مزایا و معایب سازه های فولادی سبک (LSF) در ساختمان سازی
با توجه به رشد فزاینده جمعیت در جهان و نیاز به صنعتی شدن فرآیند ساخت و ساز و سرعت بالای اجرای پروژه‌های ساختمانی، سازه‌هایی مانند LSF توانستند در بازار جهانی ساختمان جایگاهی قابل اعتنا برای خود کسب کنند. سازه‌های ال اس اف LSF (Lightweight Steel Frame) به گونه‌ای از سازه‌های پیش ساخته سبک از جنس فولاد اطلاق می‌شود که بصورت خشک و عموما با استفاده از اتصالات پیچی اجرا می‌شوند.
روش ساخت چنین سازه‌هایی به این صورت است که ورقه‌های فولادی با توجه به طرح معماری، ابتدا در کارخانه و توسط دستگاه به ابعاد، اندازه‌ها و اشکال معین برش و شکل‌دهی شده و به هم متصل می‌شوند. پنل‌هایی که به این طریق تولید می‌شوند، به محل احداث پروژه منتقل شده و بر اساس نقشه‌هایی که از قبل طراحی شده‌اند بر روی فونداسیون متناسب با این نوع از سازه، بر روی یکدیگر سوار می‌شوند. سازه سبک شکل گرفته توسط گچ برگ (کناف)، ورقه‌های چوبی (OSB)، سمنت برد (صفحات سیمانی) و یا سایر مصالح پوششی نظیر سنگ و آجر نما برای نمای بیرونی ساختمان و یا سنگ و سرامیک برای کف سازی داخلی، پوشانده شده و سایر مراحل ساخت مانند اجرای تاسیسات مکانیکی و برقی به پیش می‌رود.
مزیت اصلی ساختار LSF توانایی تولید و پیکربندی آن در خارج از محدوده سایت احداث پروژه است. به همین دلیل، مرحله بعدی ساخت و ساز می‌تواند خیلی زود آغاز شود که منجر به صرفه‌جویی در زمان کلی مونتاژ می‌شود. به دلیل فرآیندهای کنترل شده کارخانه، این سازه ها با کیفیت بالا ساخته می‌شوند و تنها در صورت رعایت استانداردهای لازم به محل پروژه انتقال می‌یابند.
ساخت قاب فولادی سبک می‌تواند برای اهداف مختلف و در بسیاری از کاربری‌ها مانند ساختمان‌های اداری، آموزشی، ورزشی، صنعتی، مسکونی و ... کاربرد دارند. از مهم‌ترین ویژگی‌های این سازه میتوان به سرعت بالای اجرای آن و همچنین سبک بودن و راحتی در حمل و نقل آن اشاره کرد که برای استفاده در مناطق صعب العبور (حتی راه‌های مال رو) و یا محوطه‌های تاریخی (به دلیل جلوگیری از حفاری زیاد زمین جهت پی کنی و همچنین جلوگیری از فشار زیاد بر خاک و امکان جابجایی سازه در آینده)، مناسب هستند.
ضوابط اجرایی سازه LSF
برخی از استانداردهای کلی سازه LSF به شرح زیر است:
• مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران، استفاده از این سیستم ال اس اف در مناطق با خطر نسبی کم، متوسط و زیاد تا حداکثر ۲ طبقه یا ارتفاع 20/7 متر از تراز پایه، با اجرای مهاربندی قطری بلا مانع است.
• مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران در مناطق با خطر نسبی کم، متوسط و زیاد استفاده از این سیستم سازه به عنوان قاب ساختمانی ساده به همراه دیوار برشی بتن مسلح حداکثر تا ۵ طبقه بلامانع است.
• مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران، به کارگیری این سیستم در مناطق لرزه خیز با خطرنسبی بسیار زیاد مجاز نیست.
• به کارگیری حداکثر دهانه ۵ متر و حداکثر ارتفاع ناخالص (با احتساب ضخامت سقف) 3.6 متر برای هر طبقه در این سیستم مجاز است.
مزایای سیستم سازه‌های فولادی سبک LSF
• سرعت ساخت بالا: بدلیل ساخت و آماده سازی پانل‌ها در کارخانه، عملیات نصب در کارگاه از سرعت قابل قبولی برخوردار است (یک ویلا بصورت کلید تحویل ۲ تا ۳ ماه).
• کاهش حجم عملیات پی ریزی و ابعاد پی
• کاهش مصرف فولاد: با توجه به استفاده از مقاطع ساخته شده با ورق‌های با ضخامت کم و همچنین کاهش بارهای مرده ساختمان وزن اسکلت سازه حدود ۳۰ الی ۴۰ درصد کاهش می‌یابد.
• به دلیل حذف ستون‌های سنگین، سطح مفید تمام شده بیشتر در اختیار کاربر قرار خواهد گرفت.
• حذف جوشکاری
• مناسب برای ساخت بر روی ساختمان‌های قدیمی که از سازه‌های نسبتا ضعیف برخوردار هستند.
• اتصالات اعضا در این سیستم در کارگاه بصورت پیچ و پرچ بوده و به سادگی امکان مونتاژ و تفکیک حاصل می‌گردد.
• دوستدار محیط زیست: در این سیستم اسکلت فولادی کاملا قابل بازیافت بوده و همچنین برای تولید سازه میتوان از فولاد بازیافت شده استفاده نمود. (سالانه حدود ۴۳۵ میلیون تن فولاد در جهان بازیافت می‌شود که معادل ۱۵۰ برج ایفل در روز است).
• امکان استفاده در کنار سایر سیستم‌های سازه‌ای مانند اسکلت فولادی و اسکلت بتنی
• امکان عبور سیستم‌های تاسیساتی از داخل پانل‌ها
• دقت بسیار بالا در زمان تولید قطعات اسکلت و حذف خطاهای نیروی انسانی در زمان اجرا (در صورت بکارگیری نیروی متخصص و مجرب)
• امکان اجرای پروژه در کلیه فصول و در شرایط جوی مختلف
• افزایش ایمنی و انضباط در کارگاه
• کیفیت بالا و یکنواختی محصول نهایی (کارخانه و تکنسین فنی) در صورت اجرای اصولی
• برخورداری از استانداردهای جهانی مصرف انرژی
• حمل و نقل آسان (حتی برای نقاط صعب العبور)
• امکان تولید انبوه
برخی از معایب سازه‌های LSF
- در ابعاد دهانه محدودیت وجود دارد (حداکثر 5 متر که در برخی موارد گروه‌های غیر متخصص دهانه‌ها را بدون در نظر گرفتن الزامات قانونی و استانداردهای محاسباتی لازم، افزایش می‌دهند).
- تعداد طبقات قابل ساخت با این سیستم محدود است (حداکثر تا 5 طبقه با دیوار برشی بتنی و تا دو طبقه بدون دیوار برشی).
- محدودیت در ارتفاع طبقه: حداکثر 2/6 متر ارتفاع خالص مجاز پانل‌ها است.
- عدم مقاومت در برابر فشارهای جانبی خاک در مکانی پایین‌تر از سطح زمین (زیر زمین)
- به نیروی کار متخصص و خبره نیاز دارد که در همه‌ی مناطق کشور دسترسی به این نیروی متخصص امکان پذیر نیست.
- تامین قطعات فلزی گالوانیزه تولید شده در کارخانه هزینه نسبتا بالایی دارد.
- انعطاف پذیری پایین جهت طراحی معماری ساختمان
- ایجاد محدودیت در ابعاد گشودگی‌های ساختمان (در این سیستم از درها و پنجره‌های وسیع نمیتوان استفاده کرد)
- در صورت نیاز به اعمال تغییرات در طراحی داخلی، می‌بایست سازه‌های از پیش ساخته شده را برای تغییر ابعاد به کارخانه منتقل کرد که این امر مستلزم صرف زمان و هزینه بیشتری نسبت به سایر سازه‌های ساختمانی است.
- مقاومت اندک سازه‌های سرد نورد شده در برابر حریق که به همین دلیل با استفاده از صفحات گچی محافظت می‌شوند.
- این سازه نمی‌تواند به عنوان تکیه گاه مقاومی برای قفسه‌های سنگین (کابینت) و سایر عناصر آویزان سنگین عمل کند.
- هزینه بالای مصالح و عایق‌های با کیفیت و در دسترس نبودن آن
- شتاب‌زدگی برای تکمیل ساختمان‌های با سازه LSF
- اجرای غیر اصولی سازه: منجر به لرزش غیر متعارف کف و دیواره‌ها می‌شود.
- عدم توجه به شرایط اقلیمی و فرهنگی مکان احداث ساختمان‌هایی با سازه LSF
- فقدان چرخه‌ی کامل تکنولوژی سیستمLSF در کشور ایران
- به دلیل وجود دیوارها و سقف‌های سبک و نازک در این سیستم ساختمانی، این ساختمان‌ها با مشکلات انتقال صوت مواجه هستند که مجریان غیر متخصص با انجام راه‌کارهایی شامل اضافه کردن انواع جاذب و عایق صوتی موجبات افزایش بار مرده ساختمان را فراهم می‌کنند.
- عدم مقاومت مناسب در برابر رطوبت نواحی بسیار مرطوب
- سازه LSF در برابر نیروهای زلزله ضغیف‌تر از سازه بتنی و یا فولادی عمل می‌کند.
- حداکثر طول کنسول در سازه LSF فقط 80 سانتی متر است که طول بسیار کمی بوده و دست طراحان را برای طراحی‌های خلاقانه و زیبا محدود می‌کند.
- در این سیستم سازه‌ای به دلیل فاصله کم و ادارهای عمودی از هم، نمیتوان از مصالح سنتی مانند بلوک، سفال، آجر، لیکا و ... (به جای گچ برگ و سمنت بورد) برای پوشش جداره‌ها استفاده کرد که در پی آن هزینه ساخت افزایش پیدا می‌کند.
- امکان میخ زدن روی پوسته‌های گچی سیستم LSF وجود ندارد که کاربر را با مشکل عدم استفاده از عناصر دکوراتیو سبک روی دیوار مواجه می‌کند. (البته در حالت استاندارد هرگونه نصب عناصر تزیینی روی جداره‌های ساختمان می‌بایست بوسیله پیچ و رول پلاک انجام شود).
جمع بندی:
با توجه به موارد ذکر شده در صورت استفاده از نیروی متخصص برای ساخت سیستم قاب فولادی سبک نورد سرد (LSF)، یکی از راه‌حل‌های موجود و مناسب برای تولید صنعتی و انبوه ساختمان، کاهش وزن ساختمان، کاهش زمان ساخت، ارتقای کیفیت ساخت، صرفه‌جویی در مصرف انرژی است. سبکی این سازه موجب استفاده از آن برای مجموعه‌ای از کاربری‌های خاص مانند ساختمان‌های اداری واقع در سایت‌های تاریخی و یا کلاس‌‌های آموزشی و سالن‌های ورزشی یک طبقه در مناطق صعب العبور منطقی و مقرون بصرفه باشد.
از طرفی در بناهایی مانند ویلاهای مسکونی که احتیاج به دهانه‌های طویل و یا گشودگی‌های وسیع حس می‌شود، استفاده از سازه‌های LSF انتخاب منطقی و همیشگی نیست. کما اینکه در حال حاضر نیروی ماهر و چرخه‌ی کامل تکنولوژی سیستم LSF در همه نقاط کشور وجود ندارد که همواره انتخاب این نوع از سازه را نیازمند تامل بیشتری می‌کند.
مطلب مرتبط: مصالح نوین ساختمانی
