در دنیای ساخت‌ و ساز مدرن، سیستم‌های ساختمانی نوآورانه در حال تحول در صنعت هستند. یکی از این سیستم‌هایی که برجستگی دارد، سازه فولادی سبک (LSF) است.
ال اس اف چیست؟
یک روش ساختمانی است که از مقاطع فولادی سبک وزن برای ایجاد چارچوب های سازه ای محکم در ساختمان ها استفاده می کند. این رویکرد به دلیل کارایی، دوام و تطبیق پذیری در پروژه های مختلف ساختمانی مورد توجه قرار گرفته است.

سازه فولادی سبک (LSF) چیست؟
ساخت اسکلت فولادی سبک (LSF) یک سیستم ساختمانی نوآورانه است که از مقاطع فولادی سبک وزن برای ایجاد چارچوب های سازه ای برای ساختمان ها استفاده می کند. این روش به دلیل کارایی، دوام و تطبیق پذیری در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی محبوبیت پیدا کرده است.

تعریف LSF
LSF که به عنوان قاب فولادی سبک نیز شناخته می شود، یک تکنیک ساخت و ساز است که از مقاطع فولادی با فرم سرد برای ساخت ساختار اسکلتی باربر یک ساختمان استفاده می کند.این اجزای فولادی در دمای اتاق شکل می‌گیرند و آن‌ها را از بخش‌های ضخیم‌تر نورد گرم (HRS) که هنگام ذوب شدن فولاد تشکیل می‌شوند متمایز می‌کند.

اجزای کلیدی

اجزای اصلی ساختار LSF عبارتند از:

1. قطعات ال اس اف: اعضای افقی و عمودی هستند که قاب را تشکیل می دهند، این سازه ها اکثراً به صورت   U و C  می باشد.
2. ورق های فولادی گالوانیزه: فولاد مورد استفاده در LSF با روی یا مخلوطی از روی و آلومینیوم برای محافظت در برابر خوردگی پوشش داده می شود.
3. اتصالات: مقاطع فولادی سرد نورد شده گالوانیزه توسط بولت، پیچ ومهره و یا پیچ های سر ویفر (خود حفاری)، پرچ های فولادی و سایر اتصالات به یکدیگر متصل می شوند و ساختار کلی ساختمان بر پا می شود.
4. عایق: عایق ها  ساختمان را در برابر انتقال حرارت و صدا به سمت داخل ساختمان محافظت می کنند، این عایق ها در وسط دیوار ها قرار می گیرند و با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه و نیاز های کارفرما متفاوت هستند
5. پوشش: انواع محتلفی از متریال برای پوشش داخلی و خارجی سازه های ال اس اف مورد استفاده قرار میگیرند که بطور مجزا به آنها میپردازیم.

تصویر زیر به درک بهتر شما از 1- پروفیل های C شکل، 2- پروفیل های U شکل و 3- اتصال آنها؛ کمک میکند.

ضخامت فولاد مورد استفاده در سازه های LSF معمولاً از 0.45 تا 3 میلی متر برای مقاطع سازه ای و 1 تا 2 میلی متر برای مقاطع غیر سازه ای متغیر است. ضخامت پوشش بسته به محیط مورد نظر متفاوت است، شرایط اقلیمی سرد و مرطوب به بیشترین حفاظت نیاز دارند و مناطق خشک به  مراتب کمترین نیاز را دارند.

ساختارهای LSF چگونه ساخته می شوند

فرآیند ساخت سازه های LSF شامل چندین مرحله است:

1. مونتاژ سازه: اسکلتی از اعضای فولادی ساخته می شود، شبیه به سازه قاب چوبی.
2. روکش: قاب از دو طرف با ورق خشک پوشیده شده است تا دیوارهای باربر را تشکیل دهد.
3. سیستم قاب پلت فرم: ساخت LSF از این سیستم خانه سازی پیروی می کند.
4. اتصالات: برای اتصال اعضا از پیچ های سر ویفر استفاده می شود.
5. مقاطع از پیش پانچ شده: پیمانکاران اغلب از سوراخ های کارخانه ای در بخش ها برای عبور آسان سیم ها و لوله کشی استفاده می کنند.
6. عایق: شکاف بین اعضا با مواد عایق پر می شود.

ساختار LSF نسبت استحکام به وزن بالایی دارد، که آن را به سبک ترین ماده برای یک قاب باربر تبدیل می کند و در عین حال ساختاری مقاوم را حفظ می کند. این طبیعت سبک وزن باعث کاهش مواد و هزینه های پایه می شود. علاوه بر این، سازه‌های LSF دارای تثبیت عالی بین تمام قسمت‌های خود هستند که از لنگر انداختن کارآمد سازه و فونداسیون آن و همچنین بهبود عملکرد لرزه‌ای اطمینان می‌دهند.

تطبیق پذیری LSF امکان استفاده از آن را در کاربردهای ساختاری و غیرسازه ای فراهم می کند. می توان از آن برای پارتیشن های داخلی، روکش های خارجی و حتی دیوارهای پرده ای استفاده کرد. در واقع، این روش ساخت در ابتدا برای پارتیشن های داخلی در ادارات توسعه داده شد.

ساخت LSF چندین مزیت دارد، از جمله سرعت اجرا، بهبود کنترل کیفیت، کاهش نیروی کار در محل و دسترسی زودهنگام برای معاملات بعدی. سازگاری آن با مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) و پتانسیل آن برای پیش ساخته و ساخت و ساز مدولار، آن را به گزینه ای جذاب برای سازندگان و معماران مدرن تبدیل کرده است.

تاریخچه و توسعه LSF

منشأ در اوایل قرن 20
تاریخچه سازه فولادی سبک (LSF) به اوایل دهه 1800 بازمی‌گردد، اگرچه شکل‌ها و ابعاد مورد استفاده در آن زمان کاملاً با اعضای قاب‌بندی معمولی امروزی متفاوت بود. شکل قابل تشخیص تری از قاب های فولادی شکل سرد در اوایل قرن بیستم پدیدار شد، که احتمالاً شبیه سازهای چوبی ابعادی است که به روش متداول ساخت و ساز برای سرپناه تبدیل شده بود.

اولین استفاده مستند از LSF به عنوان مصالح ساختمانی، بیمارستان باپتیست ویرجینیا بود که در حدود سال 1925 در لینچبورگ، ویرجینیا ساخته شد. این آغاز سفر LSF در ساخت و ساز مدرن بود. LSF اولین حضور بزرگ خود را در نمایشگاه قرن پیشرفت شیکاگو (نمایشگاه جهانی) در سال 1933 انجام داد و پتانسیل خود را به عنوان یک مصالح ساختمانی انقلابی به نمایش گذاشت.

تکامل و پذیرش در طول زمان
پایه و اساس صنعت اسکلت فولادی با شکل سرد در فوریه 1939 زمانی که کمیته قوانین ساختمان موسسه آهن و فولاد آمریکا از یک پروژه تحقیقاتی در دانشگاه کرنل حمایت کرد، گذاشته شد. این تحقیق منجر به انتشار اولین ویرایش در سال 1946 از AISI "مشخصات طراحی اعضای سازه فولادی سبک گاج" شد که استانداردهای ساخت LSF را تعیین کرد.

در سال های پس از جنگ جهانی دوم، بسیاری از کشورها با بحران مسکن مواجه بودند. این منجر به راه‌حل‌های نوآورانه‌ای مانند خانه‌های پیش‌ساخته شرکت Lustron شد. بین سال‌های 1948 و 1950،  2500Lustron سازه را در 36 ایالت و ونزوئلا تکمیل کرد که نشان‌دهنده پتانسیل LSF در ساخت و ساز مسکونی بود.

در حالی که علاقه به خانه‌های اسکلت فلزی در نوسان بود، LSF در ساخت‌وسازهای غیرمسکونی در ایالات متحده جذابیت قابل توجهی به دست آورد. در طول دهه‌های 1950 و 1960، ساخت ساختمان‌های بلندتر، که در آن ایمنی جان و قابلیت ساخت دغدغه‌های اصلی بود، تقاضای جدیدی برای فولاد سبک وزن و غیر قابل احتراق ایجاد کرد.

استفاده فعلی در سراسر جهان
امروزه ساخت اسکلت فولادی سبک به یک پدیده جهانی تبدیل شده است. انجمن صنعت اسکلت فولادی گزارش می دهد که بین 30 تا 35 درصد از کل ساختمان های غیر مسکونی در ایالات متحده با استفاده از اسکلت سازه ای و غیر سازه ای فولادی سرد نورد ساخته می شوند. این پذیرش گسترده به دلیل مزایای متعدد LSF از جمله استحکام، دوام و هزینه آن است.

بازار جهانی اسکلت فلزی سبک در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. در سال 2022، اندازه بازار 36.01 میلیارد دلار ارزش گذاری شد و انتظار می رود با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 5.1 درصد از سال 2023 تا 2030 رشد کند. و همچنین اجرای طرح های مسکن توسط دولت ها در کشورهایی مانند هند و چین.
 

مزایای ساخت و ساز LSF

سرعت و کارایی
LSF مزایای قابل توجهی از نظر سرعت و کارایی دارد. روند ساخت و ساز به دلیل سبک تر بودن فونداسیون ها و پیش ساخته شدن خارج از محل سریعتر است. در مقایسه با روش‌های سنتی، نیازی به قالب‌های وقت‌گیر یا تکیه‌گاه نیست، در نتیجه زمان ساخت 23 درصد کمتر یا 90 روز کمتر است. این افزایش سرعت تأثیر مثبتی در کل پروژه دارد.

استفاده از قطعات فولادی از پیش مهندسی شده ساخت ساختمان ها را آسان تر می کند، زیرا این اجزا برای استفاده به محل می رسند. این پیش ساخته بودن امکان مونتاژ سریع را فراهم می کند و به طور قابل توجهی سرعت ساخت و ساز را حتی برای پروژه های بزرگتر افزایش می دهد. مدیران پروژه زمان بیشتری برای تمرکز بر سایر جنبه‌های حیاتی ساخت دارند و کارایی کلی را بیشتر می‌کنند.

سبک و در عین حال قوی
یکی از برجسته ترین مزایای LSF نسبت استحکام به وزن قابل توجه آن است. سازه های LSF به طور قابل توجهی سبک تر از همتایان بتن مسلح خود هستند، وزن آنها 55% کمتر است و به 700 تن مواد کمتر نیاز دارند. کاهش وزن به ویژه در مناطقی با فعالیت لرزه‌ای بالا مفید است، جایی که محلول‌های LSF می‌توانند تا 60 درصد سبک‌تر باشند و به 1000 تن مواد کمتر نیاز دارند.

علیرغم سبک بودن، LSF از نظر قدرت به خطر نمی افتد. در واقع، فولاد سرد شده بالاترین نسبت استحکام به وزن را در بین مواد قاب بندی ارائه می دهد. این ترکیب از استحکام و سبکی امکان حمل و نقل و نصب آسان‌تر در محل را فراهم می‌کند و به مقرون به صرفه بودنِ کلی کمک می‌کند.

مزایای پایداری
ساخت و ساز ال اس اف به خوبی با اهداف پایداری هماهنگ است. وزن سبک تر سازه های ال اس اف به این معنی است که بتن کمتری برای فونداسیون مورد نیاز است. یک محلول ال اس اف از 60 درصد بتن کمتر یا 800 تن کمتر استفاده می کند که شامل 55 تن آب کمتر و 240 تن ماسه کمتر است.

از منظر چرخه عمر، ال اس اف 26 تن CO2 کمتر تولید می کند که 10٪ کمتر از جایگزین های بتن مسلح است. فولاد همچنین 100٪ قابل بازیافت است و توانایی آن برای بازیافت بدون از دست دادن خواص، چرخه عمر محصول بی نهایت را امکان پذیر می کند. این قابلیت بازیافت فشار را از منابع تجدیدپذیر برداشته و به صرفه جویی در انرژی در تولید فولاد کمک می کند.

مقرون به صرفه بودن
ساخت ال اس اف مزایای اقتصادی متعددی را ارائه می دهد. ماهیت سبک وزن ال اس اف مقدار مواد و نیازهای حمل و نقل را کاهش می دهد. در یک پروژه ساختمانی مسکونی معمولی، ال اس اف  به 60 کامیون کمتر در مقایسه با راه حل های بتن مسلح نیاز دارد. این تفاوت در مناطق لرزه ای بالا حتی بیشتر مشهود است و در نتیجه 85 کامیون کمتر مورد نیاز است.

سرعت ساخت و ساز نیز به مقرون به صرفه بودن کمک می کند. هزینه های جرثقیل که به طور مستقیم با مدت زمان ساخت و ساز مرتبط است، در سازه های  ال اس اف  20% کمتر است. کاهش زمان ساخت و استفاده کارآمد از مصالح منجر به کاهش هزینه های نیروی کار و بهبود اقتصاد پروژه می شود.

کاربردها و آینده LSF
ساخت و ساز ال اس اف کشش قابل توجهی در بخش های مختلف صنعت ساختمان به دست آورده است. تطبیق پذیری و کارایی آن منجر به پذیرش گسترده در سازه های مسکونی و تجاری و همچنین در ساخت و سازهای مدولار و پیش ساخته شده است.

ساختمان های مسکونی
ال اس اف به دلیل مزایای بی شماری که دارد به یک انتخاب محبوب برای ساختمان های مسکونی تبدیل شده است. دوام و استحکام استثنایی این سیستم یکپارچگی ساختاری قوی را در عین حفظ نمایه سبک وزن ایجاد می کند. این امر به ویژه در مناطق مستعد فعالیت لرزه ای مفید است، جایی که کاهش وزن سازه های ال اس اف می تواند ایمنی را افزایش دهد. سرعت ساخت و ساز یکی دیگر از مزایای کلیدی است که خانه های ال اس اف در مقایسه با روش های سنتی سریعتر ساخته می شوند. این کارایی به دلیل استفاده از قاب های فولادی پیش ساخته تولید شده خارج از محل است که امکان مونتاژ سریع در محل را فراهم می کند.

انعطاف‌پذیری در طراحی و سهولت اصلاح جذابیت ال اس اف را برای کاربردهای مسکونی بیشتر می‌کند. صاحبان خانه می توانند چیدمان ها و زیبایی های شخصی شده را بدون به خطر انداختن عملکرد ساختاری به دست آورند. علاوه بر این، خانه‌های ال اس اف را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که انرژی بسیار کارآمدی داشته باشند، با عایق بهبود یافته که انتقال حرارت را کاهش می‌دهد و مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش را به حداقل می‌رساند.

سازه های تجاری
در بخش تجاری، ال اس اف مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد که نیازهای شرکت های مدرن را برآورده می کند. تطبیق پذیری این سیستم امکان ایجاد فضاهای داخلی وسیع و با پلان باز را بدون نیاز به دیوارهای باربر متعدد فراهم می کند که برای فضاهایی که نیاز به چیدمان انعطاف پذیر دارند سودمند است. استحکام و پایداری ال اس اف به سازه‌های ایمن و قابل اعتماد کمک می‌کند که می‌توانند بارها و تجهیزات سنگین را در خود جای دهند که برای عملیات‌های مختلف تجاری ضروری است.

مقاومت ذاتی سازه‌های ال اس اف در برابر آتش و ویژگی‌های صوتی، مناسب بودن آنها را برای استفاده تجاری افزایش می‌دهد و ایمنی و راحتی را در ساختمان‌های اداری، فضاهای خرده‌فروشی و سایر امکانات تجاری تضمین می‌کند. کارایی و سازگاری ال اس اف آن را به یک انتخاب قانع کننده برای طیف گسترده ای از پروژه های ساختمانی تجاری، از جمله تاسیسات صنعتی تبدیل می کند.

ساخت مدولار
ال اس اف جایگاه قابل توجهی در ساخت و ساز مدولار و پیش ساخته پیدا کرده است. این برنامه شامل اجزای ال اس اف از پیش مهندسی شده است که در محل مونتاژ می شوند و استقرار سریع و کاهش زمان ساخت را ارائه می دهند. سازه های مدولار ال اس اف به ویژه برای ساختمان های موقت یا قابل جابجایی، مانند دفاتر محل ساخت و ساز یا پناهگاه های اضطراری محبوب هستند.

کارایی و سرعت ساخت و سازهای پیش ساخته ال اس اف با تقاضای فزاینده برای راه حل های ساختمانی سریع و انعطاف پذیر مطابقت دارد. این روند در سرتاسر جهان شتاب بیشتری به دست آورده است و ال اس اف موقعیت خوبی برای سرمایه گذاری در این جنبش دارد. قطعات فولادی پیش ساخته را می توان در خارج از محل ساخت و به سرعت مونتاژ کرد و زمان ساخت و ساز در محل و هزینه های نیروی کار را کاهش داد.

روند رو به رشد پذیرش

بازار جهانی ال اس اف در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. در سال 2022، اندازه بازار 36.01 میلیارد دلار ارزش گذاری شد و انتظار می رود با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 5.1 درصد از سال 2023 تا 2030 رشد کند. و همچنین اجرای طرح های مسکن توسط دولت ها در کشورهایی مانند هند و چین.

گرایش به سمت ساختمان های صنعتی پایدار و کارآمد از افزایش پذیرش ال اس اف در این بخش حمایت می کند. افزایش آگاهی از پایداری اقتصادی و سلامت محیطی منجر به ساخت ساختمان‌های سبز شده است و فعالیت‌های دوستدار محیط زیست را ترویج می‌کند. سیستم‌های ال اس اف به دلیل هزینه‌های پایین و طبیعت دوست‌دار محیط زیست، با استفاده از مواد بازیافتی برای تولید سازه‌هایی که پایداری محیط‌ زیست را ارتقا می‌دهند، مورد توجه قرار می‌گیرند

از آنجایی که صنعت ساخت‌وساز از فناوری‌های جدیدی استقبال می‌کند که پایداری، بهره‌وری انرژی و صرفه‌جویی در هزینه را در اولویت قرار می‌دهند، بازار ال اس اف برای رشد قوی در سال‌های آینده آماده شده است. توانایی ال اس اف برای برآورده کردن این خواسته ها در حالی که انعطاف طراحی و ساخت سریع را ارائه می دهد، آن را به یک راه حل امیدوارکننده برای ساخت و ساز ساختمان در آینده تبدیل می کند.

نتیجه گیری

سازه LSF ثابت کرده است که در صنعت ساختمان، تغییر دهنده بازی است. ترکیبی از استحکام، طبیعت سبک وزن و تطبیق پذیری آن بر جنبه های مختلف ساخت و ساز، از ساختمان های مسکونی گرفته تا سازه های تجاری، تأثیر می گذارد. سرعت ساخت و ساز، مقرون به صرفه بودن و مزایای پایداری ال اس اف  آن را به گزینه ای جذاب برای سازندگان و توسعه دهندگانی تبدیل می کند که به دنبال ساده سازی پروژه های خود و کاهش ردپای زیست محیطی خود هستند.

همانطور که صنعت ساخت و ساز به تکامل خود ادامه می دهد، ال اس اف موقعیت خوبی برای ایفای نقش مهمی در شکل دادن به شیوه های آینده ساختمان دارد. پذیرش رو به رشد ال اس اف در ساخت و سازهای مدولار و پیش ساخته به پتانسیل آن برای متحول کردن نحوه رویکرد ما به طراحی و مونتاژ ساختمان اشاره دارد. ال اس اف با توانایی خود در پاسخگویی به تقاضاها برای راه حل های ساخت و ساز کارآمد، پایدار و انعطاف پذیر، احتمالاً شاهد افزایش استفاده در بخش های مختلف خواهد بود که به تغییر مداوم چشم انداز ساخت و ساز کمک می کند.

سوالات متداول

سازه فولادی LSF دقیقا چیست؟
سازه فولادی LSF (قاب فولادی سبک) یک سیستم ساختمانی پیش ساخته است که به طور گسترده در سراسر جهان طی دو دهه گذشته، عمدتاً برای تولید انبوه مسکن مورد استفاده قرار گرفته است.

ال اس اف در صنعت ساخت و ساز به چه معناست؟
در ساخت و ساز، LSF مخفف عبارت Light Steel Frame است. این محصول به دلیل مزایای بی شماری که نسبت به روش های ساخت و ساز سنتی و سایر فناوری های ساختمانی دارد، یک محصول تولید خارج از سایت ترجیح داده شده است.

آیا می توانید دو نوع اصلی قاب فولادی سازه ای را توضیح دهید؟

دو نوع اصلی قاب های فولادی سازه ای عبارتند از:

• خرپاها: خرپاها که به دلیل مقاومت بالا در برابر خمش شناخته می شوند، می توانند فواصل بیشتری را نسبت به تیرهای منفرد طی کنند، که آنها را برای دهانه های طولانی ایده آل می کند.
• تیرها: این تیرها ضخیم‌تر از تیرهای فولادی سازه‌ای استاندارد هستند و برای حمل بارهای سنگین در دهانه‌های وسیع‌تر طراحی شده‌اند.

دیوارهای LSF چیست و چه مزایایی دارد؟
دیوارهای ال اس اف  یا دیوارهای قاب فولادی لایت گاج معمولاً در صنعت ساخت و ساز به عنوان دیوارهای جداکننده استفاده می شود. آنها نسبت قدرت به وزن برتر، دوام و مقاومت حرارتی بهبود یافته را ارائه می دهند. سیستم دیوار LSF معمولاً شامل گل میخ های فولادی شکل سرد، تخته های محافظ در برابر آتش و پیکربندی های مختلف عایق است.

مراجع

https://construfutur.pt/en/the-construction-system-in-lsf-lightweight-steel-frame/
https://www.prefabex.com/our_galleries/lsf-construction
 https://www.youtube.com/watch?v=NSQHsvppIS8