سازه LSF یکی از سیستم‌های نوین ساختمانی است که با استفاده از مقاطع فولادی سبک و سردنوردشده، امکان ساخت ساختمان‌هایی با وزن کمتر و قابلیت اجرای صنعتی را فراهم می‌کند. این سیستم در سال‌های اخیر به‌عنوان یکی از روش‌های قابل بررسی در ساخت ساختمان‌های مسکونی، ویلایی، اداری و برخی ساختمان‌های خدماتی مورد توجه قرار گرفته است.
در سازه ال اس اف، قطعات فولادی بر اساس نقشه‌های مهندسی تولید می‌شوند و سپس با استفاده از اتصالات مناسب در محل پروژه مونتاژ و نصب می‌شوند. این روش می‌تواند به افزایش دقت اجرا، کاهش ضایعات مصالح و کوتاه‌تر شدن زمان اجرای اسکلت کمک کند.
بااین‌حال، انتخاب سازه LSF باید بر اساس نوع ساختمان، تعداد طبقات، شرایط اقلیمی، ضوابط فنی و محاسبات مهندسی انجام شود.
ویژگی مهم سازه LSF، استفاده از مقاطع سبک با هندسه مشخص و قابلیت تولید دقیق است. این مقاطع به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که با وجود ضخامت کم، بتوانند نیروهای پیش‌بینی‌شده در محاسبات را تحمل کنند؛ البته ظرفیت آنها به شکل مقطع، ضخامت فولاد، طول عضو، شرایط مهار و نوع اتصال بستگی دارد.
نکته مهم: سازه LSF صرفاً مجموعه‌ای از پروفیل‌های فلزی نیست؛ بلکه یک سیستم مهندسی‌شده است که عملکرد آن به طراحی صحیح اعضا، اتصالات، مهاربندی‌ها، پوشش‌ها و نحوه انتقال بار وابسته است.
تاریخچه مختصر
دهه ۱۸۵۰: اولین استفاده از فریم فلزی در آمریکا
دهه ۱۹۳۰: توسعه صنعتی و استفاده گسترده
دهه ۱۹۶۰: استانداردسازی و گسترش در اروپا
دهه ۲۰۰۰: رشد سریع در خاورمیانه و ایران
۱. اجزای اصلی سازه LSF
سازه LSF از مجموعه‌ای از اعضای فولادی و اجزای تکمیلی تشکیل شده است که هرکدام وظیفه مشخصی در پایداری، انتقال بار و شکل‌گیری ساختمان دارند. شناخت این اجزا برای طراحی و اجرای صحیح سازه اهمیت زیادی دارد.
۱.۱. استاد یا عضو قائم
استادها اعضای قائم قاب دیوار هستند که معمولاً از مقاطع فولادی سردنوردشده با شکل C ساخته می‌شوند. این اعضا در دیوارهای باربر می‌توانند بارهای طراحی‌شده را منتقل کنند و در دیوارهای غیرباربر نیز برای ایجاد قاب و نگهداری پوشش‌ها به کار می‌روند.
ابعاد، ضخامت، فاصله نصب و نحوه مهار استادها باید بر اساس محاسبات مهندسی تعیین شود.
۱.۲. رانر یا عضو افقی
رانرها اعضای افقی هستند که معمولاً در بالا و پایین قاب دیوار قرار می‌گیرند و استادها درون آنها نصب می‌شوند. این اعضا به ایجاد یک قاب منظم کمک می‌کنند و در انتقال نیروها و اتصال اجزای دیوار نقش دارند.
۱.۳. تیرچه‌ها و اعضای سقف
تیرچه‌های فولادی سبک برای تشکیل سیستم سقف و انتقال بارهای مربوط به آن استفاده می‌شوند. طراحی این اعضا به دهانه، نوع پوشش سقف، بارهای بهره‌برداری و شرایط تکیه‌گاهی وابسته است.
۱.۴. خرپاهای فولادی سبک
خرپاها از اتصال چند عضو فولادی تشکیل می‌شوند و در برخی طرح‌ها برای ساخت سقف و بام مورد استفاده قرار می‌گیرند. شکل هندسی و نحوه اتصال اعضای خرپا به توزیع نیروها و عملکرد مناسب آن کمک می‌کند.
۱.۵. مهاربندها و اتصالات
مهاربندها، صفحات تقویتی، پیچ‌های سازه‌ای و سایر اتصالات در تأمین پایداری ساختمان و انتقال نیروهای افقی و قائم نقش دارند. طراحی این بخش‌ها باید با توجه به نیروهای زلزله، باد و سایر بارهای وارد بر سازه انجام شود.
۱.۶. پوشش‌های داخلی و خارجی
صفحات گچی، صفحات سیمانی و سایر مصالح پوششی برای تکمیل دیوارها، ایجاد سطح نهایی و تأمین عملکرد موردنیاز ساختمان استفاده می‌شوند. نوع پوشش باید با شرایط محیطی، الزامات صوتی، حرارتی و مقاومت در برابر آتش هماهنگ باشد.
۱.۷. عایق‌های حرارتی و صوتی
فضای میان اعضای قاب فولادی می‌تواند برای نصب عایق‌های مناسب استفاده شود. انتخاب صحیح عایق و طراحی لایه‌های دیوار به کاهش اتلاف انرژی، بهبود آسایش صوتی و کنترل رطوبت کمک می‌کند.
۲. انواع سازه LSF
سیستم LSF را می‌توان با توجه به شیوه تولید، مونتاژ و نحوه عملکرد اعضا به چند گروه تقسیم کرد.
سازه LSF چگونه ساخته می‌شود؟
در سیستم LSF، ابتدا نقشه‌های معماری و سازه‌ای تهیه و بر اساس محاسبات مهندسی، ابعاد و مشخصات مقاطع فولادی تعیین می‌شود. سپس ورق‌های فولادی گالوانیزه با استفاده از دستگاه‌های مخصوص به شکل مقاطع مورد نیاز فرم‌دهی می‌شوند.
این مقاطع می‌توانند برای ساخت بخش‌های مختلف ساختمان مانند:
- دیوارهای باربر
- دیوارهای داخلی
- دیوارهای خارجی
- سقف
- کف
- ستون‌ها و اعضای قائم
- تیرها و اعضای افقی
- خرپاهای سقف
استفاده شوند.
قطعات پس از تولید می‌توانند در کارخانه یا محل پروژه بر اساس نقشه مونتاژ شوند. در نهایت قاب‌های آماده در محل ساختمان نصب شده و با استفاده از اتصالات مناسب به یکدیگر متصل می‌شوند.
اجزای اصلی سازه LSF
یکی از مهم‌ترین موضوعات برای شناخت سازه LSF، آشنایی با اجزای تشکیل‌دهنده آن است. این سیستم تنها از چند پروفیل فولادی تشکیل نشده، بلکه مجموعه‌ای از اعضای سازه‌ای و لایه‌های پوششی است که در کنار یکدیگر عملکرد ساختمان را تأمین می‌کنند.
۱. مقاطع فولادی گالوانیزه
اصلی‌ترین قسمت سازه LSF، مقاطع فولادی سبک هستند. این مقاطع معمولاً از ورق فولادی گالوانیزه ساخته می‌شوند.
گالوانیزه بودن فولاد باعث می‌شود مقاومت آن در برابر خوردگی افزایش پیدا کند و در شرایط محیطی مناسب، دوام سازه بیشتر شود.
مقاطع فولادی LSF معمولاً به روش نورد سرد تولید می‌شوند و شکل هندسی آنها با توجه به کاربردشان متفاوت است.
مقاطع فولادی سبک یا CFS یکی از مهم‌ترین اجزای سازه LSF هستند و عملکرد صحیح آنها به مجموعه‌ای از ویژگی‌های هندسی، مکانیکی و اجرایی وابسته است. برای انتخاب یک مقطع مناسب، تنها شکل ظاهری یا وزن آن کافی نیست و باید مشخصات مهم مقاطع فولادی سبک در سازه LSF بررسی شود.
۲. استاد یا عضو قائم
استادها اعضای قائم سازه هستند که در قاب‌بندی دیوارها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این اعضا معمولاً با فاصله مشخصی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و به وسیله اعضای افقی به هم متصل می‌شوند.
فاصله استادها باید بر اساس طراحی سازه، نوع پوشش، بارهای واردشده و الزامات اجرایی تعیین شود.
۳. رانر یا عضو افقی
رانرها اعضای افقی هستند که در قسمت بالا و پایین قاب دیوار قرار می‌گیرند.
استادها داخل رانر قرار گرفته و قاب اصلی دیوار را تشکیل می‌دهند.
به این ترتیب، ترکیب استاد و رانر یکی از اصلی‌ترین قسمت‌های قاب‌بندی دیوار LSF را تشکیل می‌دهد.
۴. تیرها و اعضای سقف
برای اجرای سقف در سازه LSF نیز از مقاطع فولادی سبک استفاده می‌شود. این اعضا وظیفه انتقال بارهای سقف به دیوارها و سایر قسمت‌های سازه را بر عهده دارند.
طراحی تیرها و فاصله آنها باید بر اساس بارهای مرده، زنده، بار برف، شرایط اقلیمی و سایر بارهای مؤثر انجام شود.
۵. اتصالات
اتصالات در سازه‌های LSF اهمیت بسیار زیادی دارند. مقاطع مختلف باید به شکلی مناسب به یکدیگر متصل شوند تا نیروها به‌درستی در سیستم سازه‌ای منتقل شوند.
بسته به طراحی و روش اجرا، از پیچ‌های مخصوص، اتصالات مکانیکی و در برخی جزئیات از روش‌های اتصال دیگر استفاده می‌شود.
۷. عایق حرارتی و صوتی
یکی از قسمت‌های مهم دیوارهای LSF، فضای بین اعضای فولادی است.
این فضا می‌تواند برای قرارگیری عایق‌های حرارتی و صوتی مورد استفاده قرار گیرد.
انتخاب نوع عایق باید بر اساس شرایط آب‌وهوایی، عملکرد مورد نیاز ساختمان، ضوابط انرژی و جزئیات دیوار انجام شود.