ال اس اف و زلزله

سازه‌های ال اس اف (Light Steel Frame) به‌دلیل سبک‌وزن بودن، سرعت ساخت بالا، و انعطاف‌پذیری در طراحی، در سال‌های اخیر به یکی از گزینه‌های محبوب در صنعت ساخت‌وساز تبدیل شده‌اند.

یکی از ویژگی‌های برجسته این سازه‌ها مقاومت آن‌ها در برابر زلزله است. در این مقاله، با بررسی دقیق این ویژگی، به استانداردهای جهانی و ملی مرتبط و همچنین دلایل علمی و فنی این مقاومت خواهیم پرداخت.

—

دلایل مقاومت بالای سازه‌های ال اس اف در برابر زلزله

1. وزن کم سازه

یکی از اصول اصلی در طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله، کاهش وزن ساختمان است. نیروی زلزله به جرم سازه وابسته است و با کاهش جرم، نیروی وارده نیز کاهش می‌یابد.

سازه‌های ال اس اف با استفاده از مقاطع سردنورد (Cold Formed Steel) به طور قابل‌توجهی وزن کل ساختمان را کاهش می‌دهند. این ویژگی موجب کاهش بار جانبی زلزله بر سازه می‌شود.

2. انعطاف‌پذیری بالا

سازه‌های ال اس اف به دلیل استفاده از فولاد در مقاطع سازه‌ای، انعطاف‌پذیری بالایی دارند. این انعطاف‌پذیری اجازه می‌دهد که سازه تحت تأثیر نیروی زلزله، به جای شکست، دچار تغییرشکل‌های قابل کنترل شود و نیروی زلزله را جذب کند.

3. اتصالات قوی و طراحی مدولار

در سازه‌های ال اس اف، از اتصالات پیچ و مهره‌ای یا جوشکاری‌های استاندارد استفاده می‌شود که تنش‌های ناشی از زلزله را به خوبی تحمل می‌کنند. طراحی مدولار این سازه‌ها امکان توزیع یکنواخت بارها را فراهم می‌کند و از تمرکز تنش در نقاط خاص جلوگیری می‌کند.

—

استانداردهای بین‌المللی و ملی مرتبط با مقاومت زلزله‌ای سازه‌های ال اس اف

استانداردهای بین‌المللی

1. Eurocode 8 (EN 1998):

این استاندارد اروپایی، به طور خاص برای طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله تدوین شده است. در این استاندارد، ضوابطی برای طراحی سازه‌های سبک از جمله ال اس اف ارائه شده که شامل:

تحلیل رفتار دینامیکی سازه در زلزله.

الزامات مربوط به اتصالات و مصالح مورد استفاده.

دستورالعمل‌هایی برای کاهش تغییرشکل‌های غیرالاستیک.

2. AISI S213-19 (North American Standard for Lateral Design of Cold-Formed Steel Framing):

این استاندارد آمریکایی، طراحی قاب‌های سبک فولادی را برای مقاومت در برابر بارهای جانبی، از جمله بارهای زلزله، مشخص می‌کند. مواردی مانند تحلیل ارتعاشات، مقاومت اتصالات و ضریب رفتار سازه در این استاندارد پوشش داده شده است.

3. AS/NZS 4600 (Australian/New Zealand Standard):

این استاندارد در استرالیا و نیوزیلند برای طراحی مقاطع سردنورد استفاده می‌شود و شامل ضوابطی برای سازه‌های مقاوم در برابر زلزله است.

استانداردهای ملی ایران

1. آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (استاندارد 2800):

این استاندارد، یکی از اصلی‌ترین مراجع طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله در ایران است. در ویرایش چهارم این آیین‌نامه، ضوابطی برای طراحی سازه‌های سبک فولادی ارائه شده است.

الزامات مربوط به سختی و شکل‌پذیری.

ضوابط طراحی برای ساختمان‌های کوتاه‌مرتبه و میان‌مرتبه.

2. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان:

این مبحث، به طراحی و اجرای سازه‌های فولادی اختصاص دارد و شامل مواردی برای طراحی بهینه سازه‌های ال اس اف در برابر بارهای جانبی مانند زلزله است.

—

فناوری‌های نوین در بهبود مقاومت زلزله‌ای سازه‌های ال اس اف

1. استفاده از دیوارهای برشی فولادی

دیوارهای برشی فولادی یکی از راهکارهای مؤثر در افزایش مقاومت سازه‌های ال اس اف در برابر زلزله هستند. این دیوارها به توزیع متناسب نیروی زلزله در کل سازه کمک می‌کنند.

2. استفاده از دمپرهای لرزه‌ای

دمپرهای لرزه‌ای، تجهیزاتی هستند که با جذب انرژی زلزله، از انتقال آن به سازه جلوگیری می‌کنند. استفاده از این فناوری در سازه‌های ال اس اف به طور روزافزون در حال گسترش است.

3. تحلیل دینامیکی پیشرفته

نرم‌افزارهایی مانند ETABS و SAP2000 امکان تحلیل دینامیکی غیرخطی سازه‌های ال اس اف را فراهم کرده‌اند. این تحلیل‌ها می‌توانند به مهندسان کمک کنند تا طراحی بهینه‌تری برای مقاومت زلزله‌ای ارائه دهند.

—

مطالعات و آزمایش‌های انجام‌شده بر روی سازه‌های ال اس اف

1. مطالعات انجام‌شده در نیوزیلند:

در یک مطالعه جامع در دانشگاه اوکلند، رفتار دینامیکی سازه‌های ال اس اف تحت تأثیر شبیه‌سازی زلزله‌های شدید بررسی شد. نتایج نشان داد که این سازه‌ها حتی در برابر زلزله‌های با شدت بالا نیز تغییرشکل‌های غیرمخرب نشان داده‌اند.

2. آزمایش‌های انجام‌شده در دانشگاه ایالتی کالیفرنیا:

این آزمایش‌ها نشان داد که سازه‌های ال اس اف با طراحی مناسب دیوارهای برشی، توانایی مقاومت در برابر زلزله‌های شدید را دارند و تغییرشکل‌های پلاستیک در آن‌ها به حداقل می‌رسد.

—

نتیجه‌گیری

سازه‌های ال اس اف به دلیل وزن کم، انعطاف‌پذیری بالا، و طراحی مدولار، گزینه‌ای ایده‌آل برای مناطق زلزله‌خیز هستند. رعایت استانداردهای بین‌المللی مانند Eurocode 8 و AISI S213 و همچنین استانداردهای ملی ایران نظیر آیین‌نامه 2800 و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، می‌تواند تضمین‌کننده مقاومت این سازه‌ها در برابر زلزله باشد.

برای اطلاعات بیشتر درباره این استانداردها و فناوری‌های مرتبط، می‌توانید به منابع معتبر زیر مراجعه کنید: