سیستم قاب سبک فولادي( LSf )

Transcription

1 سیستم قاب سبک فولادي( LSf ) بهاره مهدیزاده * حسن دادرس سیدمهدي سعیدي امید نوري راستین رمضان پور موسسه آموزش عالی مهرایین بندرانزلی بهاره مهدیزاده کارشناس ارشد مهندسی عمران سازه گروه عمران دانشگاه مهرایین مدرس موسسه آموزش عالی مهرایین بندرانزلی Baharehmehdizadehmiyandehi@gmail.com حسن دادرس مدرس دانشگاه آزاد اسلامی Hassan.dadras@gmail.com چکیده در این مقاله مزایاي استفاده از سیستم LSFدر ساخت و سازهاي سریع و مقاوم سازي موضعی اراي ه شده است. به منظور بررسی کاربرد سیستم LSF درساخت و ساز سریع روشهاي ساخت این سیستم مورد مطالعه قرار گرفته و به دنبال آن سیستم LSF از جنبههاي گوناگون با سیستمهاي بتنی و فلزي مقایسه شده و از طریق این مقایسه مزایاي استفاده از این روش اراي ه شده است. سیستم ساخت قاب سبک فولادي یک سیستم ساختمانی است که براي اجراي ساختمان هاي عمدتا کوتاه مرتبه و میان مرتبه تا 5 طبقه استفاده میشود. سیستم LSF یک سیستم مدرن و مناسب براي سازه هاي یک یا دو طبقه است که باتوجه به سرعت ساخت بالا قابلیت اجرا در تمام فصول و شرایط آب و هوایی و حداقل مصالح دور ریز و اقصادي بودن آن وبا در نظر داشتن نیاز به نیروي متخصص و اجراي صحیح براي انبوه سازي توصیه میگردد. همچنین در مناطقی که مقاومت خاك بسیار پایین است سیستم فوق توصیه میگردد. نتایج بررسی ها نشان میدهد استفاده از سیستم LSF علاوه بر این که سرعت اجرا را حداقل 2 برابر مینماید منجر به کاهش 40 درصدي در فولاد مصرفی خواهد شد و وزن سازه را نیز تا 50 درصد کاهش میدهد. واژههاي کلیدي:قاب سبک فولادي پیش ساخته ساخت و ساز سریع 1

2 مقدمه سیستم LSF که از مقاطع سرد نورد شده فولادي ساخته میشود تقریبا از سال 1946 وارد صنعت ساختمان شده است[ 1 ] و به شکل گسترده در تولید صنعتی انواع ساختمانهاي اداري تجاري و مسکونی به کار میرود و به عنوان جایگزین مناسبی براي روشهاي سنتی ساخت جایگاه ویژهاي در صنعت ساخت و ساز کشورهاي پیشرفته یافته است از سال 1990 به دلایل زیاد از جمله افزایش قیمت چوب و محدود بودن منابع تهیه آن مشکلات زیست محیطی نیاز به تولید سریع و انبوه مسکن و ضرورت استفاده از پیشساخته سازي سیستم LSF کاربرد وسیعی یافت به طوریکه امروزه این سیستم در آمریکا کانادا استرالیا ژاپن و بسیاري از کشورهاي دیگر در احداث ساختمانهاي تجاري و مسکونی کوتاه مرتبه و میان مرتبه کاربرد زیادي دارد [2]. سیستم ساخت قاب سبک فولادي یک سیستم ساختمانی است که براي اجراي ساختمان هاي عمدتا کوتاه مرتبه و میان مرتبه تا 5 طبقه استفاده میشود[ 3 ]. -1 این سیستم به دلیل مزایاي فراوان از جمله سرعت و کیفیت بالاي ساخت و عملکرد لرزهاي مناسب در سالهاي اخیر در بسیاري از کشورهاي دنیا رواج قابل توجهی یافته است.این سیستم شباهت زیادي به روش هاي ساختمان هاي چوبی دارد. براساس کاربرد اجزایی به نام استاد و تراك (رانر) شکل گرفته است و از ترکیب نیمرخ هاي فولادي سرد نورد شده ساختار اصلی ساختمان برپا می شود. مقاطع مورد استفاده در این سیستم به شکل Cو Uو Zاست که معمولا با اتصالات سرد به یکدیگر متصل میشوند. بکارگیري این سیستم در مناطق لرزه خیز با خطر نسبی بسیار زیاد (مطابق آي ین نامه 2800 ایران) مجاز نمی باشد.در مناطق با خطر نسبی کم متوسط و زیاد (مطابق آي ین نامه 2800 ایران) استفاده از این سیستم سازه اي به عنوان قاب ساختمانی ساده به همراه دیوار برشی بتن آرمه حداکثر در پنج طبقه یا ارتفاع 18 متر از ترازپایه مجاز دانسته است. تولید آن در ایران هنوز رواج چندانی نیافته است. استفاده از این سیستم در مناطق با خطر نسبی کم متوسط و زیاد(مطابق آي ین نامه 2800 ایران)تا حداکثر دو طبقه یا ارتفاع 7/20 متر از تراز پایه با اجراي مهار بندي قطري مجاز است. -2 آیین نامه هاي طراحی مورد استفاده این سازه ( -1 آمریکا 2003&LRFD) AISI&ASD 2- استرالیا و نیوزلند AS/NZS 4600: انگلستان : BS 1-3:1996ENV اروپا : 5- ایران : آیین نامه 2800 و مباحث مقررات ملی ساختمان 2

3 -3 الزامات طراحی و اجرا براي سیستم دیوارهاي غیر باربر سبک پیش ساخته 1.در نظر گرفتن تمهیدات لازم براي مشارکت نکردن این پانلها در سختی جانبی سازه الزامی است. 2. طراحی پانلهاي خارجی و اتصالات مربوط در مقابل بار باد مطابق مقررات ملی ایران مبحث ششم انجام گیرد. 3.حداکثر ارتفاع خالص مجاز پانلها 3.2 متر است. 4.حداکثر وزن پانلهاي خارجی به 100 کیلوگرم بر متر مربع و پانلهاي داخلی به 50 کیلوگرم بر متر مربع محدود میشود. 5.رعایت مشخصات فولاد سرد نورد شده بر اساس استانداردASTM الزامی است. هر دیوار از تعدادي اجزاي عموديC شکا (استاد) به فواصل 40 تا 60 سانتیمتر که در بالا و پایین به اجزاي افقی ناودانی U شکل تراك متصل شده اند تشکیل می شود.این سیستم در اکثر موارد با سقف سبک و به صورت موردي با انواع دیگر سقف ها اجرا میشود. قسمت هاي دیگر ساختمان نیز با پروفیل هاي سردنورد اجرا میشود و با انواع مختلف تخته (گچی و سیمانی و چوبی و...) پوشیده می شوند.[ 3] -4 اجزاي تشکیل دهنده و روش هاي اجرا 1.مقاطع فولادي جدار نازك مقاطع فولادي جدار نازك مقاطع فلزي سرد نورد شده اي می باشند که با استفاده از ورقهاي فولادي نازك و با استفاده از روشForming Roll شکل دهی می شوند. داشتن ضخامت یکنواخت در عرض مقاطع و استفاده از روش Roll Forming براي ساخت آنهاست که باعث می گردد تولید در حجم بسیار بالا و با کیفیت مناسب و یکنواخت انجام گیرد.مقاطع فولادي جدار نازك سبک بوده و به راحتی قابل حمل می باشد. بخش هاي مختلف ساختمان را به راحتی می توان با این مقاطع مونتاژ نمود. این عوامل باعث می گردد که عملیات ساخت با این سیستم بسیار سریع باشد[ [ 4. 2.شالوده در این سیستم شالوده به صورت نواري یا گسترده اجرا می شود و در آن پیچ هاي انتظار به شکل عصایی در فواصل 20 سانتیمتر کارگذاشته می شود سپس با یکی از دو روش زیر این سیستم به شالوده وصل می شود. 1- نصب رانر به شالوده: در این روش پیچهاي عصایی انتظار را که در فاصله 20 سانتی از یکدیگر در شالوده نصب شده اند از درون سوراخ هاي رانر رد و انها را با مهره به رانر متصل می کنند. 3

4 2- نصب تیر کلاف به شالوده: در این روش رانر دیوار باربر به طور مستقیم بر روي شالوده قرار نمی گیرد بلکه یک تیر کلاف با پیچ هاي عصایی بر روي شالوده ثابت می شود سپس رانر دیوار بر روي این تیر کلاف بسته می شود. 3.دیوار معمولا تمامی دیوار هاي این سیستم به صورت باربر طراحی میشوند ولی در صورت نیاز به دیواره هاي جداکننده امکان درگیر میشوند و با استادها در پایین و بالا با یک رانر U شکل استفاده از دیوار خشک نیز وجود دارد. در تمامی دیوارها اتصالات سرد به آنها متصل میشوند. 4.اتصالات اتصالات سرد به سه روش زیر انجام میگیرد: 1- مونتاژ در پاي کار : در این روش قطعات برش خورده و کدگذاري شده به محل ساخت انتقال داده در آنجا روي زمین به صورت خوابانده با اتصال سرد به یکدیگر نصب میکنند و سپس آن را بلند کرده و در جاي خود می گذارند یا هر قطعه را در مکان خود همانجا مونتاژ می کنند. 2- سیستم پانلی: در این روش دیوار ها و سقف به صورت صفحه هاي پیش ساخته در کارگاه به و سیله ي اتصالات سرد یا گاهی به وسیله ي جوش آماده می کنند و پانل هاي ساخته شده را به کارگاه منتقل می کنند. 3- سیستم جعبه اي: این روش معمولا براي ساخت فضاهاي کوچک ساختمان مانند سرویس ها یا کانکس استفاده می شود. جعبه هاي پیش ساخته پس از انتقال به کارگاه در کنار هم چیده شده و به یکدیگر متصل می شوند. اتصالات حجم زیادي از عملیات اجرایی را تشکیل می دهد. که عمدتا از نوع خشک هستند که به صورت پیچ و مهره پیچ خودکار ساده بدون پیش سوراخ کردن یا با پیش سوراخ کردن و یا میخ شلیکی اجرا می شوند. شکل (1) نحوه اجراي سیستمLSF 4

5 5.سقف LSF معمولا با استفاده از تیرچه هاي Cشکل اجرا میشود. در بعضی موارد براي پوشش دهانه هاي سقف ساختمان در سیستم تیرچه هاي c شکل استفاده میگردد. بزرگ از خرپا نیز به جاي صورت پوشش سبک و کامپوزیت انجام می شود پوشش سبک مخصوص سقف هاي شیب دار که پوشش تیرهاي سقف به دو بر روي تیرچه ها پیچ میگردد معمولا تخته هاي چند لاي چوبی و سفالی است. شکل (2) نحوه اجراي سقف در روش دیگر میتوان پس از پیچ کردن صفحات موجدار بر روي تیرها و تیرچه ها به عنوان قالب بتن روي آن حدود 5 سانتیمتر بتن ریزي کرد. 6.عایق کاري حرارتی و صوتی پس از اجراي اسکلت دیوارها عایق کاري حرارتی و صوتی را به دو صورت می توان اجرا کرد شود و براي کاهش انتقال حرارت از 1 -اگر استاد ها در یک راستا اجرا شده باشد بین آنها با پشم شیشه یا پشم معدنی پر می طریق استادها نیز لایه نازکی از عایق حرارتی کشیده می شود در این صورت دوبال استاد به دو بال رانر پیچ می شود. 2 -میتوان رانر را عریض تر از استاد در نظرگرفت و استاد را یک در میان به بال چپ و راست رانر متصل کرد. عایق حرارتی به صورت زیگ زاگی بین استادها اجرا می شود و در همه جاي دیوار یک ضخامت کافی براي عایق تدارك دیده شده است. بتنی سیستم LSF با سیستم ساختمان فولادي و 5 -مقایسه ویژگی هاي می دهد. و فولادي نیروهاي لرزه اي را به ترتیب % 40 و % 30 کاهش 1 -نسبت به ساختمان بتنی به سیستم بتن مسلح %55 ونسبت به سیستم فلزي %38.1 کمتر است. 2 -میزان برش پایه نسبت مرکز جرم بام در مقایسه با سیستم بتن مسلح % 56.2 و نسبت به سیستم فلزي %38.1 کاهش 3 -بیش ترین تغییر مکان می یابد. در مقایسه با سیستم بتن مسلح %72.8 و در مقایسه با سیستم فلزي 58.7 درصد کاهش می 4 -میزان وزن کل ساختمان یابد. 5

6 5 -میزان وزن اسکلت ساختمان در مقایسه با سیستم بتن مسلح %72.4 و در مقایسه با اسکلت فلزي %55.8 کاهش می یابد. 6 -مقدار فولاد و آرماتور مصرفی در مقایسه با بتن مسلح %24.5 و در مقایسه با سیستم فلزي %54.3 کاهش یافته است. 7 -میزان بتن مصرفی در مقایسه با سیستم بتن مسلح %78.9 و در مقایسه با سیستم فلزي 56% کاهش می یابد. [5] جدول شماره 1 مقایسه مصرف فولاد درLSFنسبت به سیستم هاي دیگر مقدار فولاد و آرماتور مصرفی در مقایسه با سیستم بتن مسلح %42.5 و در مقایسه با سیستم فلزي %93.5 کاهش یافته است. [6] جدول شماره 3 مقایسه مصرف بتن در سیستم هاي مختلف نسبت به سیستم بتنی 6

7 [6] میزان بتن مصرفی در مقایسه با سیستم بتن مسلح %89.9 و در مقایسه با سیستم فلزي %65 کاهش می یابد. جدول شماره 3 مقایسه هزینه ساخت در سیستم هاي مختلف بررسی موردي یک ساختمان هفت طبقه نشان می دهد که استفاده از قاب هاي سبک فولادي به جاي دیوارهاي سنگین میزان حدود 57 درصد شده است. ساختمان تا میزان حدود 60 درصد وکاهش نیروي زلزله تا بنایی موجب کاهش وزن [6] جدول شماره 4 مقایسه زمان ساخت سیستم با سیستم هاي سنتی سیستم منجر به کاهش پنجاه درصدي در زمان ساخت سیستم خواهد شد. [6] به طور کلی استفاده از این 7

8 6- نتیجه گیري: سرعت ساخت بسیار بالا و مقاومت و دوام بالا در مصالح بکار رفته 1- عدم نیاز به قالب بندي و قالب برداري 2- سبک بودن سازه و قابلیت اجرا در مناطق داراي خاك با مقاومت پایین 3- قابلیت اجرا در تمام شرایط آب و هوایی 4- عدم وجود افت و خزش مصالح در دماهاي محیطی 5- در صورت رواج مصرف و تولید بالاي آن هزینه هاي آن از بابت نیروهاي انسانی مصرف مصالح و انرژي را بشدت 6- کاهش می دهد و کاملا اقتصادي است. مقاومت لازم در برابر زلزله 7- قابلیت بازیافت و دمونتاژ ساختمان 8- ایزولاسیون ساختمان ) حرارتی و صوتی) و رعایت مفاد مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان پروفیل هاي سرد مقاومت کمی در برابر آتش دارند از این رو باید از پوشش هاي داخلی محافظ از جمله گچ و سیمان برخوردار باشد. [1] Winter, G., Development of Cold-Formed Light Gage Steel Structures,AISI regional techical paper, [2] Wei-Wen Yu, Cold-formed steel Design, THIRD EDITION, منابع: [3] ایران 2800 و مباحث مقررات ملی ساختمان آیین نامه [4] [ 5 ]محمدکاري بهروز احمدي رسول (1389) سیستم قاب سبک فولادي چاپ دوم تهران انتشارات مرکز تحقیقات و ساختمان [6] نشریه عمران مقاوم سازي و بهسازي دکتر وثوقی فرد 8

9 9