خطای طراحی و اجرای دیوار و مهاربندی LSF

خطای طراحی و اجرای دیوار و مهاربندی

برخی از ایرادات ثبت شده طراحی و اجرای سازه ال اس اف (LSF) توسط موسسه تحقیقات و توسعه سازه های قاب فلزی سبک
در طراحی دیوارهای ساختمان LSF و موارد مترتب بر آن، دو مورد از موارد مهم، طراحی دیوار مهاربندی و اتصال دیوار بر روی بستر ساختگاه می باشد.
اصولاً مهاربندی عضو مؤثری است که عملکرد آن، ایجاد سختی کافی در قاب های lsf برای تحمل نیروی برشی حاصل از نیروی باد، زلزله و نیروهای طبیعی و یا غیرطبیعی وارد بر قاب دیوار در ساختمان های قاب سبک فولادی می باشد.
این سختی، در یک قاب مهاربندی شده lsf، در حقیقت محوری است از پای عضو stud در یک سر دیوار به امتداد تاج یک عضو stud در سر دیگر دیوار lsf.

در تصویر فوق دو نمونه از اشتباهات اساسی که توسط شرکت های نا آشنا به مسایل سازه ای ساختمان قاب سبک فولادی lsf رخ می دهند، مشاهده می شود.
اشتباه نخست که اشتباه بسیار بزرگی برای قاب دیوار lsf می باشد، نوع مهاربندی است. همان طور که در تصویر قابل مشاهده است، طراحی معماری منطبق بر سیستم سازه ای lsf نبوده و احتمالاً برداشتی است آزاد و غیر منطقی از قاب خمشی که به همان شکل به سیستم ساختمانی قاب سبک فولادی منتقل گردیده است و اصلاحات لازم منطبق بر شرایط سیستم سازه ای lsf بر روی آن لحاظ نگردیده است.
به دلیل وجود بازشوهای متعدد در قاب دیوار، شرایط و الزامات قاب های مهاربندی مورد اشاره در آیین نامه AISI-S213 برآورده نشده است و مهاربندی صرفاً به شکلی فریبنده بر بالای نال درگاه پنجره ها اجرا شده است. در حالی که پای اعضا فاقد مهاربندی می باشند و نه تنا در اثر برش حاصل از نیروهای جانبی وارده هیچ گونه مقاومتی ندارند و به دلیل افزایش سختی در قمست بالای دیوار، نرمی مضاعف در قسمت پایینی دیوار ایجاد شده است که موجب تسریع در برش در تراز کف می باشد.
با وجود خطای ایجاد شده در قاب های ساختمان، بستر اتصال دیوار نیز بستر مناسبی نیست و فاقد شرایط سازه ای برای اتصال دیوار سازه ای lsf می باشد.

خطای نصب دیوار فونداسیون
جهت نصب دیوار قاب سبک فولادی lsf بر روی فونداسیون، می بایست به ۲ نکته ی اصلی در خصوص نحوه ی تماس اعضای قاب های فلزی سبک LSF با فونداسیون مورد توجه قرار گیرد که:
۱. پس از اجرای فونداسیون، حتماً می بایست حداقل ۱۴ روز از زمان آخرین عملیات بتن ریزی در فونداسیون سپری شده باشد تا حداقل استحکام اولیه ی بتن فونداسیون تأمین شده و آماده ی عملیات سوراخ کاری برای نصب بولت ها شود و علاوه بر آن، بتن به خشکی کامل برسد تا از اثر قلیایی بتن بر روی پوشش زینک عناصر سازه ای قاب های سبک فولادی lsf به ممانعت نماید.
۲. سازه های قاب فلزی سبک LSF هرگز نباید با بتن خیس در تماس باشند یا در مجاورت بتن و سیمان خیس به کار روند یا بتن و سیمان هرگز نباید با اعضای قاب های سبک فلزی lsf در تماس مستقیم باشند.
از دو الزام فوق می توان به بررسی برخی خطاهای اجرایی و ایرادات فنی در این خصوص پرداخت. در تصویر نشان داده شده، به نقض إلزامات فوق اشاره شده است. در تصویر مورد اشاره، ابتدا قاب سازه ای lsf به میلگردهای فونداسیون بسته شده و سپس عملیات بتن ریزی بر روی آن انجام شده است.

پس از بستن قاب دیوار سازه lsf به میلگردهای فونداسیون، عملیات بتن ریزی انجام شده و استادها طبق تصویر زیر در داخل بتن دفن شده اند.
این عمل موجب تأثیر شدید محیط قلیایی بتن بر روی زینک پوشش اعضای سازه ای ساختمان قاب فلزی سبک شده و در اثر گذشت زمان و تأثیر رطوبت و زنگ زدگی، موجب بروز عامل برش پایه در تراز ساختمان می گردد.
علاوه بر بلا اثر شدن پوشش سازه و ایجاد پوسیدگی در اعضای سازه ای در محل مرز تماس بین اعضای سازه ای lsf و بتن فونداسیون، این عمل موجب بروز یک اتصال بسیار صلب بین اعضای عمودی سازه ی lsf (إستادها)و اعضای جمع کننده(رانر یا ترک) شده و به دلیل بالا بودن ظرفیت جذب نیروی اتصال به وجود آمده به دلیل غرق شدن در بتن، موجب از بین رفتن گشتاروهای مورد نیاز سازه جهت رفتار مناسب در اثر نیروی برشی، موجب انتقال نیروی خمشی به اعضای عمودی سازه شده و به دلیل پایین بودن ظرفیت مقاومت این اعضا در برابر خمش و پیچش، موجب شکست در دیوار می گردد.

خطای طراحی و نصب مهاربند LSF
برای مهار ساختمان قاب سبک فولادی LSF در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله، از انواع روش های مهاربندی یا دیوارهای برشی استفاده می گردد. مهاربندی قطری با تسمه های فولادی یکی از متداول ترین روش های مهاربندی برای اغلب ساختمان های کوتاه مرتبه LSF در نواحی زلزله خیزی، در شرایطی استفاده می گردد که نیاز به افزایش ضریب رفتار R در ضریب زلزله نباشد.
طراحی مهاربندی قطری مطابق با ضوابط استانداردهای AISI S213 یا AISI S400 2016 یا ضوابط فصل ششم نشریه ی ۶۱۲ انجام می گیرد.
نخشتین گام برای طراحی مهاربندهای قطری، در نحوه ی مکان یابی مهاربندهای قطری می باشد. این مکان یابی در پلان معماری ساختمان، تعیین کننده ی اصلی انتخاب نوع مهاربندی براساس قطری تسمه ای یا پوشش های سازه ای فولادی و چوبی می باشد. زیرا پلان معماری تعیین کننده ی نحوه ی توزیه نیروها بر اساس دیوارهای برشی و مهاربندی خواهد بود. از این رو نخستین موضوع، بررسی وضعیت دیوارها برای تعیی نوع دیوار برشی یا مهاربندی و مکان یابی آن خواهد بود.
۱. برای مکان یابی دیوارهای مهاربندی قطری با تسمه های فولادی (Diagonal Steel Strap Bracing) در سازه های قاب سبک فولادی، نخستین شرط الزامی، رعایت زاویه ی حداقل ۳۰ درجه ای و حداکثر ۶۰ درجه در زاویه ی نصب مهاربندهای قطری می باشد. در صورتی که این زاویه تأمین نباشد باید نوع دیوار را از مهاربندی قطری به دیوار برشی با پوشش ورق های سازه ای فولادی یا چوبی تغییر داد. در شرایطی هم که نیروی توزیع شده دیوار چندان زیاد نباشد، می توان با تقسیم دیوار دقیقاً از نقطه ی وسط به دو قسمت بالا و پایین، از ۲ ناحیه ی مهاربندی قطری در ارتفاع دیوار استفاده کرد.

۲. یکی دیگر از شرایط بسیار مهم در تعیین جانمایی دیوارهای مهاربندی قطری با تسمه های فولادی یا دیوارهای برشی با پوشش صفحات سازه ای چوبی یا پوشش ورق های فولادی، دقت در تخت و یکنواخت بودن دیوارهاست. دیوارهایی که دارای انحنای صفحه ای بوده و یا برای نمادهای معماری انتخاب شده اند، برای انتخاب به عنوان دیوارها مهاربندی یا دیوارهای برشی با پوشش صفحات سازه ای چوبی یا پوشش ورق فولادی مناسب نیستند و مهاربندی روی دیوارهای با انحنای صفحه ای ممنوع می باشد.
نمونه هایی از ایرادات فنی اجرا شده در موضوع نقض زاویه ی مهاربندی را در تصاویر مشاهده می نمایید:
شرکت منازیل، لایسنز جنسیز کانادا در دوبی