در هر ساختمان از انواع سیستم های فلزی و غیرفلزی برای ساخت سازه استفاده می شود که هر کدام از این سیستم ها نقش مشخصی برای ساختمان ایفا می کنند. مثلاً بعضی از آن ها نیروهای جانبی و برخی نیروهای محوری سازه را تحمل خواهند کرد. اما هدف تمامی این سیستم ها استحکام و مقاومت هر چه بیشتر ساختمان در برابر انواع نیروهای استاتیکی و دینامیکی می باشد. سیستم قاب فولادی سبک نورد نیز یکی از انواع سیستم های مورد استفاده در ساختمان ها است که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهید شد.
سیستم قاب فولادی سبک نورد (LSF) یکی از سیستم های ساختمانی است که معمولاً از آن برای ساخت ساختمان های با طبقات کم و نهایتاً تا 5 طبقه استفاده می کنند. این سیستم بر پایه ورق های فولادی سرد نورد شده ساخته می شود که به شکل مقاطع سازه ای، باعث افزایش پایداری ساختمان خواهند شد. به علاوه این سیستم دارای صفحات و تخته های گچی برای پوشش های درونی، لایه های عایق صوتی و حرارتی، قطعات دیواره خارجی به عنوان نما و عناصر تکمیل کننده ساختمان می باشد. معمولاً از اجرای کار در شرایط خشک برای اجرای سیستم قاب فولادی سبک نورد استفاده می کنند و اتصالات آن از نوع پیچ است. بیشترین کاربرد این سیستم برای ساختمان های اداری و تجاری کوچک، دفاتر، واحدهای صنعتی و سالن های ورزشی یک طبقه می باشد. گاهی اوقات برحسب نیاز از این سیستم به صورت ترکیبی با سازه های دیگر مانند دیوارهای سازه ای بتن آرمه نیز استفاده می کنند.
برخلاف تصور بسیاری از افراد که فکر می کنند روش سیستم قاب فولادی سبک نورد یک روش نوین و بسیار جدید است، قدمت بیش از 100 سال دارد. این سیستم از سال 1850 میلادی در کشورهای پیشرفته انگلستان و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است. تکنیک خم کردن و شکل دادن ورقه های نازک که اساس ساخت این سیستم می باشد، برای اولین بار در جنگ جهانی اول ابداع شده است. سپس در سال 1933 به صورت رسمی در نمایشگاه بین المللی شیکاگو برای یک خانه به نام "خانه ای برای آینده" به عنوان یک سیستم سازه ای به کار برده شد. این سیستم به سرعت در میان انبوه سازان و مهندسین سازه جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داد، طوری که یک شرکت به نام لوسترون همز در سال 1940 بیشتر از 2500 خانه را با سیستم قاب فولادی سبک نورد ساخته و به فروش رساند.
معمولاً برای ساخت این نوع نظام ها طبق قواعد مشخص شده در آیین نامه های مربوط به سیستم قاب فولادی سبک نورد عمل می کنند. در این آیین نامه ها استفاده از اشکال مختلف برای ساخت این نوع سیستم ها مجاز است. به همین دلیل سیستم قاب فولادی سبک نورد دارای ابعاد متنوع بوده و ضخامت آن ها معمولاً بین 0.6 الی 2.5 میلی متر متغیر خواهد بود. در این نوع سیستم ها، سقف ها و دیوار ها با تکرار قطعات سبک ساخته خواهند شد. مصالح اصلی آن ها ورق های فولادی گالوانیزه نازک است و دیوارهای داخلی را از گچ برگ ها و عایق های معدنی درست می کنند و دیوارهای خارجی نیز با روش های مختلف ساخته می شوند. برخی از اجزای سیستم قاب فولادی سبک نورد، باربر و برخی از اجزای آن غیر باربر هستند. ورق هایی که در سیستم قاب فولادی سبک نورد مورد استفاده قرار می گیرند به وسیله پرس کردن بریده می شوند. معمولاً اجزای قائم این نوع نظام ها برای تحمل بارهای ثقلی در نظر گرفته شده و برخی از اعضای آن نیز نیروهای جانبی را تحمل می کنند. اعضای عمودی این سیستم وادار و ستونک و اعضای افقی آن لاوک نام دارد.
در قسمت های قبلی به صورت سر بسته به اجزای مورد استفاده در سیستم قاب فولادی سبک نورد اشاره کردیم. اما در اینجا می خواهیم به اختصار هر کدام از اعضای سازه ای این سیستم را توضیح دهیم.
یکی از بهترین مزیت های سیستم قاب فولادی سبک نورد این است که در عملکردهای مختلف معماری محدودیتی ایجاد نخواهد کرد و نیازهای طراحی و معماری انواع ساختمان را برآورده می کند، به همین دلیل در میان معماران از محبوبیت خاصی برخوردار است. همچنین اگر طراحی سازه با توجه به قرار گرفتن اعضا در فواصل معین و مشخص نسبت به همدیگر انجام شود، به طور قابل توجهی هزینه ساخت پروژه کاهش پیدا می کند. از طرفی می توان از این سیستم برای اجرای دهانه های دلخواه، تعویض، جابه جایی قطعات و ایجاد تغییرات بعد از ساخت نیز استفاده کرد. علاوه بر آن استفاده از این سیستم مزایای بسیار زیاد دیگری نسبت به سایر سیستم های سازه ای با عملکرد شبیه به این سیستم دارد. برخی از مهترین مزیت های آن عبارتند از:
مواردی که باید برای طراحی و اجرای سیستم قاب فولادی سبک نورد مد نظر قرار داده شود، زیاد هستند. در اینجا برای آشنایی بیشتر شما با این قوانین برخی از موارد را آورده ایم:
اجرای این سیستم نیز مانند هر سیستم سازه ای دیگر در چندین مرحله انجام می شود. این مراحل عبارتند از:
1. طراحی سیستم: در ابتدا باید با استفاده از نقشه های معماری، موقعیت اعضای باربر قائم و افقی مشخص شده و بعد مدل سیستم و نحوه بارگذاری توسط نرم افزارهای خاصی انجام گیرد. سپس باید تحلیل و طراحی اعضای سازه ای و غیرسازه ای طبق دستورالعمل ها و آیین نامه ها انجام شود. نتیجه این تحلیل ها و محاسبات به شکل خروجی کار و به صورت نقشه های ساخت و جدول های تولید، به مهندسین اجرایی ارائه می شود.
2. تولید: طبق جدول های به دست آمده در قسمت طراحی رول فرمینگ های ورق گالوانیزه با عرض و ضخامت های مختلف را به اعضای سیستم قاب فولادی سبک نورد تبدیل خواهند کرد.
3. فونداسیون: برای آنکه انتقال نیرو و توزیع آن ها از دیوارهای باربر به خاک راحت تر و بهتر انجام شود، از پی های نواری یا پی های گسترده استفاده می کنند.
4. نصب سیستم قاب فولادی سبک نورد: برای نصب این سیستم در سازه از میل مهارها و نگهدارنده پایین بادبندها استفاده می کنند.
5. قاب سازی دیوارهای باربر: دیوارهای باربر که از ستون ها تشکیل شده اند، در فواصل 40 تا 60 سانتی متری و رانرها به عنوان کلاف کننده ابتدایی و انتهایی آن ها هستند. معمولاً پنل های دیواری توسط دستگاه های مخصوص پنل سازی در کارخانه ها یا به صورت دستی در محل کارگاه ها طبق نقشه های اجرایی انجام می شود.
6. نصب دیوارهای باربر: دیوارهای باربر با استفاده از مهارکننده های موقت در محلی مشخص نصب خواهند شد. میل مهارهای تعبیه شده در پی نیز در این مرحله به دیوارهای باربر وصل می شوند.
جمع بندی
در هر سازه ای از سیستم های مختلف برای مقاوم سازی و افزایش استحکام ساختمان استفاده می کنند. یکی از انواع این نظام ها که در حال حاضر بسیار پرکاربرد می باشد نیز سیستم قاب فولادی سبک نورد است. این سیستم علاوه بر اینکه از نظر هزینه بسیار مقرون به صرفه است، نسبت به سیستم های مشابه مزایای بسیار زیادی دارد و دست طراحان را برای طراحی اجزای سازه باز می گذارد. به همین دلیل امروزه این سیستم هم در میان طراحان و هم در میان کارفرمایان طرفداران زیادی دارد.