سازه ال اس اف چیست

سازه ال اس اف چیست ؟

سازه ال اس اف (LSF) یا قاب فولادی سبک نوعی سیستم سازه است که در آن ورق های فلزی گالوانیزه به روش نورد سرد با مقاطع مختلف فرم داده شده و به عنوان سازه استفاده مي‌شود . در توليد اين مقاطع به روش نورد سرد مطابق آيين‌نامه‌ها اشکال مختلف در ابعاد متفاوت با ضخامتي در حدود 0.6تا 2.5 ميلي‌متر از ورق‌هاي گالوانيزه نازک پديد مي‌آيد. سازه های ال اس اف ( Lightweight Steel Framing ) یکی از انواع سیستم های ساختمانی مدرن می باشد و به روش تولید صنعتی اجرا می شوند . با استفاده از این سیستم سازه ای می توان سازهای باربر ، دیوار های جداکننده ، دیوار پیرامونی و دیگر اجزای ساختمانی را اجرا نمود.این سازه عموما برای ساخت ساختمان های ویلایی یک و دو طبقه ، اضافه طبقه ، دفاتر و ساختمان‌هاي تجاري کوچک ،واحدهاي صنعتي و سالن‌هاي ورزشي يک طبقه مناسب است. اين سيستم قابلیت تلفيق با سيستم‌هاي سازه‌اي رايج را مانند سازه ی بتني يا فلزي را يه خوبي دارد و براي بالاتر بردن تعداد طبقات با استفاده از سيستم LSF از اين سيستم‌هاي مختلط استفاده مي‌شود . همچنین این نوع سازه ها به علت سبک بودن و قابليت اجراي ديوار خشک، گزینه ی مناسبی براي مناطق زلزله خيز هستند.

اين اعضاي ساختماني از ورق‌هاي فولادي با مقاطع عمدتاً U,C و Z مي‌باشد. اين عناصر فلزي خود به عناصر سازه‌اي اعم از باربر و غير باربر که وظيفه اصلي آن‌ها پايداري ساختمان است تقسيم مي‌شوند. اين سيستم با تکرار قطعات سبک در ساخت ديوارها و سقف‌ها و مانند ساختمان‌هاي چوبي اجرا مي‌شود. اتصالات عمدتاً به صورت پيچ است و جاي قرارگيري پيچ‌ها به روش توليد صنعتي در کارخانه به دقت زياد با مختصات دقيق و طبق طراحي انجام شده به وسيله دستگاه‌هاي مخصوص مشخص مي‌شود.

در شکل زیر انواع ساختارهای قابل اجرا با سازه ی ال اس اف را مشاهده می کنید .

تاریخچه سازه ال اس اف :

بر خلاف تصور، استفاده از این سیستم دردنیا تنها به چند دهه اخیر محدود نمی‌شود و قدمت استفاده از این روش به ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد، دراوایل قرن نوزدهم و در سال ۱۸۵۰ میلادی در انگلیس و آمریکا در ساخت پل‌ها از قطعات فلزی جداره نازک استفاده شد و تاکنون نیز به مرور در صنعت هواپیما سازی، اتوموبیل و ساختمان‌سازی نیز کاربرد دارد .

در سال 1914 در انگلستان برای نخستین بار مقطع C شکل سرد نورد شده که در صنعت LSF به نام إستاد( Stud) شناخته می شود در صنعت ساختمان های قاب بندی شده وارد گردید و قاب بندی فلزی را شکل داد.

این قاب بندی با تقلیل وزن ساختمان های چوبی تا یک سوم آن، آغاز تحولی جدید در قاب های ساختمانی و گسترش صنعت جدیدی در ساختمان بود که با استقبال زیادی از مجامع مهندسی به ویژه در امریکا روبرو گردید.

در سال 1939 مؤسسه ی امریکایی فولاد و فلز AISI در دانشگاه کرونل و دانشگاه واشنگتن تحقیقات گسترده ای را با مدیریت پروفسور جورج وینتر (Georg WInter) آغاز نمود و در سال 1946 نخستین مجموعه از استاندارد طراحی سازه های سرد نورد از( AISI) منتشر شد که سرآغاز سلسله استانداردهای جهانی( AISI) گردید و امروزه تنها مرجع اساسی کلیه ی استانداردهای دیگر کشورها در زمینه ی سازه های سرد نورد و دیگر آیین نامه های امریکا و کانادا می باشد.

ورود این سیستم سازه ای به کشور ما به اواسط دههی 70 بازمی گردد ، که طی آن وزارت بهداشت درمانگاه های یک طبقه در مناطق محروم را با پیمانکار خارجی استارت زد . این تجربه چندان موفق نبود و استفاده از این سیستم سازه ای در صنعت ساختمان کشور مغفول ماند . پس از آن در اواسط ده ی 80 در پروژه مسکن مهر در مقیاس گسترده در مسکن مهر شهر جدید پرند و دیگر شهرها مورد استفاده قرار گرفت .

انواع سازه ال اس اف

سازه ال اس اف عموما در دو نوع نیوزلندی و کانادایی تولید می گردد .

1- سیستم ال اس اف کانادایی :

در سیستم کانادایی پروفیلهای استاد و رانر در محل کارگاه به اندازه لازم برش خورده و طبق نقشه های طراحی شده در جا اجرا می گردد . مهاربند ها در این سیستم به صورت ضربدری اجرا میشوند و در محل پیچها امکان جانمایی وجود ندارد .

2- سیستم ال اس اف نیوزلندی :

در سیستم نیوزلندی که به روش CAD/CAM تولید میگردد ، تمامی مراحل طراحی و تولید در نرم افزار فریم کد انجام می شود و دستگاه cnc تمام نقاط پانچ ، ابعاد و شماره گذاری طبق طرح را انجام میدهد . این سیستم به خاطر سهولت در اجرا و سرعت تولید و نصب از محبوبیت زیادی برخوردار است .

اتصالات سازه ال اس اف

اتصال سازه lsf به فنداسیون:

در سازه های نیوزلندی اتصال سازه به فنداسیون توسط انکر بولت های مکانیکی انجام می گیرد . در سازه های کانادایی برای اتصال سازه به فنداسیون از هولد دوون استفاده می شود .

* مطلب مرتبط :کاربرد های رول بولت HSA

جزییات اجرایی سازه ال اس اف

1- سازه اصلی : مقاطع متشکل از ورق‌هاي فولادي که به وسيله نورد سرد تهيه شده به عنوان سازه اصلي مورد استفاده قرار میگیرند . این مقاطع عمدتا با شکل C به نام استاد ( STUD ) و به شکل U به نام رانر ( RUNEER ) مورد استفاده قرار میگیرند و به وسیله پبچ های خود کار به هم متصل می شوند .

2- پوشش داخلی :

در پوشش داخلی سازه های ال اس اف عموما از پنل های گچی ( کناف ) استفاده میگردد . استفاده از مصالح سنتی مانند گچ نیز با بستن رابیتس بر روی سازه و سپس اجرای اندود گچ امکان پذیر است . استفاده از لایه بخار بند در زیر پوشش نهایی داخلی از الزامات اجرایی است . این امر باعث جلوگیری از نفوذ بخار به داخل ساختار خشک سده و از میعان جلوگیری می کند .

3- عایق های حرارتی و رطوبتی : با توجه به ابعاد سازه فضایی خالی مابین پوشش نما و پوشش داخلی به وجود می آید که محل مناسبی برای قرار گرفتن عایقهای حرارتی می باشد . عایق های حرارتی مانند پشم سنگ یا پلی استایرن و یا پلی یورتان به صورت پاششی یا تخته ایی اغلب مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین لایه ی بخار بند جهت هوابندی و آب بند کردن دیوار پیرامونی مورد استفاده قرار می گیرد .

از مباحث مهم در عایق کاری حرارتی در سازه lsf موقعیت قرار گیری عایق حرارتی است . در اقلیم های سرد که کنترل برودت هوا اهمت بیشتری دارد همانطور که در تصویر زیر ملاحظه می کنید هنگامی که عایق حرارتی در جداره بیرونی دیوار قرار می گیرد ( گزینه C ) بهترین کارکرد را دارد . در اقلیم های گرم و معتدل طریقه قرار گیری عایق ( گزینه B ) عملکرد بهتری دارد .

4- پوشش خارجی : در اغلب موارد فایبر سمنت برد براي پوشش نمای خارجي ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد . در بناهای ویلایی معمولا فایبر سمنت بورد طرح چوب به صورت کرکره ایی ( siding ) مورد استفاده قرار میگیرد . به صورت استاندارد یک لایه تخته او اس بی قبل از اجرای فایبر سمنت برد اجرا می گردد . البته استفاده از پوشش های دیگر مانند آجر و سیمان و یا سنگ هم استفاده میگردد . اما با توجه به ذات سبک بودن کل سیستم ، استفاده از مصالح خشک بیشتر مرود توجه قرار می گیرد .

برای اطلاعات بیشتر در مورد روش نصب فایبر سمنت برد بر روی سازه LSF کلیک کنید

مزایای سازه های ال اس اف

۱- 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.

۲- 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

۳- 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

۴- 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

۵- 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.

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

۷- 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.

۸- 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.

۹- 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

۱۰- 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

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

۱۲- 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

۱۳- نیاز به فضای کم کارگاهی و ایمنی بیشتر در کارگاه

معایب سازه های ال اس اف

در ابعاد دهانه محدودیت وجود دارد.

نصب و اجرای سازه ال اس اف مستلزم تخصص افراد ماهر و باسابقه است و اجرای این سازه بدون دانش و تجربه عملی توصیه نمی شود .

پروفیل های تشکیل دهنده سازه ال اس اف نسبت به مصالح سنتی و بتنی مقاومت کمتری در برابر حریق دارند و باید به خوبی محافظت گردند. استفاده از گچ برگ در داخل و سمنت برد درنما و عایق بندی با متریال درست و به شیوه اصولی ما را به این هدف نزدیک می کند.

اجرای ساختمان های بلند مرتبه و طبقات زیاد در این سیستم محدود است .

هزینه تامین قطعات گالوانیزه بالاست .

این سازه با توجه به اینکه مبتنی به دیوار است و دیوارها نقش باربر دارند در طراحی معماری محدودیت هایی ایجاد می کند . در این سازه امکان ایجاد بازشوها در وسعت زیاد و همچنین پلانها ی معماری باز با محدودیت روبروست .

مزایای سازه ال اس اف نسبت به ساختمان سازی به شیوه سنتی :

1-استفاده بهینه از منابع طبیعی و مصالح ساختمانی :

نقش استفاده از فناوری های نوین در صنعت ساختمان روز به روز در حال پررنگ شدن است . استفاده از این فناوری ها ضمن اینکه سرعت ساخت و ساز را افزایش می دهد موجب استفاده بهینه از منابع طبیعی نیز می گردد. در ساخت بنا با سازه ال اس اف پسماندهای ناشی از ساخت و یا تخریب ساختمان نسبت به سازه های سنتی به شدت کاهش پیدا کرده و آسیب های وارده به محیط زیست نیز کمتر خواهد شد . این موضوع از شاخصه های اصلی توسعه پایدار بوده و نقش بسزایی در حفظ منابع محدود طبیعت دارد.

2-مقاومت در برابر زلزله

به طور یقین می توان گفت که بناهای قدیمی و با سازه های سنتی نمی‌توانند، در برابر بی‌تابی‌های متعدد زمین مقاومت کنند و باید با بهره‌گیری از دانش فنی روز و استفاده از سیستم های نوین ساختمانی بناهایی ساخته شوند که خطرات کمتری در هنگام زلزله متوجه آنها باشد .

مقاوم‌سازی ساختمان در علم مهندسی عمران به مفهوم بالا بردن مقاوم‌سازی ساختمان در برابر نیروهای وارده است. امروزه این اصطلاح بیشتر در مورد نیروی زلزله کاربرد دارد. از دیدگاه علمی، مقاوم‌ سازی واژه کاملاً درستی برای این هدف نیست. در واقع منظور از لغت مقاومت‌سازی به‌طور قطع بالا بردن مقاومت در برابر نیروی زلزله نیست بلکه منظور بهبود عملکرد اجزای سازه (ساختمان) در برابر نیروی زلزله است.

هنگام وقوع زلزله به سازه شما نیروهایی وارد می‌شود که اگر ساختمان نتواند در برابر این نیروها دوام بیاورد سازه شما دچار خرابی شده و تلفات جانی و مالی زیادی در پی خواهد داشت. یکی از اصلی ترین نقطه ضعفهای ساختمان ها در هنگام زلزله وزن ساختمان است . هرچه وزن بنا کمتر باشد نیروی وارده به آن در هنگام زلزله کمتر خواهد بود .

وزن ساختمان باعث افزایش هزینۀ ساخت در سازه نیز می شود . چرا که علت افزایش وزن سازه به دلیل استفاده از مصالح سنتی با وزن مخصوص بالاست و از آنجا که مصالحی که در حال حاضر استفاده میشود .مصالحی با تکنولوژی قدیمی و دارای بار مرده زیادی است و در هنگام اجرا بار زیادی را به سازه اعمال میکند.

بنابراین سازه باید طوری طراحی شود که جوابگوی بارهای وارد باشد و این امر سبب می گردد حجم استفاه از فولاد برای ساخت اسکلت فلزی و یا بتن در سازه های بتنی بیشترگردد . این موضوع در کنار افزایش هزینه ساخت باعث سنگین تر شدن ساختمان و در پی آن افزایش نیروی برش پایه در هنگام زلزله میگردد .

در نتیجه موارد فوق و در راستای نیل به هدف سبک کردن سازه ها سیستم ساختمانی سبک فولادی یا ال اس اف پا به عرصه ی وجود گذاشت . یکی از مزایای مهم این سیستم نسبت به سیستم سنتی ساختمان سازی سبک بودن و به عبارت بهتر مصرف بهینه مصالح ساختمانی است. وزن این سازه چیزی در حدود یک سوم وزن سیستم های رایج ساختمانی است و کشورهای مختلف با اقلیم های مختلف با هداف متفاوتی از جمله کیفیت و سرعت ساخت و ساز بالا جایگزینی با متریال قدیمی به دلیل کمبود یا گرانی آنها و مقاومت مناسب این سازه در برابر زلزله از آن بهره گرفته اند.

مزایای زیست محیطی سازه ال اس اف :

بحث عایق کاری در خصوص مصرف انرژی امری بسیار مهم می باشد. در سازه ال اس اف، فضای خالی بین پوشش نما و پوشش داخلی به وجود می آید که محل مناسبی برای قرارگیری عایق های حرارتی می باشد. فولاد یک متریال قابل بازیافت است و استفاده از آن از مصرف بی رویه مو اد اولیه موجود در طبیعت جلوگیری می کند. در خصوص حمل و نقل این سازه در مقایسه با سیستم سنتی بسیار آسان تر بوده و به دلیل اینکه سرعت اجرای کار در سازه ال اس اف بالاست ، از ماشین الات سنگین به صورت محدودتری استفاده می شود.

نصب و تعمیرات آسان تاسیسات در سازه ال اس اف :

در سازه های ال اس اف در فضای بین نما و دیوارهای داخلی میتوان تاسیسات را نصب کرد . از ابتدای طراحی و نقشه برداری این سازه ها محل هایی برای عبور و نصب تاسیسات تعبیه شده ونگهداری و تعمیر این تاسیسات به دلیل اینکه سازه با اتصالات پیچ و مهره اجرا می شود به راحتی امکان پذیر است. در سازه ای ال اس اف بحث تعمیرات تاسیسات نیز به آسانی امکان پذیر است . زیرا نیاز به تخریب و آوار برداری پر هزینه ندارد . و تنها با باز کردن چند پنل گچی یا پنل سیمانی دسترسی به تاسیسات و تعمیر آنها امکان پذیر است.