سازه LSF

سازه LSF چیست؟

سازه فلزی ال اس اف (Light Steel Frame یا LSF) یک سیستم ساختمانی پیشرفته و پیش‌ساخته است که از قاب‌های فولادی سبک ساخته شده از پروفیل‌های فولادی نورد سرد (CFS) تشکیل می‌شود. این پروفیل‌ها معمولاً از ورق‌های گالوانیزه با ضخامت ۰.۷ تا ۳ میلی‌متر (اغلب ۰.۸ تا ۱.۲ میلی‌متر) ساخته می‌شوند و به شکل‌های C، U، Z یا Sigma هستند. این پروفیل‌ها با استفاده از پیچ‌های خودکار، پرچ‌ها یا جوش‌های نقطه‌ای به هم متصل می‌شوند. دیوارها، سقف‌ها و کف‌ها با پانل‌های سبک مانند گچ‌برگ، سیمان فیبر بورد، OSB یا ورق‌های فلزی پوشانده می‌شوند. برای عایق‌بندی حرارتی، صوتی و رطوبتی، از مواد مختلفی مانند پشم سنگ، پشم شیشه، فوم پلی‌استایرن (EPS) یا پلی‌یورتان استفاده می‌شود که می‌تواند ضریب انتقال حرارت را تا U-value=0.15 W/m²K کاهش دهد. این سیستم عمدتاً برای ساختمان‌های کم‌طبقه (تا ۵-۶ طبقه) مناسب است، اما با ترکیب با سیستم‌های هیبریدی می‌تواند تا ۱۰ طبقه هم برسد. این سازه فلزی سبک در دهه ۱۹۵۰ در کشورهای پیشرفته مانند آمریکا و کانادا توسعه یافت و در ایران برای ساخت خانه با سازه ال اس اف ، ساخت ویلا با سازه ال اس اف، افزودن طبقه به ساختمان‌های موجود، سازه‌های صنعتی سبک و حتی مدارس و بیمارستان‌های موقت کاربرد دارد.

مزایای سازه LSF

1. سرعت ساخت بالا: اجزای سازه ساختمانی ال اس اف در کارخانه پیش‌ساخته می‌شوند و مونتاژ در محل تنها ۲۰-۳۰% زمان ساخت سنتی را می‌گیرد. برای مثال، یک خانه ۲۰۰ متری می‌تواند در ۱۰-۱۵ روز مونتاژ شود، در حالی که بتن نیاز به ۲-۳ ماه خشک شدن دارد. این سرعت به دلیل استفاده از نرم‌افزارهای طراحی مانند Tekla یا FrameCAD است که دقت را افزایش می‌دهد و ضایعات را به کمتر از ۲% می‌رساند.
2. وزن سبک: وزن سازه سبک ال اس اف حدود ۲۵-۵۰ کیلوگرم بر متر مربع است، که ۳۰-۵۰% سبک‌تر از چوب و تا ۹۰% سبک‌تر از بتن است. این امر حمل‌ونقل را آسان می‌کند (با کامیون‌های معمولی) و بار مرده ساختمان را کاهش می‌دهد، که در مناطق زلزله‌خیز مانند ایران حیاتی است.
3. دوام و استحکام: فولاد گالوانیزه با پوشش روی تا ۲۷۵ گرم بر متر مربع، مقاوم به خوردگی، آتش (تا ۱-۲ ساعت با پوشش‌های ضدآتش مانند Intumescent Paint)، آفات، پوسیدگی و رطوبت است. در تست‌های زلزله، LSF تا ۸ ریشتر مقاومت نشان می‌دهد به دلیل انعطاف‌پذیری بالا (Ductility Factor تا ۴-۶).
4. هزینه پایین نگهداری: نیاز به تعمیرات کم (هر ۱۰-۱۵ سال یک بار بررسی پوشش‌ها) و صرفه‌جویی ۲۰-۳۰% در هزینه‌های نگهداری نسبت به چوب یا بتن، زیرا فولاد حساس به تغییرات آب‌وهوایی نیست و می‌تواند در برابر طوفان‌های تا ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت مقاومت کند.
5. انعطاف‌پذیری طراحی: اجازه طراحی‌های باز با دهانه‌های تا ۱۲ متر بدون ستون، ادغام با سیستم‌های هوشمند (مانند IoT برای کنترل انرژی) و قابلیت گسترش آسان (افزودن طبقه بدون تخریب).
   پایداری محیطی: ۱۰۰% قابل بازیافت، مصرف مواد کمتر (تا ۵۰% کمتر از بتن)، تولید CO2 پایین‌تر (تا ۲۰% کمتر) و کاهش ضایعات ساختمانی به کمتر از ۵%.
6. عایق سازه ال اس اف: با عایق‌های پیشرفته، کاهش مصرف انرژی تا ۵۰% (R-value تا ۳۰)، عایق صوتی تا ۵۰ دسی‌بل و مقاومت به رطوبت با لایه‌های Vapor Barrier.
7. اقتصادی بودن در بلندمدت: کاهش هزینه‌های نیروی کار (تا ۴۰%) و حمل‌ونقل، و بازگشت سرمایه سریع‌تر به دلیل ساخت سریع.

معایب سازه LSF

1. هزینه اولیه بالاتر: حدود ۲۰-۳۰% گران‌تر از چوب یا بتن ساده در پروژه‌های کوچک (به دلیل هزینه پروفیل‌های گالوانیزه و تجهیزات کارخانه‌ای)، هرچند در بلندمدت جبران می‌شود.
2. نیاز به نیروی متخصص: نصب نیازمند مهندسان و کارگران آموزش‌دیده است (مانند گواهینامه AISI)، و کمبود نیروی ماهر در برخی مناطق مانند ایران می‌تواند هزینه را افزایش دهد.
3. هدایت حرارتی بالا: فولاد حرارت را سریع منتقل می‌کند ( تا ۵۰ W/mK)، که بدون عایق مناسبمی‌تواند پل حرارتی ایجاد کند و مصرف انرژی را ۱۰-۲۰% افزایش دهد.
4. محدودیت در ارتفاع: مناسب برای تا ۵-۶ طبقه؛ برای ساختمان‌های بلندتر نیاز به ترکیب با بتن یا فولاد سنگین دارد، که پیچیدگی را افزایش می‌دهد.
5. حساسیت به خوردگی: اگر پوشش گالوانیزه آسیب ببیند (مثلاً در محیط‌های اسیدی یا ساحلی)، زنگ‌زدگی ممکن است رخ دهد، هرچند با پوشش‌های اضافی مانند Epoxy تا ۷۰۰ سال دوام دارد.
6. تغییرات سخت در محل: سازه پیش ساخته ال اس اف انعطاف کمتری برای تغییرات دارد، که ممکن است ۵-۱۰% تأخیر ایجاد کند اگر طراحی اولیه دقیق نباشد.
7. نیاز به مواد مکمل: برای تکمیل، به عایق، پوشش‌های ضدآتش و سیستم‌های لوله‌کشی خاص نیاز دارد، که هزینه‌های جانبی را تا ۱۵-۲۰% افزایش می‌دهد.
8. محدودیت در بارهای سنگین: برای بارهای بسیار سنگین (مانند تجهیزات صنعتی) نیاز به تقویت دارد، و مقاومت فشاری آن کمتر از بتن است.

عمر سازه LSF

عمر مفید سازه ال اس اف معمولاً ۵۰ تا ۱۰۰ سال یا بیشتر است، بسته به کیفیت مواد، نگهداری و شرایط محیطی. با پوشش گالوانیزه استاندارد (G90 یا ۲۷۵ g/m² زینک)، فولاد تا ۷۰۰ سال در برابر خوردگی مقاومت می‌کند، حتی در شرایط سخت مانند رطوبت بالا یا آلودگی صنعتی. مطالعات نشان می‌دهد که پس از ۵ سال قرارگیری در محیط باز، تنها علائم جزئی زنگ‌زدگی مشاهده می‌شود. طول عمر سازه ال اس اف در مقایسه با چوب (۲۰-۵۰ سال) یا بتن (۵۰-۷۰ سال)، ال اس اف دوام بیشتری دارد زیرا حساس به آفات، ترک‌خوردگی یا پوسیدگی نیست. نگهداری شامل بررسی سالانه پوشش‌ها و تعمیر آسیب‌های جزئی است، که هزینه آن کم (کمتر از ۱% ارزش ساختمان در سال) است. در ایران، با توجه به زلزله‌خیزی، LSF می‌تواند عمر ساختمان را تا ۳۰% افزایش دهد اگر استانداردهای ملی (مانند مبحث ۱۱ مقررات ملی ساختمان) رعایت شود.

تفاوت سازه LSF با سازه‌های دیگر

سازه ال اس اف با سازه‌های سنتی مانند بتن مسلح، فولاد سنگین، چوب یا آجر تفاوت‌های اساسی دارد. LSF سبک‌تر، سریع‌تر و پایدارتر است، اما برای بارهای سنگین کمتر مناسب. جدول زیر مقایسه دقیق‌تری ارائه می‌دهد (بر اساس مطالعات و استانداردها):

اجرای سازه LSF

سازه ال اس اف (LSF) شامل مجموعه‌ای از عناصر پیش‌ساخته و مدولار است که با هماهنگی و دقت بالا طراحی و مونتاژ می‌شوند تا یک سیستم ساختمانی سبک، مقاوم و کارآمد را تشکیل دهند. این اجزا به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که امکان ساخت سریع، کاهش وزن سازه، و انطباق با استانداردهای مهندسی (مانند AISI S100 و مبحث ۱۱ مقررات ملی ساختمان ایران) را فراهم کنند. در ادامه، اجزای اصلی سازه LSF را با جزئیات توضیح می‌دهم:

1. پروفیل‌های فولادی نورد سرد
   این پروفیل‌ها ستون فقرات و سقف سازه ال اس اف هستند و از ورق‌های فولادی گالوانیزه با ضخامت ۰.۷ تا ۳ میلی‌متر (معمولاً ۰.۸ تا ۱.۲ میلی‌متر) ساخته می‌شوند. فولاد با پوشش گالوانیزه (Z275 یا ۲۷۵ g/m² زینک) برای مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود. پروفیل‌ها به شکل‌های C (Stud)، U (Track)، Z یا Sigma هستند.
2. اتصالات
   اتصالات برای پیوند پروفیل‌ها به یکدیگر و به فونداسیون استفاده می‌شوند. معمولاً از پیچ‌های خودکار (Self-Drilling Screws)، پرچ‌ها یا جوش‌های نقطه‌ای استفاده می‌شود.
3. پانل‌های پوشش
   پانل‌های سبک برای پوشش داخلی و خارجی دیوارها، سقف‌ها و کف‌ها استفاده می‌شوند تا استحکام جانبی و زیبایی ایجاد کنند.
4. عایق‌ سازه ال اس اف
   عایق‌های حرارتی، صوتی و رطوبتی برای بهبود عملکرد انرژی و راحتی ساکنان استفاده می‌شوند.
5. فونداسیون
   به دلیل وزن سبک LSF (تا ۹۰٪ سبک‌تر از بتن)، فونداسیون ساده‌تری نیاز است.
6. سیستم‌های تأسیساتی
   سازه فلزی سبک امکان ادغام آسان تأسیسات مکانیکی، الکتریکی و لوله‌کشی را دارد، زیرا پروفیل‌ها سوراخ‌های پیش‌ساخته برای عبور کابل‌ها و لوله‌ها دارند.
   اجزا:
   – لوله‌کشی: لوله‌های PEX یا PVC برای آب و فاضلاب، که در فضای بین پروفیل‌ها قرار می‌گیرند.
   – برق کشی سازه ال اس اف : کانال‌های پیش‌ساخته در پروفیل‌ها برای کابل‌های برق و سیستم‌های هوشمند.
   – تهویه (HVAC): کانال‌های کوچک برای سیستم‌های تهویه مطبوع یا گرمایش.
7. پوشش‌های نهایی
   برای تکمیل ظاهر و عملکرد سازه، از پوشش‌های داخلی و خارجی استفاده می‌شود.
8. تقویت‌کننده‌ها
   برای افزایش مقاومت در برابر بارهای جانبی (زلزله، باد)، از مهاربندها و تقویت‌کننده‌ها استفاده می‌شود.

مقاومت سازه ال اس اف در برابر زلزله

ایران به دلیل قرارگیری روی گسل‌های فعال (مانند گسل‌های البرز، زاگرس و مکران) یکی از کشورهای زلزله‌خیز جهان است، با بیش از ۷۰٪ مناطق شهری در معرض زلزله‌های بالای ۶ ریشتر. سازه LSF به دلیل وزن سبک (۲۵-۵۰ کیلوگرم بر متر مربع) و انعطاف‌پذیری بالا (Ductility Factor بین ۴ تا ۶) در برابر زلزله بسیار مقاوم است. وزن کم LSF باعث کاهش نیروی زلزله می‌شود، زیرا نیروی زلزله (F = m × a) مستقیماً به جرم ساختمان وابسته است. در مقایسه با بتن مسلح (۲۰۰-۳۰۰ kg/m²)، LSF تا ۶۰٪ نیروی ورودی زلزله را کاهش می‌دهد. همچنین، اتصالات پیچ‌ومهره‌ای در LSF امکان جذب انرژی زلزله را فراهم می‌کند، برخلاف بتن که ممکن است ترک بخورد یا فولاد سنگین که هزینه‌بر است. در تست‌های آزمایشگاهی (مانند تست‌های Shake Table در استاندارد ASCE 7)، LSF تا ۸ ریشتر مقاومت نشان داده بدون فروپاشی کلی.

در ایران، استاندارد مبحث ۶ مقررات ملی ساختمان تأکید بر استفاده از سازه‌های سبک در مناطق با ریسک بالا دارد، و LSF به دلیل انطباق با این استانداردها گزینه‌ای ایده‌آل است. برای مثال، در بازسازی‌های پس از زلزله بم (۱۳۸۲)، سازه‌های سبک مشابه LSF برای سرعت و ایمنی استفاده شدند.

سازه LSF اصفهان

اجرای سازه LSF نیازمند دانش و تجربه تخصصی در طراحی و نصب قطعات فولادی سبک است تا ضمن حفظ مقاومت و ایمنی، سرعت و دقت در ساخت رعایت شود. شرکت رابین سازه، به‌عنوان یک مرجع متخصص در این حوزه شناخته می‌شود و خدمات کامل طراحی و اجرای سازه‌های ال اس اف را در اصفهان و سایر استان ها ارائه می‌دهد، به‌گونه‌ای که پروژه‌ها با استانداردهای کیفی بالا و حداکثر بهره‌وری انجام می‌شوند.

قیمت سازه LSF

قیمت LSF در ایران در سال ۱۴۰۴ حدود ۶-۱۰ میلیون تومان بر متر مربع برای ساخت کامل است، که اولیه آن ۲۰-۳۰% بالاتر از چوب یا بتن ساده (۴-۷ میلیون تومان/m²) است، اما در بلندمدت (۲۰ سال) تا ۲۰-۳۰% ارزان‌تر به دلیل نگهداری کم (۱% در سال vs ۳-۵% برای بتن)، صرفه‌جویی انرژی (تا ۵۰%) و ساخت سریع (کاهش هزینه نیروی کار تا ۴۰%). نسبت به فولاد سنگین (۸-۱۲ میلیون/m²)، LSF ارزان‌تر است زیرا مواد کمتر مصرف می‌کند. در مقایسه کلی، LSF در پروژه‌های متوسط (۲۰۰-۱۰۰۰ متر مربع) اقتصادی‌تر است، اما برای پروژه‌های کوچک هزینه اولیه بالاتر. عوامل مؤثر: نرخ ارز (برای واردات فولاد)، نوع عایق و منطقه (در ایران، شمال گران‌تر به دلیل رطوبت). مطالعات LCA نشان می‌دهد LSF تا ۶۵% کمتر از بتن در هزینه چرخه حیات است.

سوالات متداول

سازه ال اس اف مخفف چیست؟

سازه LSF مخفف Light Steel Frame به معنی «فریم یا قاب فولادی سبک» است.

وزن سازه ال اس اف چقدر است؟

وزن سازه‌های LSF معمولاً حدود ۳۰ تا ۶۰ کیلوگرم بر مترمربع زیربنا است، که بسته به طراحی و تعداد طبقات می‌تواند کمی تغییر کند.

امکان ساخت خانه با سازه ال اس اف وجود دارد؟

بله، با سازه LSF می‌توان خانه‌های یک یا چند طبقه ساخت، چون این سیستم سبک، مقاوم و سریع‌الاجراست و در برابر زلزله و شرایط جوی عملکرد خوبی دارد.

عمر مفید سازه lsf چقدر است؟

عمر مفید سازه‌های LSF معمولاً بین ۵۰ تا ۷۵ سال برآورد می‌شود، و با نگهداری مناسب می‌تواند حتی بیش از ۱۰۰ سال دوام داشته باشد. این طول عمر به کیفیت اجرا، شرایط محیطی و میزان مراقبت بستگی دارد.