سیستم قاب سبک فولادی

سیستم قاب سبک فولادی Lightweight Steel Framing   —LSF

مقدمه

استفاده از اعضای فولاد سرد نوردشده از دهه ۱۸۵۰ میلادی آغاز گردید. ولی استفاده از آن تا انتشار اولین ضوابط انجمن امریکایی آهن در ۱۹۴۶ گسترش زیادی پیدا نکرد. امروزه بدلیل کیفیت مناسب ساخت و سرعت بالا و مقاومت بالا در برابر زلزله از آن در کشورهای انگلستان، امریکا، کانادا، استرالیا، ژاپن و… استفاده می کنند. این سیستم ساختمانی دارای تاییدیه فنی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن بوده و بعنوان یکی از تکنولوژی های نوین ساختمان در کشور به طور رسمی معرفی شده است.

تعریف و توضیحسازه فولادی سبک (LSF)

سازه فولادی سبک که به اختصار به آن سازه ( LSF) گفته می شود، یکی از سیستم های نوین ساختمانی است که برای اجرای ساختمان های با طبقات محدود که معمولا تا ۵ طبقه می باشد استفاده می شود و از سیستم های مورد تایید مهندسان عمران در کشورهای توسعه یافته و مدرن می باشد. این سازه از ورق های فولادی نورد شده برای تامین پایداری ساختمان، صفحات و تخته های گچی به عنوان پوشش درونی و قطعات دیواره خارجی به عنوان نما تشکیل شده است. این سیستم توانایی ترکیب با سیستم های سازه ای دیگر را دارا می باشد. استفاده از این سیستم وزن سازه را تا پنجاه درصد کاهش می دهد و این بزرگترین امتیاز در برابر زلزله می باشد.

این سیستم در اکثر موارد با سقف سبک و به صورت موردی با انواع دیگر سقف اجرا می شود. تیر و تیرچه های این نوع سقف های سبک، همانند استاد و تراک های دیوار ها است . سقف نهایی معمولاً از نوع شیب دار و با استفاده از خرپاهای فلزی ساخته شده از پروفیل های سرد نورد شده در نظر گرفته می شود . قسمت های دیگر ساختمان نیز با استفاده از پروفیل های سرد نورد شده اجرا می شوند و با انواع نماها از قبیل سنگ, آجر نما, نمای PVC , چوبی یا آلمینیومی, رنگ, کاشی, سرامیک و … بر روی این دیوار قابل اجرا است و از داخل نیز همانند دیوارهای معمول امکان اجرای رنگ, کاغذ دیواری و … بر روی پانلهای گچی وجود خواهد داشت. فضای درون دیوار نیز با عایق صوتی و حرارتی مناسب پر می گردد .

مقاطع فولادی جدار نازک, ورقهای فولادی گالوانیزه هستند که با استفاده از نورد سرد و با استفاده از روش Roll Forming در کارخانه شکل دهی می شوند. بر اساس آیین نامه تدوین شده برای مقاطع فولادی سبک نورد شده ضخامت فلز پایه (ضخامت فلز بدون احتساب پوشش های محافظ) بین ۴۵۵¸۰ میلی متر تا ۳ میلی متر تدوین شده است. تولید و برش این مقاطع در کارخانه باعث می گردد , تولید مقاطع با کیفیت مناسب و یکنواخت در حجم و سرعت بسیار بالا انجام گیرد . قرارگیری این مقاطع فولادی در فواصل نزدیک به هم دیوارهای باربری را ایجاد می نماید که مقاومت و سختی مناسبی را در برابر بارهای جانبی ناشی از باد و زمین لرزه دارا می باشند.

ساختمان های فولادی سبک سرد نورد شده به دو روش کلی قاب بندی طبقه ای و قاب بندی دیواری ممتد اجرا می شوند در روش اجرای طبق های ابتدا دیوار طبقه و سپس سقف و پس از تکمیل قاب بندی دیوار و سقف، دیوار طبقه فوقانی اجرا می شود. حال آن که در روش اجرای دیواری، دیوارها در چند طبقه ساخته و نصب شده و سپس سقف طبقات اجرا می شود .

ساختمان های قابل احداث با استفاده از LSF

این سیستم در انواع ساخت و سازها مانند ویلاها, ساختمانهای مسکونی و اداری تا دو طبقه, هتل ها و هتل آپارتمانها, مدارس و دانشگاهها, رستورانها, کمپهای اقامتی و تفریحی و …. استفاده می شود.

  • ساختمان های چند واحدی
  • دفاتر و ساختمان های تجاری کوچک
  • ساختمان های ورزشی و آموزشی
  • واحدهای صنعتی
  • احداث نیم طبقه در داخل بناهایی با ارتقاع زیاد
  • توسعه تعداد طبقات بر روی پشت بام ساختمان های موجود
  • فضاهای کاربردی پیش ساخته مثل سرویس های بهداشتی به صورت     Box System
  • بازسازی مناطق آسیب‌دیده از بلایای طبیعی (زلزله، سیل، طوفان، رانش زمین و …) از نقطه نظر اسکان دائم
  • اسکان نیمه موقت آسیب‌دیدگان از بلایای طبیعی (با توجه به سرعت احداث و هزینه پایین)
  • احداث مسکن کوچک و ارزان قیمت برای جوانان
  • احداث شهرکهای مسکونی جدید (در قالب انبوه سازی):
  • لحاظ کردن ملاحظات فرهنگی، اقتصادی، جغرافیایی در طراحی
  • طراحی شهرک براساس آخرین دستاوردهای علمی
  • پیش‌بینی نیازهای شهری با لحاظ کردن طرح توسعه
  •  ساخت و ساز جدید در شهرهای کوچک و روستاها (اعم از مسکونی، آموزشی، فرهنگی وغیره)
  1. دریل
  2. تفنگ های شلیک میخ
  3. بالابرها
  4. اره های برش برای فولاد و تخته های گچی

مشخصات فولاد های مجاز

انواع ورق های فولادی مجاز برای استفاده در اعضای سرد نورد شده بر اساس استاندارد ASTM A 1003 عبارتند از :

فولاد سازه ای رده ۲۳۰ تیپ H (ST230 H )

فولاد سازه ای رده ۳۴۰ تیپ H ( ST340 H)

فولاد سازه ای رده ۲۳۰ تیپ L ( ST230 L)

فولاد سازه ای رده ۳۴۰ تیپ L ( ST340 L)

مشخصات مکانیکی فولاد به کار رفته در اعضای سازه ای و غیر سازه ای مورد استفاده در قاب های فولادی سرد نورد باید طبق جدول (۲) باشد .

الزامات طراحی و اجرا این برای سیستم ساختمانی قاب های سبک فولادی سرد نورد شده (LSF)

۱ـ در مناطق با خطر نسبی کم، متوسط و زیاد (مطابق آئین نامه ۲۸۰۰ ایران) استفاده از این سیستم سازه ای به عنوان قاب ساختمانی ساده به همراه دیوار برشی بتن آرمه حداکثر در پنج طبقه یا ارتفاع ۱۸ متر از ترازپایه بلا مانع است.

۲ـ استفاده از این سیستم در مناطق با خطر نسبی کم،متوسط و زیاد(مطابق آئین نامه ۲۸۰۰ ایران)تا حداکثر دو طبقه یا ارتفاع ۲۰/۷ متر از تراز پایه،با اجرای مهار بندی قطری بلا مانع است.

۳ـ بکارگیری این سیستم در مناطق لرزه خیز با خطر نسبی بسیار زیاد مطابق آئین نامه )۲۸۰۰ ایران) مجاز نمی باشد.

۴ـ بکارگیری حداکثر دهانه ۵ متر و حداکثر ارتفاع ناخالص(با احتساب ضخامت سقف)۶۰/۳ متر برای هر طبقه در این سیستم مجاز می باشد.

۵ـ طراحی کلیه اجزاء و اتصالات بر اساس استاندارد AISI (American iron and steel institute)و طرح سازه ای و لرزه ای آن بر اساس آئین نامه های ۷ـ۲۰۰۵ASCE ، ۲۰۰۳ IBC و ویرایش های بعد از آن انجام گیرد.

۶ـ کنترل سازه در مقابل بار باد بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران مبحث ششم و با در نظر گرفتن سیستم مقاوم در مقابل بار جانبی ناشی از زلزله انجام گردد.

۷ـ رعایت محدودیت حداکثر بار زنده و مرده به ترتیب ۲۵۰ کیلوگرم بر متر مربع و۳۵۰ کیلوگرم بر متر مربع برای سقف ها الزامی است.

۸ـ رعایت مشخصات فولاد سرد نورد شده بر اساس استاندارد ASTM (American Society for Testing and Materials) الزامی است.

۹ـ رعایت ضوابط آئین نامه ۰۵ـ۳۱۸ ACI و ویرایش های پس از آن برای طراحی دیوارهای برشی بتن آرمه الزامی است.

۱۰ـ تامین ضوابط دیافراگم صلب برای کلیه سقف ها الزامی است.

۱۱ـ کلیه اتصالات اعضاء قائم به اعضاء‌ افقی می بایستی به گونه ای باشد که یکپارچگی اعضاء در ارتفاع سازه تامین گردد.

۱۲ـ ضوابط مربوط به اجزاء اتصالی شامل پیچ خودکار،پیچ و مهره می بایستی مطابق آئین نامه AISC و استاندارد AISI تامین گردد.

۱۳ـ در صورت استفاده از اتصالات جوشی ،اعایت ضوابط و مقررات مربوط به جوشکاری اعضاء سرد نورد شده مطابق استندارد AISI وآئین نامه های AWS و AISC الزامی است.

۱۴ـ سقف سازه ای این سیستم متشکل از تیرچه فلزی و دال بتن آرمه فوقانی به صورت مقطع مرکب می باشد که می بایستی بر مبنای ضوابط مقاطع مرکب مطابق آئین نهمه AISC و دال های بتن آرم٧ه ارت – لوله فاضلاب وسایر موارد دیده شده است. 

الف ) دیوار :

در سازه فولادی سبک، بار جانبی و بار ثقلی را دیوارها تحمل می کنند. دیوارها به صورت توخالی هستند و می توان این فاصله خالی را با بتن سبک یا فوم پلی استایرن پر کرد.

این دیوارها شامل دیوارهای باربر و دیوارهای غیرسازه ای می باشد. دو نوع روش اجرایی برای ساخت قاب بندی دیوارها در ساختمان وجود دارد . قاب بندی دیوارهای باربر را می توان در محل کارگاه مشروط بر ایجاد یک سطح تراز و شاسی کشی مناسب ساخت و سپس در جای دقیق بر پا داشت . روش دیگر، تولید پانل پیش ساخته در کارخانه است که در آن پیش سازی سقف ها، دیوارها و خرپاها به کمک میزهای مونتاژ انجام و پس از حمل به محل، عملیات نصب پانل های آماده انجام می شود. اجرای دیوارهای غیر باربر در هر دو روش می تواند بعد از اجرای دیوارهای باربر و سقف انجام شود.

ب ) سقف : سیستم سقف ساز ه ای شامل تیرچه، ترک پیرامونی، سخت کننده های جان، بست های تسمه ای، بست های انسجام دهنده و انواع پوشش از قبیل صفحات ساز ه ای چوبی، فولادی می باشد. همچنین کاربرد سقف های مرکب بتن و عرشه فولادی با رعایت ضوابط مربوط مجاز است.

ساخت خرپاها

اعضای خرپای فولادی باید به طور دقیق برش خورده و به طرز مناسب به یکدیگر متصل شوند . بیشینه فضای خالی بین اعضای جان نباید بیش از ۱۲٫۷ میلی متر باشد . موقعیت اعضای یال خرپا ، جان خرپا و گر ه ها باید مطابق نقش ه ها اجرا شود.

مرحله چهارم پوشش های خارجی وداخلی سقف دیوار

 

ایزولاسیون

با استفاده از مرغوب ترین عایق های حرارتی و صوتی ساختمانی با روشهای روز دنیا در جداره های خارجی از تبادل حرارت و صدا جلوگیری می شود، این تکنیکها نه تنها قابلیت تطابق در هر اقلیم و شرایطی را دارا می باشد بلکه در صرفه جویی انرژی نیز نقش به سزایی دارد.

دیواره های خارجی

جهت جلوگیری از هر گونه اتلاف انرزی حرارتی و برودتی در ساختمان و در دیواره های خارجی از عایق پشم سنگ فشرده پالتی استفاده خواهد شد، که این بناها را در برابر سرما و گرما و رطوبت محیط ، کاملا عایق خواهد نمود. انواع عایقهای سرامیکی ،سرباره ،پلی استایرن ، پلی اتیلن، پلاستیک گزینه های مورد استفاده می باشند.

دیواره های داخلی

عایق جهت دیواره های داخلی از پلی استایرن به ضخامتcm 5 استفاده میشود.

مصالح پوششی

  • پانل گچی (Gypsum Board)
  • پانل سیمانی یا سمنت بورد (Cement Board)  و جیپسوم بورد
  • پانلهای چوبی و(
  • Wooden Panel)   MDF

معرفی پانلهای فایبرسمنت

این پانلها بر روی سازه فلزی گالوانیزه نصب شده و نقش دیوار را در تمامی کاربردها (اعم از دیوار داخلی و خارجی، سقف داخلی و خارجی و غیره) بر عهده خواهند داشت. پانل های فایبر سمنت نسل جدیدی از مصالح ساختمانی است که طی دو دهه اخیر کاربرد گسترده‌ای یافته ودر سطوح داخلی و خارجی ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت مکانیکی خوب و مقاومت بسیار عالی در برابر رطوبت، حشرات موذی و سایر عوامل مخرب باعث شده تا استفاده از این پانل‌ها روز به روز با استقبال بیشتری روبرو شود.

کاربردها

پارتیشن‌بندی داخلی،سقف کاذب،‌ پوشش دیوار خارجی، پوشش دیوار داخلی و سقف خارجی

ابعاد هر پانل: mm 1220× ۲۴۴۰ و یا سایر ابعاد مورد نیاز بصورت سفارشی

ضخامت : برای  دیوارهایی که این پانل نقش دیواره خارجی اصلی را دارد  ضخامتmm 8 بکار برده می شود.

ویژگیها

ویژگی برجسته این محصول خاصیت ضد حریق و نسوز بودن آن است. با استفاده از این محصول در دیوارها و پارتیشن بندی ها بالطبع اسکلت فلزی  ساختمان در مقابل حریق ایمن می گردد.

  • مقاوم در برابر رطوبت، حریق، ضربه، حشرات و مواد شیمیایی
  • فاقد آزبست یا هرگونه مواد زیان‌آور
  • عدم ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی
  • نصب آسان ایمنی، پایداری، سبکی و دوام قابل توجه

پوشش های سقف و دیوار

  1. a) کاغذ دیواری یا پوستر
    b) رنگ
    c) دیوارپوش
    d) کاشی یا سنگ های آنتیک
    e) کتیبه

پوشش های کف

  1. a) پارکت
    b) موکت
    c) سنگ ، سرامیک و گرانیت
    d) کفپوش

 تاسیسات مکانیکی

اساس لوله های تاسیساتی با استفاده از سوپر پایپ و پی وی سی فشرده می باشد که در مقایسه با لوله های فلزی و چدنی از انعطاف و طول عمر بیشتری برخوردار می باشند . برای سیستم تهوبه مطبوع نیز می توان بسته به نظر کارفرما یا از پکیج و از سیستم تهویه مرکزی استفاده کرد.

تاسیسات الکتریکی

تاسیسات برقی شامل : ا سیم کشی  –کلید –پریز- تابلو برق –چاه ارت – خط تلفن –کابل تلویزیون که در این نوع ساختمانها به راحتی میسر می باشد.
در این شیوه لوله های پلاستیکی از بالای سقف کاذب به میان فضای خالی دیوارها به محل قوطی ها که از پیش به وسیله پشت بندهای مخصوص در محل مورد نصب شده اند کشیده می شوند.

مرحله ششم درب و پنجره

درب ها : استفاده از انواع درب ها از نوع MDF-HDF-UPVC – و آلومینیوم ضد حریق و ضد سرقت (چهارچوب درب ها از نوع فولاد با چوب می باشد).
پنجره : استفاده از انواع پنجره های UPVC و یا آلومینیومی با شیشه های تک جداره و دو جداره در ضخامت و ابعاد و اشکال مختلف

 

مزایای سازه های LSF

  • سرعت اجرای بسیار بالا

روش ال اس اف این امکان را برای سرمایه گزاران فراهم می کند تا سرمایه آنها در کوتاه ترین زمان ممکن با بهترین کیفیت ساختمان سازی بازگردانده شود. به عنوان مثال برای احداث یک بنای ۴ طبقه با مساحت ۱۰۰۰ متر مربع زیر بنا تنها ۱۱۴ روز کاری زمان نیاز دارد. افزایش ۸ الی ۱۳ درصدی فضاهای مفید داخلی در مقایسه با شیوه ی سنتی

  • کیفیت بالا و یکنواخت محصول نهایی

به علت اینکه مقاطع سازه ای این سیستم در کارخانه تولید و برش خورده و سپس توسط تکنسینهای فنی اجرا می گردند, کیفیت محصول نهایی در مقایسه با ساخت و ساز سنتی بسیار بالاتر می باشد

  • سبکی و در نتیجه کاهش نیروی زلزله وارد بر سازه

وزن سازه ای این سیستم حدودا ۲۵%-۳۰% سازه های معمول است در نتیجه به همین نسبت نیروی زلزله بسیار کمتری را به خود جذب می نماید

  • کیفیت بالای اجرای اتصالات

بر خلاف ساخت و سازهای سنتی که در اغلب موارد کیفیت اجرای اتصالات پایین و منشاء بسیاری از خرابیها در زلزله می باشند, در این سیستم اتصالات ساده و همانند سایر اجزای سازه دارای کیفیت اجرای بالایی می باشند

  • برخوردار از استانداردهای جهانی مصرف انرژی

به لحاظ عایق بندی مناسب دیوارها در سیستم LSF درصد انتقال انرژی در این ساختمانها بسیار پایینتر از سازه های سنتی است و در دراز مدت منجر به صرفه جویی قابل توجه در هزینه گرمایش و سرمایش ساختمان می شود.

  • حمل و نقل آسان

سبکی و ابعاد کوچک مقاطع, زمینه را برای حمل و نقل آسان حتی برای نقاط صعب العبور فراهم می کند

  • قابلیت بازیافت بخش عمده مصالح

اغلب اجزای سازه ای و غیر سازه ای در این سیستم به صورت پیچی اجرا می شوند و بازیافت آنها به سهولت امکانپذیر است. نزدیک به ۷۰ درصد مصالح قابلیت تعویض شدن دارند.

  • مقاومت و دوام بالا در برابر شرایط محیطی نامطلوب

به دلیل گالوانیزه بودن کلیه مقاطع, ساختمانهای ساخته شده با این روش دارای مقاومت مناسب تری در برابر خوردگی و رطوبت بوده و در شرایط محیطی شمال و جنوب کشور دارای عمر مفید بیشتری خواهند بود.

  • سهولت اجرای تاسیسات برقی و مکانیکی

در روند شکل دهی و ساخت مقاطع فولادی جدار نازک, سوراخهایی استاندارد در جان این مقاطع پیش بینی می شود که عبور سیم ها و لوله ها از داخل انها باعث تسهیل در نصب سیستم های الکتریکی و لوله کشی ها در داخل دیوار می گردند

  • تطابق فرهنگی محیط داخل و نمای ساختمان با ساختمانهای سنتی

در سطوح خارجی انواع نماها از قبیل سنگ, آجر نما, نمای PVC , چوبی یا آلمینیومی, رنگ, کاشی, سرامیک و … در فضای داخل نیز همانند دیوارهای معمول امکان اجرای رنگ, کاغذ دیواری و …وجود دارد که این خصیصه باعث می گردد تفاوتی با ساختمانهای معمول و رایج احساس نشود

  • عملکرد صوتی خوب

عایق درون دیوارها باعث عدم انتقال صدا و عملکرد صوتی مناسب این ساختمانها می شود

  • برخوردار از استانداردها و ضوابط ضد آتش سوزی

تمام عناصر این سیستم از جمله عایقهای حرارتی و صوتی از استانداردهای ضد حریق برخوردار می باشند

  • نیاز به فضای کم کارگاهی و ایمنی بیشتر در کارگاه

معایب سازه های LSF

  1. در ابعاد دهانه محدودیت وجود دارد.
  2. تعداد طبقات قابل ساخت با این سیستم محدود است.
  3. به نیروی کار متخصص و خبره نیاز دارد.
  4. تامین قطعات فلزی گالوانیزه تولید شده در کارخانه هزینه نسبتا بالایی دارد.

این سیستم به صورت اجرای خشک و اغلب با استفاده از اتصالات پیچ و به روش تولید صنعتی به کار گرفته می شود گرچه در شرایط خاصی میتوان از اتصال پرچ و جوش نیز استفاده کرد.

اتصالات پیچی

پیچ های فولاد به فولاد

پیچ های اتصال پوشش ها

 

اتصالات جوشی

مناطق جوش کاری باید به نحوه مناسبی آماده سازی شود تا مقاومت خوردگی منطقه جوش کاری حفظ شود.

اتصال به دیگر مصالح

مشخصات پیچ، میخ ، میل مهار و دیگر اتصال دهنده ها که برای اتصال قاب های فولادی سبک به چوب، مصالح بنایی، بتن و دیگر اجزاء فولادی بکار می روند، باید مطابق استانداردهای معتبر باشند.

مهار های نگهدارنده و مها رهای برشی

میل مهارهای نگهدارنده دیوارهای برشی و دیوارهای باربر فولادی سبک همراه مهاربند تسمه ای قطری باید از نوع J شکل بوده و در هنگام بتن ریزی در پی قرار داده شود. استفاده از روش کاشت بولت، به شرط تأمین طول مهاری کافی در طول ترک زیرین مجاز است .

 

دیدگاهتان را بنویسید

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