سیستم ساختمانی قاب های سرد نورد شده (LSF) به شیوه اجرای طبقه ای

ساختمان‌های پیش‌ساخته فولادی سبک (steel frame light weight) موسوم به LSF به‌صورت اجرای خشک و عمدتاً با استفاده از اتصالات پیچی و به روش تولید صنعتی به کار گرفته می‌شوند. این ساختمان‌ها از سه جزء اصلی شامل ورق‌های فولادی سرد نورد شده جهت تأمین سازه، صفحات تخته گچی به‌عنوان پوشش رویه درونی و لایه عایق حرارتی و صوتی، تشکیل می‌شوند. کاربرد این ساختمان‌ها به‌عنوان یک سیستم سازه‌ای مستقل، اکثراً در انبوه‌سازی ساختمان‌های دوطبقه، دفاتر و ساختمان‌های تجاری کوچک، واحدهای صنعتی و سالن‌های ورزشی در یک طبقه است. در این مقاله به معرفی این فناوری نوین ساختمانی می‌پردازیم:

به نظر می‌رسد این سیستم سازه‌ای توانایی ترکیب شدن با سیستم‌های دیگر، همانند دیوارهای بتن‌آرمه سازه‌ای را نیز دارا است و می‌تواند در ساخت ساختمان‌های کوتاه مرتبه به‌صورت سیستم سازه‌ای مختلط به کار گرفته شود. جهت ساخت مقاطع سرد نورد شده مطابق آیین‌نامه‌های مربوط به این سازه‌ها، استفاده از اشکال مختلف مجاز است. این مقاطع معمولاً دارای ابعاد متنوع و محدوده تغییرات ضخامتی بین 6/0 الی 5/2 می‌باشند. اتصال سازه LSF به شالوده به‌واسطه یک کلاف افقی با مقطع C شکل صورت می‌گیرد. اجزاء قائم این سیستم به‌عنوان عضو باربر ستونی در بارهای ثقلی عمل می‌نمایند، برخی از این اعضا که در دهانه مهاربندی جانبی سازه قرار می‌گیرند علاوه بر بار ثقلی، متحمل نیروهای ناشی از بارهای جانبی نیز می‌شوند، این اعضا تحت نام وادار (stud) در این سیستم معرفی می‌شوند.

سقف سازه این ساختمان‌ها متشکل از تیرچه‌های فلزی سرد نورد شده بوده که فواصل تیرچه‌ها با توجه به میزان ظرفیت باربری عضو و ابعاد قطعات پوشش سقف که می‌تواند تخته‌های چوبی، سیمانی و یا دال بتن‌آرمه باشد تعیین می‌شود. تیرها و تیرچه‌ها عمدتاً دارای مقاطع با اشکال C یا Z می‌باشند، پوشش سقف با دال بتن‌آرمه، در صورت تأمین یکپارچگی لازم بین بتن و پروفیل فولادی تیرچه، می‌تواند به‌عنوان یک سقف مرکب بتنی فلزی طراحی شود. در ساختمان‌های LSF، به‌منظور باربری جانبی سازه در دو امتداد اصلی متعامد، از دهانه‌های باربر جانبی استفاده می‌شود که تحت عنوان (Bearingwall load) نامیده می‌شود. دهانه‌های باربر به چهار روش ایجاد می‌شود که عبارت‌اند از: سیستم دهانه‌های مهاربندی‌شده با اعضای قطری، سیستم دیوار برشی با ورق فولادی نازک، سیستم دیوار باربر با پوشش‌های OSB، سیستم دیوار برشی بتن‌آرمه.

در حال حاضر در کشور ایران استفاده از سیستم دهانه‌های مهاربندی‌شده با اعضای قطری برای ساختمان‌های تا دوطبقه مسکونی و سیستم باربر جانبی دیوار برشی بتن‌آرمه برای ساختمان‌های تا پنج طبقه مجاز است. عملکرد صوتی دیوارها و سقف‌های ساخته‌شده با این سیستم در صورت رعایت تمهیدات لازم به‌راحتی پاسخگوی انتظارات تعیین‌شده در مقررات ملی ساختمان است. پروفیل‌های سرد نورد شده مقاومت کمی در برابر حریق دارند و باید به‌خوبی محافظت شوند. یکی از دلایل کاربرد گچ به‌عنوان پوشش داخلی این سیستم‌ها، دستیابی به این هدف است. از عمده مزایای ساختمان‌های سبک فولادی (LSF)، کاهش جرم ساختمان است که تأثیر فراوانی در جهت کاهش هزینه‌های ناشی از مصالح، نیروی انسانی و نیز زمان احداث پروژه‌ها خواهد داشت. به‌کارگیری این سیستم در ساختمان‌های 5 طبقه کشور با رعایت تمهیدات خاصی مقدور بوده است. این سیستم در زمینه‌های انرژی، حریق، آکوستیک و سازه در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مورد ارزیابی قرارگرفته و کاربرد آن در جمله الزامات ارائه‌شده، مجاز است.

 مزاياي سازه‌هاي فولادي گالوانيزه سرد نورد شده سبك

1. وجود آیین‌نامه‌های متعدد: آیین‌نامه‌های متعددی برای طراحی و اجرای این سیستم سازه‌ای تهیه‌شده است که موجب سهولت و دقت در طراحی، ساخت، نصب، اجرا، کنترل کیفیت و نگهداری این سیستم سازه‌ای می‌شود.
2. کاهش وزن سازه: میزان وزن فولاد مصرفی در سیستم سازه‌ای قاب فولادی سبک نورد سرد حدود 50% وزن مصرفی در سازه‌های فولادی معمولی است.
3. سهولت حمل‌ونقل: اجزای فولادی به‌صورت دسته یا پالت درآمده و با یک جرثقیل می‌توان تخلیه آن‌ها را در محل اجرای طرح به‌راحتی انجام داد.

محدودیت‌های سیستم قاب فولادی سبک

سیستم قاب فولادی سبک ساخته‌شده با قطعات سرد نورد شده علیرغم مزایای بسیار، محدودیت‌هایی نیز دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• در مراحل طراحی باید از اندازه و چگونگی مدول ها تبعیت کرد.
• در ابعاد دهانه، محدودیت وجود دارد.
• تعداد طبقات قابل ساخت با این سیستم محدود است.
• به نیروی کار متخصص و آموزش‌دیده نیاز است.
• تأمین قطعات فلزی گالوانیزه تولیدشده در کارخانه، هزینه نسبتاً بالایی دارد. 

نتیجه‌گیری

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد، یکی از راه‌حل‌های موجود و مناسب برای تولید صنعتی و انبوه ساختمان، کاهش وزن ساختمان، افزایش مقاومت ساختمان در مقابل زلزله، کاهش زمان ساخت، ارتقای کیفیت ساخت، کاهش هزینه‌های ساخت و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است