آنچه در این مقاله می خوانید:
سازه ال اس اف با این عنوان های مختلف در زبان فارسی شناخته می شود که گروه مهندسی آبدیس در ادامه آن ها را بررسی می‌کند:
سازه سبک فولادی، اسکلت فولادی سبک، سازه فولادی نورد سرد، سازه فلزی سبک سرد نورد، اسکلت نورد سرد گالوانیزه، قاب سبک فلزی، و بسیاری ترکیبات دیگر از کلمات فولاد، اسکلت، نورد سرد، سازه، سبک و گالوانیزه، قاب و فلز و …
و در زبان انگلیسی به نام های زیر شناخته می شود :
Light Steel Framing (LSF)
Light Gauge Steel Framing (LGSF)
Cold Formed Steel Structures (CFT Structure)
مانند دیگر روش های طراحی و اجرای سازه و اسکلت یک ساختمان، این متد دارای مشخصات ویژه، مزیت ها و محدودیت هایی است که در نوشته های کوتاه و بلند بخش مقالات سایت و در پست های جداگانه شرح داده شده است.
وجه تمایز سازه‌های فولادی
وجه تمایز این سازه ها را می توان در چند نکته به طور خلاصه بیان کرد:
مورد تایید مراجع ذیصلاح:
سازه های فولادی سبک توسط کلیه مراجع ذیصلاح فنی کشور شناخته شده و مورد قبول بوده است. به این سبب که از سال 1391 آئین نامه ملی “طراحی سازه های فولادی سبک سرد نورد” در قالب نشریه شماره 612 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور ابلاغ شده است.
سیستم انتقال نیرو:
سیستم انتقال نیرو در قاب سبک فولادی (ال اس اف) بر مبنای دیوارهای باربر است.
دیوارهای باربر:
دیوارهای باربر با اجزای متراکم و متنوع عمودی ( اِستاد ) افقی (رانر یا تراک)، مورب (بریس یا همان بادبندها) و اجزای نعل درگاهی نقش باربری نیروی وارده از سقف ها به زمین را ایفا می کنند.
سقف ها:
سقف ها به صورت تیرریزی یک طرفه بر روی دیوارهای باربر به دو صورت تخت (با خرپاهای موازی و یا تیرک ها) یا شیب دار (با خرپاهای شیب دار) به همراه روف پانل ها (لاپه ها و پرلین ها) در نظر گرفته می شود.
تولید تمام خودکار اجزا:
این اجزا همگی از ورق های فولادی کم ضخامت با پوشش گالوانیزه تهیه شده که طی پروسه تمام خودکار رول فرمینگ یا همان نورد سرد به شکل پروفیل ها و مقاطع (بیشتر C یا U شکل) موردنظر درمی آید.
اتصالات:
اتصالات بین این قطعات عمدتاً با پیچ های خودکار و در قسمت هایی با پیچ مهره است همچنین اتصال به فونداسیون با کاشت رول بولت داخل بتن در سوراخ هایی که پس از نصب سازه روی سطح پی ایجاد می گردد، صورت می پذیرد.
طراحی سازه:
طراحی سازه های فولادی سبک ال اس اف نیازمند نرم افزارهای ویژه طراحی این سازه ها است که فایل خروجی آن ها مستقیماً به ماشین آلات تولید داده می شود. نقشه های راهنمای مونتاژ و نصب سازه و جداول و نقشه های محاسباتی نیز دیگر خروجی های مفید این نرم افزار هستند.
ویژگی های سازه ال اس اف
سازه ای فلزی، متشکل از دیوارهای باربر و تیرک ها و خرپاهای سقف و ساخته شده از بخش های مختلف سازه ای همچون:
ستونک های عمودی (استاد) در دیوارها
اعضای افقی ابتدایی، انتهایی و میانی (رانر یا تراک) در دیوارها و خرپاهای بلند
اعضای بادبندی و مورب (بریس و وِب) در بادبند دیوارها و روف پنل ها، نعل درگاه ها و اعضای میانی خرپاها
تیرک های اصلی و کلاف ها و کمرکش های آن ها در جویست پنل ها
اعضای افقی سقف شیب دار (پرلین یا لاپه) و کلاف آن ها در روف پنل ها
از مقاطع سبک که به صورت نورد سرد از ورق فولادی کم ضخامت گالوانیزه تولید گردیده و با پیچ به یکدیگر متصل شده است.
این تعریف ساده و کلی در بخش های مختلف این سایت به صورت مفصل تر شرح داده شده است.
لازم به توضیح است کلیه مطالب سایت پیرامون سازه ال اس اف در محدوده تولیدات و توانمندی های این شرکت بوده و حاصل مطالعات و تجربیات مدیران و کارشناسان این شرکت است. این مطالب ممکن است تعاریف جامع و کاملی از سازه و ساختمان ال اس اف نباشد.
چرا سازه LSF ؟
برتری های یک ساختمان با اسکلت قاب فولادی سبکLSF نسبت به ساختمانی با اسکلت فولاد گرم، بتن مسلح، سازه چوبی و یا مصالح بنایی رایج بسیار زیاد است در این قسمت فقط مزایای سازه (اسکلت) این ساختمان بررسی می گردد:
سبکی و وزن کم سازه:
اصلی ترین مزیت سازه LSF همان گونه که در نام آن نیز اشاره شده سبک بودن آن است. وزن کم سازه محاسن متعددی دارد، همچون :
- صرفه جویی در مصرف مصالح
- سرعت بالای تولید و اجرا
- سهولت در مونتاژ و نصب
- حمل و جابجایی آسان قطعات
- افزایش ایمنی هنگام ساخت
- کاهش ریسک اشتباهات طراحی و تولید حین اجرا (ناچیز بودن ضرر جایگزینی قطعات)
- امکان ساخت و اجرا در مکان ها و محیط های گوناگون
- امکان ساخت به صورت اضافه طبقه / اضافه اشکوب روی همه بناها حتی ساختمان های قدیمی
سرعت بالای اجرا:
دومین مزیت مهم اسکلت LSF که در نام شرکت ما به آن اشاره شده، سرعت بالای در تولید و اجرای آن است، همان طوری که در بالا اشاره شد بخش مهمی از این خصوصیت مرهون وزن کم سازه است که کار را در مراحل اجرایی بسیار سریع و آسان می نماید.
ضمن آنکه ویژگی های طراحی سازه LSF مانند انتقال بار سقف ها به وسیله دیوارهای باربر، تیر ریزی یک طرفه با جویست های نزدیک به هم و عرشه فولادی روی، خرپاها و روف پنل ها و آماده بودن فریم انتظار در و پنجره و نعل درگاه آن ها در کلیه دیوارها، موجب می گردد ضمن اینکه ساخت اسکلت و آماده سازی آن برای ادامه کارهای ساختمان به سرعت انجام می پذیرد، دیگر عملیات ساختمانی تسریع یافته، تکمیل ساختمان زودتر و طبعاً بهره برداری و یا بازگشت سرمایه سریع تر محقق گردد.
نسبت بالای مقاومت به وزن عضو:
وزن هر متر از یک پروفیل گالوانیزه سرد نورد شده با توجه به ضخامت اندک آن بسیار کم و به نسبت مقاومت آن در جهت ها و بارهای گوناگون به تناسب بسیار خوب است. ضمن آنکه سبک بودن قطعات حمل و جابجایی در هنگام تولید، مونتاژ و نصب را بسیار آسان و کم هزینه می کند.
مقاومت در برابر خوردگی، پوسیدگی و جانوران موذی:
فولاد و بخصوص ورق فولادی با پوشش گالوانیزه گرم در برابر حشرات و جوندگان نفوذناپذیر بوده و ازآنجایی که دارای قابلیت جذب رطوبت نیست، زمینه مناسب برای رشد کپک و انگل های زیان بار در آن وجود ندارد. همچنین پوشش کافی فلز روی Zinc، قطعات را در برابر خوردگی و زنگ زدگی های نمکی، اسیدی و … بسیار مقاوم می کند.
از طرف دیگر عدم جذب رطوبت مانع مشکلاتی مثل اعوجاج، انقباض و پیچ خوردگی قطعات و صدای جیرجیر کف، شکم دادگی دیوارها و ترک درای وال که معمولاً در سازه های چوبی رخ می دهد، خواهد شد.
طول اعضا:
ازآنجاکه سازه LSF به صورت رول فرمینگ از کویل ورق گالوانیزه تولید می گردد، تولید هر قطعه در طول دلخواه موجب صرفه جویی در مصرف فولاد با حذف اورلپ ها و پرت برش و غیره می شود. همچنین این امر سرعت تولید و اجرا را بالابرده و کیفیت اجرا همچون ترازی، ریسمانی؛ شاقولی و گونیایی قسمت های مختلف را تسهیل می نماید.
تنها محدودیت سازه ال اس اف، محدودیت طول اعضاست که به دلیل شرایط حمل اجتناب ناپذیر است.
مصالحی غیر آتش زا و ناسوختنی:
فولاد ماده سوختنی نیست و هنگام آتش سوزی به عنوان سوخت عمل نکرده و دود مواد سمی نیز منتشر نمی کند.
مزیت های زیست محیطی:
فولاد مصالحی است که صد درصد قابل بازیافت بوده و تولید آن به روش نورد سرد و نصب آن با پیچ انرژی کم (الکتریکی) مصرف کرده و انرژی گرمایی نیز آزاد نمی کند.
پیش ساختگی و تولید انبوه:
درمورد سازه‌های پیش ساخته lsf میتوان گفت که تولید صنعتی و کارخانه ای سازه LSF (البته با ماشین آلات تمام اتوماتیک و به صورت CAD/CAM) با توجه به مزیت های طراحی و تولید، بسیار سریع و ساده بوده و نیز می توان در مقیاس انبوه و با سرعت زیاد ساختمان های تیپ و یا متفاوت را تولید و به محل های اجرا ارسال نمود.
عدم تأخیر ناشی از وضعیت آب وهوا:
ازآنجاکه این سازه مانند بتن محدودیت اجرا در دماهای بالا و یا یخبندان ندارد و در مقایسه با سازه فلزی گرم معمولاً نیاز به جرثقیل ندارد در بیشتر شرایط آب وهوایی عملیات مونتاژ و نصب متوقف نمی گردد. ضمن آنکه تولید در کارخانه بدون توجه به بدترین شرایط هم بی وقفه ادامه خواهد داشت.
عدم نیاز به فونداسیون حجیم:
سبک بودن سازه و تقسیم بارهای وارده به وسیله دیوارهای باربر که در طول نسبتاً زیاد این دیوارها اعمال می گردد، موجب عدم نیاز به فونداسیون های حجیم معمول در سازه های دیگر می گردد.
به طوری که در ساختمان های روی زمین یک پی گستره باضخامت کم و حتی در مواردی فقط با یک مش در پایین، یا شناژهای بتن مسلح در ابعاد بسیار جزئی و حداقل آرماتور و یا ترکیب این دو (پی گسترده و شناژ) لازم است و نیز در اضافه طبقات در صورت وجود دال بتنی مناسب روی سقف ساختمان موجود همین دال معمولاً برای اتصال سازه ال اس اف کافی است.
در صورت عدم وجود دال بتنی یا مناسب و کافی نبودن آن، اجرای یک شاسی فلزی (معمولاً با پروفیل قوطی) برای اتصال سازه به آن کفایت می کند. این امر هزینه، زمان و مصالح مصرفی و دردسرهای ناشی از نیروی کار سنتی را بسیار کاهش می دهد.
موارد بالا تنها بخشی از مزیت ها و ویژگی های مثبت سازه ال اس اف بود نکات جزئی فروانی نیز وجود دارد که ذکر آن ها خارج از حوصله یک وب سایت است.
عوامل مؤثر بر قیمت سازه ال اس اف و هزینه تمام شده اسکلت LSF
در این مطلب به طور مشروح نکات و عواملی را که در تعیین قیمت و هزینه نهایی یک سازه سبک فولادی مؤثر است را شرح داده خواهد شد. همان طور که مشخص است عامل اصلی در برآورد هزینه سازه ال اس اف، وزن سازه و میزان فولاد مصرفی برای تولید آن است. عوامل دیگری نیز همچون دستمزدهای اجرا ، پیچ ها و لوازم مصرفی نصب نیز از تغییراتی که در زیر توضیح داده خواهد شد تأثیر می پذیرند.
شاخص هایی همچون کاربری و مشخصات عمومی ساختمان، نوع معماری متناسب نقشه ساختمان ال اس اف و موقعیت مکانی پروژه در این نوشته موردبررسی قرار خواهد گرفت:
مشخصات کلی و کاربری ساختمان با سازه ال اس اف
کاربری ساختمان:
کاربری یک ساختمان از عوامل مؤثر روی قیمت تمام شده سازه ال اس اف است. نوع بهره برداری تجاری، مسکونی، اداری و خدماتی یک بنا، مستقیماً مقدار بار زنده طراحی را مشخص می کند که افزایش آن در کاربری های تجاری و عمومی موجب افزایش وزن سازه خواهد شد. همچنین کاربری بر شکل معماری ساختمان (که تأثیر آن در بخش بعدی توضیح داده می شود) تأثیر خواهد داشت.
مشخصات عمومی:
مشخصات عمومی ساختمان با سازه سبک نیز تأثیر به سزایی در قیمت دارند. به عنوان مثال افزایش حجم کلی پروژه و مساحت زیربنا در سرشکن شدن هزینه های جانبی اجرا تأثیر به سزایی دارد. همچنین در ساختمان دو یا سه طبقه، ازآنجاکه طبقات زیرین می بایست علاوه بر بارهای طبقه خود، نیروهای وارده از طبقات بالا را نیز منتقل کنند طبیعتاً نیاز به مقاطع متراکم تری داشته و وزن بیشتری خواهند داشت که این امر میانگین وزن سازه در هر مترمربع برای کل ساختمان را افزایش می دهد.
اجرای سازه روی بام:
اجرای ساختمان روی بام به صورت اشکوب هم در طراحی سازه، (با اثر روی نیروی باد در ارتفاع و نیروی زلزله در طبقات بالایی، موجب افزایش نیروهای جانبی وارده بر ساختمان می شود) و اثر افزایشی بر وزن سازه خواهد داشت. ضمن آنکه دشواری های اجرای سازه در ارتفاع و بالای بام، دستمزدهای نصب اسکلت LSF را افزایش می دهد.
معماری سازه:
رعایت نکات و محدودیت های سازه های سبک فولادی در طراحی معماری یک بنا با سازه ال اس اف بسیار ضروری است. شرح کامل این محدودیت ها و نکاتی که باید در نظر داشت در مقاله “معماری مناسب برای سازه ال اس اف” شرح داده شده است. لکن مشخصه هایی نیز در شکل و فرم معماری ساختمان تأثیر به سزایی روی عوامل اصلی قیمت سازه همچون وزن اسکلت و دستمزد اجرا دارد.
ارتفاع دیوار:
ارتفاع دیوار سازه که متناسب با ارتفاع نهایی موردنظر بهره بردار است در کاهش یا افزایش وزن سازه ال اس اف مؤثر است. چنانچه توصیه می شود ارتفاع دیوارها از 3.5 متر تجاوز نکند. این امر به معنی عدم امکان اجرا در ارتفاع بالاتر نیست، بلکه برای بیش از این ارتفاع علاوه برافزایش ظاهری و مشهود حجم اسکلت پارامترهای طراحی نیز اثر افزایشی روی وزن خواهد داشت.
دهانه تیر ریزی:
دهانه تیر ریزی که متناسب با ابعاد فضاهای داخلی ساختمان است اثر قابل توجهی در طراحی سازه LSF دارد. ازآنجاکه سازه ال اس اف یک سازه دیوار باربر است، تعین دهانه در هر بخش داخلی بنا متأثر از موقعیت دیوارها پیرامون آن بخش است که معمولاً جهتی برای تیر ریزی انتخاب می شود که کوتاه ترین دهانه را داشته باشد.
بیشینه طول تیر ریزی برای طبقات پائینی در ساختمان های دو و سه طبقه 5.5 – 6 متر است. و برای طبقه بالایی ساختمان و ساختمان های یک طبقه 8-10 متر مناسب است. بدیهی است افزایش دیوارهای داخلی موجب کاهش دهانه های تیر ریزی خواهد شد و اثر مثبت این اتفاق بر وزن اضافه شده دیوارهای داخلی مذکور غالب خواهد بود و درمجموع موجب کاهش وزن اسکلت می گردد.
نوع سقف:
نوع سقف نهایی که می تواند شیب دار، با خرپا به اضافه پرلین یا تیر ریزی در خلاف جهت شیب باشد؛ یا آنکه به صورت تخت ، با تیرک های تک یا دوبل و یا خرپاهای موازی (پارالل) طراحی شود.
ازآنجا ظرفیت باربری و پتانسیل طراحی خرپاها و تنوع شکلی آن ها بالاتر است برای دهانه های بیشتر استفاده می شوند. همچنین غالباً سقف های شیب دار وزن کمتری نسبت به نمونه های هموار خود دارند.
این تفاوت از نوع پوشش نهایی آن ها و بار مرده حاصله و تفاوت در اثر بار برف و زنده بام ایجاد می شود. این نکته علاوه بر تأثیر مستقیم بر وزن سازه ال اس اف و نتیجتاً قیمت تمام شده سازه LSF، در هنگام تکمیل ساختمان و هزینه نهایی ساختمان ال اس اف مؤثر خواهد بود.
بازشوها :
بازشوها نیز محدودیت های ابعادی خاصی در سازه های ال اس اف دارند که شرح آن در مقاله “معماری مناسب برای سازه ال اس اف” داده خواهد شد. لکن در صورت ضرورت ایجاد بازشوهای بزرگ، به دلیل نیاز تقویت های پیچیده، هم ازنظر وزنی و هم دستمزدی روی قیمت تمام شده اسکلت ال اس اف اثری افزایشی خواهد گذاشت.
سوالات متداول
- آیا سازه های ال اس اف مرود تایید نظام مهندسی و شهرداری هست؟
بله از این سیستم یک دهه است که در ایران استفاده می شود و دارای آیین نامه ها 612 و 613 سازمان نظام مهندسی نیز هست و تنها سازه ای است که برای اضافه کردن طبقه هم از سوی نظام مهندسی وهم از سوی شهرداری می توان مجوز گرفت .
- با سازه های ال اس اف چند طبقه می توان اجرا کرد؟
به وسیله این روش تا 5 طبقه بدون هیچ سازه کمکی و ساختمان های بلند مرتبه را به همراه سازه کمکی میتوان اجرا کرد.
- آیا ال اس اف در برابر زلزله مقاوم است ؟ چرا ؟
بله، سیستم LSF تا 6 ریشتر در برابر زلزله مقاوم است و علت این استقامت سبکی وزن سازه و انعطاف پذیری آن می باشد . به طور کلی وزن هر متر مربع سازه ال اس اف 25 الی 35 کیلو گرم می باشد .