در عصر حاضر، زلزله به عنوان یک چالش برای تمام کشورها مطرح است و این برای کشور عزیزمان، ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی نیز همواره موضوع مهمی بوده است. در نتیجه یک انتخاب درست در زمان ساخت و ساز می تواند به عنوان یک ضرورت حیاتی به شمار رود. سیستم ساختمانی Light Steel Frame یا قاب فولادی سبک، به عنوان یک راه حل نوین و یک پاسخ مهندسی هوشمندانه به چالش لرزهخیزی است. به عبارتی سبکی سازه در کنار همافزایی پیچیده این خانهها را تبدیل به به معماری نجاتبخش کرده است.
ال اس اف ایران آماده ارائه هرگونه مشاوره رایگان و نخصصی در ارتباط با سازه های سبک فولادی است.
۱. عدم تناظر نیروی زلزله و جرم
این موضوع تا حد زیادی به قوانین فیزیک بر می گردد که ما در تلاشیم تا این مطلب را به زبان ساده برای شما توضیح دهیم. زمانی که زمین لرزه ای اتفاق می افتد، نیرویی که به سازه وارد می شود با جرم فعال ساختمان نسبت مستقیم دارد.
( که در آن جرم و شتاب زمین است که F نیروی اینرسی را به وجود می اورد).
سازه های سنتی مانند بتنی و یا فولادی به دلیل جرم متراکم و وزن سنگینی که مخصوصا در طبقات بالا دارند در زمان زلزله نیروی اینرسی بسیار بزرگی تولید کرده که باعث تخریب سازه می شود. سازه LSF نسبت به این سازه ها ۲۵ تا ۳۰ درصدی وزن مرده کمتری دارند و به همین دلیل نیروی ورودی زلزله را به همان میزان تقلیل میدهد. در این سازه های نوین، بار طراحی روی فونداسیون و اعضای عمودی به شدت کم شده و درنتیجه میزان مقاومت سازه در برابر زلزله افزایش می یابد.
۲. رقص هارمونیک سازه
زمانی که صحبت از زلزله می شود، موضوع در ارتباط با سختی مطلق سازه نیست؛ بلکه بحث در توانایی جذب و استهلاک انرژی است. یکی از خصوصیت های فولاد سرد نورد که در این سازه های نوین فولادی سبک استفاده میشود، خاصیت شکلپذیری عالی آن است که سبب می شود سازه در مواجهه با تنشهای شدید لرزهای، به جای گسیختگی ناگهانی و متلاشی شدن، با تغییر شکلهای مناسب در برابر زلزله مقاومت کند.
در واقع با استفاده از لوله های پلاستیک موضعی در مفاصل و اتصالات که نیروی زلزله را جذب و از میان می برد، این رفتار شکلپذیری سازهای در سازه LSF شکل می گیرد، و مانع از فروپاشی کامل و تخلیه ساختمان توسط ساکنین می شود.
استفاده از صفحات سختکننده مانند فایبر سمنت در کنار قابهای فولادی، به عنوان دیوارهای برشی، با ایجاد یک سیستم یکپارچه سختی و میرایی لازم را به سازه میدهد.
۳. یکپارچگی سیستمی
در سازههای سنتی، عدم یکپارچگی اعضای سازهای و غیرسازهای به عنوان یکی از مشکلات اساسی، مسبب ایحاد خسارت های غیرسازهای در زمان زلزله میشود.در سیستم قاب فولادی سبک، پروفیلهای فولادی C و U شکل با فواصل کم و توسط اتصالات پیچی دقیق، به هم وصل و تنیده شده اند.
انتقال نیروها: نیروی جانبی زلزله از طریق غشاء سقف و کف به دیوارهای برشی و سپس به فونداسیون منتقل میشود. و همین موضوع مانع از تمرکز نیروی حاصل از زلزله در یک نقطه خاص و شکست می شود.
عملکرد جعبه ای: همچنین تولید این سازه ها در کارخانه و تولید و اتصال آنها به صورت یک جهبه 3 بعدی محکم مانع از فروپاشی آن در زمان زلزله می شود.
۴. دقت تولید و کنترل کیفیت
در سازه های سبک فولادی بر خلاف سازه های سنتی که به مهارت کارگران وابسته است، فرآیند تولید LSF به صورت صنعتی و کنترلشده در کارخانه و با استفاده از ماشینآلات نورد سرد با دقت میلیمتری و بر اساس نقشههای محاسباتی تولید میشوند. دقت بالا در ابعاد و سوراخکاریها، در واقع تضمین کننده ی اجرای اتصالات محکم و بدون خطا در محل پروژه است و این دقت در فرآیند تولید از نقطه مبدا تا اجرا و خفظ کیفیت کار از اصلی ترین عوامل مقاومت ارزه ای این سازه به شمار می رود .
در سازه ال اس اف دقت در تولید و کیفیت اتصالات مانند استفاده از اتصالات پیچی دقیق یکی از عوامل حیاتی در انتقال نیروها و حفظ پایداری سازه است، و این موضوع برتری این سازه نسبت به اتصالات جوشی در سازه های سنتی، که در برابر نیروی حاصل از زلزله دچار از هم گسیختگی می شوند را نشان می دهد.
۵. کاهش خطر غیرسازهای
یکی از ویژگی های یک ساختمان مقاوم در برابر زلزله، علاوه بر ممانعت از تخریب اسکلت ساختمان، حفظ ساختمان در مقابل خرابیهای غیرسازهای مانند دیوارها، سقف کاذب و تأسیسات است . در سازه های سبک فولادی از سیستمهای دیواری خشک و لایهای شامل پروفیلهای فولادی، عایقهای حرارتی و صوتی، و پوششهای تختهای استفاده می شود که برخلاف دیوارهای سازه های سنتی، با وجود وزن کمتر، مقاومت داخلی بیشتری در برابر ترکخوردگی و فروریزش دارند.
لایهبندی ویوارها در این سیستم سازه ای دو فایده دارد:
انعطاف در برابر تغییر شکل: در صورتی که سازه در حین وقوع زلزله دچار تغییر شکلهای جانبی شود، دیوارهای خشک این حرکت را با انعطاف بیشتری تحمل کرده و از ریزش جلوگیری می کنند.
عملکرد عایقی: پشم سنگ یا پلیاستایرنی که در فضای خالی دیوار استفاده می شود، سبب بهبود عملکرد حرارتی و صوتی شده و به استهلاک بخشی از انرژی ورودی کمک میکند.
۶. نوآوریهای تکمیلی در افزایش مقاومت
تکنولوژی قاب فولادی سبک روز به روز در حال پیشرفت و تکامل است و مهندسان سازه سعی می کنند جهت افزایش مقاومت لرزهای، از قناوری های نوآورانه بهره ببرند که عبارت است از:
استفاده از میراگرها: استفاده از میرایی غیرفعال مانند میرگرهای ویسکوز یا مهاربندهای فلزی ویژه که انرژی جنبشی را تبدیل به حرارت میکند، در ساختمانهای LSF بلندتر یا در مناطق زلرله خیزتر، که به صورت هدفمند در قابهای فولادی سبک جایگذاری شده و ظرفیت جذب انرژی را چندین برابر میکند.
فناوری اتصال لغزشی: توسعه اتصالات جدید سبب حرکت پنلهای دیوار به صورت کنترلشده و لغزشی شده و مانع از آسیبزده گی دائمی اعضای اصلی شده و قابلیت تعمیرپذیری سازه را به شدت ممکن می سازد.
| ویژگی رفتاری در زلزله | سیستم LSF | سیستم بتنی یا فولادی متداول |
|---|---|---|
| جذب انرژی | از طریق اتصالات پیچی و عملکرد ترکیبی با صفحات پوششی | عمدتاً در نقاط اتصال که ریسک شکست موضعی را بالا میبرد. |
| تغییر شکل | انعطافپذیری بالا و تغییر شکل پلاستیک کنترلشده بدون از دست دادن پایداری ثقلی. | تغییر شکلهای ناگهانی میتواند منجر به کمانش اعضا یا گسیختگی بتن شود. |
| کیفیت اجرا و اتصالات | دقت و کیفیت کارخانهای در در کلیه فرآیند تولید تا نصب | احتمال خطای انسانی و نقص در اتصالات مهم |
| ترمیمپذیری پس از زلزله | قابلیت تعویض اعضای آسیبدیده با باز کردن پیچها | نیاز به تزریق رزین، ژاکت بتنی یا جایگزینی کامل اعضا. |