آییننامههای LSF
سیستم قابهای فولادی سبک (LSF) بعنوان یک سیستم متشکل از مقاطع فولادی سرد نوردشده (CFS) هستند که اجزاء آن بوسیلهی اتصالات پیچی، پرچی یا جوشی به یکدیگر متصل میشوند.
هدف از نگاه آییننامهای به این سیستم، ارائه ضوابط و توصیههای لازم مربوط به طراحی، ساخت و نصب سازههای فولادی سرد نوردشده (LSF) میباشد.
دامنهی کاربرد مطالب از مبحث یازده مقررات ملی ساختمان ایران برای اجرای ساختمان به روش LSF به صورت طبقهای یا دیواری یکپارچه میباشد. در سیستم قابهای سبک فولادی (ال اس اف) میتوان از سیستم مهار جانبی مانند مهاربند تسمهای، دیوار برشی فولادی، چوبی یا تختههای سیمانی استفاده نمود. قابهای سبک فولادی صرفا به عنوان سیستم باربر ثقلی، حداکثر تا ۵ طبقه یا ۱۵ متر ارتفاع میباشد. استفاده از سیستم ال اس اف در کلیه پهنههای لرزهخیزی کشور طبق استاندارد ۲۸۰۰ ایران مجاز بوده و تنها سیستم LSF با دیوار برشی از جنس تختههای گچی یا سیمانی بهعنوان مهار جانبی برای مناطق لرزهخیزی کم و متوسط مجاز میباشد.
گروه فنی و مهندسی تکنواو با کادری مجرب و با تکیه بر توان علمی و استفاده از آییننامههای روز بین المللی و مقررات ملی ساختمان ایران برای ساختمان سازی با متدهای روز دنیا مانند ساخت و ساز خشک و سازگار با محیطزیست پیروی میکند که این امر امروزه به اولین اولویت سازمانهای جهانی جهت ادامه حیات بشر بدل است.
مصالح
فولاد سرد نورد شده
استفاه از فولادهای ساختمانی که طبق استانداردهای ایران در مبحث پنجم مقررات ملی ساختمان و یا استانداردهای معتبر بین المللی مانند ISO، EN و ASTM مورد پذیرش هستند مجاز شمرده میشوند.
انواع ورقهای فولادی مجاز برای استفاده در اعضای سردنورد شده عبارتنداز:
- فولاد سازهای رده ۲۳۰ تیپ H (S230H)
- فولاد سازهای رده ۳۴۰ تیپ H (S340H)
- فولاد سازهای رده ۲۳۰ تیپ L (S230L)
- فولاد سازهای رده ۳۴۰ تیپ L (S340L)
* فولادهای تیپ L تنها باید برای لاپهها و تیرچهها بکار گرفته شوند.
مشخصات مکانیکی فولاد به کار رفته در اعضاء سیستم LSF باید مطابق جدول زیر باشد.
نوع فولاد تنش تسلیم (MPa) تنش کشش نهایی (MPa) کرنش نسبی در ۵۰ میلی متر طول S340H ۳۴۰ ۴۵۰ %۱۰ S230H ۲۳۰ ۳۱۰ %۱۰ S340L ۳۴۰ – %۳ S230L ۲۳۰ – %۳
طبق بند آییننامه ایران ورقهای فولادی سردنورد شده باید با پوشش محافظ از خوردگی با آلیاژ روی – آلومینیوم طبق استانداردهای معتبر پوشانده شود و ضخامت فولاد اعضای سازهای و غیرسازهای سرد نورد شده باید بدون احتساب پوشش محافظ از خوردگی بین ۰.۵ تا ۳ میلیمتر باشد.
اتصالات
مشخصات پیچ خودکار برای اتصالات فولاد به فولاد یا پوششهای سازهای به فولاد باید مطابق استاندارد معتبر باشد.
مشخصات نام استاندارد تنش تسلیم (MPa) تنش نهایی(MPa) ASTM ISO پیچ معمولی 307A ۸/۴ ۳۲۰ ۴۲۰ پیچ پرمقاومت 325A (mm24>d) ۸/۸ ۶۴۰-۵۹۰ ۷۲۵ 325A (mm24<d) – ۵۶۰-۵۱۰ ۷۲۵ 490A ۹/۱۰ ۹۰۰ ۱۰۰۰ مهره فولادی کربندار 563A – – – واشر فولادی سخت شده 436F – – – واشر تراکمپذیر M956F
مصالح و فولادهای سازهای و غیرسازه و پیچهای استفادهشده در شرکت تکنواو منطبق با توصیههای مبحث ۱۱ مقررات ملی ساختمان و آییننامههای معتبر بینالمللی ISO، ENو ASTM و شرکت فریمکد بوده به طوری که رده فولادهای بکارگرفته شده از نوع S340H و ضخامت آنها بین ۰.۸ تا ۱.۲ است و بوسیلهی روی با گرید 180Z (180 گرم بر هر مترمربع) برای اعضاء سازهای و 275Z برای اعضاء در معرض خوردگی شدید استفاده میکند. همچنین پیچهای استفاده شده برای اتصالات فولاد به فولاد یا اتصال پوششهای سازهای به فولاد شامل پیچهای خودکار سرمتهدار یا نوکتیز چهارسو و پیچهای ۶ گوشه آچارخور میباشد.
شالوده
شالوده سیستم ساختمانی قابهای سبک فولادی (LSF) سردنورد شده از نوع نواری و یا در صورت لزوم گسترده میباشد و باید زیر تمامی دیوارهای باربر شالوده اجرا شود. شالودهها باید برای بارهای متمرکز وادارها (استادها)، مهاربندها و برشگیرها طراحی شوند. همچنین در اجرای شالودهها باید دقت لازم جهت اجرای تراز و بدون گونه نقص به منظور نصب دیوارهای باربر داشت تا حداکثر فاصله بین سطح شالوده و لاوک (تراک) تحتانی دیوارها طبق بند آییننامه مقررات ملی ساختمان ایران ۶ میلیمتر باشد. این فاصله بوسیله صفحات باربر پرکننده یا گروت پر میشود. همچنین ضوابط طرح و اجرای شالودهها طبق مباحث ۷ و ۹ مقررات ملی ساختمان ایران میباشد.
اجزای سازهای
مقاطع فولادی سردنورد شده استاندارد طبق مبحث ۱۱ مقررات ملی ساختمان ایران شامل مقاطع C شکل، Uشکل، Z شکل با لبه و بدون لبه، مقاطع L شکل با لبه و بدون لبه و مقاطع کلاهی Ω میباشد.
ملاحظات معماری
در سیستم قاب بندی اعضای سازهای دیوار، کف و بام باید در فواصل محور به محور حداکثر ۶۱۰ میلیمتری از یکدیگر قرار بگیرند. فواصل بیشتر در محل بازشوها، هرگاه بار سازه به تیر درگاهها یا نعل درگاهها و از آن طریق به وادارها و تیرچههای سقف مسطح یا شیبدار بام منتقل شود مجاز است.
ملاحظات طراحی
طراحی کلیه اعضای سازهای سرد نوردشده و پوششهای بیرونی آنها باید منطبق بر آیین نامه طراحی و اجرای سازههای فولادی سبک (LSF) سرد نوردشده نشریه ۶۰۸ مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و ضوابط بازگذاری مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران باشد.
حداکثر بار زنده و مرده برای سقف ها به ترتیب ۲٫۵ کیلو نیوتن بر مترمربع و ۳٫۵ کیلو نیوتن بر مترمربع باید در نظر گرفته شود. همچنین به کارگیری مصالح بنایی در دیوارهای خارجی و داخلی مجاز نمیباشد. حداکثر وزن هر متربع سطح تمام شده دیوار در دیوارهای جداکننده ی داخلی باید از ۰٫۵ کیلو نیوتن بر مترمربع کمتر باشد و در دیوارهای خارجی یک کیلو نیوتن بر مترمربع باشد.
حداکثر ارتفاع برای سیستم LSF با مهاربندی تسمهای قطری یا دیوار برشی فولادی با پوشش فلزی یا چوبی ۱۵ متر و با مهار جانبی دیوار برشی با پوشش تخته های گچی یا سیمانی ۲٫۷ متر میباشد. همچنین باید تمهیدات لازم به منظور عدم مشارکت پانلهای غیرباربر در سختی جانبی سازه لحاظ گردد و مهاربندهای تسمهای قطری در باربری جانبی باید صرفا به عنوان اعضای کششی در تحلیل و طراحی در نظر گرفته شوند.
ملاحظات اجرایی
اتصالات
پیچ های خودکار استفاده شده در سازههای سبک فولادی باید به اندازه حداقل ۳ گام پیچ پس از عبور از جداره فولادی ادامه یابند. پیچهای خودکار را در اتصالات فولاد به فولاد به شرطی میتوان کاملا موثر در نظر گرفت که فاصله مرکز به مرکز آنها از یکدیگر و فاصله پیچ از لبه حداقل ۳ برابر قطر اسمی پیچ باشد. در مواردی که لبه موازی راستای اعمال بار باشد، حداقل فاصله از لبه میتواند به ۱٫۵ برابر قطر اسمی پیچ کاهش یابد. اگر فاصله مرکز به مرکز پیچها ۲ برابر قطر اسمی آن باشد، ظرفیت پیچهای خودکار معادل ۸۰% ظرفیت موثر در نظر گرفته میشود.
از ظرفیت پیچهای هرز در کشش مستقیم صرفنظر میشود ولی در برش زمانی موثر است که تعداد آنها بیشتر از ۱۵% تعداد کل پیچهای موثر در اتصال نباشد. پیچهای مورد استفاده برای نصب قطعات باید بستهبندیشده باشند و مشخصات آن نیز ذکر شود.
ساخت قطعات
اندازه و وزن قطعات بستهبندیشده باید به گونهای باشد که با وسایل حمل ونقل معمولی قابل جابجایی باشند. همچنین در تولید قطعات سازههای ال اس اف به منظور نصب سریع و آسان باید کدگذاری شوند.
نصب قطعات
روشهای قاببندی قابهای فولادی سبک (LSF) به دو شیوه قابل اجرا میباشد. در روش اول که قاببندی طبقهای (Platform Framing) نام دارد، ابتدا دیوار طبقه و سپس طبقه اجرا میشود و پس از تکمیل قاببندی دیوار و سقف، دیوار طبقه فوقانی اجرا میشود. حال آنکه در روش دوم اجرای سازههای ال اس اف که قاببندی با دیوارهای ممتد (Balloon Framing) نام دارد، دیوارها در چند طبقه ساخته و نصب شده و سپس سقف طبقات اجرا میشود.
در سیستم قاببندی طبقهای، تیرچهها، خرپاها و وادارها در دیوارهای سازهای بالا و پایین کف طبقه و یا بام باید در راستای قائم هممحور باشند. همچنین همواره باید هر تیرچه با یک وادار (استاد) در زیر تراز کف مورد نظر هم محور باشد. چیدمان مقاطع تیرچه هم باید به گونهای باشد که جان تمامی تیرچهها به یک سمت قرار گیرد.
در نصب سازههای ال اس اف به صورت سیستم طبقهای در مواردی که تیرچهها به صورت سراسری از روی دیوار باربر عبور میکند، جان تیرچه در محل عبور از روی دیوار باید سختکننده تقویت شود. همچنین تیرچهها و خرپاهای سقف باید در داخل بال لاوک (رانر) پیرامونی یا روی جان لاوک دیوار تحتانی حداقل ۴۰ میلیمتر نشیمن داشته باشند.
در صورت نیاز به وصله تیرچهها، محل انجام باید بر روی تکیه گاه میانی و با استفاده از سختکننده جان باشد. پیچهای اتصال باید سختکننده و هر دو تیرچه را به صورت همزمان به هم متصل کند.
میزان همپوشانی دو تیرچه که به هم وصل میشوند باید حداقل ۱۵۰ میلیمتر باشد. برای وصله کردن رانرها باید از مقطع رانر استفاده شود و همچنین وصله لاوک (رانر) پیرامونی باید از محل اتصال تیرچهها، حداقل ۷۵ میلیمتر فاصله داشته باشد. طول همپوشانی عضو وصله با هر یک از لاوکها حداقل ۷۵ میلیمتر باشد.
وجه باز مقطع C شکل وادارهای سازهای ال اس اف در هر دیوار باید در یک سمت قرار گیرد. در محل گوشه و تقاطع دیوارهای باربر به منظور اتصال پوشش ها، لازم است وادارهایی مازاد بر نیاز طرح پیشبینی شود.
وادارهای مرکبی که در تماس با هم قرار میگیرند باید حداقل با پیچهای نمره ۸ در فواصل مرکز تا مرکز ۵۰۰ میلیمتر به یکدیگر متصل شوند.
لاوک بالایی دیوارهای سازهای سبک فولادی LSF در محل اتصال به دو روش قابل اجرا میباشد. در روش اول لاوک یکی از دیوارها برش داده شده و بر روی لاوک دیوار دیگر با حداقل ۴ پیچ نمره ۸ وصله می شود. در روش دوم میتوان از یک ورق با ضخامت لاوکها که در هر طرف با ۴ پیچ نمره ۸ به هر لاوک متصل میشود استفاده کرد.
انتهای وادارهای دیوارهای باربر سازههای سبک فولادی باید به صورت گونیا برش خورده شود و به نحو مناسب به لاوک متصل شود.
حداکثر فاصل بادخور قابل قبول بین انتهای وادار دیوار و جان لاوک تحتانی و فوقانی در دیوارهای باربر سازههای ال اس اف ۳ میلیمتر است. اتصال وادارها به لاوک در دیوارهای باربر در صورتی که فاصله بادخور بین انتهای وادار و جان لاوک بیشتر از ۳ میلی متر باشد باید از طریق ادوات اتصال همچون پرکنندهها استفاده شود.
فاصله وادارها در ارتفاع مجاز نیست مگر در سیستم بالون که محل وصلهها در حدفاصل بین طبقات در نظر گرفته میشود. به منظور وصله لاوکها میتوان از مقطع وادار دیوار برای قطعه اتصال استفاده کرد. حداقل طول همپوشانی وادار وصله با هر لاوک برابر ۷۵ میلیمتر میباشد.
وادارهای انتهایی دیوار برشی باید به صورت مقطع مرکب شامل حداقل دو مقطع وادار منفرد که در هر ۵۰۰ میلیمتر با یک پیچ شماره ۸ به یکدیگر متصل شدهاند، اجرا شود.
اتصال اسکلت به شالوده باید از طریق ریشهگذاری میل مهار در شالوده و اتصال آن به ناودانی زیرین یا لاوک تحتانی دیوار با مهره صورت گیرد. میل مهارها باید طوری طراحی شوند که در تمام حالات مقاومت لازم را در تحمل بارهای وارد به سازه نظیر کشش و برش داشته باشد.