تحمل بار در ال اس اف یکی از مهمترین شاخصهایی است که مهندسان هنگام انتخاب سیستم سازهای به آن توجه میکنند. سازههای فولادی سبک LSF به دلیل سرعت اجرا، وزن کم و مقاومت مناسبی که دارند، محبوبیت بسیاری نیز دارند. تحمل بار در سازه ال اس اف به توانایی این سیستم در مقابله با انواع نیروهای وارده مانند وزن سازه و بارهای محیطی مانند باد و زلزله اشاره دارد. ظرفیت تحمل بار ال اس اف نیز به عوامل مختلفی مانند ضخامت پروفیلها، نوع اتصالات و کیفیت فولاد مورد استفاده بستگی دارد.
سازهها باید توانایی تحمل بارهایی مانند وزن مصالح و اثاثیه و بارهای جانبی ناشی از باد و زلزله را داشته باشند. به همین دلیل رعایت استانداردهای طراحی و اجرا و تضمین ایمنی سازه ال اس اف نیز اهمیت بسیار زیادی دارد. برای آشنایی بیشتر با ظرفیت تحمل بار در سازه ال اس اف تا انتهای این مقاله از وبسایت فرازسازه با ما همراه باشید.
تعریف تحمل بار در ال اس اف
تحمل بار در ال اس اف، توانایی اسکلت و سازه LSF برای تحمل و انتقال نیروهای وارد شده و انواع بارها به فونداسیون بدون تغییر شکل و خرابی است. در این سیستم ساختمانی، شبکهای از پروفیلهای سبک با مقاومت بالا بهصورت یکپارچه در دیوارها، سقف و کف سازه استفاده میشوند و بارهای طبقات را به فونداسیون منتقل میکنند. این بارها شامل وزن سازه یا بار مرده، بار زنده و همچنین نیروهای دینامیکی مانند باد و زلزله است.
در سازههای اسکلتی سنتی بارها بیشتر بر روی ستونهای محدود متمرکز میشوند؛ اما تحمل بار در ال اس اف به عملکرد یکپارچه کل سیستم بستگی دارد که باعث میشود تا فشار وارده بر هر عضو سازه کاهش پیدا کند و سازه رفتار یکپارچهتری داشته باشد.
انواع بارهای وارد بر سازه LSF
سازههای LSF بارهای متنوعی را باید تحمل کنند که برای بررسی دقیق ظرفیت تحمل بار در ال اس اف، محاسبه دقیق انواع بارهای وارده بر سازه اهمیت بسیاری دارد. این بارها به چند دسته اصلی تقسیم میشوند که هر کدام تاثیر متفاوتی بر طراحی و ایمنی در سازه LSF دارند.
- بار مرده: شامل وزن تمام اجزای دائمی و ثابت سازه است. بار مرده شامل وزن خود پروفیلهای فولادی، پوششهای داخلی و خارجی دیوارها، عایقها، تاسیسات ثابت و پوشش سقف و کف میشود. در سازههای LSF به دلیل سبکی مصالح، بار مرده بسیار کمتر از سازههای سنتی است که این امر مزایای بسیاری در طراحی فونداسیون و مقاومت لرزهای دارد.
- بار زنده: بارهای متغیر و غیرثابتی هستند که در طول عمر ساختمان ممکن است به آن وارد شوند. این بارها شامل وزن ساکنین، اثاثیه و تجهیزات قابل جابهجایی و حتی بار انباشت برف بر روی سقف نیز میشود. مقررات ملی ساختمان، میزان حداقلی بار زنده را باتوجهبه نوع کاربری مسکونی، تجاری و اداری معیین میکنند.
- بارهای محیطی: بارهای جانبی و محیطی مانند بار باد در ساختمانهای بلند یا مناطق بادخیز، اهمیت بسیاری بر تحمل بار در ال اس اف دارند و میتوانند نیروهای بسیاری را به دیوارها و سقف وارد کنند.
علاوه بر این، بار برف نیز در مناطق سردسیر بهعنوان یک بار مرده موقت شناخته میشود که باید در طراحی سقفها و ایمنی سازه ال اس اف در نظر گرفته شود. بار زلزله نیز نیروی دینامیکی و جانبی دیگری است که باتوجهبه منطقه لرزهخیز پروژه، جرم سازه و شکل آن محاسبه میشود.
ظرفیت تحمل بار در ال اس اف چه میزان است؟
ظرفیت تحمل بار در سازه ال اس اف تحت تاثیر عوامل مختلفی است. اولین و مهمترین عامل در تعیین ظرفیت تحمل بار در ال اس اف، مشخصات پروفیلهای استاندارد فولادی مورد استفاده است. بهطورکلی پروفیلهای استاندارد مورد استفاده در ایران با ضخامت ۱ تا ۱.۵ میلیمتر میتوانند بارهای بسیاری را تحمل کنند. ضخامت ورق فولاد، مقطع پروفیل و خواص مکانیکی فولاد، بهصورت مستقیم بر ظرفیت باربری سازه تاثیر میگذارند.
بهعنوان نمونه هر چه ضخامت ورق بیشتر باشد، مقاومت پروفیل نیز افزایش پیدا میکند. دومین عامل تاثیرگذار بر ظرفیت تحمل بار در ال اس اف، فاصله بین جزئیات سازه مانند تیرها و ستونها است. کاهش این فاصله، ظرفیت باربری دیوار و سقف را افزایش میدهد؛ زیرا بارها بین تعداد بیشتری تقسیم میشوند. نوع و کیفیت اتصالات نیز نقش مهمی در این زمینه دارند.
اتصالات در سازه های LSF با استفاده از پیچهای خودکار انجام میشوند. علاوه بر این، برای ایجاد ایمنی سازه ال اس اف و افزایش ظرفیت تحمل بار، ظرفیتهای طراحی باید با ضریب اطمینان مناسب محاسبه شوند. ضریب اطمینان بهطورکلی ۱.۵ تا ۲ در محاسبات در نظر گرفته میشود تا سازه در شرایط غیرمنتظره نیز عملکرد ایمنی داشته باشد.
اصول طراحی و ایمنی سازه ال اس اف
طراحی صحیح سازه LSF نیاز به رعایت اصول مهندسی دقیق برای ایجاد ایمنی سازه ال اس اف دارد. اولین اصل پس از انتخاب برنامه مناسب طراحی، بررسی دقیق و جامع بارهای مختلف است. تمام بارهای ممکن باید با استفاده از ضرایب مناسب مطابق با آییننامهها معتبر مانند AISI و استاندارد اروپایی Eurocode 3 محاسبه شوند. انتخاب صحیح پروفیلهای فولادی با ضخامت و مقطع مناسب بر اساس نیروی محاسبه شده نیز از دیگر اصولی است که برای ایمنی سازه ال اس اف باید رعایت شود.
علاوه بر این، طراحی و رعایت جزئیات اتصالات نیز در تحمل بار در ال اس اف اهمیت بسیاری دارد. طراحی اتصالات باید به نحوی باشد که ظرفیت آنها بیشتر از مواردی باشد که به هم متصل میکنند. پیوستگی مسیر بار و طراحی سیستمهای مقاوم در برابر بارهای جانبی نیز از دیگر اصول ایمنی سازه و تحمل بار در سازه ال اس اف است. نیروها و بارهای وارده باید از سقف تا فونداسیون مسیر مشخص و پیوستهای داشته باشند. تحمل بار در ال اس اف و ایجاد ایمنی بالا با رعایت همزمان این اصول تضمین میشود.
استانداردهای ایمنی سازه LSF
برای ایجاد کیفیت و ایمنی سازه ال اس اف، رعایت استانداردها و آییننامههای معتبر ملی و بینالمللی اهمیت بسیار زیادی دارد که طراحی و اجرای سازه ال اس اف باید مطابق با آنها انجام شود. در سطح بینالمللی استانداردهای AISI S100 آمریکا و Eurocode 3 اروپا بهعنوان مهمترین مراجع فنی شناخته میشوند.
استاندارد AISI S100 (North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members) بهعنوان یکی از جامعترین و معتبرترین مراجع اصول کامل طراحی اعضای فولادی سرد نوردشده را ارائه میکند. این استاندارد روشهای محاسبه ظرفیت باربری، فشاری، کششی، خمشی و برشی پروفیلها و طراحی اتصالات را با جزئیات ارائه میدهد. استاندارد Eurocode 3 در اروپا نیز همانند این استاندارد است.
در ایران نیز مبحث دهم مقررات ملی ساختمان بهعنوان مرجع اصلی برای طراحی و اجرای سازههای فولادی در نظر گرفته میشود. این مبحث بهطورکلی به سازههای فولادی میپردازد. علاوه بر این استانداردهای لرزهای مانند استاندارد ۲۸۰۰ ایران، بهطورکلی بهعنوان آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، الزاماتی را برای تمام انواع سازهها از جمله سازههای فولادی سبک (LSF) تعیین کرده است.
پروژه صفا یکی از نمونههای اجرایی موفق فراز سازه است که در روستای توریستی توشن واقع در استان گلستان اجرا شده است. این ویلای دوبلکس با زیربنای ۱۵۰ مترمربع در زمینی به مساحت ۱۰۰۰ مترمربع طراحی و با سازه الاساف ساخته شده است. سبک معماری این پروژه سوییسی است. نکته مهم درباره این پروژه، دریافت تأییدیه از بنیاد مسکن و اخذ پروانه ساختمانی است که نشاندهنده انطباق کامل طراحی و اجرا با ضوابط فنی و استانداردهای ملی ساختمان است. اجرای موفق سازه دوبلکس در این پروژه، ظرفیت تحمل بار ال اس اف برای ساختمانهای چند سطحی را بهخوبی اثبات میکند.
مقایسه تحمل بار LSF با سازه بتنی
در مبحث تحمل بار در ال اس اف باید یدانید که سیستم سازههای بتنی و LSF مزایا و محدودیتهای بسیاری دارند و انتخاب بین آنها بیشتر به شرایط پروژه بستگی دارد. بهطورکلی سازههای بتنی به دلیل وزن بسیار بالا، ظرفیت باربری و تحمل بار بالایی دارند. سازههای بتنی میتوانند انتخاب بسیار مناسبی برای ساختمانهای چندطبقه و بسیار بلند باشند؛ اما همین وزن زیاد باعث میشود تا نیروی زلزله افزایش پیدا کند که نیاز به فونداسیون سنگینتر و بسیار بزرگتر دارد که هزینه بسیار زیادی نیز دارد.
سرعت اجرای سازههای بتنی نیز به دلیل نیازمندی به قالببندی و آرماتوربندی و زمان گیرش بتن، بسیار پایین است. در مقابل وزن سازه LSF بسیار سبکتر از سازه بتنی است که نیروی زلزله کمتری را جذب میکند و این امر باعث میشود که طراحی لرزهای آن آسانتر و فونداسیون آن بهصرفهتر باشد که البته ممکن است در تعداد طبقات محدودیت ایجاد شود. سرعت اجرای بالا و دقت ابعادی نیز از دیگر مزایای استفاده از سازه ال اس اف هستند.
| ویژگی | سازه LSF | سازه بتنی |
| وزن سازه | بسیار سبک | بسیار سنگین |
| سرعت اجرا | بسیار بالا (پیشساخته) | بسیار پایین |
| نیروی لرزهای اینرسی | کم (به دلیل سبکی) | زیاد (به دلیل جرم بالا) |
| دقت در اجرا | بسیار بالا | کم |
| تاثیر بر فونداسیون | بهصرفهتر (بار کمتر) | پرهزینهتر (بار زیاد) |
| مقاومت در برابر آتش | نیاز به عایقبندی و پوشش محافظ | بسیار بالا |
| مقاومت در برابر رطوبت | بالا (با پوشش مناسب) | بالا |
تحمل بار در ال اس اف: مزایا و معایب سازه LSF از نظر باربری
توجهبه مزایای سیستم سازه LSF از نظر باربری و عملکرد ساختاری در کنار معایبی که دارد، در انتخاب درست سیستم سازهای اهمیت بسیار زیادی دارد. این سیستم با تمرکز بر خواص فولاد سردنوردشده، عملکردی متفاوت از سیستمهای سازهای سنتی دارد. مزیت اصلی این سیستم نسبت استحکام بالا و توزیع یکنواخت بارها به وزن کم آن است که باعث کاهش بارهای وارده بر فونداسیون و بهبود عملکرد لرزهای میشود. از دیگر مزایای ال اس اف میتوان به موارد زیر نیز اشاره کرد.
- استحکام بالا نسبت به وزن سبک
- کاهش نیروی زلزله و عملکرد لرزهای عالی به دلیل سبکی
- کاهش ابعاد و هزینه فونداسیون
- دقت بسیار بالا در اجرا و کاهش خطاهای انسانی
- سرعت اجرا و ساخت بالا
- مقاومت بالا و توزیع یکنواخت بار
- قابل پیشبینی بودن ظرفیت تحمل بار در ال اس اف
- قابلیت بازیافت و کاهش ضایعات ساختمانی
باوجود این مزایا، سازههای ال اس اف معایب و چالشهایی نیز دارند که میتوانند ظرفیت کل سازه را تحت تاثیر قرار دهند. از مهمترین معایب باربری سازه LSF میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
- حساسیت بسیار بالا نسبت به اتصالات
- محدودیت در تعداد طبقات
- نیاز به طراحی دقیق و نرمافزارهای تخصصی
- نیاز به پوششهای محافظ و عایقبندی در برابر آتش
- مقاومت حرارتی پایین فولاد
- نیاز به نیروی متخصص برای اجرا
جمعبندی
عملکرد باربری و ایمنی دو اصل مهم در هر سیستم سازهای موفق هستند. در این زمینه تحمل بار در ال اس اف بهعنوان گزینهای برتر برای ساختوساز شناخته میشود. ظرفیت تحمل بار ال اس اف با رعایت اصول طراحی و استانداردهای معتبر برای ساختمانهای مسکونی و تجاری تا چند طبقه بسیار مناسب است. رعایت این اصول در طراحی و اجرا و انتخاب مصالح باکیفیت و محاسبات دقیق، باعث عملکرد بهتر و ایمنی سازه ال اس اف میشود.
برای اجرای موفق و تضمین کیفیت در پروژههای ساختمانی، همکاری با متخصصان باتجربه اهمیت بسیاری دارد. فرازسازه بهعنوان متخصص ساخت با سازه ال اس اف بهعنوان یک مجموعه معتبر در حوزه طراحی، مهندسی ساخت و نظارت بر پروژههای مختلف شناخته میشود. علاوه بر این ما در فرازسازه این امکان را برای افرادی که به دنبال توسعه کسبوکار خود هستند فراهم کردهایم تا با درخواست نمایندگی فروش محصولات و خدمات تخصصی LSF، به شبکهای حرفهای بهصورت مستقیم متصل شوند.
