ال اس اف و زلزله
مقدمه
سیستم‌های سازهای LSF (Light Steel Frame یا قاب‌های فولادی سبک)، در سال‌های اخیر به عنوان یکی از روش‌های مدرن ساخت و ساز به سرعت جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان پیدا کرده‌اند. این نوع سازه‌ها به دلیل وزن سبک و سرعت بالای اجرا به ویژه در کشورهایی که با خطر زلزله مواجه هستند، مورد توجه قرار گرفته‌اند. یکی از مهم‌ترین مزایای این سازه‌ها مقاومت آن‌ها در برابر زلزله است. در این مقاله به بررسی تخصصی مقاومت سازه‌های LSF در برابر زلزله پرداخته می‌شود.
سازه‌های LSF از مقاطع فولادی سرد نورد شده تشکیل شده‌اند. این مقاطع به دلیل فرآیند تولید خاص، وزن سبک و انعطاف‌پذیری بالایی دارند. از مهم‌ترین ویژگی‌های مکانیکی این سازه‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
مقاومت بالا در برابر تنش‌های کششی و فشاری: فولاد نورد سرد دارای مدول الاستیسیته بالا و مقاومت خوبی در برابر بارهای جانبی و محوری است. این ویژگی در زمان اعمال نیروهای لرزه‌ای اهمیت زیادی پیدا می‌کند.
وزن کم سازه: کاهش وزن ساختمان یکی از عوامل مهم در کاهش اثرات زلزله است. سازه‌های LSF به دلیل سبکی، نیروی کمتری را در اثر زلزله تجربه می‌کنند و این امر احتمال خرابی را کاهش می‌دهد.
انعطاف‌پذیری بالا: سیستم LSF به دلیل استفاده از مقاطع نازک و سبک، انعطاف‌پذیری بالایی دارد که این ویژگی باعث جذب و توزیع بهتر انرژی زلزله می‌شود.
رفتار لرزه‌ای سازه‌های LSF به دلیل ویژگی‌های خاص این سیستم متفاوت از سازه‌های سنتی بتنی یا فولادی است. این سیستم‌ها به دلیل استفاده از دیوارهای باربر و اتصالات پیچ و مهره‌ای، عملکرد متفاوتی در برابر زلزله از خود نشان می‌دهند.
1. عملکرد لرزه‌ای دیوارهای باربر
دیوارهای باربر در سازه‌های LSF نقش اصلی را در تحمل بارهای جانبی ایفا می‌کنند. این دیوارها از صفحات فولادی نازک و یا ترکیبی از فولاد و مصالح سبک مانند گچ یا سیمان تشکیل شده‌اند که در برابر نیروهای لرزه‌ای مقاوم هستند. دیوارهای برشی به کار رفته در این سیستم‌ها، معمولاً با استفاده از ورق‌های فولادی گالوانیزه تقویت می‌شوند. این دیوارها نه تنها نیروی زلزله را جذب می‌کنند، بلکه به دلیل توزیع یکنواخت نیروها، از تمرکز تنش‌ها جلوگیری می‌کنند.
2. اتصالات پیچ و مهره‌ای
اتصالات در سازه‌های LSF به طور عمده با استفاده از پیچ و مهره انجام می‌شوند. این نوع اتصالات از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردارند و در هنگام زلزله، به جای شکستن، تغییر شکل می‌دهند که باعث جذب انرژی زلزله می‌شود. همچنین، استفاده از پیچ و مهره باعث می‌شود در صورت خرابی یکی از اعضای سازه، سایر اعضا وظیفه باربری را برعهده بگیرند و از فروریختن کلی سازه جلوگیری شود.
3. الگوریتم تغییر شکل و جذب انرژی
در سازه‌های LSF، به دلیل استفاده از مقاطع فولادی نازک، سازه‌ها تغییر شکل‌های بیشتری در برابر نیروهای لرزه‌ای از خود نشان می‌دهند. این تغییر شکل‌ها به معنای جذب انرژی زلزله و کاهش اثرات آن بر سازه است. این ویژگی باعث می‌شود که سازه‌های LSF در برابر زلزله‌های با شدت بالا نیز عملکرد خوبی داشته باشند.
بررسی تجربی و تحلیل‌های عددی
بررسی مقاومت لرزه‌ای سازه‌های LSF از طریق آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده‌اند که این سازه‌ها به دلیل وزن سبک و اتصالات مناسب، عملکرد بهتری نسبت به سازه‌های سنگین‌تر مانند بتن مسلح دارند.
1. آزمایش‌های تجربی
در آزمایش‌های لرزه‌ای انجام شده بر روی مدل‌های LSF، مشخص شده است که این سازه‌ها قادر به تحمل نیروهای لرزه‌ای با بزرگی‌های مختلف هستند. یکی از مهم‌ترین مزایای سازه‌های LSF در این آزمایش‌ها، عدم وقوع شکست ناگهانی است. در واقع، سازه قبل از رسیدن به نقطه شکست نهایی، تغییر شکل‌های قابل توجهی از خود نشان می‌دهد که این امر به ساکنان زمان کافی برای خروج از ساختمان را می‌دهد.
2. شبیه‌سازی‌های عددی
با استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل لرزه‌ای مانند ETABS یا SAP2000، رفتار سازه‌های LSF تحت بارهای زلزله شبیه‌سازی شده است. این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که سازه‌های LSF در برابر زلزله‌های با شدت بالا مقاومت خوبی دارند و تغییر شکل‌های آن‌ها بیشتر در ناحیه الاستیک رخ می‌دهد. همچنین، توزیع نیروهای داخلی در این سازه‌ها به صورت یکنواخت است و این امر از تمرکز تنش و خرابی ناگهانی جلوگیری می‌کند.
مزایای سازه‌های LSF در برابر زلزله
سازه‌های LSF به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود دارای مزایای بسیاری در برابر زلزله هستند. برخی از این مزایا عبارتند از:
کاهش وزن سازه: همان‌طور که اشاره شد، سازه‌های LSF به دلیل وزن سبک خود، نیروی کمتری در اثر زلزله تجربه می‌کنند. این امر باعث کاهش فشار وارده بر پی ساختمان و افزایش عمر مفید سازه می‌شود.
سرعت بالای اجرا: سیستم LSF به دلیل استفاده از قطعات پیش‌ساخته و نصب سریع، زمان اجرای ساختمان را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. این موضوع به ویژه در مناطق زلزله‌خیز که نیاز به بازسازی سریع پس از زلزله دارند، اهمیت دارد.
کاهش اثرات ثانویه زلزله: به دلیل انعطاف‌پذیری بالای سازه‌های LSF، احتمال وقوع تخریب‌های ناگهانی و ریزش کلی ساختمان کاهش می‌یابد. این موضوع می‌تواند اثرات ثانویه زلزله مانند آتش‌سوزی یا سقوط اجسام را کاهش دهد.
نتیجه‌گیری
سازه‌های LSF با توجه به ویژگی‌های خاص مکانیکی و رفتاری خود، یکی از بهترین گزینه‌ها برای ساخت و ساز در مناطق زلزله‌خیز به شمار می‌روند. این سازه‌ها به دلیل وزن سبک، انعطاف‌پذیری بالا و عملکرد مناسب در جذب و توزیع انرژی زلزله، از قابلیت بالایی در مقابله با نیروهای لرزه‌ای برخوردارند. با توجه به تحقیقات تجربی و شبیه‌سازی‌های انجام شده، می‌توان نتیجه گرفت که سیستم LSF می‌تواند به عنوان یک راه‌حل پایدار و امن در ساخت و سازهای آینده مورد استفاده قرار گیرد.
گروه بجین پارس اولین طراح و تولید کننده ماشین آلات رول فرمینگ
این مجموعه در سال 1389 اقدام به طراحی و ساخت خطوط تولید رول فرمینگ تمام اتوماتیک (با قابلیت پانچ CNC) به منظور تولید پروفیل های خانه های پیش ساخته ال اس اف LSF نموده است که در حال حاضر این خطوط تولید پیشرفته ترین خطوط تولید در ایران با قابلیت های منحصر به فرد می باشند.
این شرکت با به کار گیری تکنولوژی روز دنیا، ماشین آلات نوین و بهره مندی از پرسنل مجرب و متخصص در بخش های تولید، کنترل کیفیت و دیگر بخش ها توانسته همواره بر کیفیت محصولات خود بیافزاید چرا که اعتقاد ما بر این است که رمز ماندگاری و استمرار نیکنامی در بازار تداوم در تعالی و پیشبرد کیفیت است.
منابع
1. G.W. Martin, Light Steel Frame Structures, 2016.
2. M. Winterstetter, Earthquake Resistant Structures, 2019.
3. A. Mahdavian, Seismic Performance of LSF Buildings, 2021.
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله
ال اس اف و زلزله