ساختمان های چوبی

ساختمان های چوبی

ساختمان های چوبی

 

چوب از قدیمی ترین مصالحی است که در اختیار بشر قرار گرفته است و به عنوان مواد اولیه در ساختمان سازی به کار می رفت. در فرهنگ های مختلف برای ساخت خانه از الوارهای چوبی و آجر استفاده می شد. اما با گذر زمان، کماکان اعتبار و جذابیت خود را حفظ کرده است. چوب دوام بالایی دارد و بسیار سبک است. به راحتی می توان از آن به عنوان مصالح در ساختمان استفاده کرد و هر طور که صاحب خانه خواست با توجه به سلیقه او خانه را با چوب تزئین کرد. اما استفاده از سازه های چوبی در ساختمان باعث ایجاد ویژگی خاصی می شود که با تمام مصالح ساختمانی دیگر فرق دارد. پس معماران باید اطلاعات ضروری در مورد چوب و نقش آن در سازه های چوبی را داشته باشند تا بتوانند کیفیت طراحی را بالا ببرند و از مصالح بهینه استفاده کنند

در سراسر دنیا صدها نوع چوب در مقیاس های متعدد مورد استفاده قرار می گیرند که با یکدیگر تفاوت های اساسی داشته و هرکدام ویژگی های منحصر به خودشان را دارند. اغلب از چوب در مراحل پایانی پروژه و برای زیباتر کردن کار استفاده می شود.

در ساختمان های چوبی از الوارهای درخت کاج استفاده می شود. اما نیازی نیست کسانی که پا به این عرصه می گذارند حتماً مدارک کافی در مورد آناتومی و دانستن خواص فیزیکی و اساسی این ماده است

هنگام استفاده از چوب، آگاهی از این نکته مهم است که یک تکه از چوب، یک تیر یا تخته قسمتی از ارگانیزم نباتی یک درخت و رشد کیفیت آن منوط به محیط پیرامون اش است. هیچ تکه چوبی با تکه ای دیگر یکسان نیست. ویژگی آنها در درجه اول به دو نوع درخت و در درجه دوم به وضعیت آن مطابق با تنه بستگی دارد.

تنه متشکل است از سلول های طولی لوله ای که انتقال مواد غذایی مورد نیاز برای رشد درخت را بر عهده دارند. دیوارهای سلولی که در برگیرنده حفره لوله ای هستند از سلولز و لیگنین (ماده ای پرکننده) ساخته شده اند. ساختار دیواره های سلولی و کالبد سلول، تعیین کننده قدرت چوب است.

بر خلاف مصالح ساختمانی از قبیل بتن غیرمسلح یا بلوک های بنایی، چوب دارای ساختار مشخص تری است. مسیرهایی که مواد غذایی از آنها می گذرند و به شاخه ها می رسند باعث می شوند که مسیرهای مستقیمی در الوار ایجاد شود.

رشد سلولی در بخش های مرکزی تنه که حفره مغز حرام نام دارد و قدیمی ترین قسمت تنه است رخ می دهد. این مساله به مراحل رشد سالانه که در مناطق معتدل عموماً از آوریل تا سپتامبر رخ می دهد بستگی دارد و حلقه های سالانه را بوجود می آورد

 

ساختمان های چوبی

 

 *ویژگی های تحمل بار یک سازه چوبی اساساً با بارگذاری در عرض مسیر بافت یا موازی با آن تعیین می شوند. بنابراین نقشه ها باید حاوی اطلاعاتی درباره دستورالعمل نصب باشند. در برش ها، هاشور زدگی نشان دهنده آن است که آیا چوب در عرض یا به موازات بافت بریده شده است یا خیر

فرآیند رشد به راحتی با نگاه کردن به برش عرضی تنه قابل فهم است. مطابق نوع چوب، ناحیه بیرونی Sapwood)، قسمتی از درخت که منتقل کننده آب و شیره است) تمایز کمتر یا بیشتری با موارد کهنسال تر که برش های داخلی مغز چوب هستند دارا می باشد. مغز چوب هیچگونه نقش تغذیه ای ندارد و از این رو خشک تر از قسمت های حامل شیره گیاهی است

تفاوت مغز چوب و بخش انتقال دهنده شیره را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

درختان مغز چوبی

درختان دارای بافت منعقد شده

درختان شیره ای )انتقال دهنده شیره(

درختان مغز چوبی دارای هسته تیره هستند و در میان آنها شیره روشنی وجود دارد. وجود چنین شیره ای در هسته درختان باعث می شود که به طور خاص به عنوان درختان پایدار در برابر تغییرات آب و هوایی مورد توجه قرار گیرند. از جمله این درختان می توان به کاج، کاج اروپایی، صنوبر و درخت گردو اشاره کرد.

در درختان دارای بافت منعقد شده هیچ تفاوتی بین رنگ هسته چوب و شیره وجود ندارد و تنها تفاوت آنها در رطوبت شان است. هر دو دارای رنگ روشنی هستند، مغز این درخت ها خشک و شیره آنها چسبناک است. درختان کاج، میلاد، شاه درخت، راش و افرا از این گونه هستند. در درختان شیره ای بر خلاف دو مورد فوق هیچ تفاوتی در رنگ و چسبناکی شیره و هسته وجود ندارد. درختان غوشا، توسکا و تبریزی از این نوع هستند

 

ساختمان های چوبی

 

توانایی تحمل بارگذاری

بر خلاف ملات، چوب می تواند نیروهای کششی و فشاری را تحمل کند، اما به دلیل ساختار سلولی، با قرار گرفتن در یک مسیر در حالت بحرانی قرار گیرد. اگر موازی محور بافت یا به عبارت دیگر در راستای محور طولی بارگذاری انجام شود، چوب می تواند چهار برابر نیروی فشار را تحمل کند، در صورتی که هنگام اعمال نیرو در راستای شعاعی اینگونه نیست. چوب ها در برابر نیروی کششی زیاد، واکنش نشان می دهند. برای استفاده از چوب به عنوان مصالح ساختمانی، باید نحوه قرارگیری الوارها توجه کرد.

همچنین باید الوارها در راستای طولی تحت فشار قرار گیرند، در این حالت بیشترین مقدار نیروی فشار و کششی را می تواند تحمل کند. مقدار توانایی تحمل در برابر نیروها به ضخامت دیواره سلول الوارها و همین طور به چگالی چوب بستگی دارد. بعضی از الوارهای سخت مثل کاج برای حالت هایی که بارگذاری فشاری دارند، بسیار مطلوب هستند. نوعی از درختان که شبیه کاج هستند و بافت آنها به صورت طولی است، برای بارگذاری بسیار مناسب هستند. زمانی که در ساختمان سازی از یک ماده طبیعی استفاده می کنیم، به دلیل رشد طبیعی و یک سری اختلالات طبیعی در رشد گیاه، نمی توان از همان ابتدا مقدار تحمل الوارها در برابر نیروهای مختلف تضمین کرد. به طور چشمی می توان بعضی از درختان را دسته بندی کرد و با استفاده از مکانیزم های خاصی تمام مشخصه های درخت اعم از ترک، چگالی خام، الاستیسیته و انحرافات موجود در بافت را تشخیص داد و برای فروش درجه بندی کرد

 

چوب سخت

اصطلاح چوب سخت عبارت است از الوارهای گردی که پوست درخت از روی آنها کنده شده است یا برشی از چوب سخت باشند. الوارهای ساختمانی در کارخانه های چوب بری و الوارساز به صورت الوارهای مستطیلی تولید می شوند و به صورت عرضی و طولی برش خورده می شوند

رایج ترین نوع الوارها در شمال و مرکز اروپا عبارتند از: چوب های کاج میلاد، صنوبر، کاج، کاج اروپایی و یک نوع گیاه بلند همیشه بهار در آمریکا از گیاه همیشه بهار داگلاس، کاج کازولین و کاج قیدی برای الوار سازی استفاده می شود

این درجه بندی بر حسب مقدار مقاومت در برابر نیروها، ظاهر، ظرفیت رطوبت پذیری، محدودیت های موجود در عرض شکاف ها و همین طور کیفیت سطح انجام می شود. به کمک چسب می توان زبانه هایی که از هم جدا شده اند را به هم چسباند و با این کار استحکام چوب را در آن امتداد افزایش داد. این کار در الوارهای مستطیلی مرسوم است. همانطور که با چسباندن لایه های دو و سه تایی می توان کیفیت الوارها را در برابر نیروها بهبود بخشید، می توان از ۲ یا ۳ الوار نیز استفاده کرد و آنها را به طور موازی به یکدیگر چسباند

 

مقاومت خانه چوبی

 

سازه های چوبی  

در لایه های ضربدری، الوارها یک چهارم از الوار اصلی را تشکیل می دهند و با چسب به صورت موازی در کنار هم چسبانده می شوند. در این حالت، بخش های حلقه ای تصویر درخت تمایل دارند به سمت داخل خم شوند. بنابراین با ایجاد یک تیوپ مستطیلی تصویر در بخش اتصال چهار الوار به هم از چرخش الوارها جلوگیری می کنیم. الوارهای چندلایه به هم چسبانده شده، نیازمند یک سری اقدامات بسیار دقیق هستند تا بتوانند توانایی لازم را در برابر نیروهای مختلف داشته باشند. برای درست کردن الوارهای چندلایه باید از چوب ها به صورت موازی با هم قرار گرفته اند، آنها تحت فشار یکنواخت قرار می دهند. در این چسب ها از یک سری رزین های مصنوعی که خاصیت چسبندگی بالایی دارند استفاده می شود تا برای این چوب های چندلایه خاصیت ضد آبی ایجاد کند. این نوع رزین ها باعث تغییر رنگ چسب بین چوب ها می شوند. میزان این تغییر رنگ از روشن تا قهوه ای سوخته متغیر است

قبل از اینکه عملیات چسب کاری یا هر کار دیگری روی این الوارها انجام شود، باید خوب خشک شوند و به صورت مکانیکی همه ترک های روی آنها برداشته شود. از این نوع الوارهای چندلایه در سازه هایی که عرض زیاد دارند استفاده می شود. این الوارها را می توان تا عرض  cm200 و طول m 50 تولید کرد.

 

حفاظت الواری

بر خلاف مواد معدنی مثل ملات و سیمان، چوب به دلیل آنکه از مواد آلی تشکیل یافته است، زمانی که در معرض قارچ یا حشرات قرار می گیرد با گذر زمان رو به نابودی می رود. زمانی که چوب مورد هجوم قرار می گیرد، بخش بیرونی و استحکام آن تحت تأثیر قرار می گیرد و تا از بین رفتن ساختار کلی چوب ادامه پیدا می کند. حفاظت الواری از اهمیت زیادی در ساختار الوارها برخوردار است

قارچ ها برای آنکه به رشد خود ادامه دهند به سلولز نیاز دارند. آنها باید در محیط گرم، مرطوب و بدون جابجایی هوایی قرار گیرند تا رشد کنند. رطوبت الوارها حدوداً ۲۰% است و این مقدار برای پوشاندن چوب کافی است. حشرات مخصوصاً سوسکاها، از بخش نرم پوست درخت کاج برای تغذیه و لانه سازی استفاده می کنند. در میان حشرات به طور عمده، در مناطق گرمسیر و معتدل مثل آمریکا و بخش های جنوبی اروپا و کشورهای مدیترانه زندگی می کنند. هجومی که توسط این موریانه ها صورت می گیرد، از بخش بیرونی چوب نیست. این موریانه ها سیستمی را در تنه ایجاد می کنند تا از برون رفت آب جلوگیری کنند. زمانی که چوب تحت نیروی خارجی قرار می گیرد، ساختمان این موریانه ها از هم می پاشد. حفاظت از الوارها به عنوان کنترل کننده سازه چوبی روی آنها انجام می شود و این عمل وارد نشدن هیچ نوع هجومی بر ساختار چوب را تضمین نمی کند. زمانی که می خواهیم یک سازه چوبی بسازیم، مسأله حفاظت از الوارها بسیار حائز اهمیت است

در این امر ضرر تا سه نوع سنجش وجود دارد:

انتخاب چوب

ساختار حفاظت الواری

محافظت الواری شیمیایی

انتخاب چوب

باید از چوبی استفاده کرد که بسیار خشک باشد. باید توجه داشت که رطوبت موجود در چوب کمتر از ۲۰% است. در بسیاری از کشورها، چوب ها را با توجه به مقاومت طبیعی آنها در برابر حشرات دسته بندی می کنند.

این تقسیم بندی شامل هسته چوب درختان بلوط، اقاقیا، ساج و بنگومی است. در آمریکا هسته چوب درختان اقاقیای سیاه، گردوی سیاه و درخت ماحوت هم به این تقسیم بندی اضافه می شود. این نوع درختان می توانند بدون استفاده از محافظ شیمیایی در بخش هایی که در تماس با محیط مرطوب قرار دارند، کاربرد داشته باشند. اما زمانی که این چوب ها را در تماس با خاک قرار می دهیم، باید از محافظ های شیمیایی استفاده کنیم

 

سازه های پایدار

سازه های الواری، روش های متعدد را برای برآورده کردن احتیاجات سازه پایدار توصیه می کنند و از یک سری مکانیزم های تحمل بارگذاری استفاده می شود. در ساخت چنین مکانیزم هایی از تداخل یک سری گره هم استفاده می شود

 

ساختمان های چوبی

 

سیستم های تحمل نیروهای بارگذاری شده

پایداری سازه یک ساختمان به عوامل متعددی بستگی دارد. اولین مورد آن است که مصالحی که استفاده می شود توان کافی در برابر نیروهای داشته باشند. بارگذاری های عمودی اعمال شده روی دیوارها، سقف و سقف اتاق نیز به دقت محاسبه شده باشند. این بارگذاری ها به خاک هم اعمال می شوند. ممکن است نیروهای افقی هم ساختمان را تحت تأثیر قرار دهند. این نیروهای افقی عمدتاً توسط طوفان اعمال می شوند. همچنین یک سری نیروهای ضربه ای نیز وجود دارند که ساختمان را به صورت افقی به لرزه در می آورند.

 

تقویت ساختمان های چوبی

یکی از راه های احاطه بر نیروی افقی، مقاومت در برابر آنها است. اعضای مقاوم، به فونداسیون ساختمان متصل می شوند و برای بالا بردن استحکام ساختمان به کار می روند. با این کار انعطاف پذیری صلبی ایجاد می شود و از جابجایی های جانبی جلوگیری به عمل می آید و همینطور از تغییر بیش از حد ساختمان پیشگیری می شود. یکی از ساده ترین و ابتدایی ترین روش ها برای جلوگیری از بروز خسارت، استفاده از یک الوار بزرگ و نوک تیز است که آن را در زمین با فشار می رانند و به این ترتیب از جابجایی های کوچک ساختمان به خوبی جلوگیری می شود. مناسب ترین راه برای تقویت سازه های الواری، ایجاد یک سری دیوار و سقف صلب است. یک جعبه مقوایی را فرض کنید که تا زمانی که درب آن بسته نشود با اعمال یک فشار کوچک در یک گوشه از آن تبدیل به لوزی می شود اما زمانی که در مقطع سوم این تصویر، سرپوش افقی گذاشته می شود، سازه ای تقویت شده ایجاد می شود

عامل اصلی این سطح تقویت شده، زوایای ثابت آن است. در سازه های الواری به راحتی می توان اعضا را از هم جدا و زاویه مورد نظر را ایجاد کرد. یک سری قیدهای زاویه ای وجود دارد که حالت دیوارهای کناری را با زاویه مورد نظر ایجاد میکنند

با استفاده از دو عضو فشاری می تواند نیروهای ایجاد شده در هر مسیر را تحمل کند
با استفاده از عضوهای کششی و فشاری در زمانی که جهت بارگذاری تغییر کرد (از فشاری به کششی) می توان مسیر اعمال نیرو را تغییر داد
با استفاده از کابل های فولادی، فقط می توان نیروی کششی را تحمل کرد و در اینجا هم می توان با استفاده از چند کابل، مسیر اعمال نیرو را تغییر داد.

با استفاده از تخته های تولیدی را از الوار و تخته های قطری و یک سری عناصر مسطح می توان تأثیرات قابل قبولی را برای استحکام ایجاد نمود. از این روش در طراحی سازه ای الواری استفاده می شود. یک سری امتیازات را می توان در میان سازه های چوبی ایجاد کرد

 

سیستم سازه های الواری

روش های ساختمان سازی به خاطر تفاوت آب و هوایی، مشخصه های فرهنگی، دسترسی به مصالح ساختمانی، ابزار آلات و اقلیم با هم فرق دارند. در بخش های جنوبی اروپا به خاطر کمبود چوب و الوار، ساختمان سازی به صورت سنگی است در حالی که در بخش های شمالی ساختمان های الواری به چشم می خورند. اما در همین بخش ها هم تفاوت هایی در ساخت دیده می شود. ساختمان هایی که از چوب های گرد ساخته می شوند از چوب های الواری سخت شده استفاده می کنند. معمولاً در بخش های کوهستانی کوه های آلپ از این نوع سازه ها استفاده می شود، در مناطق شمالی اروپا هم از تنه درختان کاج به همین منظور استفاده می کنند. در حالی که در مناطق مرکزی و شرقی اروپا از الوارهایی که در فصل پاییز گرفته می شوند برای ساخت خانه های خود استفاده می کنند.

در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، تکنولوژی جدید و مصالح ساختمانی جدید باعث شد، سازه ساختمان های الواری اروپاییان وارد عرصه جدیدی شود. مهندسی ساختمان باعث شد تا مهارت های اتصال فولادها روز به روز بهتر شود و کارکرد آنها از متصل شدن الوارها به هم بهتر شد. از این سیستم در ساختار اسکلتی ساختمان ها استفاده وسیعی شد. در آمریکای شمالی به کمک ایجاد شیار روی الوارها توانستند با میخ های کمتری آنها را به هم متصل کنند.

صنعت چوب یک سری مصالح طبیعی را وارد بازار کرد. روش های جدید جابجایی و افزایش خواسته های مشتریان برای عایق کاری الوارها در برابر حرارت نیز این صنعت را وارد عرصه تازه ای کرده است. امروز، تاریخ ساختمان های الواری به ساختمان هایی باز می گردد که در ساخت آنها از چوب گرد استفاده شده است. از این رو، لازم است آن دسته از افرادی که در این عرصه شروع به کار کرده اند در مورد این سیستم ها اطلاعاتی را کسب کنند. تحولی که در ساخت سیستم های جدید وجود آمده است ساخت سازه های چوبی را در آینده به نحو مناسبی افزایش می دهد.

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید