سازه CFS چیست؟ مزایا و معایب این نوع سازه
سازه سی اف اس
CFSدر ساخت و ساز به فولاد سرد نورد شده اشاره دارد، اما در برخی نقاط جهان به عنوان فولاد سبک نورد شده ( Light Gauge Steel) یا LGS نیز شناخته می‌شود.
به طور کلی دو نوع فولاد سازه‌ای در ساخت و ساز ساختمان‌ها استفاده می‌شود: فولاد گرم نورد شده و فولاد سرد نورد شده. فولاد گرم نورد شده در دماهای بالا ساخته می‌شوند. فولاد سرد نورد می‌تواند در دمای محیط شکل بگیرد، که باعث می‌شود کار با آن آسان‌تر و کارآمدتر باشد.
سازه‌های فولادی سرد نورد شده (CFS)
سازه‌های فولادی سرد نورد شده (CFS) از ورق‌های نازک فولادی که در دمای محیط شکل داده می‌شوند، ساخته می‌شوند. این سازه‌ها به دلیل نسبت بالای مقاومت به وزن، وزن سبک، استحکام بالا، قابلیت بازیافت، انعطاف‌پذیری و سهولت در مونتاژ در صنعت ساخت و ساز بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روش های تولید فولاد سرد نورد CFS
فولاد سرد نورد (CFS) عمدتاً به محصولات فولادی اطلاق می‌شود که توسط تکنیک‌های سردکاری که در دمای محیط انجام می‌شوند، تولید می‌گردند، مانند نورد، پرس، مهر زنی، خم کردن و غیره. میله‌ها و ورق‌های فولاد نورد سرد به طور گسترده‌ای در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولاد سرد نورد شده به طور گسترده‌ای در صنعت ساخت و ساز، هم در بخش تجاری و هم مسکونی، برای اشیاء سازه‌ای یا غیرسازه‌ای مانند ستون‌ها، تیرها، تیرچه‌ها، ستون‌های عمودی، کف‌پوش، مقاطع ساخته شده و سایر اجزاء به ویژه به صورت ورق‌های نازک، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قطعات سازه‌ای فولاد سرد نورد شده اغلب از صفحات، ورق‌ها، یا نوارهای فولادی که به عنوان کلاف نیز شناخته می‌شوند، ساخته می‌شوند. این مواد توسط فرآیند پرس-خم کردن یا شکل‌دهی سرد نورد به شکل مورد نظر تبدیل می‌شوند. فرآیند شکل‌دهی سرد نورد معمول‌ترین روش برای تولید قاب‌بندی، پانل‌های سقف و دیوار است. همچنین برای ساخت قطعات سازه‌ای مانند مقاطع L,Z,C, و کلاهی استفاده می‌شود. مقاطع معمولاً از ورق‌هایی به عرض ۱.۵ متر و کلاف‌هایی به طول بیش از 1000 متر ساخته می‌شوند. ماده اولیه از کلاف تهیه می‌شود سپس برای تطابق با اندازه پروفیل، برش داده می‌شود؛ به عنوان مثال، برای پروفیل ۸۹ میلی‌متری باید اندازه برش برای ساخت این پروفیل از طریق دستگاه رول فرمینگ تنظیم شود.
کاربردها
سازه‌های CFS در موارد مختلفی کاربرد دارند از جمله:
-ساختمان‌های مسکونی و تجاری: استفاده در قاب‌بندی دیوارها، کف‌ها و سقف‌ها.
-ساختمان‌های صنعتی: کاربرد در ساخت انبارها و کارخانه‌ها.
-پل‌ها و زیرساخت‌ها: استفاده از اجزای CFS در ساخت پل‌ها، برج‌های خدماتی و دیگر پروژه‌های زیرساختی.
-ساخت مدولار: استفاده از CFS در ساخت و ساز پیش‌ساخته و مدولار که امکان مونتاژ سریع در محل را فراهم می‌کند.
مقاومت و استحکام سازه‌ای
مقاومت در برابر نیروها
سازه‌های CFS برای مقاومت در برابر نیروهای مختلف طراحی شده‌اند، از جمله:
- بارهای محوری: نیروهای فشاری یا کششی در طول عضو.
- لنگرهای خمشی: نیروهایی که باعث خم شدن عضو می‌شوند.
- نیروهای برشی: نیروهایی که باعث لغزش عضو در یک صفحه می‌شوند.
- بارهای پیچشی: نیروهایی که باعث پیچش عضو می‌شوند.
استحکام سازه‌ای
سازه‌های CFS به دلیل چندین عامل استحکام زیادی دارند:
- خواص مواد: فولاد استفاده شده در CFS دارای مقاومت کششی و تسلیم بالاست.
- شکل و طراحی: فرآیند سرد نورد امکان ایجاد اشکالی که ظرفیت سازه‌ای را افزایش می‌دهند مانند مقاطع C، مقاطع Z و کانال‌های کلاهی شکل را فراهم می‌کند.
- روش‌های اتصال: سازه‌های CFS از پیچ‌ها، پیچ‌های مهره‌ای و جوش‌ها برای اتصالات استفاده می‌کنند که اتصالات محکمی را تضمین می‌کنند.
ویژگی های مثبت سازه‌ای CFS
-نسبت بالای مقاومت به وزن کم: فراهم کردن پشتیبانی سازه‌ای قوی با استفاده از مواد و مصالح کمتر.
-دوام: فولاد ماده‌ای غیرآلی است، به این معنی که در برابر موریانه‌ها، پوسیدگی و کپک مقاوم است. یک لایه محافظ از روی و سایر پوشش‌های فلزی بر روی فولاد، دوام طولانی مدتی فراهم می‌کند که طبق مطالعات می‌تواند صدها سال بدون تخریب باقی بماند.
-مقاومت در برابر آتش: فولاد سرد نورد شده قابل اشتعال نیست و بنابراین از گسترش یا تشدید آتش‌سوزی جلوگیری می‌کند. به همین دلیل، ساختمان‌های ساخته شده از فولاد سرد نورد شده می‌توانند به طور مؤثرتری معیارهای کد آتش‌سوزی را رعایت کنند. سازه‌های غیرقابل اشتعال، مانند آن‌هایی که با قاب‌های فولاد سرد نورد شده ساخته شده‌اند، در مقایسه با قاب‌های چوبی قابل اشتعال، عملکرد بهتری در برابر آتش‌سوزی دارند. این امر اغلب منجر به کاهش نرخ بیمه و پوشش‌های برجسته برای انواع مختلف بیمه ساختمانی می‌شود.
-استحکام: فولاد، به ویژه فولاد سرد نورد شده، بالاترین نسبت استحکام به وزن را در بین تمامی مواد ساختمانی دارد. این بدان معناست که استحکام فولاد سرد نورد شده به معماران انعطاف بیشتری برای طراحی با دهانه‌های بزرگ‌تر نسبت به سایر ویژگی‌های معماری می‌دهد.
-انعطاف‌پذیری در طراحی: به راحتی قابل شکل‌دهی به اشکال مختلف.
-پایداری: فولاد در برابر بارهای سازه‌ای و تنش‌های ناشی از باد شدید، زلزله‌های شدید و نیروهای لرزه‌ای به صورت بسیار قابل پیش‌بینی واکنش نشان می‌دهد. فولاد همچنین رطوبت را جذب نمی‌کند، بنابراین استفاده از آن از بسیاری از مشکلات انبساط و انقباض مواد ساختمانی که باعث ترک‌ها، تاب برداشتن و سایر نقایص در نمای داخلی و خارجی می‌شود، جلوگیری می‌کند.
-مقرون به صرفه بودن: فولاد سرد نورد شده به روش‌های مختلف از فرآیند طراحی تا ساخت و ساز هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. فولاد سرد نورد شده همچنین با کمک به کاهش خطر آتش‌سوزی، هزینه‌های بیمه برای سازندگان و مالکان را کاهش می‌دهد. به طور کلی، فرآیندهای ساخت و ساز با پانل‌های فولاد سرد نورد شده منجر به دوره‌های ساخت سریع‌تری می‌شوند و به سازندگان امکان می‌دهند سازه‌های با قاب فولادی را ماه‌ها زودتر از مواد قاب‌بندی جایگزین تکمیل کنند و بازگشت سرمایه (ROI) را بهبود بخشند
-سهولت نصب: سبک و آسان برای حمل و نقل، کاهش زمان ساخت و ساز.
-پایداری محیطی: فولاد قابل بازیافت است که CFS را به یک انتخاب دوستدار محیط زیست تبدیل می‌کند.
معایب سازه های CFS
- هدایت حرارتی: فولاد هدایت کننده خوبی برای گرما است که می‌تواند منجر به پل‌های حرارتی شود.
- خوردگی: در صورت عدم حفاظت مناسب، مستعد خوردگی است.
- کمانش: مقاطع نازک ممکن است در بارهای بالا دچار کمانش شوند اگر به درستی تقویت نشوند.
| خصوصیات | سازه های CFS | سازه های LSF |
|---|---|---|
| نوع اتصالات | پیچ و مهره | پیچ سر مته |
| زمان تحویل | بیشتر | کمتر |
| نوع مصالح | دارای ممنوعیت در استفاده از مصالح سنتی مانند بلوک، آجر و سفال | بدون محدودیت در استفاده از مصالح سنتی |
| هزینه ها | پرداخت هزینه بیشتر | پرداخت هزینه کمتر |
| استحکام | بیشتر | کمتر |
| سیستم باربر | دیوار باربر | دیوار باربر |
| محدودیت ارتفاع | مجاز تا 2 طبقه و نهایتا تا 5 طبقه آن هم با شرط ایمن سازی و ساخت دیوار بتنی | مجاز تا 2 طبقه و نهایتا تا 5 طبقه آن هم با شرط ایمن سازی و ساخت دیوار بتنی |
| مقاومت در برابر زلزله | مقاوم در برابر زلزله به شرط رعایت ضوابط | به دلیل سبک بودن یکی از مقاوم ترین سازه ها در برابر زلزله است. |
| ضخامت ورق مصرفی | بین 5 تا 20 میلی متر | بین 2 تا 3 میلی متر |
نتیجه‌گیری
در سازه های CFS نسبت بالای مقاومت به وزن، سهولت نصب و انعطاف‌پذیری آن‌ها را به یک انتخاب جذاب برای پروژه‌های مسکونی و تجاری تبدیل می‌کند. درک تفاوت‌ها بین CFS و LSF و همچنین نقاط قوت و ضعف CFS می‌تواند به اتخاذ تصمیمات آگاهانه برای نیازهای سازه‌ای خاص کمک کند.
