مقایسه مصالح مصرفی در سازه اسکلت بتنی در دو حالت استفاده از سقف وافل مهانیت و سقف بهینه سازی شده تام
کاهش وزن سازه هم از نظر فنی (کاهش نیروی زلزله) و هم از منظر اقتصادی(کاهش مصالح مصرفی) از اهمیت بالایی در طراحی ساختمان برخوردار می باشد. به دلیل اهمیت کاهش مصالح مصرفی (توام با افزایش کیفیت فنی) در دیدگاه کارفرمایان محترم، در این پروژه یک ساختمان اسکلت بتنی 4 طبقه با 805 متر زیربنا در دو حالت
الف) استفاده از سقف وافل مهانیت در طراحی سازه ب) استفاده از سیستم سقف بهینه سازی شده تام
پس از طراحی مطابق مقررات ملی ساختمان ایران، از نظر میزان مصالح مصرفی (فولاد و بتن) در اسکلت سازه (فونداسیون، ستون، تیرها و سقف) مورد بررسی قرار گرفت که نتایج جهت مقایسه و انتخاب سیستم مناسب جهت طرح سازه به قرار زیر به دست آمد:
1- فونداسیون
در طراحی فونداسیون به دلیل کاهش بوجود آمده در نیروی برشی پایه زلزله به دلیل کاهش مصالح مصرفی و متعاقبا کاهش وزن سازه، میزان حجم بتن مصرفی از 131.9 متر مکعب در سیستم با سقف مهانیت به 96 متر مکعب در سیستم سازه با سقف تام رسیده است که کاهشی 37.4% را نشان می دهد که بیانگر تاثیر به سزای کاهش وزن مصالح مصرفی سقف و سازه در بهینه شدن طرح فونداسیون میباشد. از نظر میزان فولاد مصرفی در طرح پروژه با سیستم مهانیت 8719 کیلوگرم و سیستم سقف تام 6044 کیلوگرم می باشد که کاهش 44.2% در میزان فولاد مصرفی در فونداسیون را نشان می دهد که الگویی مشابه کاهش بتن مصرفی را با اندکی بهبود وضعیت از خود نشان می دهد.
2- المانهای باربر قائم (ستونها)
میزان حجم بتن مصرفی در طراحی المانهای قائم سازه در سازه با سقف مهانیت برابر 34.5 متر مکعب و در سیستم سازه ای با سقف تام برابر 34.2 متر مکعب محاسبه گردید که علیرغم افزایش حدودا 1 درصدی بیانگر عدم تغییر اساسی در حجم بتن مصرفی در دو سیستم سازه ای است. این عدم تغییر ریشه در ماهیت تامین سختی ستونها از ابعاد مقطع بتنی ان دارد،به عبارتی جهت کنترل تغیرمکانهای جانبی هر دو سیستم به دلیل ماهیت یکسان سیستم سازه ای و ابعادی، جهت تامین حداقل سختی لازم نیاز، به وضعیت فعلی ابعادی ستونها دارند که امری منطقی به نظر می اید.اما از نظر حجم مصالح فولادی که بر خلاف ابعاد بتنی مقطع که تحت کنترل سختی و تغیرمکانها، پارامتری مقاومتی است درصد تغیرات میلگردهای ستون 6 برابر تغیرات بتن ان می باشد و مقداری غیر قابل اغماض میگردد.
3- المانهای باربر افقی (تیرها و سقف سازه ای)
به دلیل مشارکت المانهای افقی (تیر و سقف سازه ای) همانند المانهای قائم (ستونها) در تامین سختی جانبی قاب خمشی در کنترل تغییر مکانها، الگوی تغییراتی مشابه (در سطحی بالاتر به دلیل تاثیر بیشتر المانهای افقی در میزان سختی) از نظر افزایش مصالح مصرفی (یعنی 11 درصدی در بتن و 61 درصدی در فولاد) در صورت استفاده از مهانیت بجای تام مشاهده می گردد که همانند ستونها ریشه در تامین سختی از بتن و تامین مقاومت از فولاد همانند انچه در قبل گفته شد دارد.بدیهی است این میزان افزایش مصالح مصرفی به دلیل فاصله کمتر و شکل زوزنقه ای تیرچه های تشکیل شده مابین قالب در سقف مهانیت، می باشد که موجب بتن خوری بیشتر و به دنبال ان وزن بیشتر سقف و افزایش نیروی زلزله می گردد.
مقایسه و نتیجه گیری
طبق مقادیر مندرج در جدول مقایسه ای ونمودارهای شماره 1و2 به ترتیب مربوط به بتن و فولاد مصرفی مقایسه ای (بسته به المانها و در حالت مجموع)، به سادگی مشاهده می گردد که جز در مقادیر بتن مصرفی در ستونهای دو سیستم که بنا بر نیاز سختی حداقلی جهت کنترل تغییرمکانهای سازه تغییر چندانی مشاهده نمیگردد، در سایر المانها (فونداسیون، سقف وتیرها) افزایش مصرف توام فولاد و بتن در صورت استفاده از سیستم سقف مهانیت بجای سقف تام مشاهده می گردد. این مقادیر افزایشی در سیستم مهانیت در حدی است که در کل سیستم سازه ای افزایش حجم بتنی حدودا 20% و افزایش وزن میلگرد مصرفی حدود 15% را تجربه می نماید که منجر به افزایش 15 تا 20 درصدی قیمت مصالح مصرفی سازه در پروژه میگردد. این افزایش با در نظر گرفتن، هزینه 15 هزارتومانی اجاره بهای قالبهای مهانیت و دستمزد اجرایی بالای 40 هزارتومانی مهانیت در مقایسه با هزینه 25 هزارتومانی اجرا به ازاء هر مترمربع سازه با تام، مضاعف گردیده، که میتواند در بر دارنده توجیه اقتصادی استفاده از سقف تام در برابر سقف مهانیت باشد.
