سسیستم ساختمانى قاب هاى سبک فولادى سرد نورد
ساختمان هاى پیش ساخته فولادى سبک (Light Weight STEEL frame) موسوم بهLSF به صورت اجراى خشک و عمدتاً با استفاده از اتصالات پیچى و به روش تولید صنعتى به کار گرفته مى شود. این ساختمان ها از سه جزء اصلى شامل مقاطع متشکل از ورق هاى فولادى سرد نورد شده براى سازه، صفحات تخته گچى به عنوان پوشش رویه درونى و لایه عایق حرارتى و صوتى، تشکیل مى شوند. کاربرد این ساختمان ها به عنوان یک سیستم سازه ا ى مستقل، اکثراً در انبوه سازى ساختمان هاى دو طبقه، دفاتر و ساختمان هاى تجارى کوچک، واحد هاى صنعتى و سالن هاى ورزشى یک طبقه است. به نظر مى رسد، این سیستم سازه اى باربر ثقلى توانایى ترکیب شدن با سیستم هاى سازه ا ى دیگر، همانند دیوار هاى بتن مسلح سازه ا ى را نیز داراست ومی تو اند در ساخت ساختمان هاى کوتاه مرتبه به صورت سیستم سازه ا ى مختلط به کار گرفته شود. براى ساخت مقاطع سرد نورد شده مطابق آیین نامه هاى مربوط به این سازه ها، استفاده از اشکال مختلف مجاز است.
این مقاطع معمولاً داراى ابعاد متنوع و محدوده تغییرات ضخامتى بین6/0 الی 5/2 میلی متراست. اتصال سازه LSFبه شالوده به واسطه یک کلاف افقى با مقطعC شکل مى گیرد. اجزاى قائم این سیستم به عنوان عضو باربر ستونى در بارهاى ثقلى عمل مى کند، برخى از این اعضا که در دهانه مهاربندى جانبى سازه قرار مى گیرند، علاوه بر بار ثقلى، متحمل نیرو هاى ناشى از بار هاى جانبى نیز مى شوند، این اعضا تحت نام وادار (Stud) در این سیستم معرفى مى شود. سقف سازه این ساختمان ها متشکل از تیر چه هاى فلزى سرد نورد شده است که فواصل تیرچه ها با توجه به میزان ظرفیت باربرى عضو و ابعاد قطعات پوشش سقف که می تواند تخته هاى چوبى، سیمانى و یا دال بتن مسلح باشد، تعیین مى شود. تیرها و تیرچه ها عمدتاً داراى مقاطع با اشکالC یاZ هستند، پوشش سقف با دال بتن مسلح، در صورت تامین یکپارچگى لازم بین بتن و پروفیل فولادى تیرچه، میتواند به عنوان ، یک سقف مرکب بتنى فلزى طراحى شود. در ساختمان هاى LSF منظور باربرى جانبى سازه در دو امتداد اصلى متعامد، از دهانه هاى باربر جانبى استفاده مى شود
که تحت عنوانload Bearing Wall) (نمادگذارى شده است. دهانه هاى باربر به چهار روش ایجاد مى شود که عبارتند از : سیستم دهانه هاى مهاربندى شده با اعضا قطرى، سیستم دیوار برشى با ورق فولادى نازک، سیستم دیوار باربر با پوشش هاى OSB و سیستم دیوار برشى بتن مسلح. در حال حاضر در کشور ایران استفاده از سیستم دهانه هاى مهاربندى شده با اعضا قطرى براى ساختمان هاى تا دو طبقه مسکونى و سیستم باربر جانبى دیوار برشى بتن مسلح براى ساختمان هاى تا چهار طبقه مسکونى مجاز است. اینرسى حرارتى کم این سیستم، آن را براى استفاده دایم مانند ساختمان هاى مسکونى با مشکلاتى روبه رو مى سازد، ولى در عین حال عملکرد آن براى سایر ساختمان ها با کاربرى منقطع مناسب است. عملکرد صوتى دیوارها و سقف هاى ساخته شده با این سیستم در صورت رعایت تمهیدات لازم به راحتى پاسخ گوى انتظارات تعیین شده در مقررات ملى ساختمان است. مواد تشکیل دهنده LSF بار حریق ندارند ولى پروفیل هاى سرد نورد شده مقاومت کمى در برابر حریق دارند و باید به خوبى محافظت شوند. یکى از دلایل کاربرد گچ به عنوان پوشش داخلى این سیستم ها، دست یابى به این هدف است. از عمده مزایاى ساختمان هاى سبک فولادى(LSF) کاهش جرم ساختمان است که تاثیر فراوانى در جهت کاهش هزینه هاى ناشى از مصالح، نیروى انسانى و نیز زمان احداث پروژه ها خواهد داشت. به کارگیرى این سیستم در ساختمان هاى 5 طبقه کشور با رعایت تمهیدات خاصى مقدور است وبه نظر مى رسد به عنوان یک گزینه در انبوه سازى می تواند موفق باشد، مشروط بر آن که به لحاظ عملکرد سازه ا ى، طراحى و اجراى آن، محدودیت ها و ضوابط موجود در سایر آئین نامه ها بررسى و براى کشور تدوین و تهیه شود. قدر مسلم آن که اصلاحاتى در خصوص مقاطع ستونى، اعضاء قطرى مهاربند و نیز اتصالات این سیستم مورد نیاز است، که باید به نحو شایسته ا ى به آن پرداخته شود. این سیستم در زمینه هاى انرژى، حریق، آکوستیک و سازه در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، مورد ارزیابى قرار گرفته و کاربرد آن در حیطه الزامات ارائه شده، مجاز است.
الزامات طراحى و اجرا براى سیستم هاى ساختمانى قاب هاى سبک فولادى سرد نورد شده (LSF)
-1 در مناطق با خطر نسبى کم، متوسط و زیاد (مطابق آئین نامه2800 ایران) استفاده از این سیستم سازه ا ى به عنوان قاب ساختمانى ساده به همراه دیوار برشى بتن مسلح حداکثر در پنج طبقه یا ارتفاع 18 متر از تراز پایه بلامانع است.
-2 استفاده از این سیستم در مناطق با خطر نسبى کم، متوسط و زیاد) مطابق آئین نامه 2800 ایران) تا حداکثر دو طبقه یا ارتفاع 7/20 متر از تراز پایه، با اجراى مهاربندى قطرى بلامانع است.
-3 به کارگیرى این سیستم در مناطق لرزه خیز با خطر نسبى بسیار زیاد(مطابق آئین نامه 2800 ایران) مجاز نیست.
-4 به کارگیرى حداکثر دهانه 5 متر و حداکثرا رتفاع ناخالص (باا حتساب ضخامت سقف 60/3 (متر براى هر طبقه در این سیستم مجاز است.
-5 طراحى کلیه اجزاء و اتصالات بر اساس استانداردهاى AISI و طرح سازه ا ى و لرزه ا ى آن بر اساس آئین نامه های IBC 2003 ASCE 7-05 و ویرایش هاى بعد از آن انجام گیرد.
-6 کنترل سازه در مقابل بارباد بر مبناى مقررات ملى ساختمان ایران مبحث ششم و با در نظر گرفتن سیستم مقاوم در مقابل بارجانبى ناشى از زلزله که در بندهاى 1 و 2 آورده شده است انجام شود.
-7 رعایت محدودیت حداکثر بار زنده و مرده به ترتیب 250 کیلوگرم بر مترمربع و 350 کیلوگرم بر مترمربع براى سقف ها الزامى است.
-8 رعایت مشخصات فولاد سرد نورد شده بر اساس استاندارد ASTM الزامى است.
-9 رعایت ضوابط فصل 21 آئین نامه ACI 318 -05 ویرایش هاى پس از آن براى طراحى دیوارهاى برشى بتن مسلح الزامى است.
-10 تأمین ضوابط دیافراگم صلب براى کلیه سقف ها الزامى است.
-11 کلیه اتصالات اعضاى قائم به اعضاى افقى می باید به گونه ا ى باشند که یک پا رچگى اعضا در ارتفاع سازه تأمین شود.
-12 ضوابط مربوط به اجزاء اتصالى شامل پیچ خودکار، پیچ و مهره می بایستى مطابق آئین نا مه. AISCو استاندارد AISI تأمین شود.
-13 در صورت استفاده از اتصالات جوشى، رعایت ضوابط و مقررات مربوط به جوشکارى اعضاء سرد نورد شده مطابق استاندارد AISI و آئین نا مه هاى AISC و AWS الزامى است.
-14 سقف ساز ه ا ى این سیستم متشکل از تیرچه فلزى و دال بتن مسلح فوقانى به صورت مقطع مرکب است که می باید بر مبناى ضوابط مقاطع مرکب آئین نامه AISC و دال هاى بتن مسلح بر مبناى آئین نامه تأمین ACI شود.
-15 به کارگیرى مصالح بنایى در دیوارهاى خارجى و داخلى مجاز نیست. حداکثر وزن متر مربع سطح دیوار تمام شده در جداکننده هاى داخلى نبایستى بیشتر از 50 کیلوگرم بر متر مربع و در دیوارهاى خارجى نبایستى بیشتر از 100 کیلوگرم بر مترمربع باشد.
-16 لازم است تمهیدات لازم به منظور عدم مشارکت پانل هاى غیر باربر و جداکننده ها در سختى جانبى سازه صورت پذیرد.
-17 لازم است تمهیدات لازم متناسب با شرایط مختلف اقلیمى و محیط هاى خورنده ایران صورت پذیرد.
-18 کلیه مصالح و اجزاء در این سیستم اعم از معمارى و سازه ا ى از حیث دوام، خوردگى، زیست محیطى و غیره می بایستی بر مبناى مقررات ملى ساختمان ایران و یا آئین نا مه هاى ملى یا معتبر بین ا لمللى شناخته شده و مورد تأیید، به کار گرفته شود.
-19 الزامات مربوط به انرژى باید مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملى ساختمان رعایت شود.
-20 در صورتى که عایق حرارتى به صورت پرکننده اجرا شود، باید نوع و ضخامت عایق، مقاومت حرارتى مورد نیاز را تأمین کند.
-21 به منظور کاهش اثر پل حرارتى، لازم است حد فاصل وادارها (Stud) و لایه خارجى جداره با نوعى عایق حرارتى متراکم پر شود.
-22 لازم است ملاحظات کامل هوابندى در جداره هاى داخلى و خارجى، بازشوها و هم چنین محل نصب اجزاء اتصالى نظیر پیچ و مهره، با توجه به اقلیم مورد نظر و نیز خطر میعان به عمل آید.
-23 رعایت مبحث سوم مقررات ملى ساختمان درخصوص حفاظت ساختمان ها در مقابل حریق و هم چنین الزامات نشریه شماره 444 مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن مربوط به مقاومت جداره ها در مقابل حریق با درنظر گرفتن ابعاد ساختمان، کاربرى و وظیفه عملکردى اجزاى ساختمانى الزامى است.
-24 صدابندى هوابرد جداکننده هاى بین واحدهاى مستقل و پوسته خارجى ساختمان و صدابندى سقف بین طبقات می با یست مطابق مبحث هجدهم مقررات ملى ساختمان تامین شود.
-25 اخذ گواهی نامه فنى براى محصول تولیدى، پس از راه اندازى خط تولید کارخانه، از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن الزامى است.
