صفحه اصلی

تاریخچه ی سازه های سبک فولادی ال اس اف LSF

بسیاری از عموم مردم قاب های فولادی سرد نورد  Cold formed steel frame structures را یک محصول ساختمانی جدید می دانند. اما در واقع این روش بیش از 100 سال در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار گرفته است. این آغاز تاریخچه ی سازه های سبک فولادی ال اس اف LSF می باشد. استفاده از اعضای فولادی سرد برای ساخت ساختمان ها در ایالات متحده و انگلستان در دهه 1850 میلادی آغاز شده است.

انچه در این مقاله می خوانید

بسیاری از عموم مردم قاب های فولادی سرد نورد  Cold formed steel frame structures را یک محصول ساختمانی جدید می دانند. اما در واقع این روش بیش از 100 سال در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار گرفته است. این آغاز تاریخچه ال اس اف و سازه های سبک فولادی LSF می باشد.

تاریخچه ال اس اف lsf در انگلستان

استفاده از اعضای فولادی سرد برای ساخت ساختمان ها در ایالات متحده و انگلستان در دهه 1850 میلادی آغاز شده است.سازه های ال اس اف از سال 1886 در انگلستان رواج یافتند. مقاطع مختلفی که اکثراً عملکرد غیر سازه ای یا در ترکیب با مصالح سازه ای به کار می رفتند از قطعات فولادی سرد نورد بودند مانند

استفاده ی گسترده از مقاطع و ورق های سرد نورد شده در صنعت

پوشش های بام ها

دیوارها و نماها و سقف ها

تاریخچه سازه فولادی سرد نورد
تاریخچه سازه فولادی سرد نورد

این مقاطع در استانداردهای بریتانیا BS جای گرفتند و با نگاه به آیین نامه طراحی و تولید قاب های فولادی سرد نورد نظام مند گردیدند. در سال 1914 در انگلستان برای نخستین بار مقطع C شکل سرد نورد شده، به نام استاد Stud شناخته می شد. مقطع C در صنعت ساختمان های قاب بندی شده وارد گردید و قاب بندی فلزی را شکل داد.

این قاب بندی با کاهش وزن ساختمان های چوبی تا یک سوم آن، آغاز تحولی جدید در قاب های ساختمانی بود. این قاب ها با استقبال زیادی در مجامع مهندسی آمریکا روبرو شد.

تاریخچه ال اس اف lsf در آمریکا

این قاب ها تا حد زیادی به صورت محدود در چند ساختار اساسی مورد استفاده قرار می گرفت. در جریان اکتشافات طلای کالیفرنیا در سال 1849، پیتر نایلور، یک سقف‌ساز از نیویورک، خانه‌های آهنی قابل حمل برای کالیفرنیا را تبلیغ کرد.

طبق آگهی تبلیغ شده، خانه‌های 20×15 اینچی را می‌توان در کمتر از یک روز ساخت، در حالی که ارزان‌تر از چوب، نسوز و راحت‌تر از چادر بودند. آقای پیتر نایلور در کار خود در نیویورک از سقف فلزی استفاده می کرد، بنابراین بدون شک بسیاری از اجزای این خانه های آهنی در واقع از فولاد سرد نورد تشکیل شده بودند.

در دهه‌های 1920 تا 1930، پذیرش فولاد با فرم‌دهی سرد به‌عنوان مصالح ساختمانی همچنان محدود بود، زیرا استاندارد طراحی مناسب و اطلاعات در مورد استفاده از این ماده در قوانین ساختمانی وجود نداشت.

ماشین حمل سازه های فولادی سبک
ماشین حمل سازه های فولادی سبک

تاریخچه ال اس اف از تاسیس شرکت سازه های فولادی سرد نورد

معمار هاوارداتی فیشر در اواسط سال 1932، طرح خود را توسعه داد و شرکت جنرال هاوس را تأسیس کرد. نیویورک به گزارش نیویورک تایمز نوشت همانطور که هنری فورد از یک میدان کاملاً توسعه نیافته برای فروش خودرو بهره برد، جنرال هاوس نیز امیدوار است، که از یک عرصه کاملاً توسعه نیافته برای مسکن بهره برداری کند.

 

بیشتر بخوانید : سازه های ال اس اف LSF چیست؟

 

در سال 1933، نمایشگاه قرن پیشرفت شیکاگو نمایشگاه جهانی خانه آینده را به نمایش گذاشت، که کاملاً با قاب فولادی سرد ساخته شده بود. معمار هاوارد تی فیشر بر اساس تحقیقات خود در مورد استفاده از فولاد در واگن های راه آهن و سایر صنایع تولیدی، مسئول توسعه این خانه بود.

در آوریل 1933، فیشر به شرکت خودروسازی پولمن مراجعه کرد. وی اظهار داشت که شما بیش از هر سازنده دیگری در مورد مسکن های پیش ساخته فلزی تجربه داشته اید به ما کمک کنید یاد بگیریم چگونه خانه های بدون چرخ بسازیم. او همین کار را با سایر شرکت های تولید کننده محصولات ساختمانی نیز انجام داد.

ورشکستگی شرکت سازه های فولادی سرد نورد

طبق کاتالوگ جنرال هومز در سال 1936، تقریباً دو میلیون نفر در نمایشگاه قرن پیشرفت 1933 در طی پنج ماه از نمایشگاه ما بازدید کردند. متاسفانه، کاتالوگ جزئیات کمی در مورد سیستم ساختاری مورد استفاده ارائه داده بود. علیرغم قیمت نسبتاً پایین، شرایط خوب و محبوبیت آشکار در نمایشگاه شیکاگو، شرکت در آغاز جنگ جهانی دوم از کار افتاد.

خانه های لوسترون

همچنین در طول نمایشگاه جهانی شیکاگو در سال 1933، شرکت فولاد آرمکو اولین پنل سقف فلزی درز ایستاده را معرفی کرد. در طول جنگ جهانی دوم و پس از آن، صنعت ساختمان فلزی و صنعت اسکلت فلزی شروع به تمایز رشد کردند.
قاب‌بندی راه خود را به خانه‌هایی مانند لوسترون Lustron، ساختمان‌های فلزی سقف‌دار و دیوار ها پیدا کرد.

محصولات ورقی برای توسعه ساختمان‌های ذخیره‌سازی، پناهگاه های پیش ساخته مورد استفاده قرار گرفت. این محصولات در سازه‌های مشابه برای پادگان‌ها، آشیانه‌ها و سایر امکاناتی که نیاز به ساخت سریع، سبک و قوی داشتند هم استفاده می شد. در دهه 1940، Lustron Homes تقریباً 2500 خانه با اسکلت فلزی ساخت و فروخت که نه تنها قاب آن، بلکه جزئیات، کابینت و مبلمان همگی از فولاد ساخته شده بودند.

بنیانگذار Lustron، کارل استرندلوند در اصل قصد داشت پنل‌های فولادی با پوشش مینای سرد را برای پوشش بیرونی ایستگاه‌های خدمات بسازد. به طور کلی خانه لوسترون خانه های توسعه یافته پیش ساخته فولاد لعابی بوده اند.

خانه های لوسترون زمان حال
خانه های لوسترون زمان حال

تاریخچه ال اس اف تفاوت سازه فولاد گرم نورد و سرد نورد

الزامات فولاد سازه ای نورد گرم قبلاً در قوانین ساختمانی در دهه 1930 پذیرفته شده بود. هیچ مقرراتی در تاریخچه ال اس اف برای فولاد سرد شده وجود نداشت. تفاوت‌های کلیدی بین فولاد نورد گرم و نورد سرد، اعمال مقررات نورد گرم را برای محصولات ساختاری نورد سرد غیر عملی می کرد.

شکل‌دهی سرد مواد اجازه می‌دهد که این شکل ها تفاوت زیادی با تیرهای I شکل سنتی و کانال‌های بدون لبه داشته باشند. فولاد سرد دارای ضخامت ثابت در سراسر مقطع خود، بدون فلنج‌های مخروطی، شعاع خمش در داخل و خارج گوشه‌ها هستند.

رفتار ساختاری اعضا بسیار متفاوت است. به دلیل شکل نازک آن، اعضای فولادی با فرم سرد در برخی از پیکربندی ها کمانش موضعی را با بارگذاری بسیار کم آغاز می کنند. با این حال، پس از این کمانش اولیه، اعضا می توانند قبل از تسلیم شدن و از کار افتادن عضو، بار بیشتری را تحمل کنند.

تاریخچه استاندارد سازی سازه ال اس اف

موسسه آهن و فولاد AISI که در ابتدا در سال 1855 به عنوان انجمن آهن آمریکا تاسیس شد، نیاز را در این دید که به یک استاندارد در طراحی برای فولادهای سرد در ساخت و ساز دست پیدا کند. در فوریه سال 1939، کمیته قوانین ساختمان AISI از یک پروژه تحقیقاتی در دانشگاه کرنل حمایت کرد تا اطلاعاتی را به طور خاص برای مشخصات طراحی توسعه دهد. جورج وینتر که اغلب از او به عنوان پدر فولاد سرد شده یاد می شود، این تلاش را در کرنل رهبری کرد و تا زمان بازنشستگی خود در سال 1975 در آنجا به تحقیقات در مورد فولاد سرد ادامه داد.

اولین چهار گزارش تحقیقاتی وینتر برای AISI در سال های 1940، 1943، 1944 و 1946 منتشر شد. در اولین ویرایش تاریخچه ال اس اف در سال 1946 مشخصات طراحی اعضای سازه فولادی سبک گیج گردآوری شد.

مشخصات در تاریخچه ال اس اف شامل شش بخش بود.

  • طراحی کلی
  •  رویه طراحی
  •  تنش های طراحی مجاز
  • اتصالات
  •  طراحی گل میخ های دیوار مهاربندی شده
  • آزمایش ها

در تاریخچه ال اس اف قابلیت اجرا محدود به ورق یا نوار فولادی با ضخامت کمتر از 16/3 بود. نقطه تسلیم فولاد استفاده شده از 25 ksi تا 33 ksi بود و مواد پایه مجاز برای شکل دادن مقاطع محدود به محصولات ذکر شده در مشخصات AST ، A245 و A246 بود. در مقایسه با مشخصات امروزی، داده ها بسیار محدود اما شروع کننده داستان بود. اکنون طراحان و تصریح کننده ‌ها استانداردی داشتند که از طریق آن می‌توانستند مواد را مشخص کنند. سازندگان می‌توانستند جداول مواد و ویژگی‌ها را بر اساس روش‌های استاندارد توسعه دهند.

با این حال، صنعت هنوز راه درازی در پیش داشت. اطلاعات مربوط به اتصالات به جوش محدود بود. هیچ داده ای در مورد طراحی اعضای دارای شبکه یا سوراخ های فلنج وجود نداشت. احتیاط طراحی اولیه بر اساس ضریب ایمنی 1.85 بود. در نسخه 1960 مشخصات AISI، ضریب ایمنی احتیاط طراحی اولیه از 1.85 به 1.65 کاهش یافت تا با سایر مشخصات فولادی مطابقت داشته باشد.

استفاده از تخته و ورق های گچی در تاریخچه ال اس اف

در همان زمان که قاب های فولادی سرد نورد به عنوان یک مصالح ساختمانی در حال افزایش بود، استفاده از تخته گچی نیز در صنعت ساختمان سازی در حال رشد بود. این اختراع در سال 1894 توسط آگوستین ساکت صورت گرفت. ورق گچی اصلی شکننده، ناهموار، قابل احتراق بود و لایه صافی برای پرداخت نداشت
با این حال، در طی 50 سال آینده، پیشرفت‌هایی مانند جایگزینی لایه‌های کاغذ پشمی نمدی با کاغذ، حباب هوا برای سبک‌ تر، شکننده‌ تر کردن محصول و توسعه تخته نوع X برای مقاومت در برابر آتش انجام شد. تا سال 1955، نیمی از تمام خانه های جدید با استفاده از تخته دیواری گچی و نیمی دیگر با استفاده از ورقه گچی و گچ ساخته شدند.

تاریخچه ال اس اف تاسیس انجمن مهندسین فولاد سرد نورد در سانفرانسیسکو

همچنین در اواسط دهه 1990، برخی از تولیدکنندگان فولاد ساحل غربی متوجه شدند که بسیاری از مهندسان پیچیدگی ها یا روش های طراحی مشخصات AISI را درک نمی کنند. برای کمک به ارائه راهنمایی های طراحی، اطلاعات فنی و اطلاعات کاربر پسند برای مهندسان، انجمن مهندسین فولاد گیج سبک (LGSEA) در منطقه خلیج سانفرانسیسکو در سال 1994 تشکیل شد.

این سازمان که تنها با 14 عضو شروع شد، در 10 سال به بیش از 800 عضو رسید. در سال 2005، این سازمان جز بخشی از اتحاد اسکلت فولادی شد. در اکتبر 2006 خود را به نام جدید موسسه مهندسین فولاد سرد نورد شده CFSEI معرفی کرد. این گروه هنوز هم ماموریت اصلی LGSEA را می پذیرفت که برای مهندسان و طراحان برای طراحی ایمن و کارآمد سازه های فولادی سرد نورد شده اطلاعات فراهم می کرد.

اسکلت سازه ال اس اف
اسکلت سازه ال اس اف

تاریخچه ال اس اف در کانادا، ایالات متحده و مکزیک

تلاش برای توسعه استانداردهای AISI در این مدت متوقف نشد. از زمان نسخه 1946 مشخصات، 9 نسخه بعدی با داده های به روز شده و اطلاعات اضافه شده برای طراحان منتشر و در تاریخچه ال اس اف ثبت شد. آخرین ویرایش 2001 برای طراحی اعضای سازه فولادی سرد نورد با ضمیمه 2004، حاوی مقرراتی است که در کانادا، ایالات متحده و مکزیک اعمال می شود.

تاریخچه چفت و بست در سازه فولادی سرد نورد ال اس اف

انواع چفت و بست شامل پیچ و مهره، جوش و پیچ است. در اواخر دهه 1990، AISI متوجه شد که اطلاعات طراحی برای انواع سازه‌های فولادی سرد نورد شده بسیار جامع است. مقررات ویژه‌ای برای الزامات محدودتر صنعت اسکلت فلزی مورد نیاز است. در سال 1999، AISI کمیته جدیدی به نام کمیته استانداردهای قاب بندی COFS را تشکیل داد تا استانداردهایی را برای اسکلت فلزی مورد استفاده در ساخت و ساز ساختمان با اسکلت سبک ایجاد کند.

COFS شش استاندارد را با موفقیت توسعه داده است که توسط قوانین ساختمان پذیرفته شده است.استانداردهای کلی، سربرگ، خرپا، گل میخ دیواری و جانبی توسط آئین نامه بین المللی ساختمان پذیرفته شده است. همچنین روش تجویزی و استانداردهای مقررات عمومی نیز در آیین نامه بین المللی مسکونی پذیرفته شد.

تاریخچه ال اس اف، اجرا در ایالات متحده آمریکا،کانادا و مکزیک تا زمان حال

آینده اسکلت فلزی در آمریکای شمالی امیدوار کننده تر به نظر می رسید. COFS برای توسعه استانداردهای خود در نسخه های آمریکای شمالی در حال تلاش بود. COFS در حال رسیدن به قابلیت اجرا در ایالات متحده، کانادا و مکزیک نیز هست. استانداردهای جدول داده محصول، طول و بار همچنان در حال توسعه هستند تا به مهندسان کمک کنند که محصولات استاندارد را مشخص کنند.

محصولات جدید در حال توسعه برای سازه های ال اس اف

  • سیستم‌های خرپا و پانل دیواری
  • رول‌ فرمینگ متحرک
  • سیستم‌های تیرچه و ناودانی با سوراخ‌های سفت‌شده بزرگ
  • اعضای برجسته
  • ناودانی‌های کارآمد حرارتی
  •  مقاطع جعبه‌ای همگی

این محصولات همگی در حال توسعه یا تولید هستند. CFSEI دارای راهنمای طراحی برای هر یک از استانداردهای COFS، جزئیات CAD، یادداشت‌های فنی، دوره‌های آنلاین و طراحی قاب فولادی سرد نورد ال اس اف است.

استفاده از نرم افزار در سازه های سرد نورد ال اس اف

توسعه‌دهندگان نرم‌افزار برنامه‌هایی را منتشر کرده‌اند که از مشخصات و استانداردها برای ارائه مدل‌سازی اطلاعات ساختمان سریع، دقیق و در برخی موارد سه‌بعدی تمام‌ساختار استفاده می‌کنند. مدل سازی ها شامل طراحی اعضای چارچوب فولادی می شوند. این محصولات، استانداردها و فرصت های آموزش طراحی با فولاد را آسان تر از همیشه می کند.

لینک کوتاه این مقاله

مقالات مرتبط

سیستم‌ سازه‌ هوشمند ال اس اف LSF می‌تواند سبب صرفه‌ جویی در مصالح و امور اجرایی گردد. نتیجه ی استفاده از آن وزن سازه و هزینه‌ های اجرا را کاهش می دهد. با استفاده از سیستم‌ های سازگار و مصالح هوشمند، سازه هوشمند می‌شود.

با توجه به محل قرارگیری ایران بر روی یکی از دو کمربند زلزله خیز جهان، وقوع زلزله در فلات ایران به دلیل وجود گسل های فراوان امری طبیعی است. ایران ششمین کشور زلزله خیز دنیا می باشد. کمربند زلزله 90 درصد از خاک کشور ایران را در بر گرفته است. به همین منظور در این مقاله مقاومت سازه ال اس اف LSF در زمان زلزله مورد بررسی قرار گرفته است.

معماری سازه ال اس اف به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته، در زمینه صنعتی سازی ساختمان مطرح و اجرای آن ها مورد استقبال قرار گرفته است. طراحی سازه ال اس اف بسیار مقاوم در برابر زلزله می باشد

همکاری با ویرا سازه

لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی

تماس مستقیم با ۰۲۱۶۳۷۲۹۲۱۰ در ساعات اداری