سازه سبک پیش ساخته (LSF)

از آن جایی که کشورمان روی کمربند فعال زمین لرزه در جهان واقع شده است لذا سبک کردن ساختمان به روش های نوین از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. هدف عمده و اصلی از فناوری نوین LSF در صنعت ساخت و ساز کاهش وزن ساختمان است. سازه LSF یک سیستم پیش ساخته ساختمانی است که طی دو دهه اخیر در بسیاری از نقاط جهان برای تولید انبوه مسکن به کار رفته است. سازه LSF از مقاطع فولادی جدار نازک باز تشکیل شده که این مقاطع با انجام عملیات نورد سرد بر روی ورق نازک فلزی ساخته می شود. مزایای زیاد این سیستم از جمله پیش ساخته بودن، سرعت زیاد در اجرا، سازگاری مناسب با محیط زیست، مقاومت لرزه ای مطلوب و اقتصادی بودن، استفاده از این سیستم را با استقبال زیادی مواجه نموده است. از آنجا که در ایران قسمت عمده ای از تولید ورق با ضخامت های 2 تا 6 میلی متر دارای مصارف محدودی می باشد و نیز به دلیل وجود تکنولوژی نورد سرد در کشور؛ امکان تولید صنعتی ساختمان در کشور بر مبنای توسعه استفاده از مقاطع سرد نورد شده سبک وجود دارد که در صورت بهره گیری از این تکنولوژی چشم انداز روشنی در صنعت ساختمان سازی وجود خواهد داشت.

سازه LSF که طی سال های گذشته کاربرد فراوانی در کشورهای پیشرفته پیدا نموده چندی است که به عنوان یک راه حل مناسب برای برطرف نمودن مشکل کمبود مسکن؛ مورد توجه مسئولین و تصمیم گیران بخش ساختمان و مسکن در کشورمان قرار گرفته است. این سیستم پیش ساخته که به دلیل مطالعات و تحقیقات انجام شده در کشور در بیشتر کشورهای دنیا به خوبی شناخته شده و مزایای قابل توجهی در ساخت و ساز ایجاد نموده است، در کشور ما سیستمی بسیار جدید و ناشناخته محسوب می گردد. در ادامه به بررسی کامل این سازه خواهیم پرداخت.

توجه به کیفیت بالای ساخت، افزایش دوام ساختمان و عمر مفید آن و بهبود عملکرد لرزه ای بناهای در دست ساخت تمایل به استفاده از سیستم های پیش ساخته را در دنیا افزایش داده است. از سوی دیگر تلاش برای رفع هرچه سریع تر کمبود مسکن در بیشتر کشورهای دنیا، ضرورت به کارگیری فناوری های نوین و استفاده از روش های پیشرفته تولید ساختمان به جای سیستم های سنتی و ناکارآمد را تبیین می نماید. استفاده از روش های صنعتی و پیش ساخته برای تولید ساختمان سبب شده مصالح پیشرفته به تدریج جایگزین مصالح سنتی شوند. به بیان دیگر متناسب با پیشرفت روش های جدید در ساخت ساختمان، با بهره گیری از فناوری های پیشرفته، مصالح ساختمانی جدید و با کیفیت بالا و بهره وری بسیار زیاد در مقایسه با مصالح سنتی تولید می شوند.

مزایای سازه های LSF

کمبود منابع مورد نیاز برای تامین مصالح ساختمانی و لزوم صرفه جویی در مصرف مصالح و استفاده بهینه از آن ها تمایل به استفاده از اعضای جدار نازک سرد نورد شده به منظور انجام ساخت و ساز سریع را افزایش می دهد. از جمله مهم ترین مواردی که تمایل به استفاده از این اعضا را افزایش می دهد عبارتند از:

محدود بودن منابع موردنیاز برای تامین مصالح ساختمانی و لزوم استفاده بهینه از مصالح، مقاطع جدار نازک سرد نورد شده نسبت به مقاطع گرم نورد شده دارای نسبت مقاومت به وزن بالاتری هستند و بنابراین جایگزین نمودن این مقاطع، با مقاطع فولادی سنگین سبب افزایش بهره وری در صنعت ساخت و ساز می گردد.

افزایش غیرقابل اجتناب قیمت مصالح در بیشتر نقاط دنیا. مقاطع سرد نورد شده به دلیل سادگی تولید و زمان کمی که برای تولید آن ها به کار می رود با قیمت مناسب تری در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی در دسترس می باشند.

زمان طولانی صرف شده برای تولید مصالح ساختمانی، مقاطع سرد نورد شده نسبت به مقاطع گرم نورد شده یا مقاطع بتنی پیش ساخته در زمان بسیار کمتری تولید می شوند.

نحوه اجرای سازه LSF

برای اجرای سیستم ساختمانی LSF همانند سایر سیستم های رایج ساختمان سازی ابتدا طرح های معماری و سازه ای و سپس نقشه های اجرایی تهیه شده و براساس آن سیستم اجرا می شود.

شالوده

برای نصب دیوارها و برپایی سیستم شالوده نواری به عمق 40 تا 50 سانتی متر اجرا می شود. پس از آرماتوربندی، قالب بندی و بتن ریزی انکربولت ها در فواصل استاندارد داخل شالوده تعبیه می شوند تا با استفاده از آن ها بتوان دیوارها را اجرا نمود. فواصل استاندارد معمولا بین 40 تا 60 سانتی متر می باشند.

دیوار

پس از اجرای پی نوبت به برپایی دیوارها می رسد. برای اجرای دیوار با استفاده از انکربولت هایی که از قبل به این منظور کار گذاشته شده اند، ابتدا تراک های کف نصب می شوند و سپس استادها به صورت کشویی داخل تراک کف قرار می گیرند. منظور از تراک اعضای افقی است که از بالا و پایین به صورت کشویی استادها را در بر می گیرند. استادها اعضای قائم و اصلی در برپایی دیوارها می باشند که نقش آن ها در سیستم سازه ای، تحمل بارهای ثقلی است. بنابراین اجزا تشکیل دهنده دیوارهای باربر و غیر باربر سیستم ساختمانی lsf، استادها و تراک ها می باشند که به شکل پانلی بارهای عمودی و جانبی را به تکیه گاه انتقال می دهند. دیوارهای باربر به عنوان انتقال دهنده بارهای عمودی ساختمان و به عنوان نگهدارنده نمای خارجی بنا و نیز جذب کننده بارهای جانبی ساختمان از جمله باد و زلزله عمل می نمایند.

در صورتی که دیوارهای غیر باربر معمولا برای جداسازی فضاهای داخلی بنا مورد استفاده قرار می گیرند. استادهای فولادی را معمولا از قبل برای عبور دادن تاسیسات سوراخ کاری می کنند و همان طور که گفته شد این استادها را معمولا از بالا و پایین با فواصل ۴۰ یا ۶۰ سانتی متری به تراک ها اتصال می دهند. در سیستم ساختمانی lsf معمولا دیوارها با اتصال دادن استادهای فولادی به تراک های فولادی؛ بادبندی شده و با نصب پانل های گچی به شکل پانلی ساخته می شوند. در صورت اضافه کردن بادبند این شیوه ساخت برای مقاومت در برابر بارهای جانبی؛ از جمله بارهای حاصل از باد و زمین لرزه خیلی مناسب می باشد. با توجه به اینکه مهاربندها از ورق های نازک به ضخامت ۰٫۸ تا ۲ میلی متر ساخته می شوند این اعضا تنها قادر به تحمل نیروهای کششی هستند. برای اطمینان از اینکه مهاربندها بلافاصله پس از رویارویی با بارهای جانبی شروع به باربری می نمایند اجزای این اعضا معمولا توام با اعمال پیش کشش اولیه خواهد بود.

نکته جالب در اجرای مهاربندها در سازه lsf این است که برخلاف سازه های فولادی معمولی که مهاربندهای ضربدری تنها در دو انتهای خود به قاب اتصال دارند؛ در سیستم lsf مهاربندها علاوه بر اتصالات انتهایی، با استفاده از پیچ های خودکار به تمام استادهای میانی نیز متصل می گردند.

سقف

شیوه های اجرایی گوناگونی برای سقف ها و بام در سیستم LSF بکار گرفته می شود به طوری که انواع بام ها از فرم های ساده مسطح گرفته تا بام های متقاطع با شیب های غیر مساوی قابل اجرا می باشند. دو نوع از معمول ترین شیوه اجرای بام ها عبارتند از

خرپاهای سقفی که معمولا از قسمت جلو تا عقب بنا را پوشش می دهند

سیستم تیرریزی مسطح که معمولا بین تکیه گاه ها یا دیوارهای باربر مشترک برای اجرای سقف های صاف استفاده می شود.

در ساخت و ساز سقف های میانی در سیستم LSF تیرریزی ها عموما در امتداد استادهای دیوار انجام می گیرد. هریک از تیرها معمولا بار خود را مستقیما به استادها منتقل می نمایند. قطعات فوق معمولا با اشکال C و یا Z ساخته و اجرا می شوند.

پوشش این نوع سقف ها معمولا با بتن ریزی و یا با نصب تخته های چوبی یا گچی انجام می شود. در مناطقی که وزش باد شدید داشته و یا زلزله خیز می باشد، قاب سقف را باید مهاربندی کرد. علاوه بر آن برای مقاومت در مقابل باد و بلند شدن بام باید اتصال مناسبی بین دیوارهای باربر و سقف انتخاب نمود. اجرای فوم و روفیکس علاوه بر ایجاد عایق صوتی و حرارتی مناسب؛ از نفوذ شیره بتن در هنگام بتن ریزی جلوگیری می نماید.

تاسیسات

همان طور که گفته شد مقاطع CFS که به عنوان تیرچه های سقف یا استادهای دیوار به کار می روند در طول عضو دارای سوراخ هایی بوده که برای عبور و نصب تاسیسات از آن ها استفاده می گردد. با توجه به پیش ساخته بودن سیستم و بهره گیری از اتصالات پیچی امکان دسترسی به اتصالات جهت تعمیر، ترمیم و یا تعویض برخی قطعات به سادگی امکان پذیر بوده و به عنوان یکی دیگر از مزایای سیستم LSF که منجر به افزایش عمر مفید ساختمان نیز خواهد شد محسوب می گردد.