سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf)

آشنایی با ساختمان های سرد نورد شده (ساختمان lsf)

معرفی سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf):

قاب‌های فولادی سبک نورد سرد یکی از انواع سیستم‌های ساختمانی است که برای اجرای ساختمان‌هایی با طبقات محدود (معمولاً تا 5 طبقه) استفاده می‌شود.

این سیستم از ورق‌های فولادی سرد نورد شده به صورت مقاطع سازه‌ای برای تأمین پایداری ساختمان، صفحات و تخته‌های گچی به عنوان پوشش درونی، لایه‌های عایق حرارتی و صوتی، قطعات دیواره خارجی به عنوان نما و عناصر تکمیل کننده ساختمان تشکیل می‌شود.

این سیستم، به صورت اجرای خشک و اغلب با استفاده از اتصالات پیچ و به روش تولید صنعتی به کار گرفته می‌شود.

کاربرد این سیستم به عنوان یک سیستم سازه‌ای مستقل، اغلب در انبوه‌سازی‌ها، ساختمان‌های چند طبقه، دفاتر و ساختمان‌های تجاری کوچک، واحدهای صنعتی و سالن‌های ورزشی یک طبقه است.

این سیستم سازه‌ای توانایی ترکیب شدن با اجزای سیستم‌های سازه‌ای دیگر، مانند دیوارهای سازه‌ای بتن آرمه را نیز داراست و می‌تواند در اجرای ساختمان‌های گوناگون به صورت سیستم سازه‌ای مختلط به طبقات بیشتر استفاده شود.

برای ساخت مقاطع فولادی سرد نورد شده مطابق آیین نامه‌های مربوط به این سازه‌ها، استفاده از اشکال مختلف مجاز است.

این مقاطع به طور معمول دارای ابعاد متنوع بوده و محدوده تغییرات ضخامت آنها بین 0.6 الى 2.5 میلیمتر است.

اجرای سیستم قاب فولادی سبک از نظر مراحل اجرا تفاوت چندانی با اجرای ساختمان‌های چوبی ندارد.

در این سیستم دیوارها و سقف‌ها با تکرار قطعات سبک ساخته می‌شوند.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 1 - استوارسازان

سیستم سازه‌ای ساختمان‌های قاب فولادی سبک از ورق‌های فولادی گالوانیزه نازک ساخته می‌شود، دیوارهای داخلی آن از گچ‌برگ‌ها و عایق‌های معدنی تشکیل می‌شود و دیوارهای خارجی آن با انواع روش‌ها ساخته می‌شود.

عناصر فولادی در این سیستم هم به عنوان عناصر باربر و هم به عنوان اجزای غیر باربر استفاده می‌شوند.

گچ‌برگ‌ها به عنوان پوشش و عایق‌های معدنی به عنوان عایق حرارتی و صوتی نیز عمل می‌کنند.

 اعضای سازه‌ای سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (Cold Formed Steel،CFS) از پروفیل‌های فولادی گالوانیزه‌ای تشکیل شده‌اند، که به وسيله پرس کردن ورق‌های بریده شده و یا نورد این ورق‌ها توسط مجموعه‌ای از غلتک‌ها ساخته می‌شوند.

اتصال سازه قاب فولادی سبک نورد سرد به شالوده به وسيله اتصال مستقیم عناصر عمودی به شالوده یا به کمک یک کلاف افقی شکل می‌گیرد.

اجزای قائم این سیستم به عنوان عضو باربر ستونی در بارهای ثقلی عمل می‌کند، برخی از این اعضا که در اطراف مهاربندی سازه برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی قرار می‌گیرند، علاوه بر بار ثقلی، متحمل نیروهای ناشی از بارهای جانبی نیز می‌شوند.

اعضای عمودی در این سیستم با نام‌های وادار و ستونک شناخته می‌شوند.

عناصر افقی (کلاف‌ها) نیز لاوک نامیده می‌شوند.

سقف سازه‌ای این ساختمان‌ها متشکل از تیرچه‌های فلزی سرد نورد شده است.

فواصل تیرچه‌ها با توجه به میزان ظرفیت باربری آنها و ابعاد قطعات پوشش سقف که می‌تواند تخته‌های چوبی، سیمانی و یا دال بتن مسلح باشد، تعیین می‌شود.

تیرها و تیرچه‌ها اغلب دارای مقاطعی با اشکال c یا z هستند.

پوشش سقف با دال بتن مسلح، در صورت تأمین یکپارچگی لازم بین بتن و پروفیل فولادی تیرچه، می‌تواند به عنوان یک سقف مرکب بتنی فلزی استفاده شود.

در این روش قطعات سازه‌ای و غیرسازه‌ای می‌توانند در کارخانه با دقت، سرعت و کیفیت بالا تولید و پس از آماده شدن و کنترل کیفیت کلیه قطعات پیش‌ساخته، براساس اصول استاندارد، بسته‌بندی و به محل نصب ارسال شوند.

با اجرای صحیح و استفاده درست از این سیستم می‌توان به اهدافی مانند کاهش زمان ساخت، کاهش وزن ساختمان، کاهش حجم عملیات پی‌سازی، افزایش سطح مفید بنا، کاهش هزینه حمل و نقل، انعطاف‌پذیری فضاها، سهولت اجرا، عدم نیاز به جرثقیل‌ها و ماشین‌آلات سنگین متعدد، کاهش فعالیت‌های اجرایی ساختمان و … دست یافت.

در سازه‌های فولادی سبک نورد سرد و نیز در روند اجرای اسکلت ساختمان با این روش عملیات جوشکاری حذف می‌شود و علاوه بر جلوگیری از بروز مشکلات احتمالی ناشی از نواقص جوشکاری، کیفیت ساخت، سرعت و دقت نصب بسیار بالا می‌رود.

در این سیستم تمام اتصالات از نوع پیچ و مهره می‌باشند.

سوراخ‌های مربوط به اتصالات، همزمان با توليد مقاطع فولادی و با دقت بسیار زیاد به وسیله دستگاه‌های مخصوص، بر روی بال و يا جان مقاطع، در مختصاتی که طراح تعیین کرده است، در کارخانه اجرا می‌شوند.

از دیگر ویژگی‌های سازه‌های فولادی سبک نورد سرد امکان ساخت مقاطع با هر اندازه‌ای براساس نیازهای طرح است، در حالی که در مقاطع فولاد گرم نورد شده طراح باید از مشخصات مقاطع ساخته شده موجود تبعیت کند.

به طور کلی استفاده از سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) وزن سازه را تا 50% کاهش می‌دهد.

از آنجا که نیروی زلزله، نسبت مستقیم با جرم سازه دارد، این امر به کاهش نیروی زلزله در ساختمان منجر خواهد شد.

کم شدن بار ساختمان علاوه بر مزایای بسیاری به صورت محسوس باعث کاهش ابعاد شالوده ساختمان نیز خواهد شد.

جدول زیر به عنوان نتیجه یک تحقیق علمی با هدف مقایسه وزن فولاد مصرفی در سیستم‌های سازه‌ای گوناگون، وزن سازه در چند سیستم مختلف برای یک ساختمان معین را نشان می‌دهد.

جدول وزن هر مترمربع سازه برای یک ساختمان معین با سیستم‌های مختلف برحسب کیلوگرم 

جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • تاریخچه ساختمان lsf:

با اینکه تصور می‌شود سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد(ساختمان lsf) روش نوین و طريق جدیدی برای ساختمان‌سازی است، اما قدمت آن بیش از 100 سال می‌باشد.

استفاده از سازه فولادی سرد نورد شده در کشور انگلستان و ایالات متحده آمریکا به سال 1850 باز می‌گردد.

قطعات جدار نازک فلزی که در اوایل قرن نوزدهم در پل‌ها استفاده می‌شد، از اوایل قرن بیستم در صنعت هواپیماسازی به نحو گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت.

در جریان جنگ جهانی اول، تکنیک ساخت بدنه اتومبیل با خم کردن و شکل دادن ورقه‌های نازک به صورت سرد ابداع شد.

تا سال 1920 پذیرفتن این سیستم به عنوان یک سیستم سازه‌ای هنوز در هاله‌ای از ابهام بود و مطالعه یا تحقیق گسترده‌ای بر روی آن انجام نشده بود.

در سال 1933 در نمایشگاه بین‌المللی عصر پیشرفت در شیکاگو طرحی با نام خانه‌ای برای آینده معرفی شد که تمامی اجزای سازه‌ای آن از فولاد نورد سرد بود.

هوارد فیشر، معمار ساختمان و مجری طرح ساخت این خانه‌ها بود.

فیشر این نوع جديد خانه‌سازی را در پی تحقیقاتی که درباره اتومبیل‌ها و واگن‌های راه آهن انجام داده بود، ابداع کرد.

وی در اواسط سال 1932 شرکت جنرال هاوس را تأسیس کرد.

در طول جنگ جهانی دوم صنعت اجرای ساختمان‌های فولادی سبک پیشرفت محسوسی کرد.

در سال 1940 شرکت لوسترون همز بیش از 2500 خانه با قاب فولادی سبک ساخت و به فروش رساند.

در سال 1945 دولت آمریکا بسیار مایل بود که خانه‌هایی ارزان و مناسب برای سربازهایی که از جنگ باز می‌گردند، بسازد.

به همین دلیل این شرکت توانست بیش از 33 میلیون دلار از دولت وام بگیرد و سفارش 20 هزار خانه را دریافت کند، هرچند موفق به ساخت بیشتر از 2500 خانه نگردید و ورشکست شد.

با اینکه از سال 1930 آیین نامه‌هایی برای طراحی و ساخت سازه‌های فولادی نورد گرم تدوین و منتشر شد، اما به دلیل تفاوت‌های بنیادی بین سازه فولادی نورد گرم و قاب‌های فولادی نورد سرد امکان استفاده از این آیین نامه‌ها برای قاب‌های فولادی نورد سرد وجود نداشت.

برای مثال به دلیل ضخامت بسیار کم مقاطع فولادی نورد سرد، بار کمانشی مقاطع فولادی نورد سرد بسیار کمتر از بار کمانشی مقاطع فولاد نورد گرم است.

در سال 1855 انجمن آهن و فولاد آمریکا تأسیس شد.

در فوریه 1939 کمیته‌ای از انجمن آهن و فولاد آمریکا مسئول تدوین آیین نامه‌ای برای سازه‌های فولادی نورد سرد شد.

از جرج وینتر به عنوان پدر سازه‌های فولادی نورد سرد یاد می‌شود.

اولین آیین نامه سازه‌های فولادی نورد سرد در سال 1946 با عنوان مشخصات فنی برای طراحی اعضای سازه فولادی چاپ شد.

این آیین نامه به ورق‌های فولادی با ضخامت کمتر از سه شانزدهم اینچ محدود می‌شد.

تنش تسليم فولاد در این آیین نامه از 1700 تا 2300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متغیر بود.

ضریب اطمینان در این آیین نامه 1.85 بود که بعدها مانند سایر سازه‌های فولادی به 1.65 کاهش یافت.

برای پوشش دیوارها در سازه‌های اجرا شده با قاب فولادی نورد سرد از گچ‌برگ استفاده می‌شد.

گچ‌برگ‌ها در آن زمان شکننده، قابل‌احتراق و ناهموار بودند.

اما در سال‌های بعد این مشکلات کاهش یافت و در سال 1955 نیمی از خانه‌ها با استفاده از گچ‌برگ‌ها و نیمی دیگر با توفال‌های گچی ساخته می‌شدند.

به مرور زمان به دلیل پیدایش نام‌های تجاری جدید در صنعت فولاد نورد سرد، برای مهندسان و معماران یافتن و تصمیم‌گیری در مورد یک محصول مشخص و استاندارد مشکل‌تر می‌شد.

این نام‌های تجاری گوناگون هر یک برای خود دارای جدول بارگذاری متفاوتی بودند.

در سال 1990 مؤسسه‌هایی برای پایان دادن به این سردرگمی تأسیس شدند.

در ساحل شرقی ایالات متحده آمریکا انجمن ملی سازندگان فولاد با رویکرد معماری شکل گرفت.

در ساحل غربی انجمن سازندگان سازه‌های فلزی سبک تشکیل شد.

سعی این شرکت‌ها یکپارچه‌سازی محصولات شرکت‌های مختلف بود.

در سال 2000 این دو مؤسسه ادغام شدند و انجمن سازندگان سازه‌های فولادی سبک را تشکیل دادند.

مؤسسه دیگری که برای کمک به مهندسان و ارائه ایده‌های جدید تشکیل شده انجمن مهندسان سازه‌های فولاد سبک بود که در سال 1994 در سانفرانسیسکو تأسیس شد.

این مؤسسه در ابتدا تنها 14 عضو داشت، ولی طی 10 سال اعضای آن به 800 نفر رسید.

در سال 2005 این مؤسسه به اتحادیه سازندگان سازه فولادی پیوست و در اکتبر 2006 با نام جدید مؤسسه مهندسان سازه‌های فولادی نورد سرد به کار خود ادامه داد.

  • آیین نامه‌های طراحی ساختمان lsf:

از سال 1946 با توسعه ساختمان‌های فولادی سبک نورد سرد در ایالات متحده آمریکا، انتشار ویرایش‌های مختلف ضوابط طراحی برای اعضا، به وسيله مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) شتاب بیشتری پیدا کرد.

در حال حاضر کشورهایی مانند آمریکا، زلاندنو، کانادا و استراليا 60 تا 90 درصد از ساختمان‌های خود را با استفاده از این سیستم می‌سازند.

  • ویژگی‌های معماری ساختمان lsf:

به طور کلی برای استفاده از این سیستم در عملکردهای گوناگون معماری محدودیتی وجود ندارد و این روش پاسخگوی نیازهای طراحی و معماری انواع مختلف ساختمان‌ها می‌باشد.

اما باید به این نکته دقت کرد که با توجه به قرارگرفتن اعضا در فواصل معین و مشخص از یکدیگر، در صورتی که طراحی با در نظر گرفتن این ویژگی انجام گیرد، زمان و هزینه ساخت به طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.

این سیستم امکان ایجاد دهانه‌های دلخواه، تعویض و جابه‌جایی قطعات و ایجاد تغییرات پس از ساخت را فراهم می‌کند.

بیشترین مورد استفاده این سیستم در ساختمان‌های مسکونی کم ارتفاع است.

  • اجزای سازه‌ای تشکیل دهنده قاب فولادی سبک (ساختمان lsf):

اعضای این سیستم به صورت مقاطع سرد نورد شده و در مواردی مقاطع ترکیب شده از چند عضو با اتصالات پیچی هستند.

شکل مقطع مرکب ساخته شده از مقاطع کارخانه‌ای با نورد سرد

شکل مقاطع نورد شده کارخانه ای با نورد سرد - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

شکل مقطع مرکب ساخته شده از مقاطع کارخانه‌ای نورد سرد

شکل مقطع مرکب - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • ستونک (وادار) در ساختمان‌های lsf:

اعضای عمودی در این سیستم ستونک نام دارند و بارهای قائم را به شالوده انتقال می‌دهند.

  • لاوک در ساختمان lsf:

اعضای افقی در این سیستم لاوک‌ها هستند که ستونک‌ها بر روی آنها قرار می‌گیرند.

انتهای ستون‌ها در تراز سقف هم به وسیله همین اعضا به یکدیگر متصل می‌شوند.

  • تیرچه در ساختمان lsf:

تیرچه‌ها بار کف را به لاوک‌ها انتقال می‌دهند.

شکل اجزای سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf)

شکل اجزای سیستم قاب فولادی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • اتصال دهنده‌های داخلی دیوارهای ساختمان lsf:

این اعضای افقی موجب اتصال ستونک‌ها و رفتار یکپارچه این اعضا می‌شوند.

تعداد و موقعیت قرارگیری اعضای افقی، کاملاً وابسته به طراحی ستونک‌هاست.

این اعضای افقی معمولاً به هر دو طرف ستونک‌ها در یک تراز پیچ می‌شوند.

                              شکل اتصال دهنده‌های داخلی دیوارها                شکل جزئیات سازه سقف و سخت کننده جان

جزئیات سازه سقف و سخت کننده جان - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • سخت کننده جان در ساختمان lsf:

این سخت کننده‌ها در نقاطی که بار متمرکز بر تیر وارد می‌شود، برای افزایش مقاومت و سختی جان تیر یا تیرچه اجرا می‌شوند.

  • نبشی اتصال در ساختمان lsf:

برای اتصال اعضا به یکدیگر، در صورتی که اتصال مستقیم کافی نباشد، از نبشی اتصال بین این قطعات استفاده می‌شود.

شکل اتصال با استفاده از نبشی

شکل اتصال با استفاده از نبشی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • پیچ‌های اتصال دهنده در ساختمان lsf:

برای اتصال اعضا به یکدیگر از پیچ استفاده می‌شود.

این پیچ‌ها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلف موجودند.

برای سوراخ کردن هم می‌توان از مته‌های مخصوص استفاده کرد.

هر یک از این پیچ‌ها برای شرایط خاصی استفاده می‌شوند.

انواع پیچ‌های اتصال در ساختمان lsf

شکل انواع پیچ های اتصال - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • ابزار ساخت و نصب در ساختمان lsf:

برای اتصال قطعات سازه‌ای و غیرسازه‌ای و اجرای عملیات نصب سازه فولادی سبک ابزارهای مختلفی وجود دارد که می‌تواند سبب سهولت عملیات ساخت، نصب و تکمیل قطعات شود.

بخش‌های مختلف سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf)

  • شالوده در ساختمان lsf:

همواره برای انتقال بار یک سازه به خاک، نیاز به یک سازه میانی است که این بار را بدون ایجاد تغییر شکل‌های زیاد به زمین منتقل کند.

در سیستم قاب فولادی سبک به دلیل وزن کم سازه و دیوارها، از شالوده‌های نواری و در صورت ضعیف بودن خاک از شالوده‌های گسترده استفاده می‌شود.

برای نمونه شالوده دیواره‌ها برای زمین‌های با مقاومت خاک حدود 1 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در شکل نمایش داده شده است:

شکل عرض شالوده نواری کناری

شکل عرض شالوده نواری کناری - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

شکل عرض شالوده نواری میانی

شکل عرض شالوده نواری میانی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

مقدار ضخامت شالوده با توجه به میزان بار موجود بر روی شالوده تعیین می‌شود.

به دلیل سبک بودن و کاهش بارهای وارده در این سیستم سازه‌ای، ضخامت شالوده بسیار کم است، بنابراین مقدار حداقل برای ضخامت شالوده مطابق آیین نامه در نظر گرفته می‌شود، ضخامت شالوده باید در هر حال از بیرون‌زدگی شالوده از دیوار بیشتر باشد.(T>P)

شکل نحوه اتصال سازه به شالوده بتنی

شکل نحوه اتصال سازه به شالوده بتنی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

اتصال اجزای قاب فولادی سبک (ستونک یا لاوک) به شالوده از طریق میله‌های اتصال شالوده انجام می‌شود.

شکل نحوه اتصال عناصر سازه به شالوده بتنی

شکل نحوه اتصال عناصر سازه به شالوده بتنی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

اتصال سازه فولادی سبک به شالوده با استفاده از یکی از دو روش زیر انجام می‌شود:

1) نصب ستونک به شالوده: در این روش ستونک‌ها به صورت مستقیم از طریق میله‌های اتصال به شالوده وصل می‌شوند.

2) اتصال لاوک به شالوده: در این روش ابتدا لاوک‌ها به میله‌های اتصال شالوده بسته شده و سپس ستونک‌ها به لاوک‌ها وصل می‌شوند.

  • سیستم کف کاذب برای ساختمان lsf:

این سیستم برای بالاتر قرار گرفتن کف تمام شده ساختمان‌ها و ایجاد یک فضای خالی در زیر کف استفاده می‌شود.

افزایش ارتفاع کف ساختمان‌ها و ایجاد یک فضای خالی در زیر آن، علاوه بر ایجاد تهویه طبیعی در زیر ساختمان، در مناطق مرطوب و یا سیل‌گیر از جمع شدن رطوبت، آب و صدمات ناشی از آن جلوگیری می‌کند.

امکان اجرای ساده شبکه فاضلاب، کاهش هزینه‌های ساخت پی و جلوگیری از ورود حشرات و حیوانات موذی از دیگر مزایای این سیستم است.

  • اجرای شالوده با سازه کف پیش‌ساخته:

برای اجرای شالوده سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد با استفاده از یک سازه کف پیش‌ساخته، ابتدا تسطیح و تراکم زمین صورت می‌گیرد، سپس بتن مگر (بتن نظافت) ریخته می‌شود.

ضخامت بتن مگر اغلب بین 5 تا 10 سانتیمتر است.

پس از اجرای بتن مگر، شبكه میلگرد شالوده بر روی آن اجرا می‌شود، سپس سازه کف بر روی شبکه میلگرد و در محل مخصوص خود قرار می‌گیرد.

همزمان برشگیرهایی برای اتصال سازه کف به شالوده، متصل می‌شود.

این برشگیرها نقش میلگردهای انتظار را برای اتصال سازه کف به شالوده انجام می‌دهند.

پس از انجام عملیات فوق، بتن شالوده ریخته می‌شود و سازه کف برای نصب و اتصال اجزای قاب فولادی سبک نورد سرد با استفاده از اتصالات پیچی آماده می‌باشد.

  • سازه کف در ساختمان lsf:

در سازه کف، تیرچه‌هایی به تیرهای اصلی متصل می‌شوند و قاب کف را تشکیل می‌دهند.

پوشش نهایی سازه کف می‌تواند از بتن یا روکش‌های دیگر باشد.

در صورت عدم استفاده از بتن برای حل مشکل ناشی از صدای ایجاد شده به دلیل راه رفتن روی کف، باید از صداگیر استفاده شود.

با توجه به ملاحظات معماری و در صورت نیاز می‌توان در کف بازشو هم تعبیه کرد.

شکل کلی سیستم کف در ساختمان lsf

شکل کلی سیستم کف - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

شکل قابلیت تعبیه بازشو در کف

شکل قابلیت تعبیه بازشو در کف - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • دیوارها در ساختمان lsf:

در سازه‌های فولادی سبک نورد سرد بار جانبی و بار ثقلی را دیوارها تحمل می‌کنند.

دیوارها از مجموعه‌ای از ستونک و اعضای مهاربندی تشکیل می‌شوند.

ستونک‌ها بار ثقلی و اعضای مهاربندی بار جانبی را تحمل می‌کنند.

به طور معمول فاصله ستونک‌ها از یکدیگر بین 40 تا 60 سانتیمتر است.

دیوارها به صورت توخالی هستند.

در صورت تمایل می‌توان این فاصله خالی را با موادی مانند بتن سبک یا فوم پلی‌‌استایرن پر کرد.

ستونک‌ها برای یکپارچگی بیشتر باید به صورت افقی نیز به یکدیگر متصل شوند.

در دیوارهای باربر و غیرباربر که با این روش ساخته می‌شوند، در صورت نیاز می‌توان بازشو تعبیه کرد.

شکل اتصال دهنده‌های افقی موجود در دیوار

شکل اتصال دهنده های افقی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • مهاربندی جانبی در ساختمان lsf:

برای مقاومت در برابر زلزله و سایر نیروهای جانبی از سیستم مهاربندی جانبی که از نوع K يا X است، استفاده می‌شود.

به دلیل کم بودن فاصله ستونک‌ها از یکدیگر، طول مهاربندی‌ها کوتاه بوده و بازدهی سازه‌ای اعضای مهاربندی در این سیستم بسیار بالاست.

در مواردی می‌توان به وسیله دستگاه‌های مخصوص در این اعضا کشش ایجاد کرد و سپس در محل مورد نظر پیچ نمود.

شکل اعضای مهاربندی در ساختمان lsf

شکل اغضای مهاربندی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • سقف ساختمان lsf:

در این سیستم سقف از اتصال افقی بین لاوک‌ها، تیرچه‌ها و عناصر متصل کننده تشکیل شده و به دو شکل مسطح و شیبدار اجرا می‌شود.

سقف مسطح می‌تواند به عنوان سقف میانی و یا سقف نهایی ساختمان باشد و قابلیت اجرا به صورت سقف مركب را نیز دارد، ولی سقف شیبدار تنها به عنوان سقف نهایی استفاده می‌شود.

در این سیستم سازه‌ای سقف را می‌توان به یکی از روش‌های زیر اجرا کرد:

1) سقف قاب‌بندی شده

2) سقف خرپایی

شکل انواع سقف‌های قابل اجرا در سیستم قاب فولادی سبک (سقف قاب‌بندی شده و سقف خرپایی)

انواع سقف های قابل اجزا در سیستم قاب فولادی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

سقف سبک مورد استفاده در سیستم قاب سبک فولادی نورد سرد را می‌توان با سقف‌های متداول و مرسوم در جداولی به شرح زیر مقایسه کرد:

جدول مقایسه انواع سقف‌ها از نظر ضخامت سقف و وزن هر متر مربع

جدول مقایسه انواع سقف از نظر ضخامت و وزن - جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

جدول مقایسه انواع سقف‌ها از نظر کیفیت اجرا و عملکرد

جدول مقایسه انواع سقف از نظر کیفیت اجرا و عملکرد - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • پله‌ها در ساختمان lsf:

در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد پله‌ها به راحتی قابل اجرا بوده و به سهولت به سیستم سازه اصلی ساختمان متصل می‌شوند.

شکل کلی پله در سیستم قاب فولادی سبک

شکل کلی پله در سیستم قاب فولادی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • دیوارها، نازک‌کاری و نما برای ساختمان lsf:

سیستم قاب فولادی سبک به راحتی توانایی تطبیق با انواع نماهای رایج چوبی، سیمانی و گچی و حتی نماهای سنگی و آجری را دارد و می‌توان این نماها را به صورت ایمن و مطمئن به دیوار متصل کرد.

شکل نحوه اجرای نمای آجری روی دیوار

نحوه اجرای نمای آجری روی دیوار - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

جدول زیر مقایسه وزن و ضخامت دیوارهای داخلی در سیستم قاب فولادی سبک با سایر روش‌های اجرای دیوار (با مواد و مصالح مختلف) را نشان می‌دهد.

جدول مقایسه وزن ضخامت دیوارهای داخلی با مصالح مختلف

جدول مقایسه وزن و ضخامت دیوارهای داخی و خارجی - جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

شکل جزئیات نصب نعل‌درگاه

شکل جزئیات نصب نعل درگاه - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

در جدول زیر نیز مشخصات فنی انواع دیوارهای داخلی و از جمله دیوارهای داخلی در سیستم قاب فولادی سبک با یکدیگر مقایسه شده است.

جدول مقایسه مشخصات فنی دیوارهای داخلی با مصالح مختلف

جدول مقایسه مشخصات فنی دیوار های داخلی با مصالح مختلف - جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

شکل جزئیات اتصال دیوار به بام

شکل جزئیات اتصال دیوار به بام - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

جداول بعدی مقایسه وزن و ضخامت دیوارهای خارجی در سیستم قاب فولادی سبک و سایر روش‌های اجرای دیوار و نیز مقایسه مشخصات فنی انواع دیوارهای خارجی را نشان می‌دهد.

جدول مقایسه وزن و ضخامت دیوارهای خارجی با مصالح مختلف

جدول مقایسه وزن و ضخامت دیوار های داخلی - جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

جدول مقایسه مشخصات فنی دیوارهای خارجی با مصالح مختلف

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • استفاده از قاب فولادی سبک به عنوان جزء غیرباربر در ساختمان lsf:

سبک‌سازی و اجرای سریع و ساده یکی از مهم‌ترین اهداف در اجرای ساختمان‌ها به شمار می‌رود.

نماهای سنتی و متداول بسیار سنگین بوده و یکپارچگی مناسب و مقاومت کافی را در برابر بارهای جانبی ندارند و می‌توانند در زمان وقوع زلزله بسیار خطرآفرین باشند.

از سوی دیگر حمل و انتقال نماهای پیش‌ساخته مشکل و پرهزینه بوده و برای نصب این قطعات فراهم نمودن تمهیدات لازم از قبیل ماشین‌آلات سنگین و جرثقیل‌ها ضروری است.

استفاده از قاب فولادی سبک به عنوان تکیه‌گاهی مقاوم برای نمای ساختمان‌ها می‌تواند امکان اجرای نمای ساختمان‌ها را با سهولت و سرعت میسر نماید.

علاوه بر امکان اجرای دیوارهای خارجی با استفاده از قاب فولادی سبک، دیوارهای داخلی ساختمان و سایر اجزای غیرسازه‌ای نیز می‌توانند با استفاده از این روش با حداقل وزن و به سرعت اجرا شوند.

از آنجا که در اجرای ساختمان‌های بلند نیز کاهش بار مرده ساختمان دارای اهمیت است، استفاده از عناصر فولادی نورد سرد که دارای اجزای سبک و پیش‌ساخته است برای اجرای دیوارهای داخلی و خارجی و کاهش بارها در ساختمان‌های بلند بسیار مفید است.

در ساختمان‌های صنعتی نیز می‌توان از مقاطع فولادی سبک به عنوان عناصر غیرسازه‌ای بهره گرفت.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 2 - استوارسازان

  • دیوارهای غیرباربر از نوع قاب فولادی سبک نورد سرد:

صفحات دیواری سبک که از سیستم قاب‌های فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) منشعب می‌شوند، قابل استفاده در اکثر سیستم‌های ساختمانی است.

این صفحات دیواری از ستونک یا وادار و لاوک یا تیرچه تشکیل می‌شود.

به عبارت دیگر ساختار اصلی دیوارها از ترکیب مقاطع فولادی گالوانیزه نورد سرد، برپا می‌شود.

مقاطع مورد استفاده در این دیوارها معمولاً به شکل C است که با اتصالات مکانیکی به یکدیگر متصل می‌شوند.

هر دیوار از تعدادی اجزای عمودی C شکل ستونک یا وادار به فواصل 40 تا 60 سانتیمتر که در بالا و پایین به اجزای افقی ناودانی شکل U یا C شكل (لاوک یا تیرچه) متصل شده‌اند، تشکیل می‌شود در صورتی که از مقاطع C شکل به عنوان لاوک استفاده شود، لازم است برشکاری در محل نصب ستونک یا وادار انجام گیرد.

این سیستم، قابلیت بالایی برای نصب عایق حرارتی دارد.

عایق حرارتی را به دو روش می‌توان بین وادارها نصب کرد.

در روش اول، وادارها هم‌راستا اجرا می‌شوند و عایق حرارتی در فضای بین آنها قرار می‌گیرد.

در روش دوم، وادارها هم‌راستا اجرا نمی‌شوند و عایق حرارتی به صورت زیگزاگی بین آنها حرکت می‌کند.

در این حالت، وادارها به صورت پل حرارتی عمل نخواهند کرد و عایق‌کاری در شرایط بهتری انجام می‌شود.

یکی دیگر از راه‌های عایق‌کاری دیوارها، نصب یک لایه حرارتی صلب در طرف خارجی قاب فلزی است.

عایق صوتی، از افزودن تخته‌گچی یا سیمانی در دو طرف عایق حرارتی (پشم شیشه) تأمین می‌شود.

از دیگر روش‌های ایجاد عایق صوتی در یک طبقه، استفاده از دیوارهای جداکننده با دو قاب مجزا از یکدیگر و نیز استفاده از وادارهای آکوستیکی است.

ورق‌های نسبتاً نازک فولاد گالوانیزه در برابر آتش دارای مقاومت کمی هستند و از این نظر باید محافظت شوند.

به طور کلی ساختارهای متشکل از مقاطع فولادی نورد سرد در برابر آتش به سرعت دچار تغییر شکل می‌شوند و فرو می‌ریزند.

محافظت این ساختارها در برابر آتش به وسیله تخته‌های گچی که بر روی چارچوب فولادی نصب می‌شوند، قابل تأمین است.

به طور کلی، با توجه به کاهش قابل ملاحظه وزن و اتلاف اندک مصالح نسبت به شیوه‌های متداول و قابلیت انطباق این سیستم با مقررات ملی ساختمان، کاربرد این نوع دیواره‌های سبک غیرباربر داخلی در پروژه‌های انبوه‌سازی مسکن و انواع دیگر ساختمان‌ها مناسب است.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 3 - استوارسازان

الزامات طراحی و اجرا برای دیوارهای غیرباربر از نوع قاب فولادی سبک:

1- کلیه مصالح و اجزا در این سیستم باید بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و با رعایت آیین نامه‌های معتبر بین‌المللی شناخته شده و مورد تأیید به کار گرفته شود.

2- رعایت مبحث 3 مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمان‌ها در مقابل حریق و همچنین الزامات مربوط به مقاومت جداره‌ها در مقابل حریق الزامی است.

3- طراحی دیواره‌های خارجی و اتصالات مربوطه در مقابل بار باد باید مطابق مبحث 6 مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان) انجام گیرد.

4- حداکثر وزن دیواره‌های خارجی به 100 کیلوگرم بر مترمربع و پانل‌های داخلی به 50 کیلوگرم بر مترمربع محدود می‌شود.

5- در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای مشارکت نکردن این دیواره‌ها در سختی جانبی سازه الزامی است.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 4 - استوارسازان

ویژگی‌های مصالح، فولاد ساختمانی:

  • مقاومت فولاد:

فولاد ساختمانی مهم‌ترین مصالح در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد به شمار می‌رود و این بخش به بیان ویژگی‌های فولاد ساختمانی مورد استفاده در این سیستم اختصاص یافته است.

حد جاری شدن فولاد مورد استفاده در این سیستم بین 2400 تا 3400 مگاپاسکال (معادل 2400 تا 3400 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) است.

فولاد مورد استفاده در این سیستم در گروه فولادهای شکل‌پذیر قرار می‌گیرد.

ضخامت اعضای سازه‌ای قاب فولادی سبک نورد سرد به طور معمول بین 0.6 تا 2.5 میلیمتر است.

شکل مشخصه خواص فولاد ساختمانی

شکل مشخصه خواص فولاد ساختمانی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  •  دوام فولاد:

در این روش برای حفاظت از سازه فولادی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی، فولاد را گالوانیزه می‌کنند و قطعات مورد استفاده اعم از مقاطع سرد نورد شده و یا اتصالات و پیچ‌ها همگی گالوانیزه هستند.

  • تماس با مصالح غیرفلزی

ملات‌ها و اندودها:

ملات‌ها و اندودها تا زمانی که مرطوب هستند، به پوشش‌ها و آلیاژهای روی حمله می‌کنند، اما هنگامی که ملات خشک می‌شود، تأثیری بر فولاد نخواهد داشت.

به همین دلیل به طور معمول در محیط‌های غیرمرطوب خوردگی ناشی از ملات‌ها و اندودها مشاهده نمی‌شود.

از آنجا که میان سیمان و فولاد چسبندگی بسیار خوبی وجود دارد، ملات‌های سیمانی سبب خوردگی و یا بروز تأثیرات مخرب بر این سیستم نخواهند شد.

چوب:

چنانچه سازه قاب فولادی سبک نورد سرد در معرض تماس با چوب‌های عمل‌آوری شده قرار گیرد، به دلیل استفاده از مواد شیمیایی برای عمل‌آوری این چوب‌ها، احتمال آسیب رسیدن به فولاد وجود دارد.

هرچند تحقیقات نشان داده است که آسیب‌های ساختمانی ناشی از این مواد شیمیایی به قاب‌های فولادی سبک بسیار محدود و نادر بوده است.

مواد عایق کننده محصولات عایق کننده مانند پشم‌معدنی، سلولز و فوم سخت شده با فولاد گالوانیزه وارد واکنش نمی‌شود و در تماس با فولاد ساختمانی در سازه‌های قاب فولادی سبک سبب تأثیرات مخرب نمی‌شوند.

بتن:

بتن نیز مانند ملات‌های سیمان در زمانی که مرطوب است، می‌تواند با فولاد گالوانیزه وارد واکنش شود، اما از آنجا که این مدت کوتاه است، قاب‌های فولادی سبک در محیط‌های غیرمرطوب در معرض خوردگی ناشی از بتن قرار نمی‌گیرند.

تماس با مصالح فلزی:

هنگام تماس فولاد با فلزات دیگر در صورت وجود الکترولیتی مانند رطوبت واکنش رخ خواهد داد و سبب خوردگی یکی از فلزات خواهد شد.

جدول زیر سرعت خوردگی روی (که در گالوانیزه کردن قطعات قاب فولادی سبک استفاده می‌شود) را هنگامی که با فلزات دیگر در تماس است، نشان می‌دهد.

جدول سرعت واکنش روی در تماس با مصالح فلزی دیگر

جدول سرعت واکنش روی در تماس با مصالح فلزی دیگر - جدول وزن هر متر مربع سازه برای یک ساختمان معین - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • روش‌های ساخت ساختمان lsf:

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد با روش‌های مختلفی قابل اجراست، که متداول‌ترین روش‌های آن عبارتند از:

1- مونتاژ در محل اجرا

2- سیستم برافراشتن

3- سیستم جعبه‌ای

  • مونتاژ در محل اجرا:

در این روش مقاطع فولادی سرد نورد شده به صورت برش خورده و شماره‌گذاری شده به محل اجرای طرح منتقل شده و در محل اجرا با اتصالات سرد به یکدیگر متصل می‌شوند.

می‌توان یک دیوار را به صورت افقی روی زمین اجرا و سپس آن را بلند کرد و در محل خود، نصب نمود، یا قطعات را در محل نصب خود به هم وصل کرد.

به طور معمول روش اول از دقت اجرای بیشتری برخوردار است.

  • سیستم برافراشتن:

مطالعات نشان می‌دهد روش ساخت قطعات دیوار و سپس بلند کردن و نصب آن که به روش برافراشتن (Tilt Up) مشهور است، برای اولین مرتبه در رم باستان و خاورمیانه استفاده شده است.

ولی این روش به شکل کنونی در ابتدای قرن بیستم به کار گرفته شد و در نیمه‌های قرن پس از جنگ جهانی دوم به دلیل نیاز مبرم به سرعت در ساخت به اوج خود رسید.

این روش در ابتدا بیشتر برای ساخت سازه‌هایی که در آن سرعت ساخت و اقتصاد اهمیت داشت، مانند مراکز تجاری اداری و … مورد استفاده بود.

امروزه این سیستم برای تمامی ساختمان‌های با ارتفاع کم (تا چهار طبقه) استفاده می‌شود.

این روش برای ساخت انواع نماها، سقف‌ها و دیوارهای پیش‌ساخته یکی از بهترین روش‌ها محسوب می‌شود.

در این روش ابتدا قطعه مورد نظر مانند دیوار، قاب، قطعات نما و … در محل پروژه یا نزدیک آن بر روی زمین به صورت افقی اجرا و سپس به وسیله جرثقیل به مکان مورد نظر حمل و با استفاده از اتصالات سرد در محل مورد نظر تثبیت می‌شود.

به دلیل اجرای این سیستم بر روی زمین و دسترسی آسان برای کنترل کیفیت، دیوارهای اجرا شده با این روش دارای کیفیت خوبی هستند.

  • سیستم جعبه‌ای:

این روش بیشتر برای ساخت فضاهای ساختمانی محدود و کوچک مانند سرویس‌ها یا کانکس‌ها استفاده می‌شود.

در این روش سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد به صورت جعبه‌های پیش‌ساخته پس از انتقال به کارگاه کنار هم چیده شده و به یکدیگر متصل می‌شوند و در مرحله بعد قطعات دیواره و سقف و دیوارهای داخلی اجرا می‌شوند و ساختمان به صورت واحدهایی در ابعاد کوچک تکمیل و قابل استفاده می‌شود.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 5 - استوارسازان

  • روش‌های مقاوم کردن قاب‌های فولادی سبک در برابر نیروهای جانبی:

برای تأمین باربری جانبی در سیستم قاب فولادی سبک از دهانه‌های باربر جانبی در دو امتداد عمود برهم استفاده می‌شود، دهانه‌های باربر جانبی به یکی از چهار روش زیر ایجاد می‌شوند:

1- دهانه مهاربندی شده با اعضای قطری

2- دیوار برشی با ورق فولادی نازک

3- دیوار برشی با دیواره‌های چوبی استاندارد (OSB)

4- دیوار برشی بتن مسلح

  • دهانه مهاربندی شده با اعضای قطری:

سیستم مهاربندی با اعضای قطری مشابه بادبندهای ضربدری سازه‌های فولادی متعارف است، با این تفاوت که تعداد دهانه‌های مهاربندی شده بیش از دو دهانه ابتدا و انتها است.

در این سیستم اعضای فشاری در طول ساختمان توزیع شده و اعضای قطری نیز به آنها متصل می‌شوند.

این سیستم برای ساختمان‌های یک یا دو طبقه مناسب است.

  • دیوار برشی با ورق فولادی نازک:

عملکرد سیستم باربر جانبی با ورق فولادی نازک، مشابه سیستم مهاربندی شده است با این تفاوت که در این سیستم اعضای قطری حذف شده است و صفحه فولادی تمامی اعضای فشاری دهانه را پوشش می‌دهد.

این سیستم هنوز در مرحله تحقیق و بررسی از نظر رفتار سازه‌ای و نحوه طراحی مؤثرتر و پایدارتر است.

  • دیوار برشی با پوشش دیوارهای چوبی استاندارد (OSB)

تفاوت این سیستم با سیستم دیوار برشی با ورق فولادی نازک استفاده از صفحات چوبی استاندارد که از تراشه‌های چوبی جهت‌دار (او.اس.بی) ساخته شده است به جای صفحات فولادی است.

با توجه به بالا بودن مقاومت برشی و سبکی این صفحات نیروی زلزله در محاسبات ساختمان به نحو مؤثری کاهش می‌یابد.

  • دیوار برشی بتن مسلح:

این روش در عمل به کارگیری سیستم متداول در سازه‌های بتن مسلح یعنی استفاده از دیوار برشی بتنی برای تأمین مقاومت در برابر نیروهای جانبی در ساختمان‌های قاب فولادی سبک نورد سرد است.

در این روش تمامی نیروی جانبی توسط دیوار برشی بتن مسلح تحمل می‌شود.

  • بررسی سیستم قاب فولادی سبک از نظر هزینه و زمان ساخت:

ورق فولادی گالوانیزه در بین مصالح ساختمانی، یکی از بالاترین نسبت‌های قابلیت باربری به وزن را داراست و به همین دلیل میزان استفاده از مصالح سازه‌ای در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد به نحو قابل توجهی کاهش می‌یابد.

با توجه به سبک بودن سازه مورد استفاده در این سیستم و به تبع آن کاهش بارهای وارده، ابعاد پی‌ها و مصالح مصرفی در این سیستم کاهش می‌یابد.

با توجه به دقیق بودن ابعاد اجزای به کار رفته در این سیستم و همچنین طراحی دقیق انواع جزئیات و اتصالات، میزان اتلاف مصالح در این سیستم کاهش پیدا می‌کند.

پیش‌ساخته بودن قطعات سبب می‌شود تا هزینه عملیات کارگاهی به مقدار قابل توجهی کاهش یابد.

با توجه به این که شیوه ساخت و اجرای این سیستم به صورت خشک، با استفاده از اتصالات پیچی و به روش تولید صنعتی است، عملیات جوشکاری (که در بسیاری موارد به دلیل عدم اجرای صحیح سبب ضعف اتصالات و سازه می‌شود) حذف می‌شود.

درضمن امکان بازبینی و اصلاح اتصالات، همچنین محاسبات دقیق افزایش پیدا می‌کند.

به دلیل امکان احداث داکت و شیارهای تأسیساتی پیش از اجرای تیغه‌ها، نیاز به تخریب بخش‌هایی از دیواره‌ها برای نصب تأسیسات منتفی می‌شود.

این امر سبب صرفه‌جویی بیشتری در زمان و هزینه خواهد شد.

شکل جزئیات اجرای داکت و شیارهای تأسیساتی پیش از اجرای تیغه‌ها

جزئیات اجرای داکت و شیار های تأسیساتی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

سبک بودن قطعات به کار رفته در این سیستم، موجب راحتی حمل و نقل اجزا می‌شود و به تبع آن هزینه‌های مربوط به ماشین‌آلات و نیروی کار صرف شده در این بخش کاهش پیدا می‌کند.

سرعت بالاتر عملیات ساخت و نیز بالاتر بودن قابلیت برنامه‌ریزی و پیش‌بینی عملیات در این شیوه، سبب پایین آمدن ریسک و نیز بازگشت سریعتر سرمایه خواهد شد.

  • مطالعه موردی (یک پروژه تولید انبوه مسکن)

در یک طرح تأمین مسکن مناسب برای کارکنان یک سازمان بزرگ و گسترده نظامی و برای اجرای خانه‌هایی با مساحت زیربنای 200 مترمربع به صورت دو طبقه با سه اتاق‌ خواب همراه با پارکینگ، پس از بررسی طرح‌های متعدد و پیشنهادهای گوناگون، بهترین گزینه استفاده از سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد تشخیص داده شد.

عناصر سازه‌ای هر واحد مسکونی طی مدت چهار هفته ساخته شد و کل ساخت در مدت 60 روز به اتمام رسید.

برای سهولت ساخت، دیوارها در کارگاه ساخته و به محل پروژه انتقال داده شده و در آنجا نصب شدند.

ریزکارها به شرح ذیل بود:

  • اجرای بتن مگر، نصب میلگردهای انتظار و بتن‌ریزی شالوده
  • نصب پانل‌های طبقه اول
  • نصب تیر و تیرچه‌های کف طبقه بالا و اجرای سقف طبقه اول
  • نصب پوشش کف طبقه بالا
  • نصب دیوارهای طبقه بالا
  • اجرای سازه سقف طبقه بالا
  • نصب اعضای زیر سقف
  • اجرای پوشش سقف
  • اجرای نمای طبقه اول و طبقه بالا
  • اجرای تیغه‌های داخلی

عایق‌بندی صدا در قاب‌های فولادی سبک (ساختمان lsf):

عایق‌بندی صوتی یکی از مهم‌ترین ضرورت‌ها در طراحی کف‌ها و دیوارها در مجتمع‌های مسکونی و ساختمان‌هایی مانند هتل‌ها به شمار می‌رود، حتی لازم است در خانه‌های ویلایی و تک خانوار نیز بین فضاها، عایق‌بندی صوتی انجام شود.

اگرچه تأمین شرایط عایق‌بندی صدا در یک طرح به هزینه‌های ساخت آن می‌افزاید، ولی مشکلات ناشی از عدم عایق‌بندی صدا در دراز مدت منجر به عدم مطلوبیت ساختمان و در نتیجه عدم رضایت ساکنان ساختمان می‌شود.

به طور معمول هزینه‌های ناشی از اصلاح سیستم عایق‌بندی صدا بیشتر از هزینه‌های احداث و نصب اولیه سیستم‌های عایق‌بندی صوتی خواهد بود.

با در نظر گرفتن این مطلب که اقدامات لازم برای عایق‌بندی صوتی و تأمین مقاومت در برابر آتش و عایق‌بندی حرارتی، در بسیاری از موارد مشابه است، صرفه اقتصادی ناشی از تأمین چنین شرایطی در مراحل اولیه اجرای ساختمان بیش از پیش مشخص می‌شود، در نهایت می‌توان گفت لایه‌بندی مناسب برای یک دیوار، لایه‌بندی است که جداسازی کافی برای مقاومت در برابر آتش و عایق‌کاری مناسب صوتی و حرارتی را فراهم کند.

با تدوین و انتشار مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان با عنوان عایق‌بندی و تنظیم صدا، گام‌های اولیه برای درنظر گرفتن این مسئله در صنعت ساختمان کشور، برداشته شده است.

با توجه به ضرورت‌های مطرح شده در بالا و با مطرح شدن سیستم‌های ساختمانی و روش‌های جدید ساخت در کشور، بررسی عملکرد آکوستیک این سیستم‌ها، بدون تردید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و به همین دلیل کیفیت عایق‌بندی صدا در سیستم قاب‌های فولادی سبک در بخش‌های بعدی به تفصیل بررسی می‌شود.

شکل انواع دیوارهای LSF باربر با مصالح جداگانه برای مقاومت در برابر آتش و میزان کنترل صدا

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • روش‌های انتقال صوت:

به طور کلی سه روش انتقال صوت وجود دارد:

  1. انتقال هوایی صوت: که از میان فضاهای بدون مانع صورت می‌گیرد.
  2. انتقال کوبه‌ای صدا: که بیشتر مربوط به کف‌ها می‌شود.
    این نوع انتقال به طور عمده ناشی از منابع مشخصی مانند حرکت افراد در ساختمان است، ولی ممکن است از منابع دیگری مانند بستن درها نیز به وجود آید.
  3. انتقال صدای پیکری: هنگامی رخ می‌دهد که اعضای ساختمان (دیواره‌ها، کف‌ها و …) در اثر تماس با یک منبع لرزانده، به لرزش درآیند.
  • انتقال صوت در دیوارهای سیستم قاب فولادی سبک:

در یک دیوار ساخته شده از فولاد سرد نورد شده، سه راه محتمل برای انتقال صوت عبارتند از:

  • انتقال مستقیم
  • انتقال از طریق عضو
  • انتقال جناحی

شکل زیر نشان دهنده این سه نوع انتقال صوت است.

شکل روش‌های انتقال صوت در دیواره‌های قاب فولادی سبک

روش های انتقال صوت در دیواره ها - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

بحرانی‌ترین نوع انتقال، انتقال از بین ستونک‌ها است، ستونک‌ها نوسانات را از یک سوی دیوار به طور مستقیم به سوی دیگر آن و از این طریق به اتاق مجاور انتقال می‌دهند.

برای حل این مشکل می‌توان در اتصال بین تخته‌گچی روکار و فولاد، از مصالح ارتجاعی استفاده کرد.

افزایش جرم هر لایه پوشش دیوار، با افزودن تعداد تخته‌های گچی، منجر به افزایش عملکرد آکوستیک دیوار خواهد شد و درضمن می‌توان از مصالح جاذب صوت، که بیشتر پشم سنگ یا پشم شیشه هستند، بین دو لایه رویی و یا بین لایه‌های گوناگون هر یک از لایه‌های رویی استفاده کرد.

از بررسی نتایج اندازه‌گیری صدابندی هوایی دیواره‌های ساخته شده در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد می‌توان به نکات زیر دست یافت:

  • هرچه عمق ستونک‌ها بیشتر شود، عایق‌بندی صدا افزایش پیدا می‌کند.
  • استفاده از الیاف معدنی و سلولزی و افزایش ضخامت آنها منجر به افزایش عایق‌بندی صدا می‌شود.
  • استفاده از چند لایه گچ، باعث افزایش عایق‌بندی صدا می‌شود.
  • استفاده از اجزای ارتجاعی فلزی بین لایه گچی و ستونک، باعث افزایش عایق‌بندی صدا می‌شود.
  • استفاده از دیوارهای مجاور یکدیگر عایق‌بندی صدا را افزایش خواهد داد.
  • افزایش فاصله مرکز به مرکز ستونک‌ها منجر به بهبود عملکرد عایق‌بندی صدا دیواره می‌شود.

انتقال صوت در کف‌های جداکننده:

به طور معمول از روش‌های زیر برای عایق‌بندی مناسب کف‌ها در برابر صداهای هوایی استفاده می‌شود:

  • جداسازی سازه‌ای بین لایه‌ها
  • استفاده از جرم متناسب در هر لایه
  • استفاده از مصالح جاذب صوت
  • به حداقل رساندن انتقال جناحی صدا در اتصالات دیوارها به کف

انتقال صدای کوبه‌ای در کف‌ها:

کف‌های سبک در فرکانس‌های پایین، نسبت به کف‌های سنگین، عملکرد ضعیف‌تر و در فرکانس‌های بالا عملکرد بهتری دارند.

کاهش انتقال صدای کوبه‌ای را می‌توان در کف‌های فولادی سبک با روش‌های زیر انجام داد:

  • قراردادن یک لایه ارتجاعی متناسب با بسامد بار وارده
  • استفاده از لایه ارتجاعی با دوام کافی
  • جدا کردن کف از سازه اطراف آن در لبه‌های کف

برای صدابندی کوبه‌ای باید به نکات زیر توجه کرد:

  • استفاده از الیاف معدنی یا سلولزی و افزایش ضخامت آنها منجر به افزایش صدابندی کوبه‌ای می‌شود.
  • کاهش فاصله مرکز به مرکز ستونک‌ها منجر به افزایش صدابندی کوبه‌ای سقف می‌شود.
  • استفاده از مقاطع ارتجاعی فلزی منجر به افزایش صدابندی کوبه‌ای می‌شود.
  • فرش کردن کف با پوشش‌های پرزدار منجر به افزایش صدابندی کوبه‌ای می‌شود.
  • برای افزایش صدابندی کوبه‌ای سقف از کف شناور استفاده شود.

حفاظت سازه قاب فولادی سبک نورد سرد در برابر آتش

  • عملکرد سازه فولادی سرد نورد شده در دمای بالا:

سازه‌های فولادی اعم از قاب‌های فولادی سبک نورد سرد و سازه‌های فولادی نورد گرم و مانند آن، به طور ذاتی غیرقابل احتراق و فاقد بار حریق هستند.

به همین دلیل فولاد سرد نورد شده نیز مانند انواع دیگر فولاد مقاومت اندکی در برابر آتش دارد و در صورت قرار گرفتن در برابر آتش به سرعت در معرض کاهش مقاومت قرار می‌گیرد.

به همین جهت، لازم است که برای اطمینان از عملکرد مناسب و حفاظت سازه، تمهیدات مناسبی درنظر گرفته شود.

با افزایش درجه حرارت، ضریب ارتجاعی و مقاومت فولاد به سرعت کاهش یافته و در عین حال به علت اختلاف دمای موجود بین دو طرف مقطع، تنش موجود در مقطع به صورت غیرمتقارن افزایش می‌یابد.

براساس گزارش مؤسسه فولاد انگلستان، فولاد تا دمای 400 درجه سانتیگراد مقاومت کامل خود را حفظ می‌کند، در دماهای بالاتر از آن مقاومت به سرعت کاهش می‌یابد، نرخ از دست دادن مقاومت در اعضای سرد نورد شده در دماهای بالاتر از حد ذکر شده 10 تا 20٪ بیشتر از فولاد گرم نورد شده است.

روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت مقاطع فولادی در برابر آتش وجود دارد، که معمول‌ترین آنها پوشاندن مقطع با مصالح مقاوم در برابر آتش است.

مصالح صفحه‌ای، مانند تخته‌های گچی، تخته‌های سیمانی، تخته‌های متشکل از گچ و الياف، که برای دیوارها و سقف استفاده می‌شوند، می‌توانند تا 120 دقیقه در برابر آتش مقاومت کنند.

استفاده از عایق‌های پشم معدنی نیز به مقاومت در برابر آتش کمک می‌کند.

شکل موانع آتش در تقاطع‌های عمودی و افقی در سیستم LSF

موانع آتش در تقاطع ها و سیستم LSF - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • عایق‌بندی حرارتی:

در چند سال اخیر، اهتمام روزافزونی برای طراحی و اجرای ساختمان‌های با مصرف بهینه انرژی به وجود آمده است.

با نگاهی به صرفه‌جویی حاصل از این اقدام در انرژی مصرفی کشور و کاهش چشمگیر هزینه‌های دوره عمر ساختمان‌ها، ضرورت این رویکرد بیش از پیش مشخص می‌شود به طوری که می‌توان از این عامل به عنوان یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار در طراحی ساختمان، حتی در انتخاب سیستم سازه‌ای مورد استفاده، نام برد.

در مورد سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد و به طور کلی در سیستم‌های ساختمانی دارای ساختار فلزی، یکی از مهم‌ترین نگرانی‌های در طراحی و اجرای این ساختمان‌ها، نحوه جلوگیری از اتلاف انرژی است.

  • بررسی عملکرد حرارتی قاب‌های فولادی سبک و روش‌های بهبود آن

علت عمده انتقال حرارت در دیواره‌های سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد، پل حرارتی ناشی از وجود مقاطع نازک فولادی است.

برای بهبود عملکرد حرارتی جدار دیواره‌ها، روش‌های زیر پیشنهاد می‌شود.

1- افزایش ضخامت عایق:

این روش، برای رسیدن به میزان قابل قبول مقاومت حرارتی، باید ضخامت عایق‌های حرارتی را تا حد ممکن افزایش داد.

شایان ذکر است که این روش تأثیری در کاهش اثر پل حرارتی ندارد.

2- قراردادن یک لایه سیلیکون میان ستونک و پوشش خارجی:

این روش با قراردادن یک لایه از مواد سیلیکون میان سازه فولادی سبک نورد سرد و پوشش خارجی، می‌تواند تا حدی اثر پل حرارتی را کاهش دهد.

3- قراردادن یک لایه نازک عایق حرارتی به عنوان پوشش خارجی دیوار:

در برخی موارد، در لایه بیرونی دیوار از یک لایه نازک از جنس پلی استایرن استفاده می‌شود که مسیر حرکت گرما به سوی بیرون ساختمان را مسدود می‌کند، این اقدام اثر موضعی پل‌های حرارتی را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد.

4- کاهش انتقال حرارت در اجزای فلزی:

این کار با استفاده از مقاطع با ضخامت کمتر، اضافه کردن انحنای کوچک در مقطع پروفیل و اضافه کردن شیارها و بریدگی‌های عمود بر جهت مسیر جریان حرارت صورت می‌گیرد.

پوشانه‌ها در سیستم قاب فولادی سبک

  • تخته‌های گچی:

تخته‌های گچی یکی از رایج‌ترین مصالح مورد استفاده به عنوان پوشانه یا دیوارهای داخلی در سیستم قاب فولادی سبک هستند.

در این بخش برای آشنایی بیشتر با این مصالح به معرفی ویژگی‌های آن پرداخته می‌شود.

  • مشخصات تخته‌های گچی و مقاومت آنها در برابر آتش:

تخته‌های گچی معمولی مقاومت اندکی در برابر آتش دارند، اما برای تأمین مقاومت بیشتر باید از تخته‌های مقاوم در برابر آتش استفاده کرد.

لازم به ذکر است که گاهی از سایر تخته‌های محافظ از جنس چوب، سیمان یا سیلیکات کلسیم نیز استفاده می‌شود، اما گچ در بین مواد فوق از خواص بهتری برخوردار بوده و بسیار رایج‌تر است.

با توجه به این که تخته‌های گچی و اتصالات آنها نقش مهمی در تأمین مقاومت سیستم قاب فولادی سبک در برابر آتش دارند، توضیحات بیشتری در خصوص این اجزا، استانداردها و خواص فنی آنها در ادامه آمده است.

در سال‌های پس از جنگ جهانی دوم استفاده از سیستم‌های دیوار خشک به این علت که مشکلات سیستم اندودگچی (از قبیل کارگر بیشتر، نفوذ رطوبت به ساختار زیرین و زمان لازم برای خشک شدن قبل از عملیات رنگ‌کاری را برطرف می‌کرد به سرعت گسترش یافت، به طوری که امروزه در آمریکا در بیش از 90 درصد از ساختمان‌های مسکونی و نیز ساختمان‌های کوچک تجاری از سیستم دیوار خشک استفاده می‌شود.

امروزه واژه دیوار خشک معادل ساخت و ساز با تخته‌گچی است.

تخته‌گچی یک واژه عمومی است که برای گروه متنوعی از محصولات گچی که بیشتر با کاغذ مخصوص پوشیده شده‌اند، استفاده می‌شود.

استفاده از پوشش کاغذی به طور عمده به علت مسلح کردن تیغه‌ها، به خصوص در تخته‌های با طول زیاد است.

تفاوت اصلی تخته‌گچی با سایر مصالح قابل استفاده در سیستم دیوار خشک نظیر چوب، تخته‌های چندلایه یا نئوپان، در مقدار مقاومت آنها در برابر آتش است.

تخته‌گچی در کارخانه با تزریق دوغاب مناسب بین لایه‌های کاغد تهیه می‌شود.

تخته‌های گچی معمولی دارای یک پوشش کاغذی بر روی هر دو طرف هستند که لبه‌ها را نیز می‌پوشاند.

استفاده از تخته‌های گچی معمولی دارای محدودیت‌هایی است.

از جمله این که، آنها را نباید به طور پیوسته یا طولانی در معرض رطوبت قرارداد و همچنین نباید در معرض دمای خیلی بالا قرار گیرند.

این تخته‌ها، در صورتی که به عنوان مصالح زیرکار برای نصب کاشی‌های سرامیکی یا سایر پوشش‌های مشابه استفاده شوند، باید در برابر رطوبت محافظت شوند.

در محیط‌های مرطوب استفاده از پانل‌های مقاوم آب توصیه می‌شود.

نوع مقاوم در برابر حریق این تخته‌ها که گاهی از آنها به عنوان نوع X نام برده می‌شود، دارای افزودنی‌هایی است که مقاومت آنها را در برابر آتش افزایش می‌دهد.

تخته‌گچی معمولی به علت ترک‌خوردگی در مراحل اولیه آتش‌سوزی، نمی‌تواند وظیفه محافظت در برابر آتش را به خوبی برای ساختارهای پشت‌کار انجام دهد و مقاومت بالایی در برابر آتش ندارد.

اما تخته‌های نوع X به علت دارا بودن الیاف و سایر افزودنی‌ها، یکپارچگی بهتری در دمای بالا دارند که از بروز ترک‌های جدید و رشد ترک‌های ایجاد شده جلوگیری می‌کنند.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 6 - استوارسازان

 طبق استاندارد 1396 ASTM C تخته‌گچی نوع X، تخته‌ای است که اگر با ضخامت 6 میلیمتر در دو طرف ستونک‌های چوبی با فاصله مرکز تا مرکز 40 سانتیمتر و با میخ‌هایی به طول 48 و قطر 2.3 میلیمتر در فواصل مرکز تا مرکز 178 میلیمتر از یکدیگر نصب شود، دارای حداقل یک ساعت مقاومت در برابر آتش استاندارد باشد.

با استفاده از این تخته‌ها با ضخامت‌های مختلف در ساختار دیوار، کف و سقف می‌توان به مقاومت بیش از سه ساعت در برابر آتش دست یافت.

همچنین می‌توان از آنها برای محافظت تیرها و ستون‌ها استفاده کرد.

استاندارد بین‌المللی 1980-6308 ISO ویژگی‌های تخته‌های گچی را که به عنوان پوشش ساختمانی استفاده می‌شوند، ارائه کرده است.

این استاندارد شامل تخته‌هایی می‌شود که بر روی آنها می‌توان عملیات تکمیلی و یا تزئینات ساختمان را انجام داد و یا آنها را اندود کرد.

این تخته‌ها برای مثال می‌توانند به عنوان پوشش نهایی دیوارهای بنایی، سقف‌ها، پوشش دیوارهای جدا کننده، پوشش ستون‌ها و تیرهای فولادی و یا برای ساخت تیغه‌های جدا کننده استفاده شوند.

این استاندارد، تخته‌های گچی را به پنج گروه زیر تقسیم می‌کند:

1- تخته‌گچی دیواری: این تخته دارای رویه‌ای قابل تزئین است.

2- تخته‌گچی دیواری با جذب آب کاهش یافته: در این تخته‌ها، هسته گچی و یا رویه کاغذی دارای افزودنی‌هایی است که جذب آب را کاهش می‌دهد.

بر روی رویه این تخته‌ها می‌توان کارهای تزئینی انجام داد.

3- تخته‌گچی دیواری با پیوستگی بهبود یافته در دمای بالا: این تخته‌ها دارای مواد افزودنی یا الياف معدنی است که پیوستگی با هسته گچی را در دمای بالا بهبود می‌دهد، رویه این تخته‌ها قابل تزئین است.

4- تخته‌گچی زیرکار برای اندود: این تخته‌ها برای اندودکاری مناسب بوده و برای افزودن قفل و بست می‌توان سوراخ‌هایی نیز روی آنها ایجاد کرد.

5- تخته‌گچی زیرکار برای اندود با پیوستگی بهبود یافته در دمای بالا: مشابه بند 4 ولی به علت استفاده از مواد افزودنی و الیاف در آنها، هسته‌گچی دارای پیوستگی بهتری در دمای بالا است.

در استاندارد آلمانی 18180 DIN الزامات تخته‌های گچی ارائه شده است.

این الزامات عملیات ثانویه روی تخته‌ها (در خط تولید) را نیز در برمی‌گیرد.

این استاندارد تخته‌های گچی را در گروه‌هایی تقسیم‌بندی کرده است.

از بین آنها تخته‌گچی دیواری (GKB) برای پوشش دیوارها، سقف‌ها و جداکننده‌ها طراحی شده‌اند، به طوری که تزئینات روی آنها قابل انجام باشد.

همچنین، از آنها به عنوان روی دیوار خشک و تولید پانل‌های مرکب استفاده می‌شود.

تخته دیوارهایی با ضخامت بیش از 12.5 میلیمتر را می‌توان برای نماسازی یا پوشش محافظ دیوارها، پوشش سقف‌ها یا رویه سیستم‌های جداکننده استفاده کرد.

تخته‌گچی دیواری ضدحریق (GKF) مشابه با نوع GKB است ولی مقاومت بیشتری در برابر آتش دارد.

تخته‌گچی دیواری اشباع شده (GKBI) مشابه با نوع GKB است ولی جذب آب کمتری دارد.

یک نوع دیگر تخته‌گچی در این استاندارد نیز، تخته‌های دیواری ضدحریق اشباع شده (GKFI) است که مشابه با نوع GKF است، ولی جذب آب کمتری دارد.

طبق این استاندارد همه تخته‌های گچی فوق باید دارای یک هسته‌گچی باشند که به طور دقیق با کاغذ پوشیده شده باشند.

استاندارد ISO مشخصات فنی تخته‌های گچی را در دو قسمت جداگانه تحت عناوین تخته‌های گچی دیواری و تخته‌های گچی زیرکار ارائه کرده است.

در این استاندارد برای عرض تخته‌های گچی دیواری اعداد 600، 900 و 1200 میلیمتر، برای طول آنها محدوده 1800 تا 2600 میلیمتر با فواصل 100 میلیمتری (شامل 1800، 1900،……. تا 2600 میلیمتر) و برای ضخامت آنها سه عدد 9.5، 12.5 و 15 میلیمتر توصیه شده است.

  • یکپارچگی روش‌های عایق‌بندی صدا و مقاومت در برابر آتش

روش‌های بیان شده در قسمت‌های قبل در مورد عایق‌بندی صدا و ایجاد مقاومت در برابر آتش، در بسیاری موارد منجر به هر دو تأثیر می‌شود.

در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد، باید برای اطمینان از عدم انتقال صوت و پایداری در برابر حریق، مطابق استانداردهای ذکر شده طراحی‌های لازم با دقت کافی صورت گیرد.

همچنان که بیان شد در فرایند ابداع هر روش ساخت، باید علاوه بر عملکرد سازه‌ای آن به عملکرد کلی آن به مثابه یک ساختمان توجه کرد و عملکرد آکوستیک و مقاومت در برابر آتش از موارد با اهمیت در بررسی عملکرد کلی ساختمان‌های مسکونی و تجاری هستند.

روش‌هایی که برای رسیدن به مقاومت بیشتر در برابر آتش و برای بهبود عملکرد آکوستیک استفاده می‌شوند، بیشتر به طور معمول نزدیک به هم بوده و بر روی یکدیگر تأثیر می‌گذارند.

شکل جزئیات عایق‌بندی صدا و مقاومت در برابر آتش

جزئیات عایق بندی صدا - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • بررسی سیستم از نظر تأثیرات زیست محیطی:

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد به علت عدم استفاده از مواد مضر برای طبیعت، تأثیر مخربی بر محیط زیست ندارد.

مصرف انرژی کمتر در بخش حمل و نقل و بهره‌برداری، سبب کاهش تولید آلودگی در محیط می‌شود.

بیشتر مواد مورد استفاده در این سیستم، قابلیت بازیافت دارند.

این سیستم قابلیت باز شدن و نصب مجدد داشته و این منظور بدون عملیات تخریبی گسترده و آسیب به محیط پیرامونی انجام می‌شود.

از دیگر موارد قابل توجه، ایجاد ضایعات ساختمانی محدودتر در حین اجراست.

این سیستم قابلیت استفاده برای بازسازی و یا گسترش ساختمان‌های تاریخی را نیز دارد.

همچنین می‌تواند برای مقاوم‌سازی آنها استفاده شود.

موضوع دیگر در زمینه تأثیرات زیست محیطی، مقاومت این سیستم در مقابل خوردگی به علت پوشش گالوانیزه یا سایر مواد پوشش دهنده و دوام زیاد ساختمان است، که می‌توان آن را از مزیت‌های مهم این سیستم به شمار آورد.

نکات ضروری برای طراحی معماری، سازه و تأسیسات در ساختمان lsf:

  • رعایت مباحث مقررات ملی ساختمان و استانداردهای ملی در تمامی مراحل طراحی الزامی است.
  • کنترل سازه در مقابل بار باد و در نظر گرفتن سیستم مقاوم در مقابل بارهای جانبی ناشی از زلزله برمبنای مقررات ملی ساختمان و مبحث ششم (بارهای وارد بر ساختمان) الزامی است.
  • کلیه اتصالات اعضای قائم به اعضای افقی باید به گونه‌ای باشند، که یکپارچگی اعضا در ارتفاع سازه تأمین شود.
  • رعایت مشخصات فولاد سرد نورد شده براساس استاندارد ASTM الزامی است.

شکل جزئیات محل نشت هوا، هوابندی و اتصالات آنها به یکدیگر

جزئیات محل نشت هوا و هوابندی - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) - استوارسازان

  • ضوابط مربوط به اجزای اتصال شامل پیچ خودکار، پیچ و مهره باید مطابق آیین نامه و استاندارد AISI تأمین شود.
  • در صورت استفاده از اتصالات جوشی، رعایت ضوابط و مقررات مربوط به جوشکاری اعضای سرد نورد شده مطابق استاندارد AISI و آیین نامه AWS الزامی است.
  • طراحی کلیه اجزا و اتصالات باید براساس استاندارد AISI و طرح سازه‌ای و لرزه‌ای آن براساس آیین نامه‌های 05-ASCE7 و IBC2003 و ویرایش‌های بعد از آن انجام شود.
  • رعایت ضوابط مبحث 9 مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان‌های بتن آرمه) و آیین نامه 05-ACI318 و ویرایش‌های پس از آن برای طراحی دیوارهای برشی بتن مسلح الزامی است.
  • سقف این سیستم متشکل از تیرچه فلزی و دال بتن مسلح فوقانی به صورت یک مقطع مرکب است که باید براساس ضوابط مقاطع مركب (مطابق آیین نامه AISC) و مقررات دال‌های بتن مسلح (بر مبنای آیین نامه ACI) طراحی شود.
  • به کارگیری مصالح بنایی در دیوارهای خارجی و داخلی مجاز نیست.
    حداکثر وزن دیوار در جداکننده‌های داخلی نباید بیشتر از 50 کیلوگرم بر مترمربع و در دیوارهای خارجی نباید بیشتر از 100 کیلوگرم بر مترمربع باشد.
  • باید تمهیدات لازم به منظور عدم مشارکت پانل‌های غیرباربر و جداکننده‌ها در سختی جانبی سازه صورت پذیرد.
  • لازم است تمهیدات لازم متناسب با شرایط مختلف اقلیمی و محیط‌های خورنده در محل اجرای طرح صورت پذیرد.
  • الزامات مربوط به صرفه‌جویی در مصرف انرژی باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان رعایت شود.
  • در صورتی که عایق حرارتی به صورت پرکننده اجرا شود، باید نوع و ضخامت عایق، مقاومت حرارتی مورد نیاز را تأمین کند.
  • به منظور کاهش اثر پل حرارتی، لازم است فاصل ستونک‌ها و لایه خارجی جداره با نوعی عایق حرارتی متراکم پر شود.
  • لازم است ملاحظات کامل هوابندی در جداره‌های داخلی و خارجی، بازشوها و همچنین محل نصب اجزای اتصالی نظیر پیچ و مهره، با توجه به اقلیم مورد نظر و نیز خطر میعان به عمل آید.
  • رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمان‌ها در مقابل حریق و همچنین الزامات مربوط به مقاومت جداره‌ها در مقابل حریق با در نظر گرفتن ابعاد ساختمان، کاربری و وظیفه عملکردی اجزای ساختمانی الزامی است.
  • صدابندی هوابرد (جداکننده‌‌ای بین واحدهای مستقل و پوسته خارجی ساختمان) و صدابندی سقف، باید مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تأمین شود.
  • کلیه مصالح و اجزا در این سیستم از حیث دوام، خوردگی، معیارهای زیست محیطی، بهداشتی و غیره باید با رعایت مقررات ملی ساختمانی ایران و یا آیین نامه‌های معتبر بین‌المللی شناخته شده و مورد تأیید به کار گرفته شوند.

نکات اجرایی:

در اجرای سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) باید به نکات اجرایی زیر توجه کرد:

  • تمام ستونک‌ها (پایه‌های تحمل کننده بار، باید در انتها به طور کامل درون لاوک‌ها (ناودانی‌های افقی) قرار گیرند.
  • برای اتصالات عناصر فولادی اصلی به ستونک‌ها و لاوک‌ها، از پیچ‌های شماره 30 الى 200 میلیمتر و برای اتصال تیر به پایه‌ها از ناودانی استفاده می‌شود.
  • از پیچ‌های شماره 86 الی 254 میلیمتر برای فولاد ضخیم‌تر استفاده شود.
  • از پیچ‌های با سطح مقطع کوچک برای سخت کننده استفاده شود.
  • پیچ‌ها باید با حداقل فاصله مرکزی 12 میلیمتر از یکدیگر نصب شوند.
  • برای اتصال قطعات چوبی به فولاد از پیچ شماره 8 و نقطه راهنما (برای اتصال چوب به فولاد) استفاده می‌شود.
  • پیچ‌های خود سوراخ کننده با سر مخروطی برای وارد شدن به چوب و ایجاد اتصال بدون ایجاد ترک در عضو چوبی استفاده شود.
  • برای اتصال قطعات غیرفولادی از پیچ‌های مخصوص استفاده شود.
  • از پیچ‌های سرتخت نیز برای نفوذ در جسم بدون ایجاد برآمدگی در سطح نهایی استفاده شود.
  • پیچ‌های پوشش‌ها باید قبل از این که سطح پوشش را به داخل فشار دهند، آن را سوراخ کرده و از آن عبور کنند.
  • برای اتصالات صفحات گچی به فولاد از پیچ‌های سرتیز مخروطی شماره 152 میلیمتر (با نام پیچ تیغه) استفاده شود.
  • از یک تعیین کننده عمق برای جلوگیری از ایجاد خسارت به صفحه گچی استفاده شود.
  • برای چوب‌هایی با ضخامت بیشتر از 4 میلیمتر از پیچ‌های مخروطی خود سوراخ کننده استفاده شود.
  • همیشه باید از جدا بودن لوله‌های مسی از اسکلت فلزی به وسیله عایق‌های پلاستیکی و یا دیگر روش‌های مجاز اطمینان حاصل شود.
  • از عایق‌های پلاستیکی، واشرها و یا دیگر روش‌های حفاظتی باید برای محافظت از پوشش‌های پلاستیکی کابل‌های برق هنگامی که از سوراخ‌های اعضای سازه‌های فولادی سبک عبور می‌کنند، استفاده شود.
  • تمام اجزای ساختمانی باید به صورت عمودی به محل اجرای پی حمل شوند، مگر اینکه حمل افقی از خصوصیات عضو مربوطه محسوب شود.
  • از قراردادن لوله‌ها در دیوارهای خارجی پرهیز شود، زیرا ممکن است با اعضای ساختمانی برخورد داشته و یا ارزش دمایی دیوار را کاهش دهد.
  • لوله‌کشی‌ها باید حتی‌الامکان داخل زمین و دیواره‌های داخلی انجام شود.
  • ایمنی در همه مراحل نصب قطعات و برپایی سازه رعایت شود.

شکل نحوه اتصال رأس بام شیبدار، مهاربندها و اتصال سازه بام به ستونک‌ها

نحوه اتصال رأس بام شیبدار - سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد(ساختمان lsf) - استوارسازان

  • مزایای سیستم قاب فولادی سبک (ساختمان lsf):

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد از دیدگاه‌های مختلف در بخش‌های قبل بررسی شد و مزایا و دستاوردهای حاصل از آن به تفصیل بیان شد.

به صورت مختصر بخشی از مزایای اصلی این سیستم عبارتند از:

وجود آیین نامه‌های متعدد:

آیین نامه‌های متعددی برای سیستم سازه‌ای تهیه شده است که موجب سهولت و دقت در طراحی، ساخت، نصب، اجرا، کنترل کیفیت و نگهداری این سیستم سازه‌ای می‌شود.

کاهش وزن سازه:

میزان وزن فولاد مصرفی در سیستم سازه‌ای قاب فولادی سبک نورد سرد حدود 50٪ وزن فولاد مصرفی در سازه‌های فولادی معمولی است.

سهولت حمل و نقل:

اجزای فولادی به صورت دسته یا پالت درآمده و با یک جرثقیل می‌توان تخلیه آنها را در محل اجرای طرح به راحتی انجام داد.

کیفیت مناسب:

از آنجا که فولاد دارای گره، پیچش و یا معایب موضعی نیست و تولید قطعات همواره از نظر ابعادی به صورت دقیق بوده و تحت ‌اندازه‌های از پیش تعیین شده صورت می‌گیرد، کیفیت مناسب و مطلوب قابل دستیابی است.

انعطاف‌پذیری در طراحی:

اعضای سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد در اندازه‌های مختلف موجود و در صورت لزوم قابل تولید بوده و طراح از آزادی عمل زیادی برخوردار است.

امکان عبور تأسیسات:

به دلیل امکان ایجاد سوراخ و یا حفره‌هایی در اعضا، تأسیسات به راحتی از داخل اعضا عبور می‌کنند.

دوام بیشتر:

قاب فولادی سبک نورد سرد نسبت به مصالح سنتی دارای دوام بیشتری است و در مقایسه با روش‌هایی مانند ساختمان‌های چوبی در برابر حشرات و دوام جانوران موذی مقاوم است.

حفظ محیط زیست:

اکثر مواد مورد استفاده در سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد قابل بازگشت به طبیعت است.

  • محدودیت‌های سیستم قاب فولادی سبک (ساختمان lsf):

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

  • در مراحل طراحی باید از اندازه و چگونگی مدول‌ها 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 تولید شده در کارخانه، هزینه نسبتاً بالایی دارد.

ارزیابی و 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.

با وجود کاستی‌ها و محدودیت‌های موجود در این سیستم، مانند محدودیت در طول دهانه و تعداد طبقات و … استفاده از آن همچنان به عنوان یکی از راه‌حل‌های مناسب توصیه می‌شود و به طور خاص برای تولید انبوه مسکن به روش صنعتی تا 5 طبقه یا بیشتر (با تأمین تمهیدات خاص مانند دیوار برشی بتنی و رعایت مقررات ملی ساختمان) کاملاً به صرفه و مطلوب است.

مدولار بودن و رعایت تناسبات معین در اندازه‌ها هرچند ممکن است ابتدا به عنوان محدودیتی در طراحی به نظر برسد، اما در ساخت بسیاری از بناها مانند واحدهای مسکونی، این ویژگی نه تنها محدودیت نیست، بلکه نوعی مزیت محسوب می‌شود.

همچنین کنترل کیفیت و نظارت بر این سیستم ساختمانی بسیار ساده بوده و با سهولت و اطمینان کافی قابل انجام است.

از سوی دیگر با توجه به سبک بودن ساختمان، برای کشور در این روش با توجه به شرایط زلزله‌خیزی کشور استفاده از این سیستم از نظر مقاومت در برابر زلزله توصیه می‌شود.

سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (ساختمان lsf) 7 - استوارسازان

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان با نظارت علمی سیدعلی منتظری

دانلود pdf ساختمان lsf

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *