ساختمان‌های چندطبقه سبک یکی از کاربردهای مهم سیستم LSF (Light Steel Frame) یا قاب فولادی سبک هستند. در این روش، اسکلت ساختمان از مقاطع فولادی سبک و سردنوردشده تشکیل می‌شود و دیوارهای باربر، کف‌ها، سقف و سیستم مهاربندی به‌صورت یکپارچه برای انتقال بار طراحی می‌شوند.
سیستم‌های LSF در ساختمان‌های مسکونی چندطبقه و پروژه‌های ترکیبی مسکونی ـ تجاری نیز استفاده شده‌اند و منابع تخصصی، نمونه‌هایی از ساختمان‌های چندطبقه با این سیستم را مستند کرده‌اند. ساختمان چندطبقه سبک LSF چیست؟ در ساختمان چندطبقه LSF، برخلاف ساختمان‌های سنتی که ممکن است از ستون و تیرهای سنگین استفاده شود، بخش قابل توجهی از سازه با مقاطع فولادی گالوانیزه سردنوردشده با ضخامت کم ساخته می‌شود. در این سیستم، بارهای طبقات بالاتر از طریق دیوارها و اعضای سازه‌ای به طبقات پایین‌تر و در نهایت به فونداسیون منتقل می‌شوند. بنابراین طراحی ساختمان باید به گونه‌ای باشد که یک مسیر پیوسته انتقال بار از سقف تا زمین ایجاد شود. در ساختمان‌های کم‌ارتفاع و میان‌مرتبه، دیوارهای باربر LSF می‌توانند علاوه بر تحمل بارهای قائم، در تأمین پایداری ساختمان در برابر بارهای افقی نیز نقش داشته باشند.
LSF برای ساختمان چندطبقه تا چه ارتفاعی مناسب است؟ نمی‌توان یک عدد ثابت را به‌عنوان حداکثر تعداد طبقات برای تمام ساختمان‌های LSF تعیین کرد. تعداد طبقات قابل اجرا به سیستم سازه‌ای، بارگذاری، شرایط لرزه‌ای، ضوابط محل پروژه، دهانه‌ها، نوع کف و سقف و نحوه تأمین پایداری جانبی بستگی دارد. در منابع تخصصی SCI، نمونه‌های LSF در ساختمان‌های مسکونی چندطبقه، از جمله ساختمان‌های حدود ۳ تا ۶ طبقه، معرفی شده‌اند و یک راهنمای فنی نیز کاربردهای LSF و ساخت مدولار را برای ساختمان‌های مسکونی چندطبقه بررسی می‌کند. بنابراین برای مقاله بهتر است به جای بیان عبارتی مانند «LSF حداکثر برای X طبقه مناسب است»، گفته شود: تعداد طبقات قابل اجرا در سازه LSF به طراحی مهندسی و الزامات پروژه بستگی دارد و باید برای هر ساختمان به‌صورت جداگانه بررسی شود.
اجزای اصلی ساختمان چندطبقه LSF
یک ساختمان چندطبقه LSF معمولاً از بخش‌های زیر تشکیل می شود:
انتقال بار در ساختمان چندطبقه LSF یکی از مهم‌ترین موضوعات در طراحی ساختمان چندطبقه، نحوه انتقال بار است. به‌صورت ساده می‌توان مسیر انتقال بار را این‌گونه نشان داد: سقف → اعضای سقف → دیوارهای باربر → طبقه پایین → فونداسیون → خاک برای مثال، بار واردشده به سقف طبقه سوم باید از طریق اعضای سقف به دیوارهای باربر منتقل شود. سپس این بار به طبقات پایین‌تر و در نهایت به فونداسیون منتقل می‌شود. به همین دلیل، محل دیوارهای باربر طبقات مختلف باید با دقت طراحی شود و نمی‌توان بدون بررسی سازه‌ای، موقعیت آن‌ها را تغییر داد.
طراحی ساختمان چندطبقه LSF طراحی این نوع ساختمان‌ها باید از مرحله معماری با طراحی سازه هماهنگ باشد. مهم‌ترین مواردی که مهندس سازه بررسی می‌کند عبارت‌اند از:
در مقاطع فولادی سردنوردشده، بررسی کمانش موضعی و کلی اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا اعضای این سیستم نسبت به مقاطع سنگین‌تر، جدار نازک‌تری دارند. پژوهش‌های تخصصی نیز رفتار کمانشی و عملکرد دیوارهای LSF را از موضوعات مهم طراحی می‌دانند.
بیشتر بدانید: اجرای ساختمان چندطبقه LSF چگونه انجام می‌شود
اهمیت کف در ساختمان چندطبقه کف در ساختمان LSF فقط وظیفه تحمل وزن افراد و وسایل را ندارد. کف باید از نظر مقاومت، تغییرشکل، ارتعاش و انتقال صدا نیز عملکرد مناسبی داشته باشد. در ساختمان‌های چندطبقه، راه رفتن افراد و فعالیت‌های روزمره می‌تواند باعث ایجاد ارتعاش شود؛ بنابراین طراحی کف باید علاوه بر مقاومت، شرایط بهره‌برداری و آسایش کاربران را نیز در نظر بگیرد. راهنمای SCI برای کف‌های LSF نیز کنترل تغییرشکل و ارتعاش را از موضوعات مهم طراحی معرفی می‌کند.
عایق‌کاری در ساختمان‌های چندطبقه LSF یکی از مزایای سیستم LSF امکان اجرای عایق در داخل دیوارها و سقف است. در ساختمان چندطبقه، عایق‌کاری باید چند هدف را دنبال کند: عایق حرارتی برای کاهش انتقال حرارت بین فضای داخل و خارج ساختمان. عایق صوتی برای کاهش انتقال صدا بین واحدهای مسکونی و طبقات. کنترل رطوبت برای جلوگیری از ایجاد مشکلات ناشی از نفوذ یا تجمع رطوبت در لایه‌های ساختمان. استفاده از سیستم‌های LSF همراه با صفحات گچی و عایق‌های معدنی در ساختمان‌های مسکونی چندطبقه سابقه کاربرد گسترده دارد و منابع تخصصی، عملکرد حرارتی و صوتی این سیستم‌ها را جزو موضوعات اصلی طراحی می‌دانند. مقاومت در برابر آتش در ساختمان‌های چندطبقه، مقاومت در برابر حریق اهمیت ویژه‌ای دارد؛ به‌خصوص در دیوارهای جداکننده واحدها و کف بین طبقات. در این سیستم، عملکرد حریق به مجموعه‌ای از عوامل وابسته است؛ از جمله:
بنابراین نباید مقاومت در برابر آتش را صرفاً بر اساس جنس فولاد تعیین کرد. کل سیستم دیوار یا کف باید مطابق الزامات پروژه طراحی و در صورت نیاز با سیستم‌های دارای عملکرد حریق مستندشده اجرا شود. در ساختمان‌های چندطبقه، استفاده از لایه‌های اضافی صفحات گچی برای رسیدن به الزامات حریق می‌تواند مورد نیاز باشد.