در معماری و ساختمان‌سازی، بحث انتخاب نوع سازه بسیار حائز اهمیت است. در واقع سازه، استخوان‌بندی یک ساختمان است و دوام و تعادل آن را تعیین می‌کند. سازه‌ها بر اساس مصالح مورد استفاده و روش‌های پیاده‌سازی با هم تفاوت دارند. انتخاب نوع سازه که تصمیم بسیار مهم و اولین قدم در ساختمان‌سازی است بستگی به شرایط محیطی، اجرایی، فنی و … دارد. در این مقاله به معرفی انواع سازه می‌پردازیم. 

درست مانند بدن انسان که استخوان‌بندی دارد و بقیه اعضا و جوارح بر رو و یا درون آن قرار دارند و این استخوان‌بندی از اعضای بدن حمایت می‌کند، در ساختمان‌سازی هم سازه همین نقش را ایفا می‌کند. اما سازه ساختمان چیست؟ سازه حکم اسکلت را دارد و بقیه مصالح ساختمانی سازه را در بر می‌گیرند و باعث تقویت آن می‌شوند. استحکام سازه باید در حدی باشد که بتواند باری که به آن وارد می‌شود را هم تحمل کرده و هم به درستی انتقال دهد.

در سازه های معماری، نیرو با بار از تیرچه به تیر اصلی و از تیر اصلی به ستون‌ها منتقل می‌شود؛ ستون‌ها نیز این نیرو را به پی ساختمان انتقال می‌دهند. پس پی ساختمان، سازه ای برای تحمل بارهای سازه ای و توزیع بارها بر روی زمین است. سازه، اولین بخش از بنا کردن ساختمان است. ابتدا سازه طراحی و اجرا می‌شود و بعد بقیه قسمت‌های ساختمان اجرا می‌شود.

در بنا کردن ساختمان از سازه‌های مختلفی استفاده می‌شود؛ سازه باید به درستی اجرا شود و استفاده از مصالح باکیفت هم روی کیفیت و پایداری سازه نهایی تأثیرگذار است.

انواع سازه در معماری

انواع سازه های ساختمانی بر اساس مصالح مورد استفاده و روش پیاده‌سازی به دسته‌های مختلفی تقیسم می‌شوند:

• سازه ساختمانی آی سی اف (ICF)
• سازه ساختمانی ال اس اف (LSF)
• سازه‌های ساختمانی پانلی
• سازه ساختمانی پیش تنیده
• سازه ساختمانی فضاکار یا فضایی

در ادامه هر یک از انواع سازه ها را به صورت دقیق‌تر مورد بررسی قرار می‌دهیم.

سازه ساختمانی آی سی اف (ICF) در معماری

یکی از انواع سازه در ساختمان سازی، سازه ساختمانی آی سی اف که مخفف Insulating Concrete Formwork است، به عنوان قالب‌های عایق ماندگار شناخته می‌شود. در این مدل، از دیوارهای بتنی که شامل قالب بتنی دائم می‌باشد، استفاده می‌کنند. این قالب‌ها پس از این‌که بتن‌ریزی انجام شد، بخشی از دیوار به حساب آمده و نقش عایق حرارتی را دارند. این مدل از سازه های جدید ساختمانی در ایران، تا حدودی در دسته‌ی انواع سازه های بتنی قرار می‌گیرد.

سیستم آی سی اف از اجزایی مانند: پلی استایرن منبسط شونده، رابط‌های اتصال‌دهنده پلی استایرن‌های دو طرف دیوار، میلگردهای افقی و عمودی و بتن تشکیل شده‌است. رابط‌ها می‌توانند یا از جنس پلی استایرن منبسط‌شونده باشند و یا از موادی مانند: پلی پروپیلن با دانسیته بالا، پلی استایرن با مقاومت بالا، ورق گالوانیزه و یا میلگرد باشند. این رابط‌ها از نظر ابعاد و تعداد باید طوری باشند که بتوانند بار ناشی از بتن‌ریزی و بتن تازه را تحمل کنند. بتنی که در سیستم آی سی اف استفاده می‌شود باید حداقل از رده C10 باشد و اسلامپ آن هم باید بین ۱۰۰-۱۵۰ میلیمتر باشد.

روش‌های اجرای سیستم آی سی اف

سیستم آی سی اف بر اساس شکل عایق و قالب به سه صورت اجرا می‌شود:

• سیستم تخت یا مسطح (Flat wall core with foam in place)
• سیستم‌های شبکه‌ای پیوسته (Waffls grid core with foam removed for clarity)
• سیستم شبکه‌ای منقطع حفره‌ای (Screen grid core with foam removed for clarity)

مزایای سیستم آی سی اف

این سیستم مزایای اقتصادی و فنی متعددی دارد:

• سرعت بالای اجرا و در نتیجه بازگشت سریع سرمایه
• ایجاد عایق یکپارچه و در نتیجه کاهش هزینه انرژی
• عدم نیاز به نیروی ماهر
• عدم نیاز به شمع‌بندی سقف‌ها و ساخت اسکلت
• باعث افزایش استحکام ساختمان و مقاومت در برابر زلزله به دلیل یکپارچگی سیستم
• ضخامت بالای دیوارهای بتنی و حداقل بودن خلل و فرج داخل دیوارها و در نتیجه دارا بودن عایق صوتی برابر با ۴۵ db
• عایق حرارتی تا ۸۲%
• عایق رطوبتی تا ۹۰%

سازه ساختمانی ال اس اف در معماری

ال اس اف مخفف Lightweight Steel Frame به معنای قالب فولادی سبک است که یکی از انواع سازه ساختمانی به حساب می‌آید. این سازه ساختمانی به صورت پیش‌ساخته است که در کارخانه ساخته شده و به محل نصب فرستاده می‌شوند؛ سپس بر اساس نقشه از پیش مشخص شده، این اجزا به هم متصل می‌شوند.

در این مدل از سازه های ساختمانی، از ورق‌های فولادی با ضخامت کم و پوشش گالوانیزه استفاده می‌شود که در برابر زلزله مقاوم بوده و از طرفی هم جزء انواع سازه سبک هستند. برای متصل کردن این سازه‌های فولادی، از پیچ و مهره و جوش استفاده می‌شود و دیوارها را می‌توان با مصالح مختلف و به صورت دلخواه پر کرد. مدل‌های پانلی هم از انواع سازه های سبک ساختمانی هستند که در ادامه به آنها می‌پردازیم.

سازه ال اس اف از اجزای مختلفی مانند: ورق‌های فولادی سرد نوردشده، صفحات تخته گچی به عنوان پوشش درونی و لایه عایق حرارت و صوت تشکیل شده‌است.

روش اجرای سازه ال اس اف

برای اجرای این سازه، پی و فونداسیون اجرا می‌شود؛ (همان‌طور که گفتیم، به سازه ای که برای تحمل بارهای سازه ای و توزیع بارها روی زمین ساخته می‌شود، پی می‌گویند.) سپس دیوارها نصب می‌شوند و بعد سقف اجرا شده و پوشش‌های داخلی و خارجی را با مصالح مختلف انجام می‌دهند. تأسیسات برقی و مکانیکی پس از اجرای پوشش‌ها، پیاده‌سازی می‌شود و در نهایت درب و پنجره نصب می‌شوند.

مزایای سیستم ال اس اف

سازه ال اس اف مزایای بالقوه زیادی دارد که شامل موارد زیر هستند:

• وزن بسیار پایین
• نصب و اجرای ساده و در نتیجه کاهش هزینه نیروی کار و زمان توقف
• کیفیت بالا و یکنواخت در تمامی سازه‌ها
• مقاومت و سختی بالا
• امکان اجرا و نصب سازه در تمامی شرایط آب و هوایی
• مقاومت بالا در برابر حرارت، آتش‌سوزی، خوردگی‌های شیمیایی و هوازدگی، زلزله و …
• عمر بسیار طولانی
• قابلیت بازیافت مصالح به صورت کامل و نیاز خیلی کم به سایر مصالح غیر قابل بازیافت