سازه ساختمان زیر ذره‌بین، از ایمنی در برابر زلزله تا مصرف آب و افزایش متراژ
به گزارش برنا، احمد کرمی‌راد،عضو هیئت مدیره انجمن سازه‌های فولادی ایران و کارشناس حوزه سازه در گفت‌و‌گو با برنا، از تفاوت‌های سازه فلزی و بتنی می‌گوید؛ از صنعتی‌سازی و کنترل کیفیت گرفته تا زمان اجرا، هزینه، مصرف آب و عملکرد سازه در برابر زلزله. او معتقد است در شهری مانند تهران، کوچک‌تر شدن ابعاد اعضای سازه‌ای می‌تواند به معنای استفاده بهتر از زمین و تأمین پارکینگ بیشتر باشد.
با توجه به شرایط جغرافیایی و زلزله‌خیزی کشور، سازه فلزی چه اهمیتی برای صنعت ساختمان ایران دارد؟
ایران از نظر جغرافیایی و شرایط لرزه‌ای، کشوری است که موضوع ایمنی سازه باید در آن بسیار جدی گرفته شود. سازه‌های فلزی از جمله سیستم‌هایی هستند که ظرفیت بالایی برای صنعتی‌سازی دارند، مقاومت مناسبی در برابر تنش‌ها از خود نشان می‌دهند و سرعت اجرای آنها نیز می‌تواند بالا باشد.
ما در کشور دو سیستم متداول سازه‌ای داریم؛ سازه‌های فلزی و سازه‌های بتنی. هر دو سابقه طولانی در ساخت‌وساز دارند و هر دو در صورت طراحی و اجرای صحیح می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند. بحث اصلی این است که در چه شرایطی می‌توان با ریسک کمتر و کنترل بیشتر، یک ساختمان را اجرا کرد.
با وجود این مزایا، چرا سازه بتنی همچنان اقبال زیادی در بازار دارد؟
یکی از دلایل، فرهنگ اجرایی و نیروی انسانی است. طی سال‌های گذشته نیروی اجرایی و تجربه ساخت سازه‌های بتنی در کشور توسعه بیشتری پیدا کرده است. از طرف دیگر، در پروژه‌های بتنی معمولاً هزینه‌ها در طول زمان اجرا توزیع می‌شود، در حالی که در سازه فلزی بخش قابل توجهی از سرمایه باید در ابتدای پروژه تأمین شود.
البته کشور ما امروز ظرفیت قابل توجهی در حوزه فولاد دارد و این ظرفیت می‌تواند در صنعت ساختمان هم مورد استفاده بیشتری قرار گیرد. ما باید از توان صنعتی کشور برای صنعتی‌سازی ساختمان استفاده کنیم.
یکی از موضوعاتی که درباره سازه فلزی مطرح می‌شود، قابلیت بازیافت آن است. این مزیت چقدر اهمیت دارد؟
این موضوع بسیار مهم است. فولاد را می‌توان یک کالای سرمایه‌ای دانست. در شهرهایی مثل تهران، ساختمان‌ها به دلیل تغییر الگوی شهرسازی و افزایش تراکم، ممکن است بعد از چند دهه تخریب و ساختمان جدیدی جایگزین آنها شود.
در چنین شرایطی، اسکلت فلزی ارزش خود را به شکل قابل توجهی حفظ می‌کند و می‌تواند دوباره وارد چرخه اقتصادی شود. اما در سازه بتنی، بخش عمده مصالح پس از تخریب به نخاله تبدیل می‌شود و مدیریت این حجم از نخاله ساختمانی به یک مسئله شهری و زیست‌محیطی تبدیل شده است.
بنابراین وقتی درباره ساختمان صحبت می‌کنیم، نباید فقط مرحله ساخت را ببینیم. باید چرخه عمر ساختمان و سرنوشت مصالح پس از تخریب را هم در نظر بگیریم.
یکی از استدلال‌های شما درباره سازه فلزی، کنترل بیشتر فرآیند تولید است. این موضوع چه تفاوتی ایجاد می‌کند؟
بخش مهمی از اسکلت فلزی می‌تواند در کارخانه تولید شود. یعنی محصول در محیطی کنترل‌شده، با تجهیزات مشخص و تحت نظارت انجام می‌شود و سپس به پروژه منتقل و نصب می‌شود.
این موضوع با کاری که بخش عمده آن در محل پروژه انجام می‌شود، تفاوت دارد. در پروژه ساختمانی، شرایط آب‌وهوایی، نیروی انسانی، شیفت کاری و کیفیت نظارت می‌تواند تغییر کند.
ما در کشور با موضوع زلزله مواجهیم و در چنین شرایطی، کنترل کیفیت باید جدی باشد. وقتی بخش عمده فرآیند تولید اسکلت در کارخانه انجام می‌شود، امکان کنترل آن بیشتر است.
در سازه بتنی، آیا شرایط حمل بتن هم می‌تواند بر کیفیت و هزینه اثر بگذارد؟
قطعاً زمان در بتن اهمیت دارد. بتن آماده باید در مدت مشخصی حمل و در محل پروژه تخلیه و اجرا شود. حالا این موضوع را در شهری مثل تهران در نظر بگیرید که کارخانه‌های تولید بتن الزاماً در کنار پروژه قرار ندارند و ترافیک شهری هم یک عامل جدی است.
اگر حمل بتن طولانی شود، برای حفظ کیفیت باید تمهیدات و مواد لازم استفاده شود که طبیعتاً هزینه را افزایش می‌دهد. بنابراین مدیریت زمان در سازه بتنی یک مسئله مهم است.
برخی سازندگان در شمال کشور معتقدند رطوبت باعث می‌شود سازه فلزی انتخاب مناسبی نباشد. آیا این نگاه همچنان قابل دفاع است؟
رطوبت موضوع مهمی است، اما نمی‌توان گفت چون منطقه مرطوب است، پس سازه فلزی قابل استفاده نیست. برای محافظت از فولاد می‌توان از پوشش‌ها، عایق‌ها و روش‌های مناسب اجرایی استفاده کرد و در صورت نیاز، اعضای سازه را در برابر شرایط محیطی محافظت کرد.
ضمن اینکه موضوع نفوذ رطوبت فقط مختص فولاد نیست. سازه بتنی نیز در برابر نفوذ آب و رطوبت، از محل‌های مختلف مانند نقاط اتصال و مسیرهای عبور میلگرد و سایر اجزای اجرایی می‌تواند با چالش مواجه شود.
بنابراین مسئله اصلی، طراحی و اجرای صحیح سیستم متناسب با شرایط محیطی است.
یک باور قدیمی در بازار این است که سازه بتنی از سازه فلزی مقاوم‌تر است. آیا چنین مقایسه‌ای را می‌توان به‌صورت کلی پذیرفت؟
مسئله را بیشتر از زاویه ریسک نگاه می‌کنم. هر دو سیستم، اگر درست طراحی و اجرا شوند، می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند. بحث این است که شما یک سیستم را با چه میزان ریسک، چه میزان کنترل و چه کیفیتی اجرا می‌کنید.
بنابراین نمی‌توان گفت صرفاً چون یک ساختمان بتنی است، حتماً مقاومت بیشتری دارد یا چون فلزی است، حتماً بهتر است. کیفیت طراحی، جزئیات اتصالات، کیفیت اجرا و نظارت تعیین‌کننده است.
پس مزیت اصلی سازه فلزی از نظر شما چیست؟
یکی از مزیت‌های مهم، کنترل‌پذیری است. در اسکلت فلزی، بخش قابل توجهی از کار می‌تواند در کارخانه انجام شود و اتصالات نیز تا حدی قابلیت کنترل و بازرسی مشخص‌تری دارند.
برای مثال، در اتصال پیچ و مهره می‌توان وضعیت پیچ را بررسی کرد و کنترل‌های فنی انجام داد. اما در مورد بتن، نمی‌توان صرفاً با نگاه کردن به ظاهر آن تشخیص داد که مقاومت واقعی بتن چقدر است و کیفیت آن در تمام نقاط چگونه بوده است.
این به معنای بد بودن بتن نیست؛ بحث بر سر میزان ریسک و امکان کنترل فرآیند اجراست.
اما یک انتقاد جدی درباره اسکلت فلزی وجود دارد؛ اگر اسکلت در کارخانه تولید نشود و جوشکاری در محل پروژه انجام شود، آیا ریسک افزایش پیدا نمی‌کند؟
بله، این موضوع باید جدی گرفته شود. یکی از مزیت‌های تولید کارخانه‌ای این است که جوشکاری و بخش مهمی از عملیات تحت شرایط کنترل‌شده انجام می‌شود.
اگر قرار باشد این عملیات در محل پروژه و توسط نیرویی انجام شود که مهارت و آموزش کافی ندارد یا نظارت مناسب صورت نگیرد، طبیعتاً ریسک افزایش پیدا می‌کند.
به همین دلیل من تأکید می‌کنم که مزیت سازه فلزی زمانی به شکل کامل خودش را نشان می‌دهد که صنعتی‌سازی و کنترل کیفیت آن جدی گرفته شود. اینکه اسکلت فلزی باشد، به‌تنهایی تضمین‌کننده کیفیت نیست.
یکی از موضوعات مهم برای سازندگان و خریداران، متراژ مفید است. آیا سازه فلزی می‌تواند فضای مفید بیشتری در اختیار ساختمان قرار دهد؟
بله، این یکی از مزیت‌های مهم سازه فلزی است. در بسیاری از طراحی‌ها، اعضای سازه فلزی می‌توانند نسبت به برخی اعضای بتنی ابعاد مناسب‌تر و حجم کمتری داشته باشند.
وقتی ستون‌های بزرگ و حجیم وارد فضای معماری می‌شوند، بخشی از فضای مفید ساختمان را اشغال می‌کنند و دست معمار را هم برای طراحی محدودتر می‌کنند. اما با استفاده درست از سازه فلزی، می‌توان فضای معماری بازتر و انعطاف‌پذیرتری ایجاد کرد.
این موضوع در ساختمان‌های شهری بسیار مهم است؛ چون در نهایت مالک و سازنده با یک سؤال ساده مواجه است: از زمینی که در اختیار دارد، چه میزان فضای مفید می‌تواند ایجاد کند؟
و این مسئله به پارکینگ هم ارتباط پیدا می‌کند؟
دقیقاً. به‌خصوص در تهران، تأمین پارکینگ یکی از چالش‌های جدی ساختمان‌سازی است.
وقتی ابعاد ستون‌ها بزرگ‌تر باشد، جانمایی خودروها دشوارتر می‌شود و ممکن است فضای قابل استفاده برای پارکینگ کاهش پیدا کند. اما وقتی ابعاد اعضای سازه‌ای با طراحی مناسب کنترل شود، امکان استفاده بهتر از فضای پارکینگ وجود دارد.
بنابراین بحث فقط چند سانتی‌متر کاهش ابعاد ستون نیست. در ساختمانی که با محدودیت زمین مواجه است، همین ابعاد می‌تواند روی تعداد پارکینگ، مسیر حرکت خودرو و حتی قابلیت فروش واحد اثر بگذارد.
آیا این تفاوت فقط به پارکینگ محدود می‌شود؟
خیر. در معماری نیز سازه فلزی ظرفیت‌های خوبی دارد. می‌توان فرم‌های معماری متنوع‌تری ایجاد کرد، کنسول‌ها و فضاهای بازتری داشت و اتصال نما به سازه را با دقت بیشتری طراحی کرد.
در ساختمان، نما هم مسئله مهمی است، به‌خصوص در زمان زلزله. اتصال مناسب اجزای نما به سازه اهمیت زیادی دارد و طراحی صحیح می‌تواند ریسک جدا شدن و سقوط اجزای نما را کاهش دهد.
در شرایطی که کشور با بحران آب مواجه است، سازه فلزی چه مزیتی دارد؟
هم در تولید فولاد و هم در تولید سیمان آب مصرف می‌شود، بنابراین باید این دو مرحله را از هم تفکیک کرد. بسیاری از کارخانه‌های فولاد در دنیا برای کاهش فشار بر منابع آب، در کنار منابع آبی و دریاها احداث شده‌اند و در ایران هم بخشی از صنعت فولاد به سمت مناطق جنوبی رفته است.
اما در مرحله اجرای ساختمان، شرایط متفاوت است. شما وقتی اسکلت فلزی را در کارخانه تولید و در محل پروژه نصب می‌کنید، مصرف مستقیم آب در فرآیند نصب بسیار محدود است.
در مقابل، در اجرای بتن، آب برای ساخت، شست‌وشوی تجهیزات، عمل‌آوری و نگهداری بتن و سایر مراحل اجرایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در کشوری که مسئله آب جدی است، این موضوع باید در ارزیابی اقتصادی و زیست‌محیطی ساختمان مورد توجه قرار گیرد.
در مورد عملکرد سازه‌های فلزی و بتنی در زلزله چه نظری دارید؟
باز هم تأکید می‌کنم که مقایسه باید در شرایط برابر انجام شود. اگر طراحی و نظارت در یک سیستم ضعیف باشد، نمی‌توان انتظار عملکرد مطلوب داشت.
اما یکی از ویژگی‌های مهم سازه فلزی، رفتار شکل‌پذیر و امکان کنترل بهتر اتصالات و اعضای آن است. در سازه، اتصال یکی از نقاط بسیار مهم و بحرانی است و باید برای نیروهای مختلف، از جمله نیروهای ناشی از زلزله و باد، به‌درستی طراحی شود.
در برخی حوادث نیز دیده‌ایم که ساختمان‌های فلزی با وجود آسیب، اسکلت خود را حفظ کرده‌اند و ساختمان قابلیت بررسی و بازسازی داشته است. در مقابل، در برخی ساختمان‌های بتنی، تخریب می‌تواند بسیار گسترده باشد.
اما این موارد نباید به یک حکم کلی تبدیل شود. عملکرد نهایی ساختمان تابع طراحی، مصالح، اجرا و نظارت است.
با این مجموعه مزایا، چرا هنوز استفاده از سازه فلزی به شکل گسترده‌تر در کشور دنبال نمی‌شود؟
بخشی از مسئله به عادت و باورهای موجود برمی‌گردد. در حوزه زلزله هم معمولاً جامعه تا زمانی که حادثه‌ای رخ ندهد، آن‌طور که باید موضوع را جدی نمی‌گیرد.
موضوع دیگر تأمین مالی است. استراتژی پروژه اهمیت دارد. ممکن است در ابتدای پروژه، سازه فلزی نیازمند سرمایه بیشتری باشد، اما از طرف دیگر، سرعت اجرای بالاتر می‌تواند زمان خواب سرمایه را کاهش دهد.
در شرایط تورمی، زمان خودش یک هزینه است. وقتی پروژه سریع‌تر به مرحله بهره‌برداری برسد، سازنده زودتر می‌تواند سرمایه خود را به چرخه اقتصادی برگرداند.
بنابراین مقایسه قیمت سازه فلزی و بتنی فقط با نگاه به قیمت اولیه مصالح، مقایسه کاملی نیست. باید زمان اجرا، تورم، خواب سرمایه، هزینه نیروی انسانی، کنترل کیفیت و هزینه‌های جانبی هم در نظر گرفته شود.
آیا سازه‌های فلزی معمولاً برای تعداد طبقات کمتری نسبت به سازه‌های بتنی استفاده می‌شوند؟
بحث را نباید فقط به تعداد طبقات محدود کرد. یکی از مسائل مهم، تأمین پارکینگ و استفاده از فضای موجود است.
در ساختمان‌های شهری، مخصوصاً تهران، ابعاد ستون اهمیت زیادی دارد. وقتی ستون‌ها حجیم باشند، فضای بیشتری از پارکینگ را اشغال می‌کنند و جانمایی خودرو سخت‌تر می‌شود. اما با طراحی مناسب سازه فلزی و استفاده از اعضای با ابعاد مناسب‌تر، می‌توان فضای بیشتری برای پارکینگ و فضای مفید معماری در اختیار داشت.
در نهایت، سازه‌ای که بتواند با طراحی درست، ریسک‌های اجرایی را کنترل کند، سرعت پروژه را افزایش دهد، فضای معماری بهتری ایجاد کند و از زمین موجود استفاده مؤثرتری داشته باشد، برای صنعت ساختمان اهمیت ویژه‌ای دارد.
مسئله امروز فقط این نیست که ساختمان با چه سازه‌ای ساخته شود؛ مسئله این است که از هر مترمربع زمین و هر مترمربع ساختمان، چگونه بهترین استفاده را داشته باشیم.
انتهای پیام/
