این سیستم یکی از شیوه های مدرن اجرای سازه می‌باشد که استفاده از آن از سال 1950 در برخی از کشورها از جمله کانادا آغاز گردید، ولی استفاده گسترده از آن از سال 1990 مورد توجه قرار گرفت. کارخانه‌های این سیستم در ایران برای اولین بار در سال 1385 راه اندازی شد. (تاییدیه فنی از مرکز تحقیقات دارد و به‌عنوان فناوری نوین رسما معرفی شده است.)

فولادهای مصرفی در سیستم های ساختمان سازی به دوصورت تولید می‌شوند و بر اساس نوع روش تولید نام گذاری می‌شوند:

  • Hot Rolling Steel(فولاد گرم نورد شده)
  • Cold Formed Steel (فولاد سردنورد شده)

سیستم اسکلتی تشکیل شده از فولاد های گرم نورد شده (Hot Rolling Steel) به عنوان یکی از متداول ترین سیستم‌های ساختمان سازی در ایران می‌باشد.سیستم دوم ، سیستم قاب‌های فولادی سردنورد شده(Cold Formed steel Structure Steel ) بوده که در دنیا بسیار گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و از حدود سال 1946 پس از انتشار اولین ضوابط انجمن فولاد آمریکا (AISI) که از تحقیقات آکادمیک انجام شده در دانشگاه کرنل استخراج گردید گسترش زیادی پیدا نمود در حالی که این سیستم همچنان در ایران نسبتا جدید محسوب می‌شود.

کاربرد سیستم ساختمانی اول عمدتا برای ساختمان‌های از میان مرتبه و بالاتر و بلند مرتبه استفاده می‌شود. و از سیستم دوم برای ساختمان‌های کوتاه مرتبه و میان مرتبه استفاده می‌گردد.از آن‌جایی که فولاد سرد نوردشده در محدوه ضخامتی 3mmتا 6mm تولید می‌شود. لذا کاربرد این فولاد در ساختمان‌ها به دو قسم تقسیم می شود که از فولاد با ضخامت کمتر (معمولا از 1mm-3mm) در ساخت سیستم های متشکل از قاب های پیوسته فولادی سردنورد شده استفاده می‌گردد که این سیستم در ایران به LSF  (Light Gauge Steel Framing /Light Weight Steel Structure) موسوم می‌باشد.    و همچنین فولاد  با محدوه ضخامتی بین 3mmتا 6mm در ساخت سازه‌های فولادی سردنورد شده (Cold Formed Steel Structure/Cold Formed Steel Framing) کاربرد دارد.

فولاد گرم نورد شده (Hot Rolling Steel)

فولاد گرم نورد شده 2 فولاد گرم نورد شده

فولاد سرد نورد شده (Cold Formed Steel)

فولاد سردنورد شده 2 فولاد سردنورد شده

یکی از مزایای مهم سیستم سازه‌های فولادی سرد نورد شده درجه نامعینی بسیار بالا می‌باشد که منجر به پایداری بسیار مناسب این مجموعه می‌گردد. در حالی که در فولاد گرم نورد شده تخریب یکی از ستون ها حتی میتواند منجر به انهدام کل سیستم گردد. درحالی که در این سیستم به دلیل تعداد بالای ستون ها در صورت تخریب تعدادی از آن‌ها امکان انتقال بار توسط سایر ستون ها وجود دارد.

 تشریح سازه های LSF :

آشنایی و درک عملکرد سیستم ساختمانی قاب های فولادی سردنورد شده :

این نوع سازه ها عملکرد بسیار مناسبی از لحاظ رفتار سازه ای  از خود نشان می‌دهد. برای درک عمیق تر  عملکرد این نوع سازه ابتدا به شرح عملکرد سازه های فولادی گرم  نورد شده می‌پردازیم و سپس عملکرد این نوع سازه را بررسی می‌کنیم.

حال  با بیان یک مثال ساده به تشریح عملکرد این دو نوع سیستم می‌پردازیم:

اگر یک ساختمان دو طبقه شامل اتاق های مکعب شکل را در نظر بگیریم درصورت استفاده از سیستم اسکلتی فولاد گرم نورد شده برای ساخت این ساختمان مجبوریم در چهارگوشه اتاق های این ساختمان از چهار عدد ستون نسبتا قوی استفاده کنیم که این ستون ها توسط تیرهای عمود بر هم  به یکدیگر متصل شده اند که در مجموع یک قاب فولادی دو طبقه و به هم پیوسته را تشکیل می دهد.

در این سیستم وزن سقف طبقات به تیرهای پیرامونی سقف انتقال پیداکرده و تیرها به صورت خمشی نیرو را به چهارستون اطراف خود انتقال میدهند تا بدین ترتیب مسیر انتقال بار به شالوده و سپس زمین تکمیل گردد. دیوارها در این نوع سیستم به هیچ وجه نقش باربری نداشته و خود نیز بر بار سازه اضافه خواهند نمود و تنها به عنوان جداکننده (پارتیشن) استفاده می‌گردند. لازم به ذکر است وزن ناشی از دیوارها توسط تیر و یا سقف زیرین به ستون ها انتقال می یابد  و اگر در زیر دیوارها  تیر وجود نداشته باشد صرفا  بار از طریق عملکرد تیرچه های سقف ابتدا به تیرهای پیرامونی و  در نهایت به ستون ها منتقل میشود.

حال اگر بخواهیم از سیستم قاب‌های فولادی سرد نورد شده (Cold Formed Steel Structure) برای ساخت این ساختمان ساده استفاده کنیم باید کاملا فلسفه طرز تفکر خود را تغییر دهیم. در این نوع سیستم اولین سوالی که باید بدان پاسخ دهیم، جانمایی دیوارها می‌باشد. که در مثال فوق در هرچهار طرف دیوار خواهیم داشت. بنابراین به جای استفاده ازفقط چهار ستون که باعث می‌شود تمام وزن سقف و دیوارها را از طریق تیرهای اصلی به زمین انتقال دهیم. داخل دیوارها به صورت مدولار ، هر60 سانت به60 سانت، یک ستون تعبیه می‌کنیم همانگونه که دیده می‌شود به جای 4 ستون تعداد ستون ها افزایش می‌یابد ( شاید نزدیک به40 ستون) بنابراین به جای مکانیزم انتقال تمامی بارها از سقف به تیر و تیر به تعداد محدود چهار ستون، در این سیستم نیرو به عنوان مثال به40 ستون انتقال پیدا می‌کند. در نتیجه سهم باربری هر ستون به شدت کاهش پیدا می کند و به عبارت دیگر هر دیوار متشکل از یک قاب فلزی با تعداد زیادی ستون می باشد که توسط قاب های متعامد دیگری که در دیوارهای عمود بر آن وجود دارد یک سیستم کامل سه بعدی را ایجاد می‌نماید.

سازه فولادی

مزایای سیستم سازه های  فولادی سردنورد شده ( LSF&CFSS) :

  1. ایده آل ترین سیستم جهان برای ساختمان‌های با ارتفاع متوسط و کوتاه
  2. قابلیت اجرا تا 5 طبقه به صورت مستقل و بالاتر به صورت تلفیقی
  3. محاسبات سازه ای دقیق با استفاده از نرم افزار های تخصصی
  4. عملکرد عالی در مقابل نیروهای جانبی باد ، طوفان و زلزله
  5. کیفیت بالای ساخت در مقایسه با سایر سیستم های ساختمانی
  6. دقت بالا و غیر قابل مقایسه در اجرای جزییات
  7. تنوع و انعطاف پذیری زیاد در طراحی معماری و طراحی داخلی
  8. دارای کلیه استاندارد های صرفه جویی در مصرف انرژی
  9. استحکام، ایمنی،دوام، درجه نامعینی بالا و ضریب اطمینان فوق العاده ساختمان
  10. افزایش فضای مفید داخلی ساختمان نسبت به سازه های فولادی متداول
  11. مقاوم در برابر آتش سوزی منطبق با کلیه آیین نامه های جهان
  12. کاهش هزینه و سهولت تعمیر و نگهداری ساختمان نسبت به سایر روش ها
  13. کاملا اقتصادی همراه با بهره وری بیشتر و بازگشت سریع سرمایه گذاری
  14. سرعت نصب و اجرای سریع، قابلیت اجرا در هر شرایط اجرایی بدون توقف
  15. کاهش ضایعات، صرفه جویی و استفاده بهینه از مصالح و نیروی انسانی
  16. افزایش عمر مفید ساختمان و کاملا منطبق با شرایط اقلیمی ایران
  17. تولید صنعتی و مدولار ، کاهش هزینه های جانبی و قابلیت اجرا در هر نقطه صعب العبور
  18. قابلیت کاربرد در احداث طبقات جدید و همچنین مقاوم سازی ساختمان های موجود
  19. ایده آل برای انبوه سازی و مطلوب ترین گزینه الگوی مسکن در کشورهای پیشرفته
  20. امکان انتخاب و دستیابی به کمیت هاى مرتبط با فیزیک ساختمان (مانند عملکرد صوتی، حرارتی و رفتار جداره در برابر حریق)
  21. اطمینان از حصول کیفیت با توجه به امکان نظارت مرحله اى