی هوای مرطوب و کمی شور شمال به محافظت جدی در برابر زنگ و آتش نیاز داره؛ بتن به پوشش کافی روی میلگرد و اجرای دقیق خاموت‌ها. ولی همون‌طور که زلزله‌ی سرپل ذهاب نشون داد، چیزی که آخر سر تعیین‌کننده‌ست کیفیت اجراست، نه جنس اسکلت.
اگه ویلایی توی بابل، بابلسر یا سرخرود در پیش دارید و می‌خواید انتخاب اسکلتش رو با زمین و هوای همون‌جا بسنجیم، با ما تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.