سازه های سبک مدرن

فولاد سرد چیست ؟ 
اجزای خانوادة فولاد سرد (CFS)از ورق های فولادی سازه ای ساخته می شود که از طریق پرس ورقهای بریده شده ویا رول فرمینیگ فولاد توسط مجموعه ای از قالب ها شکل داده می شوند برای شکل دهی به این شیوه به عملیات حرارتی نیاز نمی باشد (برخلاف فولاد نورد گرم) وبنابراین آنها را با نام فولاد سرد می شناسند . 
اعضای خانوادة فولاد سرد ودیگر محصولات آن نازک تر ، سبک تر ودارای تولید ساده تری بوده ونوعا" نسبت به همتاهای تولیدی به شیوة نورد گرم خود از هزینه های کمتری برخوردارند گستره ای از ضخامت های مختلف فولاد برای برآورده کردن نیازهای سازه ای وغیر سازه ای در دسترس می باشند .

چرا CFS راانتخاب می کنند ؟ فریم های فولاد سرد در طی سالیان اخیر بنابه دلایل متعددی مورد توجه مصرف کنندگان قرار گرفته وتوانسته است که سهمی از بازار را به خود تخصیص دهد . در واقع بیش از 50% از سازه های خانه سازی در ها وایی CFS می باشند. دلایل متعددی برای جلب توجه به سمت فریم های فولاد سرد وجود دارد. فریم های CFS برای کف ودیوارهای داخل بسیار با محصولات چوبی مهندسی و cement board وسازگار می باشند . 
مطالعات زمان سنجی متعدد نشان داده اند که مزایایی هزینه ای برای کاربران با تجربه CFS در حدود 2 تا 6درصد کل هزینه بنا می باشند که وابسته به نوع خانه است. همچنین CFS ازتلرانس های ابعادی دقیقی برخوردار است . وبرای مناطقی با مشکل حشرات وموریانه مواجه می باشند گزینه مناسبی است .هیچ دلیلی وجودندارد که منابع ...

وجودندارد که منابع موجود برای کمک به طراحان از تسهیلات هزینه ای خاصی برخوردار باشند. 
فریم های CFS آزادی در راهکارهای طراحی را ارایه می کنند که نسبت به استفاده از فریم سنتی با صرفه تر خواهند بود . (به عبارتی فضای باز بیشتر ،‌تیرهای بلند ترو سقف های بلند)

مزایای فریم های CFS 
برخی از کیفیات منحصر به فرد فریم های فولادی عبارتنداز : 
1- فراوانی : اعضای خانوادة فولادهای سرد به راحتی توسط توزیع کنندگان محلی تامین کنندگان ومصالح ساختمانی در دسترس می باشند . 
2- ثبات قیمت: بهای فولاد در طی دو دهه اخیر تقریبا ثابت بوده است . 
3-کیفیت یکپارچه : فولاد دارای گره ،پیچش ویامعایب موضعی نمی باشد . همواره ا زنظر ابعادی دقیق بوده وتحت تلرانس های تعیین شده ای تولید می گردد . 
همخوانی با استانداردها، فریم های CFS تحت استاندارد های ICC,CABO, IBC ,IRC قرار دارند ، عدم اشتعال ومقاومت بالای آنها امکان استفاده آنها را در ساختمانهایی تا ارتفاع 6 طبقه فراهم می آور ند. 
4-انعطاف در طراحی: اعضای خانواده CFS در اندازه های مختلف موجود می باشند وطراح را قادر به برآورده ساختن ملزومات مورد نیاز خود برای بارها ، تحت شرایط اقتصادی ودستیابی به طول تیرهای بلند می نماید. 
5-وزن سبک:لیستوفر وزن فلز مصرفی در CFS تاحد 40% نسبت به وزن آهن آلات مرسوم در نورد گرم از مصرف کمتری برخوردارند که این امر وزن سازه را کاهش می دهد . 
6-نصب آسان: سوراخهای موجود بر روی این سازه ها نصب خطوط الکتریکی، لوله کشی ومکانیکی را سهولت می بخشد 
7-ارتجاع کمتر: فریم های CFS توسط پیچ بهم متصل می گردند واین امر مجازا پس زدگی میخ ها را در روش ساخت منازل چوبی حذف می کند. 
8-ظاهر مشابه: پس از نصب سطوح نهایی نمای داخل و خارج، ساختمانهای CFS و فولادی از هم قابل تشخیص نخواهند بود. 
9-عدم اشتعال : فولادقابل اشتعال نمی باشد . از انتشار آتش جلوگیری بعمل می آورد وبه راحتی با مقررات اشتعال پذیری تطابق می نمایند . 
مشخصات :

When specifying CFS framing members, the universal designator system is typically used. The "STUF" designation identifies any common CFS member using: 
• Web Depth (D), expressed in 1/100th inches, 
• Flange width (B), expressed in 1/100th inches, 
• Minimum Base Metal Thickness (t), expressed in mils (1/1000th inches), and the following designators:

Example: Designation for a 5-½"-16 gauge C-shape stud with 1-5/8" flanges: 550S162-54

CFS members are typically labeled with manufacturer's identification or logo, minimum uncoated steel thickness, minimum yield strength and coating designation (if other than minimum) at a minimum spacing of 48 inches along the length of the member. For users that are accustomed to the old "gage" system of steel thickness, the following conversions may be useful.

عضوهای CFS عمدتا توسط علامت شناسایی با لوگوی تولید کننده ، حداقل ضخامت فولاد بدون پوشش ، حداقل تنش شکست ومشخصات پوشش در حداقل فضای 46 اینچ در طول عضو برچسب زنی می شوند ، تبدیلهای زیر می توانند برای کاربرهای آشنا به سیستم ضخامت فولاد (gage)مفیدباشند .

ضخامت فولاد (mil) ضخامت فولاد gauge کد رنگ Ast/4-c955 
18 25 
27 22 
33 20 سفید 
43 18 زرد 
54 16 سبز 
68 14 نارنجی 
97 12 قرمز

آیا خانه های فولادی در معرض خوردگی قرار دارند ؟ مالکین منازل انتظار دارند که خانه هایشان یک عمر یا بیشتر دوام داشته باشند بنابراین، وجود سیستم حفاظتی مناسب در مواد فریم ها برای تحقق این منظور لازم می باشد درمورد فولاد این کار توسط گالوانیزه سازی انجام می گیرد عضوهای فولادی واقع درداخل منازل همچون فریم کف یا دیوارها، سطح خوردگی بسیار کمتری دارند مطالعات نشان داده اند که فولاد با پوشش مرسوم روی G40 بایستی تحت این شرایط تا بیش از 100سال عمر کند . تمامی عضوهای سازه های دارای حداقل پوشش فلزی G60 (یا معادل آن) می باشند . عضوهای فریم غیر سازه ای نیز دارای حداقل پوشش فلزی G40(یا معادل) می باشند . عدم نصب تیرچه های CFS در تماس با مس ضروری است . مواد CFS با چوب خشک دیوارهای پیش ساخته، محصولات ایزولاسیون ویا گچ خشک وسیمان وارد واکنش نمی شوند .درآب وهواهای خاص ونامساعد همچون ساحلی بایستی از پوشش G70برای حفاظت سازه ها استفاده گردد . مانند هاوایی که درآن خوردگی ، موریانه ، زمین لرزه جزو ملاحظات خاص محسوب می گردند .

مواد مورد نیاز سطح مقطع Cشکل ،گونه مرسوم درفریم های CFS محسوب می شود . یک عضو Cشکل متشکل از یک صفحه جان، یک بال ویک لبه سوراخدار و یا بدون سوراخ می باشد . نبشی، صفحات ، کانالهای زیر سازی وکلاهی نیز می توانند موجود باشند . ضخامت عضو برحسب mils (یک هزارم اینچ) بیان می شود البته سیستم gauge هنوز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد .(هر چه gauge بالاتر باشد ضخامت کمتر است) . فولاد دربین دیگر مصالح ساختمانی از بیشترین نسبت مقاومت به وزن برخوردار است . 
عضوهای فریم CFS توسط عملیات سرد از ورقهای فولاد سازه ای وبرطبق یکی از استانداردهای زیر شکل دهی می شوند . 
• ASTM A 653. Grades 33.37.40 &50(Class 1,3) 
• ASTM A 722: Grades 33,37,40 & 50A 
• ASTM A 875: Grades 33,37,40, & 50(Class 1,31) 
فولادهای که برطبق استاندارد ASTM A653 ساخته می شوند بایستی در موارد ملزومات تنشی وارتجاعی با نسبت مقاومت تنشی به نقطه تسلیم حداقل 1.08 وازدیاد طول کل حداقل 10%برای طول 2"و%7 برای 8" همخوانی داشته باشند . 
تهیه کردن و حمل و نقل 
CFS را معمولاً می توان از پخش کننده های اسکلت فولادی ، تهیه کننده تیغه ها یا تولید کنندههای اسکلت های فولادی ، تهیه کرد. 
اجزاء فولادی به صورت دسته یا پالت وجود دارند . با یک جرثقیل می توان تخلیه بار را به راحتی انجام داد . با طراحی برش های دقیق می توانید کار را ساده کنید . نرم افزار Steelxpert یک ابزار عالی برای طراحی این برش هاست . همچنین توصیه می شود که مواد درخواستی را 15% بیشتر سفارش دهید . برای دریافت یک کپی از NT5-99 یا نرم افزار Steelxpert به سایت اینترنتی زیر مراجعه کنید : 
http:// www.steelframingalliance.com/ 

اتصال دهنده های اجزاء CFS پیچ های خودکار دریل کننده (یا پیچ های نفوذ کننده ) شایع ترین اتصال دهنده ها هستند دیگر تکنولوژی های اتصال مثل اتصال دهنده های بادی ، پودری و چین دار( بدون اتصال دهنده ) نیز قابل استفاده می باشند . 
• اتصالات فولاد به فولاد ، معمولاً از پیچ های سرعت شماره 2/1-8 اینچ برای اتصال تیرچه ها / پایه ها به ناودانی ها استفاده می شود .از پیچ های دریل کننده شماره 4/3-10 اینج برای فولادهای ضخیم تر استفاده می شود. از پیچ های دریل کننده با سطح مقطع کوچک برای مواد سخت استفاده می شود . پیچ ها باید با حداقل فاصله مرکزی 0.5 اینچ از یکدیگر نصب شوند. 
• اتصالات چوب به فولاد : معمولاً از پیچ شماره 8 دریل کنند به همراه نقطه راهنما برای اتصال چوب به فولاد استفاده می شود . پیچ های خود دریل شونده با سر مخروطی نیز برای وارد شدن به چوب بدون ایجاد ترک در آن طراحی شده اند . پیچ هایی که سر آن آنها ویفر است برای اتصال مواد نرم به پایه های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند . از پیچ های سرپخ نیز برای نفوذ در جسم بدون ایجاد خرابی یا ترک در سطح پرداخت استفاده می شود . 
پیچ های پوشش ها باید قبل از اینکه سطح پوشش را به داخل فشار دهند ، آن را سوراخ کرده و از آن بگذرند. 
• اتصالات صفحات گچی به فولاد . صفحات گچی با پیچ های سرتیز مخروطی شماره 6 اینچ (با نام پیچ تیغه ) ، متصل می شوند . از یک تعیین کننده عمق جهت جلوگیری از ایجاد خسارت به صفحه گچی استفاده کنید. برای فولادهایی با ضخامت بیشتر از 43mils از پیچ های مخروطی خود دریل شونده استفاده کنید .

منابع تولید کننده : 
تولید کننده های ملی و ناحیه ای ، واحدهای نورد ، تامین کننده ها و توزیع کننده های فولاد سرد را می توانید در وب سایت زیر بیابید : 
http:// www.steelframingalliance.com/ 

تولید کننده ها می توانند اطلاعات جزئی تری شامل انواع گزینه ها ، ابعاد ، جداول طراحی و خصوصیات ارائه کنند . 
انجمن تولید کننده های تیرچه های فولادی (SSMA) ، یک کاتالوگ جامع و یکپارچه شده از تولیدات مسکونی و تجاری سبک ارائه کرده است . 
انتخاب یک تولید کننده یا یک واحد نورد که حمایت فنی و خصوصیات دلخواه را به همراه محصول به شما ارائه کند (مثل شکل خاص برای یک معماری تک ) یک مسئله مهم است . مواردی نیز درباره موثر بودن راهنمایی ها وجود دارند که باید بررسی شوند . 
گو اینکه این مسائل معمولاً با تجربیات شخصی یا مشاوره با یک استاد آشنا با CFS حل می شوند .شرکت سازه های سبک مدرن البرز داری دانش طراحی ، محاسبات ، تولید ، نصب وآموزش میباشد. 
باید توجه داشت که یک منحنی یادگیری برای هر فن آوری جدید وجود دارد که باید پیموده شود. اما با یک رویکرد خوب ، تکنولوژی های روز می توانند سود آوری خوبی داشته باشند .

منابع اطلاعات فنی 
اطلاعات فنی درباره فولاد سرد را می توانید در وب سایت North American steel framing alliance به آدرس http://www.steelframingalliance.com بیابید . این وب سایت به سایت های دیگر از جمله light gauge steel Engineers Association با آدرس زیر /http:// www.Igsea.com لینک دارد . 
هر دو وب سایت دارای اطلاعات مفیدی برای طراحان ، سازندگان و افراد بررسی کننده رعایت شدن قوانین که به یادگیری علاقه مند هستند، می باشند . 
فولاد سرد همچنین در قوانین بین المللی ساخت ساختمان ، منتشر شده د ر سال2000 ، توسط International code council. مورد توجه قرار گرفته است . 

انجمن محلی فولاد 
8 انجمن محلی فولاد (علاوه بر انجمن ملی ) برای اشاعه اقتصادی وعملی CFS در ساختمان های مسکونی و تجاری سبک ، به وجود آمدند . این انجمن ها همچنین به تربیت و آموزش سازندگان ، پیمان کاران و طراحان پرداختند . بسیاری از این انجمن های دارای وب سایت و خبرنامه هستند و نشست های مرتبی برگزار می کنند .
انجمن های محلی می توانند مکان بزرگی برای دیدار تامین کنندگان محلی ، پیمان کاران، سازندگان و طراحان باشند . 
انجمن Mid Atlantic Steel Framing ایالات Pennsylvania ,Delaware, Virginia, Maryland ,Newjersey , District of Colombia را تحت پوشش دارد . 
این انجمن 27 عضو دارد. که نماینده صنایع مختلف هستند و همچنین دارای خبرنامه فصلی و یک وب سایت به آدرس http:// www.masfa.com می باشد .

طراحی یک خانه با استفاده از اسکلت CFS 
کلا سه منبع برای راهنمایی طراح برای ساخت خانه ای با کاربرد CFS وجود دارد : 
1. Prescriptive Method for Residential Cold-Formed Steel Framing, 2000 Edition;
2. Sections R505, R603 and R804 of the International Residential Code, 2000 Edition; and, 
3. Manufacturer technical data.

دیگر موارد چاپ شده و بولتن های فنی برای اجزاء خاص یا روش های طراحی نیز در دسترس می باشند .

1. Design Guide for Cold-Formed Steel Trusses 
2. Shearwall Design Guide 
3. Low-Rise Residential Construction Details 
4. Durability of Cold-Formed Steel Members 
5. Builder's Stud Guide 
6. L-Shaped Header Field Guide 
7. Builder's Guide to Residential Steel Floors 
8. Inspection Checklist for Cold-Formed Steel Framing 
9. Shear Transfer at Top Plate: Drag Strut Design 
10. Vertical Lateral Force Resisting System: Boundary Elements 
11. Lateral Load Resisting Element: Diaphragm Design Values 
12. Screw Fastener Selection for Light Gauge Steel Frame Construction 
For unique conditions, it may be necessary to use the AISI Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members 
با دانستن راهنمایی های بالا ، اکثر تصمیمات طراحی CFS را می توان به سادگی وبا استفاده از جداول راه حل ها و جزئیات اتصالات گرفت.

اما نکات طراحی که می توانند برای تازه کاران مفید باشند در زیر ارائه می شود: 
1- رویکرد گروهی شامل پیمان کار ، سازنده ، تولید کننده ، طراح ، مالک مفید است . این بدان معنی است که کل گروه باید هر چه زودتر ، و حتی در طول طراحی در روند داخل شوند. 
2- مطمئن شوید که پیمان کار روشهای استفاده از CFS را به خوبی می داند . یک طرح ضعیف می تواند به شکل بدی در تکنولوژی CFS منعکس شود. 
3- همیشه از خط مشی ایمنی و سلامت شغلی ناظران پیروی کنید 
4- تماس اجزای ساختمانی بایستی به صورت عمودی به محل فونداسیون حمل شوند . مگر اینکه حمل افقی از خصوصیات عضو مربوطه محسوب شود 
5- هنگام نصب اعضای فولادی به فولادی ابزار ذیل بایستی با سرعت پائین تر از 2500red/min حرکت کند تا از نصب ناصحیح جلوگیری گردد. 
6- لوله کشی را حتی الامکان داخل زمین و دیواره های داخلی انجام دهید 
7- از قرار دادن لوله ها در دیوارهای خارجی پرهیز کنید زیرا می تواند با اعضای ساختمانی تداخل داشته باشد و یا ارزش دمایی دیوار را کاهش دهد. 
8- سخت کننده های صفحات حمال در مخل گره های سقف ها فراموش نشود. این اجزا ضروری می باشند. سخت کننده ها را می توان در سمت دیگر مخل گره های سقف ها نیز نصب نمود. 
9- از راهنمایی طراحی حرارتی (http://www.stealframing alliance.com) برای فهم ضخامت مناسب استفاده کنید. 
10- عایق های پلاستیکی ، واشرها و مجاری و یا دیگر روشهای حفاظتی کابلها را بایستی جهت محافظت از پوششهای پلاستیکی کابل های برق هنگامی که از سوراخهای اعضای CFS عبور می کند استفاده نمود . 
11- همیشه از جدا بودن لوله های مسی از اسکلت فلزی به وسیله عایق های پلاستیکی و یا دیگر روش های مجاز اطمینان حاصل نمائید . 
12- جزئیات تولیدی فولاددر رابطه بااشتعال را می توانید در Ul's fire cypsum A ssociation fire Resistance Design Manual ، یا دیگر نشریات بیابید. 
13- تمام پایه های تحمل کننده بار ، باید در ناودانی هایی با حداکثر شکاف 8/1 اینچ بین انتهای پایه و کف ناودانی ها ، بنشینند.

به نقل از  www.irancivilcenter.com