up
Search      menu
ساختمان و معماری :: مقاله قاب سبک فولادي PDF
QR code - قاب سبک فولادي

قاب سبک فولادي

طرح و ساخت قاب سبک فولادي (LSF)

خلاصه:
امروزه سبک سازي يكي از مفاهيم كاربردي در زمينه ايمني در زمان وقوع زلزله به شمار مي رود . اصلي ترين هدف سبک سازي در ساختمان ها، كاهش نيروي وارده به ساختمان در هنگام وقوع زلزله است. براي رسيدن به اين هدف بايد سبک سازي هم در عناصر سازه اي و هم در عناصر غير سازه اي يك ساختمان لحاظ شود. در اکثر ساختمان ها در ايران ، وزن عناصر غير سازه اي از وزن عناصر سازه اي بيشتر مي باشد . بنابراين براي سبک سازي توجه به اجزاي غير سازه اي يك ساختمان كه معمولا قسمت بيشتري از وزن يك بنا را تشكيل مي دهند، مهم تر از بخش اجزا سازه اي مي باشد.در اين مقاله با توجه به ضرورت و راهكارهاي كاهش وزن ساختمان، ملاحظاتي جهت طرح و ساخت قاب سبک فولادي (LSF) با استفاده از مصالح سازه اي سبك ارائه شده است. كه توجه به آنها مي توان گام بلندي در جهت حفظ و بهره وري منابع ، مواد ، انرژي وحفظ سرمايه ها وثروت ملي و جلوگيري از تلف شدن انرژي برداشت.
1 . مقدمه :
در ساختمانهاي رايج، سازه علي رغم طراحي پيشرفته ، معمولاً از اجراي ضعيفي در ايران برخوردار است . به اين معني که رفتار واقعي سازه در مواقع سرويس دهي با آنچه طراحي شده کاملاً متفاوت است. لذا نظارت دقيق بر کيفيت اجرا و تطابق با جزئيات محاسبه شده امري کاملا ضروري مي باشد. از اين رو ساختمانهاي پيش ساخته شده در کارخانه به دليل طي نمودن مراحل کنترل کيفيت و توليد مطابق با نقشه هاي محاسباتي ر فتار مناسب سازه را در مواقع سرويس دهي خواهد داشت . در اين بين قابهاي فولادي سبک ( LSF ) با کيفيت ساخت کارخانه اي و اتصالات ساده ، مطمئن، مستحکم و سريع از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشند. استفاده از سيستم LSF به دليل مزاياي فراواني که در ذيل به آن اشاره شده درسالهاي اخير در بسياري از کشورهاي جهان رواج قابل توجهي پيدا کرده است . سيستم LSF كه از اعضاي فولادي سرد نورد شده ساخته مي شود از سال 1946 وارد صنعت ساختمان شد، اما به دليل اقتصادي نبودن كاربرد محدودي يافت. از سال 1990 به دلايل زياد از جمله افزايش قيمت چوب و محدود بودن منابع تهيه آن در اين سالها در کشورهايي مانند آمريکا ، آلمان و ... رواج يافت . استفاده از اعضاي فولاد سرد نوردشده از دهه 1850 ميلادي آغاز گرديد. ولي استفاده از آن تا انتشار اولين ضوابط انجمن امريكايي آهن در1946گسترش زيادي پيدا نكرد. اولين استاندارد طراحي بر مبناي تحقيقات انجام يافته در دانشگاه كرنل سال 1939 و با پشتيباني AISI تدوين گرديد. امروزه بدليل كيفيت مناسب ساخت و سرعت بالا و مقاومت بالا در برابر زلزله از آن در كشورهاي انگلستان، امريكا، كانادا، استراليا، ژاپن و... استفاده مي كنند.
2 . سيستم قاب سبک فولادي:
سيستم ساخت قاب سبک فولادي Lightweight Steel Framing که به اختصار LSF مي نامند، يک سيستم ساختماني است، که براي اجراي ساختمان هاي عمدتاً کوتاه مرتبه و ميان مرتبه (حداکثر تا 5 طبقه) استفاده مي شود و از سيستم هاي مورد تاييد مهندسان عمران در کشورهاي توسعه يافته و مدرن مي باشد. اين سيستم که شباهت زيادي به روش هاي ساخت ساختمان هاي چوبي دارد، بر اساس کاربرد اجزايي به نام استاد (Stud) يا وادار و تراک (Track) يا رانر شکل گرفته است و از ترکيب نيمرخ هاي فولادي گالوانيزه سرد نورد شده، ساختار اصلي ساختمان برپا مي شود . مقاطع مورد استفاده در اين سيستم U,C و Z است، که معمولاً با اتصالات سرد به يکديگر متصل مي شوند. هر ديوار از تعدادي اجزاي عمومي C شکل (استاد) به فواصل 40 تا 60 سانتي متر، که در بالا و پايين به اجزاي افقي ناوداني U يا C شکل (تراک يا رانر) متصل شده اند، تشکيل مي شود. در صورتي که از مقاطع C شکل به عنوان تراک (رانر) استفاده شود، لازم است برش هايي در محل نصب استاد انجام گيرد. مابين پانل پيش ساخته LSF و بتن سبک از پرليت پر مي شود. در اين بخش اجزا اصلي سيستم LSF به همراه نحوه ي اجراي هر قسمت به اختصار معرفي شده است.
1.2. شالوده:
براي نصب ديوارها و برپايي سيستم LSF شالوده نواري به عمق 40 تا 50 سانتي متر اجرا مي شود. جهت نصب رانرهاي افقي بر روي شالوده نواري انكربول تها در فواصل 40 يا 60 سانتي متري داخل شالوده كار گذاشته مي شوند.
2.2سيستم کف:
سيستم کف مي تواند از عضو C شکل به صورت تيرکهاي متصل به ستون حامل ساخته شود. تيرک هاي کف مي توانند در رنج سايزهاي عضوهاي C شکل بسته به پارامترهاي بارگذاري طراحي شود. سيستم هاي کف با تيرهاي به صورت مشبک کف مستحکم تري را تشکيل مي دهند. اين مي تواند صداهاي ناهنجار در اثر خوب بسته نشدن کف به تيرها را حذف کند. اين همچنين عايق کاري صوتي بهتري بين طبقه همکف و بالايي انجام مي دهد اين سيستم کف مي تواند روي سازه مسطح يا جايي که کف چند تکه مي باشد انجام شود.
3.2 سيستم بام:
سازه بام مجموعاً يک سيستم خرپاي فولادي است که مي تواند با ورقه هاي فلزي يا پنل ها طراحي شود اين يک سيستم خرپاي بام است که شامل C75 و C100 به عنوان عضو هاي مورب و اعضاي خرپا استفاده شود. سيستم بام فولادي مي تواند تمامي انواع Hip- Gable-Dutchadable و ورق هاي بام فولادي را انجام دهد و مي تواند به طور مستقيم به قاب ديواره متصل شود در هنگام استفاده از تايل خرپاي بام چوبي استفاده مي شود با عبور دادن Purlins از روي تايل ها فيت کردن آنها انجام مي شود.
3 .فوايد سيستم:
1 - از نظر زيست محيطي، اين سيستم ساختماني در زمره سيستم هايي است که انرژي اندکي براي ساخت اجزاي آن مصرف مي شود. 2 - فولاد از مصالح محکم است و شکل دادن آن راحت مي باشد 3 - اينرسي حرارتي کم اين سيستم آن را براي ساختمان هاي اداري، تجاري و ديگر ساختمان هاي با کاربري منقطع، بسيار مناسب مي سازد. 4 - سازگاري مواد و مصالح با شرايط اقليمي مناطق مختلف ايران 5 - در سازه نيازي به آجر ، بلوک ، سفال ، تيرچه ، کاشي نيست. 6 - عدم استفاده از موادي که براي سلامتي انسان مضر باشد. 7 - کاهش هزينه تمام شده نسبت به ساختمان سنتي ساز وهزينه تعمير آن در طول زمان نسبت به مصالح ديگر خيلي کم مي باشد. 8 - ايزولاسيون در برابر سرما گرما رطوبت و صوت 9 - مقاومت بالا در برابر اشعه خورشيد و مقاومت در برابر آتش سوزي 10 - قسمت هاي حامل بار در اسکلت فولادي بار بيشتري را تحمل مي کنندو در مقابل آتش و زلزله مقاوم مي باشد. 11 - طول عمر حداقل يکصد سال 12 - به علت عدم تاثير پذيري از رطوبت ،ماهيت قطعات فلزي به هيچ وجه تغيير نمي کند ، براي اينکه جنس سازه گالوانيزه مي باشد و امکان پوسيدگي وجود ندارد 13 - با توجه به اتصالات محکم احتمال صدمه ديدن به واسطه طوفان خيلي کم مي باشد.
1.3بررسي نقاط قوت و ضعف سيستم قاب سبک فولادي:
عوامل مربوط به هزينه اين سيستم ساخت، نيازمند نيروي انساني ماهر، ولي به تعداد کم و در زمان کم است. لذا مجموعه هزينه نيروي انساني در اين سيستم، کمتر از روش هاي سنتي است. ابزار مورد استفاده نيز نسبتاً کم هزينه هستند، ولي هزينه هاي بالاي تامين مصالح، به خصوص در دوره اي که رواج چنداني نيافته است، اين سيستم را جزو سيستم هاي گران قيمت دسته بندي مي کند. اين سيستم نياز به مخارج ادواري خاصي ندارد و هزينه تعميرات احتمالي آن بسته به نوع خرابي، مي تواند خيلي متفاوت باشد.
2.3عوامل مربوط به زمان:
از نظر سرعت اجرا، تجربيات ساير کشور ها نشان داده است که اين سيستم در زمان کمي برپا مي شود و سرعت اجرا نسبت به شيوه هاي سنتي و حتي صنعتي سنگين بسيار بالاتر است. نسبت فرآوري محصول در کارخانه نسبت به سايت در اين سيستم ساخت، بر اساس نوع اجرا و مقدار پيش ساخته سازي، مي تواند بسيار متغير و متفاوت باشد. اين سيستم قابليت اجرا در تمام شرايط جوي را دارد و با تغييرات شرايط جوي، مشکلات جدي در اجرا به وجود نخواهد آمد. . 3.3 مقاومت در برابر زمين لرزه:
وزن کم اين سيستم ساختماني (در حدود 60 درصد وزن واحد سطح سيستم هاي رايج ساخت و ساز) باعث مي شود نيرو هاي اعمال شده در صورت وقوع زمين لرزه به طور قابل توجهي نسبت به ساختمان هاي متداول کمتر باشد، تا حدي که در اکثر موارد، اثر نيرو هاي اعمال شده توسط باد بيشتر و تعيين کننده تر از نيرو هاي ناشي از زمين لرزه است. در ضمن، وزن کم اين سيستم باعث مي شود به عنوان گزينه اي مناسب براي مناطق با مقاومت خاک کم، تلقي شود همچنين قسمت هاي حامل بار در اسکلت فولادي بار بيشتري را تحمل مي کنند و در مقابل آتش و زلزله مقاوم مي باشد. با توجه به اينکه اتصال اجزاء ساختمان هاي فولادي مطمئن مي باشد کمترين صدمه را از حرکت هاي جانبي مي بيند بنابراين ضايعات زلزله به حداقل مي رسد.
4 .ايرادات سيستم:
1 - در صورتي که در اجرا تمامي نکات فني مورد رعايت قرار نگيرد، خطر ايجاد صدا در حالت هاي انقباض و انبساط است. 2 - اينرسي حرارتي کم اين سيستم، آن را براي استفاده دائم مانند مسکوني، با مشکلاتي رو به رو مي سازد. 3 - مواد تشکيل دهنده LSF بار حريق ندارند، ولي پروفيل هاي سرد فرم داده شده مقاومت کمي در برابر حريق دارند و بايد به خوبي محافظت شوند. يکي از دلايل اصلي کاربرد گچ به عنوان پوشش داخلي اين سيستم ها دستيابي به اين هدف است. 7 برتري هاي ساختمان هاي شبکه فلزي و فوايد آن براي طبيعت - درصد بازيافت فولاد از بازيافت آلومينيم، پلاستيک و شيشه بيشتر مي باشد؛ درصد بازيافت صنعتي فولاد در حدود 68% مي باشد. - بازيافت فولاد به اندازه 5 1 برابر انرژي مورد استفاده خانواده هاي ايراني در طول يک سال صرفه جويي انرژي دارد. - به خاطر خواص ذاتي فولاد تشخيص بازيافت آن از مصالح ديگر راحت تر مي باشد. - 88% فلز ساختمان هاي تجاري تخريب شده در سال 1998 در امريکا بازيافت شده است.
5 .نتيجه گيري:
با توجه به مباحث مطرح شده در قسمت هاي قبل، و مثال هايي كه از اجراي پروژه هاي مختلف با استفاده از سيستم LSF و سيستم هاي فولادي و بتني ارائه شد، از اين مقاله نتايج زير به دست مي آيد: بر اساس آمار هاي ارائه شده در مورد تعداد واحد هاي مسكوني مورد نياز در كشور توسط سازمان ها و نهاد هاي مربوطه، براي تأمين مسكن مورد نياز در كشور بايد سالانه در حدود 1.5 ميليون واحد مسكوني ساخته شود كه رسيدن به اين رقم با استفاده از روش هاي سنتي ساخت ، به دليل كارايي و سرعت كم اين روش ها مقدور نمي باشد بنابراين لازم است دولت با توجه ويژه به اين مسئله با ايجاد كارخان هها و تجهيزات مورد نياز ، زمينه ي را براي به كارگيري فناوري هاي پيشرفته و رو شهاي نوين در صنعت ساخت و ساز كشور فراهم نمايد.
منبع :
1.Winter, G., “Development of Cold-Formed Light Gage Steel Structures”, AISI regional technical paper, 2. Wei-Wen Yu, “Cold-formed steel Design”, Third Edition, 2000. 3. باقري صباغ، عليرضا، ” كاربرد مقاطع جدار نازك سرد نورد شده در ساختمان هاي ميان مرتبه وكوتاه مرتبه پيش ساخته“ ، دانشكده فني، دانشگاه تهران. 4. سازمان گسترش و نوسازي صنايع ايران سيستم قاب سبک فولادي، دکتر بهروز محمدکاري - دکتر رسول احمدي، مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن، 1387 5. NAHB Research Center, “Steel Frame House Construction”, third printing 2005. 6. Landolfo, R., et al. “Seismic behavior of sheathed cold-formed structures: physical tests”. Journal of Structural Engineering, ASCE 2006; 132(4):570–81. 7. Serrette, R., Encalada, J., Matchen, B., Nguyen, H., and Williams, A. “Additional shear wall values for light weight steel framing.” Rep. No. LGSRG-1-97, Light Gauge Steel Research Group, Dept. of Civil Engineering, Santa Clara Univ., Santa Clara, Calif. 1997b. 8. American Society of Civil Engineers, “Bracing Cold-Formed Steel Structures”. 9. American Iron and Steel Institute, Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members , 1998. 10 . ” آئين نامه طراحي ساختما نها در برابر زلزله، استاندارد 2800 ، (ويرايش سوم)“. 11. U.S. Army Corps of Engineers, Engineering and Construction Division Directorate of Military Programs Washington, “Design of Cold-Formed Load Bearing Steel Systems and Masonry Veneer Steel Stud Walls”, 1998. در ساخت و ساز سريع“ ، همايش LSF 12 . مستاجران گورتاني،آرش.، آذري، آرين دخت.، وثوقي فر، حميدرضا.،” بررسي كاربرد فناوري نوين . فناوري هاي نوين در صنعت ساختمان، فرهنگسراي جوان قم، تابستان 1387 13. Moghimi, H., Ronagh, R., “Performance of light-gauge cold-formed steel strap-braced stud walls subjected to cyclic loading”.Journal of engineering structures, 2008

نياز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن وضرورت استفاده از روش ها و مصالح جديد به منظور افزايش سرعت ساخت سبک سازي افزايش عمر مفيد ونيز مقاوم نم ...

در اين مقاله سعي شده است تا مطالبي مفيد و جالب پيرامون اسبک ماهيان از لحاظ سيستماتيک، اکولوژي، بيولوژي ، آناتومي، صفات عمومي و اختصاصي مطرح شود و گونه ...

عقاب طلايي از بزرگ ترين پرندگان شكاري است كه در مناطقي نظير دشتهاي كم گياه و خشك، جنگلهاي كوهستاني و صخره هاي ساحلي زندگي مي كند. اين جانور در ايران د ...

خصوصيات بتن سبک بتن سبک ماده اي است با ترکيبات جديد و فوق العاده سبک و مقاوم . مواد تشکيل دهنده بتن سبک عبارت است از ورموکوليت، پرليت، سنگ بازالت و سي ...

لوله خارجي را ممکن است يا با افزودن عناصر قطري در صفحه هاي خارجي تقويت نمود و يا آن را از داخل با اضافه نمود ديوار هاي برشي يا هسته هاي داخلي تقويت کر ...

سيستم هاي مرکب از قاب و ديوار برشي سيستم هاي قالب صلب خالص براي ساختمان هاي مرتفع تر از 30طبقه عملي نمي باشد.در چنين مواردي يکي از انواع ديوار برشي ني ...

فوم بتن پوششي است جديد جهت مصارف مختلف در ساختمان که به علت خواص فيزيکي منحصر به فرد خود بتني سبک و عايق با مقاومت لازم و کيفيت مطلوب نسبت به نوع استف ...

آسمانخراش Aqua معماري نويني را معرفي کرده است آسمانخراشي با ۸۲ طبقه و با يک مشخصه منحصربه فرد: در ميان انبوهي از ايوان ها نمي توان دو ايوان مشابه هم پ ...

دانلود نسخه PDF - قاب سبک فولادي