سازه LSF

سازه LSF (Lightweight Steel Frame) یا همان قاب‌های فولادی سبک، یک نوع ساخت‌وساز صنعتی و پیش‌ساخته است؛ با استفاده از فولاد، خانه‌ها و ساختمان‌هایی می‌سازد که هم بسیار سبک‌ترند و هم در برابر زلزله مقاومت فوق‌العاده‌ای دارند.

سازه LSF چیست؟

LSF مخفف عبارت انگلیسی Lightweight Steel Frame است و معنی آن اسکلت فولادی سبک است. فرض کنید به جای استفاده از تیرآهن‌های سنگین یا بتن حجیم، اسکلت اصلی ساختمان شما از ورق‌های نازک فولادی ساخته شده باشد.

چگونه این اسکلت سبک، محکم می‌شود؟

سازه LSF یا همان ورق‌های نازک فولادی، که معمولا گالوانیزه (ضد زنگ) هستند، طی فرآیندی به نام نورد سرد در کارخانه شکل داده می‌شوند. نورد سرد یعنی بدون حرارت دادن، ورق را از میان غلطک‌ها عبور می‌دهند تا به شکل‌های خاص و دقیقی مانند حرف C، U یا M درآیند. این شکل‌دهی، در حالی که ضخامت ورق کم است (معمولا کمتر از ۳ میلی‌متر)، به آن استحکام بسیار بالایی می‌دهد.

در واقع، سازه LSF مثل یک خانه لگویی فولادی است که تمام قطعاتش در کارخانه با دقت بالا تولید شده و سپس به محل ساخت منتقل می‌شوند. این قطعات در محل پروژه با استفاده از پیچ و مهره یا پیچ‌های مخصوص به هم متصل شده و اسکلت اصلی را تشکیل می‌دهند. این اسکلت سپس با پانل‌های مختلف (مثل گچ‌برگ از داخل و از بیرون) پوشانده می‌شود تا دیوارها، کف‌ها و سقف ایجاد شوند.

قطعات اصلی سازه LSF

• وادارها (Studs): ستون‌های عمودی سبک که بار را تحمل می‌کنند و دیوارها را می‌سازند.
• رانرها (Tracks): ریل‌های افقی که وادارها در بالا و پایین به آن‌ها وصل می‌شوند.
• تیرهای کف و سقف: تیرچه‌هایی که بار سقف و کف طبقات را نگه می‌دارند.
• مهاربندها: قطعاتی که به صورت ضربدری یا مورب نصب می‌شوند تا سازه در برابر باد و زلزله ثابت بماند.
• پانل‌های پوششی: لایه‌هایی که روی اسکلت نصب می‌شوند و فضای داخلی و نمای خارجی را می‌سازند.

مزایای سازه LSF 

1. سرعت ساخت: به جای ریختن بتن و انتظار برای خشک شدن، تمام قطعات سازه از قبل در کارخانه آماده شده و فقط کافی است آن‌ها را سر هم کرد.
2. سرمایه زودتر برمی‌گردد :ساختمان سریع‌تر آماده بهره‌برداری می‌شود.
3. هزینه‌های سربار کم می‌شود: هرچه زمان ساخت طولانی‌تر باشد، هزینه‌های جاری پروژه بالاتر می‌رود.
4. ایمنی در برابر زلزله: در کشور ما که زلزله‌خیز است، ایمنی اولویت دارد.
5. وزن کم، مقاومت زیاد: سازه LSF بسیار سبک‌تر از سازه‌های بتنی یا فولادی سنگین است. می‌دانید که در زلزله، هرچه ساختمان سنگین‌تر باشد، نیروی بیشتری به آن وارد می‌شود. کاهش وزن سازه، یعنی کاهش نیروی زلزله در نتیجه ایمنی بیشتر.
6. انعطاف‌پذیری: اسکلت فولادی و اتصالات پیچی سازه LSF، در برابر لرزش‌ها انعطاف نشان داده و انرژی زلزله را جذب می‌کند، بدون اینکه ناگهان فرو بپاشد.
7. دقت بالا، ضایعات پایین: چون تمام قطعات در کارخانه و با استفاده از دستگاه‌های کامپیوتری دقیق ساخته می‌شوند، خطای انسانی و اشتباهات ابعادی تقریبا به صفر می‌رسد.
8. دقیق و بی‌نقص: قطعات کاملا دقیق هستند، پس دیگر نیازی نیست کلی مصالح را برای اصلاح ایرادات هدر بدهید.
9. صرفه‌جویی در انرژی: اگرچه فولاد رساناست، اما طراحی دیوارهای LSF این موضوع را حل کرده است.
10. عایق‌بندی عالی: فضای خالی بین اعضای فولادی در دیوارها با عایق‌های حرارتی و صوتی درجه یک پر می‌شود. 
11. طول عمر بالا و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی: استفاده از فولاد گالوانیزه (روی‌اندود شده)باعث می‌شود که اسکلت این سازه در برابر رطوبت و زنگ‌زدگی مقاوم باشد. 

چالش‌ها و محدودیت‌های LSF

هیچ روشی بدون محدودیت نیست. برای اینکه انتخابی واقع‌بینانه داشته باشید، باید چالش‌های LSF را هم بدانید:

1. محدودیت در ارتفاع ساختمان: شاید مهم‌ترین محدودیت LSF این باشد.
2. مناسب برای ساختمان‌های کوتاه: این سیستم معمولا برای ساختمان‌های نهایتا تا ۵ طبقه (با شرایط فنی خاص) یا بیشتر برای ۲ تا ۳ طبقه اقتصادی و بهینه است.
3. مشکلات سازه‌ای در ارتفاع بالا: در ساختمان‌های بلند، اعضای سبک فولادی ممکن است تحمل بارهای سنگین را نداشته باشند و طراحی آن‌ها بسیار پیچیده و پرهزینه شود.
4. هزینه اولیه مواد کمی بیشتر: در نگاه اول، خرید فولاد گالوانیزه و تولید صنعتی قطعات، ممکن است هزینه اولیه اسکلت را کمی بالاتر از ساخت سنتی نشان دهد.
5. نقدینگی بالا در شروع: چون باید بخش زیادی از قطعات در کارخانه تولید شود، به نقدینگی بیشتری در ابتدای پروژه نیاز دارید. البته یادتان باشد که صرفه‌جویی در زمان و کاهش هزینه‌های فونداسیون، این اختلاف را جبران می‌کند.
6. محدودیت در فضای باز بزرگ (دهانه‌ها): این سیستم برای تحمل بارهای سنگین روی دهانه‌های بسیار بزرگ (فاصله بین دو ستون) محدودیت دارد. حداکثر دهانه‌ای که با LSF می‌توان اجرا کرد، معمولا حدود ۵ متر است. اگر طرح معماری شما نیاز به سالن‌های بسیار بزرگ و بدون ستون دارد، ممکن است مجبور شوید از سیستم‌های ترکیبی استفاده کنید.
7. نیاز به عایق‌کاری تخصصی (پل‌های حرارتی): چون فولاد رسانای گرماست، اگر هنگام ساخت، اعضای فولادی بدون عایق مناسب باقی بمانند، ممکن است انتقال حرارت از داخل به بیرون یا بالعکس (معروف به پل حرارتی) اتفاق بیفتد.

نکته: برای حل این مشکل، باید حتما از متخصصان عایق‌کاری کمک بگیرید تا با مواد مناسب و اجرای دقیق، این پل‌های حرارتی را قطع کنند و کارایی انرژی ساختمان حفظ شود.

کاربردهای LSF

سازه LSF، در پروژه‌های مختلفی کاربرد دارد:

• خانه‌های ویلایی و شهرک‌های مسکونی

• اضافه کردن طبقه (اضافه اشکوب): بهترین کاربرد LSF است. چون ساختمان‌های قدیمی‌تر معمولا تحمل وزن زیاد را ندارند، اسکلت بسیار سبک LSF بهترین و ایمن‌ترین راه برای ساخت یک یا دو طبقه جدید روی آن‌هاست.

• ساختمان‌های اداری، آموزشی و درمانی: در ساخت مدارس، کلینیک‌ها و فضاهایی که نیاز به سرعت تحویل و کیفیت ساخت بالا دارند، بسیار پرکاربرد است.

• خانه‌های پیش‌ساخته: برای اسکان موقت، کمپ‌های کارگری و ساختمان‌های فوری، LSF به سرعت مونتاژ می‌شود.

مراحل ساخت سازه LSF

ساخت یک سازه LSF، برخلاف ساخت سنتی، کمترین دخالت انسانی را در تولید قطعات دارد:

۱. طراحی دقیق کامپیوتری

اولین و مهم‌ترین قدم، طراحی است. مهندسان با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، نقشه‌های معماری شما را تبدیل به نقشه‌های دقیق تولید و مونتاژ می‌کنند. حتی محل سوراخ‌های تأسیسات هم از قبل تعیین می‌شود.

۲. تولید در کارخانه (نورد سرد)

ورق‌های فولادی گالوانیزه وارد دستگاه‌های نورد سرد می‌شوند. دستگاه‌ها بر اساس طراحی، قطعات را با دقت میلی‌متری تولید کرده، آن‌ها را برش می‌دهند و کدگذاری می‌کنند. هر قطعه، دقیقا جای خود را در نقشه می‌داند.

۳. اجرای فونداسیون سبک

به‌خاطر وزن بسیار کم سازه، فونداسیون (پی ساختمان) مورد نیاز هم سبک‌تر و کم‌عمق‌تر خواهد بود. این یعنی صرفه‌جویی در بتن و میلگرد. در این مرحله، پلیت‌ها (بشقابک‌های اتصال) روی فونداسیون قرار می‌گیرند تا اسکلت روی آن‌ها نصب شود.

۴. مونتاژ اسکلت در محل

قطعات کدگذاری شده به محل پروژه حمل می‌شوند. تیم اجرایی، قطعات را طبق نقشه، با استفاده از پیچ‌های سرمته‌ای قوی به هم وصل می‌کنند. این مرحله شبیه چیدن یک اسکلت فلزی بزرگ است که با سرعت زیادی انجام می‌شود.

۵. پوشش‌دهی و عایق‌کاری

پس از نصب اسکلت، تاسیسات برق و آب از سوراخ‌های تعبیه‌شده در پروفیل‌ها عبور داده می‌شوند. سپس، فضای خالی دیوارها با عایق‌های حرارتی و صوتی پر شده و پانل‌های پوششی داخلی (مانند گچ‌برگ) و خارجی (مانند سمنت‌برد یا هر نمای دیگری) نصب می‌شوند.

مقایسه هزینه سازه LSF با سازه سنتی

مقایسه هزینه سازه LSF با سازه سنتی را در جدول زیر مشاهده می‌کنید:

درست است که ممکن است قیمت اولیه فولاد گالوانیزه سازه LSF کمی بالا باشد، اما صرفه‌جویی در زمان، کاهش شدید هزینه‌های فونداسیون، و کاهش ضایعات باعث می‌شود که هزینه تمام شده برای شما در مقایسه با روش‌های سنتی، بسیار رقابتی و در بسیاری از موارد، پایین‌تر باشد. 

بایدها و نبایدها در سازه LSF 

برای اینکه سازه LSF شما در ایران تأییدیه فنی بگیرد، باید مطابق با ضوابط سخت‌گیرانه‌ای باشد که توسط مرکز تحقیقات مسکن و شهرسازی تعیین شده است:

• کتاب راهنما: مهم‌ترین مرجع فنی در ایران، نشریه ۶۱۲ است. هر مهندسی که با LSF کار می‌کند، باید طراحی خود را بر اساس این آیین‌نامه انجام دهد.
• محدودیت ارتفاع: در ایران، استفاده از LSF برای ساختمان‌های حداکثر تا ۵ طبقه مجاز است، آن هم در صورتی که در کنار اسکلت LSF، از دیوارهای برشی بتنی هم استفاده شود تا پایداری کافی را تامین کند.
• فولاد گالوانیزه: باید حتما از فولاد گالوانیزه برای جلوگیری از زنگ‌زدگی استفاده شود و ضخامت این ورق‌ها طبق آیین‌نامه باید بین ۰.۵ تا ۳.۰ میلی‌متر باشد.

در آخر، سازه LSF یک روش ساخت اثبات شده، سریع و باکیفیت است که بر پایه صنعت فولاد بنا شده است. با توجه به نیازهای امروز بازار به سرعت، ایمنی لرزه‌ای و بهره‌وری انرژی، LSF به‌خصوص برای ساخت ویلاها، افزودن طبقات و ساختمان‌های اداری کوچک، یک راه‌حل بسیار مناسب به شمار می‌رود. اگرچه باید محدودیت ارتفاعی و نیاز به دقت در عایق‌کاری را در نظر بگیریم، اما مزایای اقتصادی و فنی آن، بر هر ایراد کوچکی چیره می‌شود. در صورت نیاز به کسب اطلاعات بیشتر و یا خرید فولاد آلیاژی، با کارشناسان ما تماس بگیرید.

سؤالات متداول

1. آیا سازه‌های LSF در برابر آتش‌سوزی مقاوم هستند؟
   بله، مقاومت خوبی دارند؛ اگرچه خود فولاد در دمای بسیار بالا ضعیف می‌شود، اما در سیستم LSF، اسکلت فولادی کاملا با پانل‌های مخصوص ضد حریق (مانند گچ‌برگ‌های نسوز) پوشانده می‌شود. این پوشش مثل یک عایق قوی عمل می‌کند و جلوی رسیدن حرارت بالا به اسکلت را می‌گیرد. با این تمهیدات، سازه LSF می‌تواند تا دو ساعت یا بیشتر در برابر آتش مقاومت کند و این زمان برای فرار و رسیدن نیروهای امدادی کاملا کافی است.
2. عمر این نوع ساختمان‌ها چقدر است؟
   عمر سازه‌های LSF بسیار طولانی و کاملا قابل مقایسه با ساختمان‌های سنتی است، یعنی ۵۰ تا ۱۰۰ سال یا بیشتر. دلیل این دوام بالا، استفاده از فولاد گالوانیزه است که به هیچ وجه زنگ نمی‌زند و خراب نمی‌شود. از طرفی، چون این سیستم به صورت خشک اجرا می‌شود، خبری از رطوبت و فرسایش نیست. اگر ساختمان درست ساخته و عایق‌بندی شده باشد، خیالتان از بابت طول عمر آن راحت خواهد بود.
3. آیا می‌توان نمای ساختمان LSF را سنگی یا آجری اجرا کرد؟
   بله، شما در اجرای نما هیچ محدودیتی ندارید؛ یکی از انعطاف‌های خوب LSF این است که می‌توانید تقریبا از هر نوع نمایی، چه نمای سنگی، آجری، چوبی، کامپوزیت یا سیمانی، روی آن استفاده کنید. اسکلت LSF طوری طراحی می‌شود که بتواند وزن نماهای سبک تا متوسط را تحمل کند و همچنین، با استفاده از سیستم‌های اتصال مناسب، می‌توانید مطمئن باشید که نمای ساختمان به خوبی به اسکلت وصل شده و پایداری لازم را خواهد داشت.
4. سازه LSF برای ساخت و ساز در مناطق مرطوب (مثل شمال) خوب است؟
   بله، LSF یک انتخاب بسیار عالی برای مناطق مرطوب است و حتی از سیستم‌های سنتی بهتر عمل می‌کند؛ همانطور که گفتیم، اسکلت LSF از فولاد گالوانیزه (ضد زنگ)ساخته شده است که کاملا در برابر رطوبت و فرسایش مقاوم است. علاوه‌براین، چون ساختار دیوارها از نوع خشک است و رطوبت را به خود جذب نمی‌کند، مشکل کپک‌زدگی و نم کشیدن دیوارهای داخلی، که در ساخت‌وساز سنتی مناطق مرطوب رایج است، در این سیستم به حداقل می‌رسد.
5. مشکل سبکی در سازه LSF چیست و چطور حل می‌شود؟
   بله، چون سازه LSF خیلی سبک است، ممکن است در برابر بادهای شدید یا نوسانات دمایی زیاد، کمی انعطاف‌پذیری بیش از حد داشته باشد (این را به اصطلاح توده حرارتی پایین می‌گویند). برای حل این موضوع، راهکار اصلی استفاده از عایق‌بندی بسیار قوی در تمام قسمت‌های ساختمان است تا حرارت به راحتی از دست نرود. همچنین، می‌توان از پوشش‌های داخلی و خارجی سنگین‌تراستفاده کرد تا وزن سازه کمی افزایش یابد و پایداری آن در برابر عوامل محیطی بیشتر شود.