استراکچر ساختمان چیست؟ (راهنمای کامل انواع اسکلت و اجزای آن)

اگر یک ساختمان را به بدن انسان تشبیه کنیم، استراکچر همان ستون‌بندی اصلی است که بدن را سرپا نگه می‌دارد. این سامانه وظیفه تحمل بارها و تنش‌ها وارد شونده به ساختمان را بر عهده دارد و تلاش می‌کند سازه را در هر شرایطی سرپا نگه دارد. استراکچر اصولی، تضمین‌کننده مقاومت، پایداری و عمر طولانی یک ساختمان است. از آنجایی که خانواده پروفیل‌ ساختمانی نقشی پررنگ در ساخت استراکچر فلزی ساختمان دارند در این پست از مجله زرین فولاد به بررسی این بخش اساسی ساختمانی خواهیم پرداخت.

استراکچر ساختمان چیست؟

استراکچر ساختمان، در واقع اسکلت اصلی هر بناست که وظیفه آن، تحمل و انتقال تمام نیروهایی است که از درون یا بیرون به آن وارد می‌شود. ساخت این سامانه معمولا با خرید پروفیل ساختمانی شروع می‌شود و شامل بخش‌های حیاتی و به هم پیوسته‌ای است که هر کدام عملکردی مشخص دارند؛ از جمله فونداسیون که بار را به زمین منتقل می‌کند، ستون‌ها که بارهای طبقات را به فونداسیون می‌رسانند و تیرها که بار سقف‌ها را جمع‌آوری کرده و به ستون‌ها منتقل می‌کنند. به این ترتیب، کل ساختمان به صورت یکپارچه در برابر تنش‌ها و نیروهای خارجی مقاوم می‌شود.

معنای استراکچر

کلمه استراکچر یک واژه انگلیسی به معنی ساختن یا بنا کردن است. این اصطلاح در معنای لغوی، به ساختار، بنیان، چارچوب یا سازمان‌دهی اجزا در یک کل اشاره دارد اما در مفهوم مهندسی به اسکلت اصلی ساختمان برمی‌گردد. به طور خلاصه، استراکچر به هر چیزی که اجزای یک مجموعه را در کنار هم نگه می‌دارد و یکپارچگی آن را حفظ می‌کند، اطلاق می‌شود.

اجزای سازنده اسکلت ساختمان

هرکدام از اجزای اسکلت ساختمان نقشی حیاتی و مکمل در پایداری و ایمنی کل بنا ایفا می‌کنند. این اجزا با همکاری و انتقال بارها به یکدیگر، یک سامانه یکپارچه را تشکیل می‌دهند تا ساختمان در برابر نیروهای مختلف مقاومت کند. این اجزای کلیدی شامل فونداسیون، ستون‌ها، تیرها و سقف‌ها هستند که در ادامه به معرفی نقش و عملکرد هریک از آن‌ها خواهیم پرداخت.

پی و فونداسیون

فونداسیون در واقع پایه و اساس ساختمان است. این بخش که در زیر زمین قرار دارد، تمام بارهای ساختمان را از طریق ستون‌ها دریافت کرده و به طور یکنواخت به خاک منتقل می‌کند. اهمیت فونداسیون در این است که اگر به درستی طراحی و اجرا نشود، می‌تواند منجر به نشست ساختمان و ترک‌خوردگی‌های جدی شود و اگر به قدر کافی محکم باشد نه تنها ساخت طبقات را زیاد را امکان‌پذیر می‌کند بلکه امکان ساخت نیم‌طبقات مقرون به صرفه را با بر اساس قیمت سازه lsf در اصفهان و سایر شهرهای ایران امکان‌پذیر می‌سازد.

ستون‌ها

ستون‌ها اعضای عمودی استراکچر هستند که بارهای سقف و تیرها را جمع‌آوری کرده و به سمت فونداسیون هدایت می‌کنند. آن‌ها نقش اصلی را در تحمل بارهای فشاری دارند و مانند ستون فقرات یک ساختمان عمل می‌کنند.

تیرها

تیرها اعضای افقی استراکچر هستند که بارهای سقف را تحمل کرده و آن را به ستون‌ها منتقل می‌کنند. این اجزا با توزیع بار، از تمرکز فشار بر روی یک نقطه جلوگیری می‌کنند و به پایداری سازه کمک می‌کنند.

سقف‎

سقف در سازه ساختمان نقشی دوگانه و حیاتی ایفا می‌کند. این عضو سازه‌ای ابتدا تمام بارهای عمودی شامل وزن خود، بارهای زنده مانند افراد و وسایل، و همچنین بارهای محیطی مثل برف را تحمل کرده و آن‌ها را به تیرها، ستون‌ها و نهایتاً به فونداسیون منتقل می‌کند. در مرحله دوم، سقف به عنوان یک دیافراگم صلب عمل کرده و با یکپارچه کردن تمام ستون‌ها و دیوارهای یک طبقه، سازه را در برابر نیروهای جانبی مخرب مانند باد و زلزله مقاوم ساخته و پایداری کلی آن را تضمین می‌کند.

استراکچر در معماری

نقش استراکچر در معماری فراتر از یک اسکلت‌بندی ساده است؛ این سیستم به طور مستقیم بر جنبه‌های عملکردی و زیبایی‌شناختی ساختمان تاثیر می‌گذارد و پیوندی ناگسستنی بین مهندسی و هنر ایجاد می‌کند. برای مثال، در ساختارهای داخلی، استفاده از سازه‌های سبک‌وزن مثل سازه کناف اصفهان می‌تواند آزادی عمل بیشتری در طراحی تقسیم‌بندی فضا و نورپردازی به معمار بدهد، در حالی که در نمای بیرونی، نمایش المان‌های سازه‌ای می‌تواند به زیبایی و هویت بصری ساختمان کمک کند. این تعامل نشان می‌دهد که سازه صرفا یک زیرساخت نیست، بلکه ابزاری برای خلق فضاهای پایدار است.

انواع استراکچر در ساختمان سازی

جنس اسکلت‌بندی ساختمان‌ها بر اساس نوع مصالح و طراحی مهندسی، به سیستم‌های مختلفی تقسیم می‌شود. این انتخاب، تاثیر زیادی روی استحکام ساختمان، هزینه ساخت، سرعت کار و حتی شکل نهایی دارد. جنس اسکلت سازه باید به گونه‌ای انتخاب شود که محکم باشد، اجازه طراحی مناسب را به معمار بدهد و در نهایت، ایمنی کل ساختمان را تضمین کند.

استراکچر فلزی ساختمان

استراکچر فلزی، اسکلت اصلی یک ساختمان است که از تیرها و ستون‌های فولادی ساخته می‌شود. سازه‌ای با اسکلت فلزی به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر نیروها و همچنین سبک بودن وزن، امکان احداث ساختمان‌های بلند و فضاهای بزرگ را فراهم می‌کند. یکی از مهم‌ترین مزایای انتخاب استراکچر فلزی، سرعت بالای اجراست که باعث می‌شود زمان ساخت‌وساز به شکل قابل توجهی کاهش یابد. با این حال، هزینه اولیه این سازه معمولا از اسکلت بتنی بیشتر است و برای مقاومت در برابر آتش‌سوزی نیاز به پوشش‌های محافظ دارد. به همین دلیل، از استراکچر فلزی بیشتر در ساخت آسمان‌خراش‌ها، پل‌ها و سالن‌های بزرگ استفاده می‌شود. در کنار هزینه اسکلت اصلی، باید به موارد دیگری از جمله قیمت فلاشینگ ساختمان نیز توجه داشت که برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و آب به داخل سازه در محل اتصال سقف و دیوارها، امری ضروری است. این دقت در محاسبه تمامی جزئیات، به مدیریت بهتر بودجه نهایی پروژه کمک می‌کند.

استراکچر بتنی

استراکچر بتنی از ترکیب میلگرد فولادی و بتن ساخته می‌شود تا چهارچوب اصلی ساختمان شامل ستون‌ها و تیرها را شکل دهد. سازه بتنی به دلیل مقاومت بالا در برابر آتش و رطوبت با طول عمر زیاد خود شناخته می‌شود و در مقایسه با سازه فلزی، هزینه ساخت اولیه آن معمولا کمتر است، اما به دلیل نیاز به زمان برای خشک شدن بتن، سرعت اجرای کندتری دارد. وزن سنگین بتن نیز یکی دیگر از ویژگی‌های این نوع اسکلت‌بندی است که باعث می‌شود بارهای وارده بر فونداسیون بیشتر باشند.

استراکچر ترکیبی

استراکچر ترکیبی یا سازه هیبرید، سیستمی نوین در ساختمان‌سازی است که با استفاده‌ی همزمان از چند نوع مصالح به‌ویژه بتن و فولاد ساخته می‌شود. هدف اصلی این نوع سازه، بهینه‌سازی عملکرد است؛ به این معنی که مقاومت بالا، سرعت ساخت و انعطاف‌پذیری هر دو ماده به صورت هوشمندانه‌ای در کنار هم قرار می‌گیرند. برای مثال، ممکن است هسته مرکزی یک برج از بتن ساخته شود تا پایداری آن در برابر نیروهای جانبی افزایش یابد، در حالی که اسکلت بیرونی از فولاد باشد تا سرعت اجرا و امکان طراحی دهانه‌های بزرگ فراهم شود. این رویکرد، در نهایت به کاهش هزینه‌ها، افزایش سرعت اجرا و رسیدن به حداکثر مقاومت و ایمنی منجر می‌شود.