سازه های LSF (قاب سبک فولادی)

در ساختمانهای رایج، سازه علی رغم طراحی پیشرفته ، معمولاً از اجرای ضعیفی در ایران برخوردار است . به این معنی که رفتار واقعی سازه در مواقع سرویس دهی با آنچه طراحی شده کاملاً متفاوت است. لذا نظارت دقیق بر کیفیت اجرا و تطابق با جزئیات محاسبه شده امری کاملا ضروری می باشد. از این رو ساختمانهای پیش ساخته شده در کارخانه به دلیل طی نمودن مراحل کنترل کیفیت و تولید مطابق با نقشه های محاسباتی ر فتار مناسب سازه را در مواقع سرویس دهی خواهد داشت . در این بین قابهای فولادی سبک ( LSF ) با کیفیت ساخت کارخانه ای و اتصالات ساده ، مطمئن، مستحکم و سریع از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند.

اجزای LSF :

سازه هایLSF بصورت پانل تولید شده و اجزای هر پانل عبارتند از :
Stud: اعضای قائم باربر           Track : اعضای همبند قاب 
 Joist: اعضای خمش سقف     Flat Strap: اعضای باربر جانبی

و همچنین اتصالات این سیستم به صورت پیچهای خودکار و جوش CO2 در شرایط کارخانه ای میباشد.

طراحی:

جهت طرح درست و مناسب سازه LSF ضروری است سازه به صورت سه بعدی و با دقت بالا به همراه تمام جزئیات مدل شود این کار توسط نرم افزار اختصاصی FRAME BUILDER شرکت genesis به عنوان یکی از پیشرفته ترین نرم افزارهای طراحی سازه در دنیا دارای مشخصه های بارز طراحی حرفه ای به همراه ارائه جزئیات اجرایی در کلیه ساختمانها می باشد . نرم افراز فوق کلیه اطلاعات ، نقشه ها و راهکارهای لازم را به منظور بهبود عملیات اجرایی ساختمان و همچنین صرفه اقتصادی مطلوب دراستفاده از فریم های ساخته شده از فولاد سبک LSF را در اختیار مجریان ، مشتریان و بهره برداران قرار می دهد .

 پس از ایجاد مدل سه بعدی ( مجازی ) از ساختمان مورد نظر ، قاب بندی مناسب براساس محاسبات و اصول مهندسی صورت می گیرد و سپس نقشه های تولید و نصب پانل ها با در نظر گرفتن تمامی جزئیات و ملاحظات مهندسی بطور مشخص تهیه می گردد . 

نقشه ها به گروه های مختلف به شرح ذیل تقسیم می شوند :

1- نقشه دیوارها و سقف ها واتصالات مربوطه شامل اندازه اعضای  سازه ای ، ضخامت ورقها ، فواصل اعضاء ، محل دیوارهای باربر و غیر باربر ، جزئیات اتصالات و ملاحظات مربوط به نکات آیین نامه ای .

2- نقشه بام و خر پاها ( در صورت لزوم ) و اتصالات مربوطه شامل نقشه های تولید خرپاها ، بادبندی بام ها ، اتصالات و نکات آیین نامه ای .

 آزمایشات انجام شده:

در راستای بررسی رفتارهای واقعی اعضاء جدار نازک ، بویژه در بحث کمانشهای کلی و جزئی ، ضروری است نتایج آزمایشگاهی در دسترس باشد. شرکت genesis این آزمایشات را به تفصیل انجام داده است که نمونه هایی از آن به شرح ذیل است :

آزمایش خمشی اعضا :

اعضاء خمشی می بایست به لحاظ مکانیزم خرابی و کمانش های بخش فشاری بررسی شوند.

     منحنی بار-تغییر شکل پانل سقفی تحت آزمایش خمش

 آزمایش فشاری اعضا :

 اعضاء محوری باربر در معرض کمانش های کلی و جزئی هستند که  می بایست مکانیزم آنها به تفصیل بررسی شود.

بررسی كمانش عضو فشاری تحت حالت های مختلف مهاربندی

مزایای این سیستم:

- از دید مصرف کنندگان ( مردم ) :
ایمنی بالا در قبال آتش سوزی و زلزله _ هزینه پایین نگهداری _عمر طولانی _عدم وجود ترکهای رایج روی سطوح نازک کاری

-  از دید سرمایه گذاران :  کیفیت برتر_ سرعت بالا_ بازگشت سرمایه سریعتر _ اقتصادی تر_  ارزش افزوده بیشتر در مقایسه با سایر روشها_ مصرف فولادکمتر_  مصرف سیمان کمتر_ ریسک کمتر

 - از دید مهندسی : انعطاف پذیری در طراحی سازه و معماری _ امکان استفاده در کنار سایر سیستمها_ سهولت در نصب و اجرای تاسیسات _ امکان اجرای پروژه در کلیه فصول و در شرایط جوی مختلف_  افزایش ایمنی و انظباط در کارگاه _ نظارت کمتر_  هزینه و زمان قابل پیش بینی_  سرعت بالای اجرا_  سهولت در مونتاژ و تفکیک  ضایعات و پرت مصالح بسیار کم _ حداقل خطای ساخت

ـ از دید زلزله ونيروهاي جانبي : وزن کمتر ناشی از سازه سبکتر و استفاده از مصالح جدید_  رفتار مناسب با توجه به شکل پذیری فولاد _اتصالات مکانیکی استاندارد _ دیوارها و سقف های مهار بندی شده_  اتصال مطمئن به فونداسیون

 سایر مزایا :

مقاومت در برابر شرایط بد جوی _ دوام بالا در برابر خوردگی _کاهش استفاده از جرثقیل و ماشین آلات سنگین  به لحاظ وزن سبک پانلها _ قابلیت بازیافت کامل سازه و سایر قطعات ساختمان_  عدم توقف تولید کارخانه ای_  ایجاد محیط کارگاهی فاقد نخاله و بسیار تمیز_  ایجاد شرایط کاری مطلوب و با ضریب ایمنی بالا_  و صدور گواهینامه فنی در خاتمه پروژه.

این سیستم جندین سال است که در آمریکا ـ اروپا ـ ژاپن و ... مورد استفاده قرار گرفته است که اخیراْ نیز به سایر سیستم های ساختمانی در ایران افزوده شده و تعدادی کارخانه در ایران این مقاطع سرد رو تولید وعرضه می کنند.

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

1ـ در مناطق با خطر نسبی کم، متوسط و زیاد (مطابق آئین نامه 2800 ایران) استفاده از این سیستم سازه ای به عنوان قاب ساختمانی ساده به همراه دیوار برشی بتن آرمه حداکثر در پنج طبقه یا ارتفاع 18 متر از ترازپایه بلا مانع است.
2ـ استفاده از این سیستم در مناطق با خطر نسبی کم،متوسط و زیاد(مطابق آئین نامه 2800 ایران)تا حداکثر دو طبقه یا ارتفاع 20/7 متر از تراز پایه،با اجرای مهار بندی قطری بلا مانع است.
3ـ بکارگیری این سیستم در مناطق لرزه خیز با خطر نسبی بسیار زیاد 0مطابق آئین نامه 2800 ایران) مجاز نمی باشد.
4ـ بکارگیری حداکثر دهانه 5 متر و حداکثر ارتفاع ناخالص(با احتساب ضخامت سقف)60/3 متر برای هر طبقه در این سیستم مجاز می باشد.
5ـ طراحی کلیه اجزاء و اتصالات بر اساس استانداردAISI و طرح سازه ای و لرزه ای آن بر اساس آئین نامه های 7ـ2005ASCE ، 2003 IBC و ویرایش های بعد از آن انجام گیرد.
6ـ کنترل سازه در مقابل بارباد بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران مبحث ششم و با در نظر گرفتن سیستم مقاوم در مقابل بار جانبی باشی از زلزله که در بندهای 1و2 آورده شده است انجام گردد.
7ـ رعایت محدودیت حداکثربار زنده و مرده به ترتیب 250 کیلوگرم بر متر مربع و350 کیلوگرم بر متر مربع برای سقف ها الزامی است.
8ـ رعایت مشخصات فولاد سرد نورد شده بر اساس استاندارد ASTM  الزامی است.
9ـ رعایت ضوابط فصل 21 آئین نامه 05ـ318 ACI  و ویرایش های پس از آن برای طراحی دیوارهای برشی بتن آرمه الزامی است.
10ـ تامین ضوابط دیافراگم صلب برای کلیه سقف ها الزامی است.
11ـکلیه اتصالات اعضاء قائم به اعضاء‌ افقی می بایستی به گونه ای باشد که یکپارچگی اعضاء در ارتفاع سازه تامین گردد.
12ـ ضوابط مربوط به اجزاء اتصالی شامل پیچ خودکار،پیچ و مهره می بایستی مطابق آئین نامهAISC و استاندارد AISI تامین گردد.
13ـ در صورت استفاده از اتصالات جوشی ،اعایت ضوابط و مقررات مربوط به جوشکاری اعضاء سرد نورد شده مطابق استندارد AISIوآئین نامه های AWS وaisc الزامی است.
14ـ 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 آرمه بر مبنای آئین نامهACI تامین گردد.
15ـ بکارگیری مصالح بنائی خارجی و داخلی مجاز نمی باشد.حداکثر وزن متر مربع سطح دیوار تمام شده در جدا کننده های داخلی نبایستی بیشتر از 50 کیلو گرم بر متر مربع و در دیوارهای خارجی نبایستی بیشتر از 100 کیلوگرم بر متر مربع باشد.
16ـ لازم است تمهیدات لازم جهت عدم مشارکت پانل های غیر باربر و جدا کننده ها در سختی جانبی سازه صورت پذیرد.
17ـ لازم است تمهیدات لازم متناسب با شرایط مختلف اقلیمی و محیط های خورنده ایران صورت پذیرد.
18 – کلیه مصالح و اجزاء در این سیستم اعم از معماری و سازه ای از حیث دوام ،خوردگی ، زیست محیطی و غیره می بایستی بر مبنای مقررات ملی ساختمان ایران و یا آئین نامه های ملی یا معتبر بین المللی شناخته شده و مورد تایید بکار گرفته شود . در غیر این صورت اخذ تاییدیه فنی در این خصوص از مراجع ذیصلاح الزامی است .
19 – الزامات مربوط به انرژی باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان رعایت گردد .
20 – در صورتی که عایق حرارتی به صورت پر کننده اجرا شود ، باید نوع و ضخامت عایق ، مقاومت حرارتی مورد نیاز را تامین نماید .
21 – به منظور کاهش اثر پل حرارتی ، لازم است حد فاصل ستونک ها (( Stud و لایه خارجی جدار ه با نوعی عایق حرارتی متراکم پر گردد .
22 – لازم است ملاحظات کامل هوابندی در جداره های داخلی و خارجی ، بازشوها و خمچنین محل نصب اجزاء اتصالی نظیر پیچ و مهره ، با توجه به اقلیم مورد نظر و نیز خطر میعان به عمل آید .
23 – رعایت مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در خصوص حفاظت ساختمان ها در مقابل حریق و همچنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت جداره ها در مقابل حریق بادر نظر گرفتن ابعاد ساختمان ، کاربری و وظیفه عملکردی اجزاء ساختمانی الزامی است.
24 – صدابندی هوابرد جداکننده های بین واحد های مستقل و پوسته خارجی ساختمان و صدابندی سقف بین طبقات می بایست مطابق مبحث هجدهم مقررات ملی ساختمان تامین گردد .
25 – چنانچه مجموعه ضوابط ، دستورالعمل و یا آیین نامه در خصوص این سیستم توسط این مرکز انتشار یابد ، شرکت های تولید کننده ، کارفرمایان ، مشاوران و پیمانکاران ملزم به رعایت آن می باشد .