الهياكل الفولاذية الخفيفة (LSF): ما هي، مزاياها وحدودها، وأين يبقى دور الحديد التقليدي

نظام الهياكل الفولاذية الخفيفة (Light Steel Framing أو LSF) طريقة بناء تعتمد على مقاطع فولاذية رقيقة، وتُستخدم في الهياكل الحاملة للمنازل والشقق وفي جدران الملء للمباني الأكبر. نشرح في هذا الدليل مكوّنات النظام وطريقة تنفيذه ومزاياه وحدوده، ولماذا يحتاج المشروع رغم ذلك إلى حديد التسليح والجسور والمقاطع المجوفة المدرفلة على الساخن.

مما يتكوّن نظام LSF؟

العناصر الأساسية هي مقاطع مجلفنة مشكّلة على البارد: صاج فولاذي رقيق محمي بطبقة زنك ومشكّل في درجة حرارة الغرفة. وفق الدليل SCI P402 الصادر عن معهد الإنشاءات الفولاذية البريطاني (The Steel Construction Institute)، تُصنع هذه المقاطع عادةً من صاج سماكته 1 إلى 4 مم، والأكثر شيوعًا بين 1.2 و2.4 مم، برتب فولاذ من S350 إلى S450 (إجهاد خضوع 350 إلى 450 نيوتن/مم²)، وبطلاء زنك مجموعه 275 غرامًا للمتر المربع على الوجهين.

الشكل الأساسي للمقاطع هو C وZ. ويذكر المصدر نفسه أن عمق مقاطع C في الجدران يكون عادةً 80 إلى 150 مم، وفي روافد الأسقف 150 إلى 300 مم. تُركّب المقاطع على مسافات متقاربة وتُربط، وفق الدليل نفسه، ببراغٍ ذاتية الحفر أو بالبراغي والصواميل، ويوصي الدليل بتجنب اللحام في الموقع ما لم تُزل طبقة الزنك موضعيًا قبل ذلك.

في المقابل، يُبنى الهيكل الفولاذي التقليدي من مقاطع مدرفلة على الساخن أثقل، مثل الجسور الحديدية IPE.

طرق التنفيذ

• بالألواح الجاهزة: تُصنع الجدران والأسقف ألواحًا في المصنع ثم تُركّب في الموقع. ويشير دليل SCI P402 إلى أن التنفيذ بالألواح أسرع في الموقع من تجميع العناصر قطعةً قطعة.
• بالتجميع في الموقع: تصل المقاطع مقطوعة وتُجمّع في الموقع.

في الحالتين يُقام المبنى على أساسات من الخرسانة المسلحة، ويؤكد الدليل أهمية دقة استواء الأساسات لهذا النظام، إذ يحدد مثلًا تفاوتًا قدره ±5 مم في منسوب قاعدة إطار الجدار على امتداد خط الجدار كله.

المزايا

استنادًا إلى مصدري SCI المذكورين:

• سرعة التنفيذ، وهي من أهم مزايا النظام بحسب دليل SCI P402.
• وزن أقل: الأحمال الدائمة للهيكل الخفيف أقل بكثير من الخرسانة أو البناء بالطوب بحسب دليل SCI P402، وتذكر صفحة Light Steel Forum أن ذلك يقلل متطلبات الأساسات ويتيح إقامة الطوابق السكنية فوق طابق منصة.
• دقة وجودة: تشير صفحة Light Steel Forum إلى ضبط الجودة والدقة وعدم الانكماش.
• موقع أنظف: نفايات أقل في الموقع وعمليات توريد أقل.
• عزل حراري أفضل بأسلوب «الهيكل الدافئ» الذي يضع معظم العزل خارج المقاطع لتقليل الجسور الحرارية.

الحدود والملاحظات

• مقاومة الحريق والعزل الصوتي تأتي من ألواح الجبس والطبقات العازلة؛ فبحسب دليل SCI P402 يعطي لوح جبس واحد مقاوم للحريق سماكته 12.5 مم على كل وجه من الجدار مقاومة 30 دقيقة.
• كلما زاد الارتفاع زادت المتطلبات: بحسب الدليل، تحتاج المنازل والشقق من طابقين إلى ثلاثة إلى مقاومة حريق 30 دقيقة لجميع العناصر، وقد تحتاج المباني السكنية الأعلى إلى 90 أو حتى 120 دقيقة. وفي المباني متعددة الاستخدامات تُحمل الهياكل الخفيفة على هيكل فولاذي أو خرساني للطوابق السفلية.
• حماية طبقة الجلفنة أثناء النقل والتخزين والتركيب.
• التصميم والاعتماد من مسؤولية المهندس الإنشائي وفق الأنظمة المعمول بها في بلد المشروع.

أين يبقى دور الحديد المدرفل على الساخن؟

لا تتضمن قائمة منتجات آهن آسا مقاطع LSF المشكّلة على البارد، لكن مبنى LSF يحتاج مع ذلك إلى:

1. حديد التسليح للأساسات، مثل حديد التسليح المحزز Aj400 (A3) وفق المواصفة INSO 3132.
2. المنصة والطوابق السفلية المبنية بالخرسانة المسلحة أو بهيكل من الجسور IPE والأعمدة المجوفة؛ وللمقارنة بين أنواع الأعمدة راجع مقالنا العمود الصندوقي أم العمود المزدوج من IPE.
3. أعمدة وعناصر خاصة: يذكر دليل SCI P402 أن الشرفات قد تُثبّت على أعمدة من المقاطع المجوفة المربعة ضمن حزمة الهيكل الخفيف. تتوفر المقاطع المجوفة المربعة SHS والمستطيلة RHS لدى آهن آسا وفق EN 10219-2 برتبة S235JRH؛ راجع فئة المقاطع المجوفة.

الخلاصة

نظام LSF خيار خفيف وسريع ودقيق للمنازل والشقق وجدران الملء، يعتمد على مقاطع رقيقة مجلفنة مشكّلة على البارد. مقاومة الحريق والعزل الصوتي والارتفاع المسموح أمور يجب مراجعتها مع المصمم. وتبقى الأساسات والطوابق السفلية وبعض الأعمدة بحاجة إلى حديد التسليح والجسور والمقاطع المجوفة. لطلب عرض سعر لهذه المواد يمكنكم التواصل معنا.