ساختمان هاى پيش ساخته فولادى سبك (Light Weight STEEL frame) موسوم بهLSF به صورت اجراى خشك و عمدتاً با استفاده از اتصالات پيچى و به روش توليد صنعتى به كار گرفته مى‌ شود. اين ساختمان ها از سه جزء اصلى شامل مقاطع متشكل از ورق هاى فولادى سرد نورد شده براى سازه، صفحات تخته گچى به عنوان پوشش رويه درونى و لايه عايق حرارتى و صوتى، تشكيل مى شوند. كاربرد اين ساختمان ها به عنوان يك سيستم سازه ا ى مستقل، اكثراً در انبوه سازى ساختمان هاى دو طبقه، دفاتر و ساختمان هاى تجارى كوچك، واحد هاى صنعتى و سالن هاى ورزشى يك طبقه است. به نظر مى رسد، اين سيستم سازه اى باربر ثقلى توانايى تركيب شدن با سيستم هاى سازه ا ى ديگر، همانند ديوار هاى بتن مسلح سازه ا ى را نيز داراست ومی تو اند در ساخت ساختمان هاى كوتاه مرتبه به صورت سيستم سازه ا ى مختلط به كار گرفته شود. براى ساخت مقاطع سرد نورد شده مطابق آيين نامه هاى مربوط به اين سازه ها، استفاده از اشكال مختلف مجاز است.

اين مقاطع معمولاً داراى ابعاد متنوع و محدوده تغييرات ضخامتى بين6/0 الی 5/2 میلی متراست. اتصال سازه LSFبه شالوده به واسطه يك كلاف افقى با مقطعC شكل مى گيرد. اجزاى قائم اين سيستم به عنوان عضو باربر ستونى در بارهاى ثقلى عمل مى كند، برخى از اين اعضا كه در دهانه مهاربندى جانبى سازه قرار مى گيرند، علاوه بر بار ثقلى، متحمل نيرو هاى ناشى از بار هاى جانبى نيز مى شوند، اين اعضا تحت نام وادار (Stud)  در اين سيستم معرفى مى شود. سقف سازه اين ساختمان ها متشكل از تير چه هاى فلزى سرد نورد شده است كه فواصل تيرچه ها با توجه به ميزان ظرفيت باربرى عضو و ابعاد قطعات پوشش سقف كه می تواند تخته هاى چوبى، سيمانى و يا دال بتن مسلح باشد، تعيين مى شود. تيرها و تيرچه ها عمدتاً داراى مقاطع با اشكالC یاZ  هستند، پوشش سقف با دال بتن مسلح، در صورت تامين يكپارچگى لازم بين بتن و پروفيل فولادى تيرچه، میتواند به عنوان ، يك سقف مركب بتنى فلزى طراحى شود. در ساختمان هاى LSF منظور باربرى جانبى سازه در دو امتداد اصلى متعامد، از دهانه هاى باربر جانبى استفاده مى شود

 كه تحت عنوانload Bearing Wall)  (نمادگذارى شده است. دهانه هاى باربر به چهار روش ايجاد مى شود كه عبارتند از : سيستم دهانه هاى مهاربندى شده با اعضا قطرى، سيستم ديوار برشى با ورق فولادى نازك، سيستم ديوار باربر با پوشش هاى OSB و سيستم ديوار برشى بتن مسلح. در حال حاضر در كشور ايران استفاده از سيستم دهانه هاى مهاربندى شده با اعضا قطرى براى ساختمان هاى تا دو طبقه مسكونى و سيستم باربر جانبى ديوار برشى بتن مسلح براى ساختمان هاى تا چهار طبقه مسكونى مجاز است. اينرسى حرارتى كم اين سيستم، آن را براى استفاده دايم مانند ساختمان هاى مسكونى با مشكلاتى روبه رو مى سازد، ولى در عين حال عملكرد آن براى ساير ساختمان ها با كاربرى منقطع مناسب است. عملكرد صوتى ديوارها و سقف هاى ساخته شده با اين سيستم در صورت رعايت تمهيدات لازم به راحتى پاسخ گوى انتظارات تعيين شده در مقررات ملى ساختمان است. مواد تشكيل دهنده LSF بار حريق ندارند ولى پروفيل هاى سرد نورد شده مقاومت كمى در برابر حريق دارند و بايد به خوبى محافظت شوند. يكى از دلايل كاربرد گچ به عنوان پوشش داخلى اين سيستم ها، دست يابى به اين هدف است. از عمده مزاياى ساختمان هاى سبك فولادى(LSF)  كاهش جرم ساختمان است كه تاثير فراوانى در جهت كاهش هزينه هاى ناشى از مصالح، نيروى انسانى و نيز زمان احداث پروژه ها خواهد داشت. به كارگيرى اين سيستم در ساختمان هاى 5 طبقه كشور با رعايت تمهيدات خاصى مقدور است وبه نظر مى رسد به عنوان يك گزينه در انبوه سازى می تواند موفق باشد، مشروط بر آن كه به لحاظ عملكرد سازه ا ى، طراحى و اجراى آن، محدوديت ها و ضوابط موجود در ساير آئين نامه ها بررسى و براى كشور تدوين و تهيه شود. قدر مسلم آن كه  اصلاحاتى در خصوص مقاطع ستونى، اعضاء قطرى مهاربند و نيز اتصالات اين سيستم مورد نياز است، كه بايد به نحو شايسته ا ى به آن  پرداخته شود. اين سيستم در زمينه هاى انرژى، حريق، آكوستيك و سازه در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، مورد ارزيابى قرار گرفته و كاربرد آن در حيطه الزامات ارائه شده، مجاز است.

 

الزامات طراحى و اجرا براى سيستم هاى ساختمانى قاب هاى سبك فولادى سرد نورد شده (LSF)

-1 در مناطق با خطر نسبى كم، متوسط و زياد (مطابق آئين نامه2800 ايران) استفاده از اين سيستم سازه ا ى به عنوان قاب ساختمانى ساده به همراه ديوار برشى بتن مسلح حداكثر در پنج طبقه يا ارتفاع  18 متر از تراز پايه بلامانع است.

-2 استفاده از اين سيستم در مناطق با خطر نسبى كم، متوسط و زياد) مطابق آئين نامه 2800 ايران) تا حداكثر دو طبقه يا ارتفاع  7/20 متر از تراز پايه، با اجراى مهاربندى قطرى بلامانع است.

-3 به كارگيرى اين سيستم در مناطق لرزه خيز با خطر نسبى بسيار زياد(مطابق آئين  نامه 2800 ايران) مجاز نيست.

-4 به کارگيرى حداكثر دهانه 5 متر و حداكثرا رتفاع ناخالص (باا حتساب ضخامت سقف  60/3 (متر براى هر طبقه در اين سيستم مجاز است.

-5 طراحى كليه اجزاء و اتصالات بر اساس استانداردهاى  AISI و طرح سازه ا ى و لرزه ا ى آن بر اساس آئين نامه های IBC 2003 ASCE  7-05 و ويرايش هاى بعد از آن انجام گيرد.

-6 كنترل سازه در مقابل بارباد بر مبناى مقررات ملى ساختمان ايران مبحث ششم و با در نظر گرفتن سيستم مقاوم در مقابل بارجانبى ناشى از زلزله كه در بندهاى 1 و 2 آورده شده است انجام شود.

-7 رعايت محدوديت حداكثر بار زنده و مرده به ترتيب 250 كيلوگرم بر مترمربع و 350 كيلوگرم بر مترمربع براى سقف ها الزامى است.

-8 رعايت مشخصات فولاد سرد نورد شده بر اساس استاندارد  ASTM الزامى است.

-9 رعايت ضوابط فصل 21 آئين نامه  ACI 318 -05  ويرايش هاى پس از آن براى طراحى ديوارهاى برشى بتن مسلح الزامى است.

-10 تأمين ضوابط ديافراگم صلب براى كليه سقف ها الزامى است.

-11 كليه اتصالات اعضاى قائم به اعضاى افقى می بايد به گونه ا ى باشند كه يك پا رچگى اعضا در ارتفاع سازه تأمين شود.

-12 ضوابط مربوط به اجزاء اتصالى شامل پيچ خودكار، پيچ و مهره می بايستى مطابق آئين نا مه. AISCو استاندارد AISI تأمين شود.

-13 در صورت استفاده از اتصالات جوشى، رعايت ضوابط و مقررات مربوط به جوشكارى اعضاء سرد نورد شده مطابق استاندارد AISI و آئين نا مه هاى AISC و AWS الزامى است.

 -14 سقف ساز ه ا ى اين سيستم متشكل از تيرچه فلزى و دال بتن مسلح فوقانى به صورت مقطع مركب است كه می بايد بر مبناى ضوابط مقاطع مركب آئين نامه AISC  و دال هاى بتن مسلح بر مبناى آئين نامه تأمين ACI شود.

 -15 به كارگيرى مصالح بنايى در ديوارهاى خارجى و داخلى مجاز نيست. حداكثر وزن متر مربع سطح ديوار تمام شده در جداكننده هاى داخلى نبايستى بيشتر از 50 كيلوگرم بر متر مربع و در ديوارهاى خارجى نبايستى بيشتر از 100 كيلوگرم بر مترمربع باشد.

-16 لازم است تمهيدات لازم به منظور عدم مشاركت پانل هاى غير باربر و جداكننده ها در سختى جانبى سازه صورت پذيرد.

-17 لازم است تمهيدات لازم متناسب با شرايط مختلف اقليمى و محيط هاى خورنده ايران صورت پذيرد.

-18 كليه مصالح و اجزاء در اين سيستم اعم از معمارى و سازه ا ى از حيث دوام، خوردگى، زيست محيطى و غيره می بایستی بر مبناى مقررات ملى ساختمان ايران و يا آئين نا مه هاى ملى يا معتبر بين ا لمللى شناخته شده و مورد تأييد، به كار گرفته شود.

-19 الزامات مربوط به انرژى بايد مطابق مبحث نوزدهم مقررات ملى ساختمان رعايت شود.

-20 در صورتى كه عايق حرارتى به صورت پركننده اجرا شود، بايد نوع و ضخامت عايق، مقاومت حرارتى مورد نياز را تأمين كند.

-21 به منظور كاهش اثر پل حرارتى، لازم است حد فاصل وادارها (Stud) و لايه خارجى جداره با نوعى عايق حرارتى  متراكم پر شود.

-22 لازم است ملاحظات كامل هوابندى در جداره هاى داخلى و خارجى، بازشوها و هم چنين محل نصب اجزاء اتصالى نظير پيچ و مهره، با توجه به اقليم مورد نظر و نيز خطر ميعان به عمل آيد.

-23 رعايت مبحث سوم مقررات ملى ساختمان درخصوص حفاظت ساختمان ها در مقابل حريق و هم چنين الزامات نشريه شماره 444 مركز تحقيقات ساختمان و مسكن مربوط به مقاومت جداره ها در مقابل حريق با درنظر گرفتن ابعاد ساختمان، كاربرى و وظيفه عملكردى اجزاى ساختمانى الزامى است.

-24 صدابندى هوابرد جداكننده هاى بين واحدهاى مستقل و پوسته خارجى ساختمان و صدابندى سقف بين طبقات می با يست مطابق مبحث هجدهم مقررات ملى ساختمان تامين شود.

-25 اخذ گواهی نامه فنى براى محصول توليدى، پس از راه اندازى خط توليد كارخانه، از مركز تحقيقات ساختمان و مسكن الزامى است.