اگر امروز به یک کارگاه ساختوساز مدرن سر بزنید، بهجای دیوارچینی آجری و بتنریزی پرزحمت، ورقهای فولادی گالوانیزهای را میبینید که با دقت میلیمتری بریده و پیچ میشوند؛ سازهای سبک، مقاوم و سریع که در چند هفته جای یک سال کار سنتی را میگیرد. اما این فناوری که امروز آن را «سازه ال اس اف» یا سازه LSF مینامیم، یکشبه به این جایگاه نرسیده است. پشت این سازه، بیش از ۱۳۰ سال تکامل فنی، دو جنگ جهانی و تلاش دانشمندانی از دانشگاههای بزرگ جهان قرار دارد. در این مقاله از آسراکو، مسیر پرفرازونشیب تاریخچه سازه LSF در جهان و ایران را از نمایشگاه شیکاگو تا پروژههای امروزی دنبال میکنیم.
بخش اول: تاریخچه و سیر تکاملی سازه LSF (CFS) در جهان
سازه ال اس اف یا همان سازه فولادی سبک (Light Steel Frame) در ادبیات فنی بینالمللی با نام CFS (Cold-Formed Steel) شناخته میشود؛ یعنی فولادی که بدون حرارت، در دمای محیط و با شکلدهی سرد تولید میشود. داستان این فناوری از دل انقلاب صنعتی و نیاز بشر به ساختوساز سریعتر آغاز شد.
اولین جوانههای استفاده از فولاد سرد نورد (قرن ۱۹ میلادی و نمایشگاه جهانی شیکاگو ۱۸۹۳)
نقطه شروع تاریخچه سازه LSF معمولاً به نمایشگاه جهانی کلمبیایی شیکاگو در سال ۱۸۹۳ میلادی نسبت داده میشود. در این نمایشگاه، ساختمان ویرجینیا که بازتولید عمارت تاریخی مانتورنون بود، با اسکلت فولادی ساخته شد و بسیاری از تاریخنگاران صنعت، آن را نخستین نمونه مستند خانه با قاب فولادی در آمریکا میدانند.
اما شکل امروزی مقاطع سرد نورد (پروفیلهای C و U که شبیه چوبهای چهارتراش ساخته میشدند) در اوایل قرن بیستم ظاهر شد. در آن سالها، فولادسازان آمریکایی برای تقلید از اسکلت چوبی، مقاطع فولادی نازکی تولید کردند که ابتدا در دیوارهای جداکننده داخلی، سقفهای فلزی و سولهها استفاده میشد. این مقاطع اگرچه ابتدایی بودند، پایه همان پروفیلهایی شدند که امروز در هر سازه LSF میبینید.
نقش جنگ جهانی دوم و نیاز به بازسازی سریع در پذیرش همگانی سازه LSF
- دومین جهش بزرگ تاریخچه سازه فولادی سبک، به جنگ جهانی دوم (۱۹۳۹ تا ۱۹۴۵) برمیگردد. در این دوره سه عامل، سازه LSF را از یک ایده آزمایشی به یک فناوری جدی تبدیل کرد:
کمبود شدید چوب برای ساخت سربازخانهها، انبارها و سازههای نظامی؛
نیاز به سرعت در ساخت تأسیسات موقت و دائمی؛
دسترسی آسان به ورقهای گالوانیزه که در صنایع جنگ تولید میشدند.
پس از پایان جنگ، اروپا و ژاپن ویرانشده نیاز فوری به بازسازی انبوه مسکن داشتند و همین نیاز، پذیرش سازههای فولادی سبک را در سطح جهانی سرعت بخشید. جنگ، در واقع آزمایشگاه بزرگ فناوریای بود که بعدها خانههای مدرن را متحول کرد.
تدوین اولین استانداردهای جهانی (نقش دانشگاه کورنل و انستیتو آهن و فولاد آمریکا AISI در سال ۱۹۴۶)
مهمترین رویداد علمی تاریخچه سازه LSF بدون تردید در دانشگاه کورنل آمریکا رخ داد. در سال ۱۹۳۹، انستیتو آهن و فولاد آمریکا (AISI) یک برنامه پژوهشی منظم را با نظارت پروفسور جورج وینتر آغاز کرد. نتایج این پژوهشها که بین سالهای ۱۹۳۹ تا ۱۹۴۶ روی تیرها، ستونها، عرشههای سقف و اتصالات انجام شد، به تدوین نخستین آییننامه جهانی طراحی سازههای فولادی سرد نورد در سال ۱۹۴۶ انجامید:
Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members – AISI 1946
این سند، پایه علمی تمام محاسبات LSF در جهان شد و پروفسور وینتر را به «پدر طراحی علمی سازههای فولادی سرد نورد» تبدیل کرد. از آن زمان تا امروز، این آییننامه چندین بار بازنگری شده است (نسخههای ۱۹۶۸، ۱۹۸۰، ۱۹۹۶، ۲۰۰۱، ۲۰۰۷، ۲۰۱۲ و ۲۰۱۶ با عنوان AISI S100) و الگوی تدوین استانداردهای ملی در کشورهای مختلف، از جمله استاندارد اروپایی EN 1993-1-3 (یوروکد ۳) و استاندارد استرالیا AS/NZS 4600 قرار گرفته است.
تکامل تکنولوژی CAD/CAM و سیستمهای نرمافزاری مدرن در تحول سازه LSF
اگر دهههای ۱۹۴۰ تا ۱۹۸۰ دوران «علمیشدن» سازه LSF بود، دهههای ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰ دوران «دیجیتالیشدن» آن است. سه تحول فنی، تاریخچه ال اس اف را وارد فاز صنعتی کرد:
- نرمافزارهای طراحی سازه: امکان مدلسازی و محاسبه دقیق هزاران عضو فولادی در چند دقیقه؛
- دستگاههای رولفرمینگ CNC: تولید پروفیلهای سرد نورد با سرعت و دقت بالا
- برش لیزر و سیستمهای BIM: کاهش ضایعات، افزایش دقت و امکان ساخت پروژههای پیچیده معماری.
نتیجه این تحول، صنعتیسازی کامل تولید سازه LSF است؛ بهگونهای که امروز یک کارخانه رولفرمینگ میتواند در روز، پروفیلهای یک ساختمان کامل را تولید کند.
بخش دوم: تاریخچه ورود و توسعه سازه LSF در ایران
اولین ورود و پروژههای اولیه سازه LSF در ایران (دهه ۸۰ شمسی)
ورود سازه LSF به ایران به اوایل دهه ۱۳۸۰ شمسی بازمیگردد؛ زمانی که شرکتهای پیشرو، دستگاههای رولفرمینگ و دانش فنی ساخت قاب فولادی سبک را وارد کشور کردند. اما نقطه عطف واقعی، زلزله دلخراش بم در سال ۱۳۸۲ بود. این فاجعه، نگاه مدیران و متخصصان صنعت ساختمان را به سمت سیستمهای سبک، سریعالاجرا و مقاوم در برابر زلزله چرخاند و سازه LSF به عنوان یکی از راهحلهای اصلی بازسازی مطرح شد.
پذیرش اولیه اما بدون چالش نبود:
- هزینه اولیه بالاتر نسبت به ساخت سنتی، استقبال اولیه را محدود کرد؛
- ناآشنایی مجریان و مهندسان با فناوری جدید، موانعی ایجاد کرد؛
- اما با گذر زمان و اثبات مزایا (سرعت، سبکی، مقاومت لرزهای)، سازه LSF بهتدریج در ویلاسازی، اضافهطبقه (اضافه بنا) و پروژههای انبوهسازی جا باز کرد.
نقش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در بومیسازی و تاییدیه رسمی سازه LSF
مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی (BHRC) به عنوان مرجع فنی وزارت راه و شهرسازی، نقش کلیدی در بومیسازی سازه LSF در ایران ایفا کرد. این مرکز با انجام این اقدامات، مسیر قانونی شدن سازه فولادی سبک را هموار ساخت:
- مطالعات تطبیقی استانداردهای بینالمللی (بهویژه AISI و یوروکد) با شرایط اقلیمی و لرزهای ایران؛
- انجام آزمایشهای بارگذاری و ارزیابی عملکرد لرزهای سیستم؛
- صدور تاییدیه فنی برای سامانههای صنعتیسازی و مجاز شمردن استفاده از سازه LSF در ساختمانهای تا چند طبقه مطابق ضوابط.
جایگاه سازه LSF در آییننامهها و استانداردهای ملی ایران (نشریه ۶۱۲ و استاندارد ۲۸۰۰)
گام تعیینکننده در رسمیشدن سازه LSF در ایران، انتشار آییننامههای ملی فولاد سرد نورد توسط سازمان برنامه و بودجه با همکاری مرکز تحقیقات بود:
علاوه بر این، سازه LSF مانند هر سازه دیگری ملزم به رعایت آییننامه ۲۸۰۰ (آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله) و ضوابط مقررات ملی ساختمان (از جمله مبحث ۱۱ صنعتیسازی و مبحث ۱۹ عایقکاری) است. این چارچوب نظارتی، همراه با توسعه خطوط تولید داخلی پروفیل، زمینه رشد پایدار سازه LSF در دهه ۱۳۹۰ و ۱۴۰۰ را فراهم کرد.
بخش سوم: چرا تاریخچه سازه LSF نشاندهنده آینده صنعت ساختمان است؟
مسیر ۱۳۰ ساله سازه LSF در جهان و ۲۰ ساله آن در ایران، یک الگوی واضح را نشان میدهد: هر جا سرعت، ایمنی و اقتصادیبودن اهمیت پیدا کرده، سازه فولادی سبک رشد کرده است. مقایسه این سیستم با روشهای سنتی، این روند را روشنتر میکند:
با توجه به برنامههای ملی مسکن، نوسازی بافتهای فرسوده و ضرورت کاهش مصرف انرژی، هر سه مزیت تاریخی سازه LSF یعنی سرعت، سبکی و صنعتیبودن دقیقاً همان نیازهای فردای صنعت ساختمان ایران است.
بخش چهارم: آسراکو؛ پیشگام در طراحی، تولید و اجرای نوین سازه LSF در ایران
آسراکو با نام کامل «آسان راهیاب آریا»، از سال ۱۳۹۰ به صورت تخصصی در حوزه طراحی، تولید و اجرای سازه LSF فعالیت میکند و در بیش از یک دهه فعالیت، یکی از پیشگامان بومیسازی این فناوری در ایران بوده است. آسراکو در تمام مراحل، از مشاوره و برآورد هزینه تا طراحی سازه، تولید در کارخانه و اجرا در محل، همراه کارفرمایان است.
نمونهکارهای این شرکت شامل پروژههای متنوعی است، از کلبه سوئیسی تنکابن و پروژه امید نیکان تا چنار شرق و همچنین ویلاهای مدرن در مناطق محبوب ساختوساز یعنی لواسان، دماوند و کردان. این تجربهها نشان میدهد سازه LSF دیگر یک فناوری آزمایشی نیست؛ بلکه راهحل قطعی ساختوساز سریع، زیبا و مقاوم است.
بخش پنجم: سوالات متداول درباره تاریخچه و قدمت سازه LSF
۱. سازه LSF اولین بار چه زمانی و کجا ساخته شد؟
نخستین نمونههای مستند خانه با قاب فولادی به نمایشگاه جهانی شیکاگو در سال ۱۸۹۳ میلادی (ساختمان ویرجینیا) بازمیگردد و شکل امروزی مقاطع سرد نورد در اوایل قرن بیستم در آمریکا رواج یافت.
۲. مخترع یا پایهگذار علمی سازه LSF چه کسی است؟
سازه LSF مخترع واحدی ندارد، اما پروفسور جورج وینتر از دانشگاه کورنل با پژوهشهای ۱۹۳۹ تا ۱۹۴۶ و تدوین نخستین آییننامه AISI در سال ۱۹۴۶، به عنوان پدر طراحی علمی سازههای فولادی سرد نورد شناخته میشود.
۳. سازه LSF از چه زمانی وارد ایران شد؟
ورود جدی LSF به ایران به اوایل دهه ۱۳۸۰ شمسی برمیگردد و پس از زلزله بم (۱۳۸۲) به دلیل نیاز به بازسازی سریع و مقاوم، رشد چشمگیری یافت.
۴. آیا سازه LSF در ایران استاندارد و آییننامه رسمی دارد؟
بله. نشریه ۶۱۲ (بخش سازه) و نشریه ۶۱۳ (بخش غیرسازه) توسط سازمان برنامه و بودجه منتشر شدهاند و سازه LSF ملزم به رعایت آییننامه ۲۸۰۰ و مقررات ملی ساختمان است.
۵. چرا سازه LSF در ایران محبوب شد؟
سرعت اجرای بالا (تا ۳ برابر)، وزن کم، مقاومت خوب در برابر زلزله، کاهش ضایعات و امکان ساخت در مناطق صعبالعبور، مهمترین دلایل محبوبیت سازه LSF در ایران هستند.
جدول زمانی: سیر تحول سازه LSF در جهان و ایران (۱۸۹۰ تا امروز)
