تیر چوبی یکی از اجزای اصلی سازه های چوبی است. در میان انواع چوب‌ها، چوب درخت کاج دارای استاندارد جهانی است. وقتی صحبت از استفاده از چوب در سازه به میان می‌آید، عموماً این تصور می‌شود که الوارهای بزرگ و سنگین برای اجزای سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. این به دلیل مشاهدات ظاهری افراد از سازه چوبی است. هر چند که مشاهدات نادرست نیست، ولی استفاده از این الوارها و قطعات چوبی بزرگ، اصول و قواعد ویژه‌ای دارد. یکی از مواردی که به صورت بین‌المللی باید در مورد ساخت سازه چوبی رعایت شود، استاندارد چوب مصرفی است. این بدان معنا است که بدون بررسی و آزمودن الوار و قطعات دیگر نمی‌توان از آن‌ها به عنوان اجزای سازه‌ای استفاده نمود.
در ایران نیز توسط مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی وزارت راه و شهرسازی، در آبان سال 1394 پیش‌نویسی برای محاسبات این سازه‌ها ارائه گردیده است، که در آن اقدام به بومی‌سازی برخی از ضرایب شده است. در نهایت به طور کلی منابع معتبر چندان گسترده‌ای در زمینه محاسبات ساختمان‌های چوبی، مانند منابع محاسباتی ساختمان‌های مشابه که با بتن یا فولاد ساخته می‌شوند موجود نیست. این به گستردگی کاربرد این دو نوع متفاوت اسکلت ساختمانی نیز باز می‌گردد. در حال حاضر عمومیت و گستردگی کاربرد سازه‌های فولادی و یا بتنی بیش از ساختمان‌های چوبی است، ولی به دلایل مختلفی رویکرد افراد به خانه چوبی و زندگی در آن رو به افزایش است. در مقاله خانه چوبی و هر آنچه باید درباره آن بدانید توضیحات مفصلی پیرامون آن ارائه نموده‌ایم، اما در این مقاله قصد داریم به برخی جزئیات سازه چوبی بپردازیم.
آن معرفی یک معرفی کلی و عمومی است. در این مقاله قصد داریم به طور تخصصی‌تر و کمی عمیق‌تر درباره اجزای سازه‌ای سازه های چوبی مطالبی را بیان کنیم. همچنین درباره علت الزام به داشتن آیین‌نامه و دلایل اجبار به پیروی از آن صحبت خواهیم کرد. اصولاً تمام اجزای مورد استفاده در امر ساخت‌وساز باید دارای کیفیت قابل قبول باشند، از این رو برای تمامی آن‌ها اعم از کلی و جزئی استاندارد و آیین‌نامه‌ای در نظر گرفته شده است. استاندارد چوب نیز برای بیان کیفیت قابل قبول چوب‌های مصرفی در ساخت خانه چوبی است. فرقی ندارد این چوب به عنوان ستون یا تیر چوبی در سازه مورد استفاده قرار بگیرد، همگی باید تابع قوانین و آیین‌نامه بوده و در محدوده رواداری ارائه شده قرار بگیرد. در ادامه به بیان مطالبی پیرامون آنچه بیان شد ارائه خواهیم کرد. با گروه بین‌المللی آمیتیس، تنها دارنده بیمه تضمین کیفیت، همراه باشید.
سرفصل‌های مطالب بیان شده:
چرا باید آیین‌نامه و استاندارد داشته باشیم؟
امیدواریم پس از مطالعه این مطلب اطلاعات مناسبی پیرامون نکات سازه‌ای سازه های چوبی و اقلام آن‌ها مانند ستون و تیر چوبی به دست بیاورید. با آمیتیس همراه باشید.
چرا باید آیین‌نامه و استاندارد داشته باشیم؟
در قدیم، در هر کشوری، به شیوه‌ای بناها و ساختمان‌ها ساخته می‌شدند. مصالح عموماً به طبیعت آن منطقه وابسته بود (در برخی مناطق هنوز هم این موضوع برقرار است) به مرور با گسترش شهرنشینی و بالا رفتن نیاز به ساخت‌وساز، این موضوع عمومیت یافت. با گذر زمان و مواجهه با بلایای طبیعی و تخریب سازه‌ها، برای جلوگیری از رخ دادن فجایای انسانی و کنترل مرگ و میر بر اثر تخریب ساختمان، اصولی برای ساخت سازه در نظر گرفته شد تا به این شکل بتوان کیفیت ساخت را افزایش داد. فلسفه پیدایش نهادهای نظارتی نیز به همین دلیل است. به علت گسترگی موضوع ساخت‌وساز، چون امکان آموزش مورد به مورد وجود ندارد، و چون نوع و شکل مشکلات موجود تقریباً یکسان است، از این رو نهادهای بین‌المللی در هر یک از موارد مورد بحث تأسیس شدند. هر یک از این نهادها و سازمان‌ها به طور هماهنگ و البته مجزا، آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌هایی برای موضوع ساختمان تدوین نموده و آن را منتشر کرده‌اند. با پیشرفت روزانه علم و تکنولوژی، این نهادها به طور مستمر بر روی موارد مختلف تحقیق نموده و با انجام آزمایش‌های پی‌درپی، اقدام به به‌روز رسانی مطالب ارائه شده می‌نمایند. در ایران دفتر مقررات ملی و کنترل ساختمان، یکی از این نهادها است، که زیر نظر معاونت مسکن و ساختمان وزارت راه و شهرسازی، فعالیت می‌نماید.
از نظر حقوقی، آیین‌نامه قانون نیست. ولی نهادهای نظارتی و مراجع صدور اسناد قانونی تملک، صدور برخی مدارک را به رعایت آیین‌نامه‌ها و دستورالعمل‌ها منوط کرده‌اند. در حقیقت از انحصار صدور این مدارک (مانند پایان کار) به عنوان اهرم فشاری برای وادارسازی سازندگان به رعایت اصول و قواعد وضع شده استفاده می‌شود.
از این رو، آیین‌نامه‌ها به تمام موارد مربوط به ساختمان و قواعد موجود پرداخته‌اند. استانداردها در حقیقت فیلترهای آیین‌نامه‌ها هستند. به عنوان مثال، وقتی قرار است یک سازه چوبی ساخته شود، برای انتخاب صحیح الوارها و چوب مناسب برای این کار استاندارد چوب تدوین و تعریف می‌شود. به این صورت دیگر فرقی نمی‌کند قصد داریم از چه نوع چوبی برای ساخت خانه چوبی استفاده کنیم، هر چوبی که باشد باید بر اساس قواعد مندرج در استاندارد مورد بررسی قرار بگیرد. اگر از آزمون‌ها موفق بیرون آمد و جواب‌های آزمایشگاهی قابل قبول بودند، چوب مربوطه قابل استفاده به عنوان بخشی از سازه ساختمان چوبی است، و اگر چنین نشد، فارغ از نوع چوب، خواه چوب گردو باشد یا چوب درخت کاج ، اجازه استفاده از آن را در ساختمان به عنوان یک جزء سازه‌ای نداریم. در ادامه به توضیح بخش‌های سازه‌ای یک ساختمان می‌پردازیم. با ما همراه باشید.
بخش‌های سازه‌ای
همان‌طور که می‌دانید، یک ساختمان از 3 بخش اصلی تشکیل شده است:
- سازه
- تأسیسات
- معماری
هر یک از این بخش‌ها خود به قسمت‌های خردتری تقسیم می‌شوند، و مرحله به مرحله به جزئیات اجرایی و محاسباتی خود وارد می‌گردند. متناسب با مطالب این مقاله، در این بخش قصد داریم به بررسی سازه چوبی بپردازیم.
سازه
همان‌طور که گفتیم وظیفه اصلی سازه حفظ تعادل و ایستایی ساختمان است. برخلاف تصور عموم افراد، محاسبات سازه برای تخریب نشدن ساختمان صورت نمی‌گیرد، مگر در موارد خاص. ساختمان‌های مسکونی و معمولی که با ضریب اهمیت خیلی زیاد نیستند، برای حفظ ساختار سازه‌ای خود در زمان زلزله طراحی می‌شوند. یعنی در زمان زلزله، فرو نریزند و ساکنین فرصت داشته باشند تا ساختمان را ترک کنند. بیشتر ساختمان‌ها بعد از وقوع زلزله، با اینکه فرو نریخته‌اند، ولی قابل استفاده نیز نیستند. زیرا از نظر سازه‌ای دچار مشکل شده و اتصالات و اجزای سازه‌ای آن‌ها دیگر مقاومت قبل وقوع زلزله را ندارند. تأکید می‌کنیم سازه‌هایی مانند بیمارستان به طور ویژه طراحی شده و ضریب اهمیت بسیار زیاد دارند. موضوع صحبت ما ساختمان‌های مسکونی هستند.
اصولاً سازه از اجزای افقی و عمودی تشکیل می‌شود. اجزای مورب نیز، در مدل‌سازی به اجزای عمودی و افقی تصویر می‌شوند. لذا اجزای عمودی و افقی اصل ساختار سازه هستند. در اصطلاح عام به اجزای عمودی ستون و به اجزای افقی تیر گفته می‌شود. تیرها و ستون‌ها تشکیل دهنده اسکلت ساختمان هستند.
در موضوع مقاله ما، سازه چوبی از ستون و تیر چوبی تشکیل می‌شود. لازم است در همین‌جا نکته بسیار مهمی را بیان کنیم. در اصطلاح عامه به الوار چوب که ضخامت کمی داشته باشد، فارغ از اینکه به صورت عمودی یا افقی مورد استفاده قرار گرفته باشد، تیر چوبی می‌گویند. این موضوع با تعریف سازه‌ای از تیر در سازه های چوبی کاملاً متفاوت و مغایر است. لذا از این به بعد به المان‌های عمودی در سازه ستون و به المان‌های افقی تیر می‌گوییم.
المان‌های مورب، که وظیفه انتقال نیرو به تکیه‌گاه‌ها را دارند، معمولاً به شکل قید و یا بادبند در سازه دیده می‌شوند.
در ساختمان چوبی، هر یک از اجزای سازه، وظایف متخلفی دارند، اما به طور کلی کارکرد هر یک به صورت زیر تعریف می‌گردد:
| ردیف | کارکرد تیر و ستون |
| 1 | مقاومت در برابر فشار در محور خود |
| 2 | مقاومت در برابر کشش در محور خود |
| 3 | مقاومت در برابر برش (نیروی عمود بر محور خود) |
| 4 | مقاومت در برابر پیچش (کرنش) |
| 5 | مقاومت در برابر خمش (ممان – لنگر) |
| 6 | انتقال نیروی وارده به تکیه‌گاه |
معمولاً ستون‌ها کمتر از تیرها تحت کشش قرار می‌گیرند. فشار وارده به ستون‌ها معمولاً ثقلی است و ایستایی سازه به واسطه وزن ثقلی آن توسط ستون‌ها تأمین می‌شود.
المان‌های افقی ، محافظان سازه در برابر کشش و فشار جانبی
المان‌های افقی یا همان تیرها، خواه تیر بتنی باشد یا تیر چوبی ، در برابر نیروهای وارده جانبی، مقاومت بیشتری می‌نمایند. مقاومت در برابر نیروهای وارده عمودی، بر عهده ستون‌ها است. نیروهای جانبی در بخش‌هایی باعث فشردگی تیرها شده و در همین زمان، در تیرهای دیگر هم‌راستا ایجاد کشش می‌کند. مقاومت تیرها به چند موضوع مختلف بستگی دارد:
- یکپارچه بودن: یعنی در طول عضو تحت کشش یا فشار هیچ اتصالی بین دو بخش وجود نداشته باشد.
- شکل‌پذیری ( خاصیت الاستیکی): یعنی بر اثر نیرو مقداری درگیر خمیدگی بشود اما به حالت اولیه خود بازگردد. اگر بر اثر نیرو تغییر شکل دهد دچار شکستگی یا تغییر شکل پلاستیک می‌شود.
- اتصالات استاندارد: اتصال تیر به ستون باید بر اساس آیین‌نامه و قواعد تعریف شده انجام شده باشد.
بر این اساس می‌توانیم کم‌کم متوجه این موضوع بشویم که چرا در برابر زلزله، عملکرد اجزای سازه های چوبی مانند تیر چوبی بهتر از دیگر مصالح است. زیرا حالت ارتجاعی چوب بیشتر از بتن و فولاد است. این در حالی است که جرم حجمی چوب بسیار کمتر از فولاد و بتن نیز هست. طبق فرمول محاسبه نیروی زلزله وزن سازه اثر مستقیم در برآورد نیروی زلزله دارد:
V = CW
که W وزن موثر سازه و C ضریب زلزله است که فرمول محاسبه ویژه‌ای دارد. V نیز نیروی برشی وارده به ساختمان است. سازه چوبی به دلیل اینکه وزن بسیار کمتری نسبت به دیگر سازه‌ها دارد، لذا بخش کوچکتری از نیروی زلزله را به خود جذب می‌کند.
چوب، از قدیم تا امروز
حضور چوب در ساختمان سابقه‌ای بسیار طولانی دارد. قصد نداریم تا به بیان تاریخچه آن بپردازیم، اما دانستن بعضی موارد برای درک بهتر مفاهیم به ما کمک می‌کند. در تمدن‌ها باستانی، استفاده از سنگ حرف اول را می‌زد. ماندگاری آن‌ها نیز به دلیل ماندگاری سنگ در گذر زمان است. اما بسیاری از سازه‌های سنگی بر اثر بلایای طبیعی از بین رفته‌اند. از این رو بشر برای ساختن ساختمان از چوب استفاده کرد. چوب از سنگ سبکتر بود و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به سنگ داشت، اما تنها نقطه‌ضعف آن باعث می‌شد تا انسان به فکر ارتقاء سطح تکنولوژی ساختمانی خود نیز باشد. آن نقطه‌ضعف قابلیت اشتعال چوب بود. در بازه‌ای از زمان، مهندسین به سازه‌های ترکیبی دست یافتند. یعنی سازه چوبی با دیوارهای سنگی یا خشتی. یعنی با ستون و تیر چوبی اسکلت را اجرا می‌کردند، سپس با خشک و کاه‌گل سقف‌های طاق ضربی آن را اجرا می‌کردند. دیوارها نیز در بخش همکف هم از سنگ بود و هم از خشت، اما در طبقات بالاتر دیوارها عموماً خشتی بودند. اما علت این کار چیست؟ چرا سقف‌ها را با خشت و ملات کاه‌گل به شکل طاق ضربی اجرا می‌کردند و فاصله بین ستون‌های چوبی را با خشت دیوارچینی می‌نمودند؟ دلیل این کار این است که خشت خاصیت فشارپذیری بالایی دارد، یعنی تا زمانی که بر اثر فشار خرد نشود، فشار را تحمل می‌کنند. از طرفی تیر چوبی یا ستون چوبی نیز در مقابل کشش از خود مقاومت نشان می‌دهد. فرض بفرمایید چقدر نیروی کشش باید زیاد باشد تا یک الوار چوب را بشود با کشیدن از دو سر، از وسط به دو قطعه تقسیم کرد. البته چوب در برابر فشار نیز مقاومت دارد ، اما چون طول آن بیشتر از مقطع آن است، لذا درگیر کمانش شده و در صورت استمرار فشار، در آن حالت دچار شکست می‌شود. در حال حاضر همین کارکرد را در بتن مصلح می‌توانیم مشاهده کنیم. بتن وظیفه فشارپذیری را بر عهده دارد و آرماتور (میلگرد) مقاومت در برابر کشش را انجام می‌دهد.
ساختمان چوبی، تیر چوبی
همان‌طور که در بخش قبل بیان کردیم، ساختمان چوبی قدمت بسیار زیادی دارد. تقریباً آخرین نسل‌های ساختمان‌هایی که از چوب و خشت ساخته شده‌اند در کشور ما به اواخر دوره قاجار و اوایل دوره پهلوی اول باز می‌گردند. به عنوان نمونه می‌توان به ساختمان قزاقخانه تهران، که در منطقه 12شهرداری تهران، در محدوده باغ ملی، ضلع شمالی میدان مشق واقع است. این ساختمان در عهد قاجار ساختان قزاقخانه بوده است و بعد از انتصاب رضاخان به ریاست ارتش، دفتر کار وی در آن مکان واقع شد. تمام ساختمان باقی مانده از آن دوره دارای اسکلت ستون و تیر چوبی بوده و تمامی دیوارها خشتی و از نوع دیوار باربر هستند. این ساختمان پس از انقلاب اسلامی در اختیار ارتش قرار گرفت و پس از چند سال اداره و کاربری آن به دانشگاه هنر داده شد. هم اکنون (در تاریخ نگارش این مقاله) برخی از دانشکده‌های دانشگاه هنر در آن ساختمان و ساختمان‌های اطراف آن که مربوط به دوره پهلوی دوم هستند قرار دارد)
یکی از مواردی که می‌توان محدوده ساخت یک ساختمان را تقریباً مشخص کرد، به کارگیری تیر چوبی در سازه آن است. از اواخر دوره پهلوی اول و اوایل دوره پهلوی دوم، بیشتر ساختمان‌ها به وسیله بتن و فولاد ساخته شدند و کم‌کم به شکل امری معمول درآمد. یکی از علل فاصله گرفتن از سازه چوبی ، سختی نگهداری آن است. حشرات و قارچ‌ها به راحتی باعث فرسایش و پوسیدگی چوب می‌شوند. از این رو برای ماندگاری بیشتر بنا، هم باید از چوب‌های مرغوب و مقاوم استفاده کرد و هم اینکه راه‌کارهای نگهداری و مراقبت از چوب را به طور مستمر انجام داد. البته با پیشرفت علم، امروزه این نگهداری بسیار ساده‌تر از قبل شده است و با رعایت اصول اولیه و انجام برخی اقدامات مقدماتی و ساده، می‌توان برای مدت قابل قبولی از سلامت سازه مطمئن بود. راه‌کارهای نگهداری از چوب، بخشی از استاندارد چوب به حساب می‌آیند. یعنی این استاندارد متناسب با نوع چوب مورد استفاده به ما می‌گوید که برای مراقبت و نگهداری از آن چه کارهایی را باید انجام بدهیم. به عنوان مثال از عوامل موثر در شیوه نگهداری چوب، میزان فشردگی چوب در واحد سطح، یا چگالی (دانسیته) چوب می‌باشد. یعنی بر فرض هر چه فشردگی چوب در سانتیمتر مربع بیشتر باشد، چوب متراکم‌تر بوده و فاکتورهای فیزیکی آن مانند مقاومت و وزن و .. آن بیشتر از چوبی است که چگالی کمتری داشته باشد.
یکی از چوب‌هایی که بسیار تراکم و دانسیته مناسبی دارد و سالیان سال است که برای ساخت سازه های چوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، چوب درخت کاج است. این درخت به خاطر شرایط ویژه‌ای که دارد سال‌ها است که مورد استفاده انسان برای ساخت خانه چوبی قرار می‌گیرد.
دانسیته یا چگالی چوب
تعریف دانسیته (چگالی) بر اساس تعریف ویکی‌پدیای فارسی، دانسیته عبارت است از “جرم آن ماده به ازای حجم واحد آن” که به آن جرم مخصوص نیز گفته می‌شود. برای چوب، و آنچه که در استاندارد چوب مورد استفاده قرار می‌گیرد، چگالی یا همان جرم مخصوص مفهوم تراکم را دارد. در ادامه جدولی از چوب‌های مختلف و میزان تراکم آن‌ها ارائه شده است. واحد مبنای جدول کیلوگرم بر مترمکعب است (kg/m3):
| جدول چوب‌های مختلف با میزان دانسیته (واحد تراکم) آن‌ها | |||||
| ردیف | نام چوب | دانسیته | ردیف | نام چوب | دانسیته |
| 1 | بالسا | 110 – 140 | 2 | بامبو | 310 – 400 |
| 3 | باسودد آمریکایی | 320 – 590 | 4 | کاج سفید | 350 – 500 |
| 5 | صنوبر | 350 – 500 | 6 | بلوط قرمز آمریکایی | 740 |
| 7 | خاس یا راج | 760 | 8 | بلوط سفید آمریکایی | 770 |
| 9 | زبرانوی آفریقایی | 790 | 10 | نارون | 820 |
| 11 | کاج صمغ دار | 850-830 | 12 | ماهون اسپانیایی | 850 |
| 13 | اقاقیای بلند هندی | 900 | 14 | چوب بقم جنگلی | 910 |
| 15 | چوب ساتن(براق) | 950 | 16 | صمغ آبی | 1000 |
| 17 | آب‌رسان | 1000 | 18 | درخت غار(برگ‌بو) | 1040 |
| 19 | آبنوس | 1330-1110 | 20 | گویاکوم کارائیب | 1330-1170 |
جدول انواع چوب با میزان تراکم آن‌ها
نکته قابل توجه این است که هر چه چگالی (دانسیته) چوب بالاتر باشد، چوب سخت‌تر است، اما به این معنی نیست که برای استفاده در سازه چوبی مناسب است. در ادامه جدولی مرتبط با طبقه‌بندی رابطه سختی چوب با دانسیته آن‌ها ارائه شده است.
| محدوده چگالی | میزان سختی |
| 485–560.kg/m3 | نرم |
| 565–800.kg/m3 | محکم |
| 805–960.kg/m3 | سخت |
| > 965 kg/m3 | خیلی سخت |
جدول دسته‌بندی میزان سختی چوب متناسب با میزان چگالی
در کشورهای مختلف ممکن است در بیان استاندارد چوب ، واحدهای متفاوتی برای پارامترهای فیزیکی در نظر گرفته شود. به همین دلیل در ادامه جدول تبدیل واحدهای مربوط به چگالی را آورده‌ایم:
| واحدهای معادل 1 kg/m3 | |
| 0.001 g/cm3 | سانتیمتر مکعب/گرم |
| 0.0005780 oz/in3 | اینچ مکعب/ انس مایع |
| 0.16036 oz/gal(Imperial) | گال/ انس مایع (بریتانیا) |
| 0.1335 oz/gal (U.S.) | گالن / انس مایع (آمریکا) |
| 0.0624 lb/ft3 | فوت مکعب/ پاوند |
| 0.000036127 lb/in3 | اینچ مکعب / پاوند |
| 1.6856 lb/yd3 | یارد مکعب/ پاوند |
| 0.010022 lb/gal (Imperial) | پاوند/ گالن (بریتانیا) |
| 0.008345 lb/gal (U.S) | پاوند/ گالن (آمریکا) |
جدول تبدیل واحدهای چگالی
اینکه گفته می‌شود چوب نرم، به این معنا نیست که از چوب‌های سخت نرم‌تر است، بلکه به این معناست که چگالی آن (جرم آن در واحد حجم مشخص) کمتر است. این الزاماً به معنی ضعیف بودن چوب نرم در برابر چوب سخت نیست. بلکه به وزن آن چوب در واحد حجم ( وزن مخصوص) باز می‌گردد. وزن مخصوص چوب را با علامت WSG (Wood Specific Gravity) نشان می‌دهند. تراکم چوب ویژگی بسیار مهمی در ساخت سازه های چوبی است. دو ویژگی مهم مکانیکی وجود دارد: مقاومت و سختی. تحقیقات نشان داده است که افزایش چگالی برابر با افزایش مقاومت در همان حجم، افزایش سختی و بالارفتن ضریب سختی اره پذیری چوب است. به بیان دیگر چگالی (دانسیته) چوب یکی از موارد تعیین کننده در استفاده از چوب در ساختمان چوبی است. اینکه تیر چوبی ما دارای چه میزان چگالی باشد مهم است، اما باید در نظر داشته باشیم که مقاومت زیاد در چوب، منجر به وزن زیاد نیز می‌شود. از طرفی سختی بالا، میزان شکل‌پذیری را کم می‌کند. این خود بر رفتار سازه در مواجهه با زلزله اثر منفی می‌گذارد. در حقیقت باید یک حالت بهینه را در نظر گرفت، که هم مقاومت چوب مناسب باشد و هم شکل‌پذیری آن در محدوده قابل قبول قرار بگیرد. لذا صرف بالا بودن تراکم و در محدوده سخت قرار گرفتن چوب، ملاک درستی برای کاربرد آن در سازه چوبی نخواهد بود.
چوب مناسب ساختمان چوبی
در این قسمت به بررسی و معرفی میزان سنجش کیفیت چوب‌ها برای استفاده در اسکلت ساختمان چوبی می‌پردازیم. این دیدگاه درست نیست که هر چوبی که بزرگ و سنگین باشد الزاماً برای استفاده در ساختمان مناسب است. با توجه به گستردگی نوع چوب‌ها، باید یک روش درست و صحیحی را در نظر گرفت تا بتوان به خوبی تمام موارد مهم در انتخاب چوب مناسب را پیاده‌سازی کرد. پیش از این به علت نیاز به آیین‌نامه و استانداردهای مختلف اشاره کردیم. اکنون نیز این مورد از بقیه مستثنا نیست. به دلیل گسترگی و غیرقابل کنترل بودن عموم بناها و آموزش عموم افراد، در این زمینه نیز نیاز به استفاده از آیین‌نامه یا استاندارد چوب هستیم. این استاندارد تمام ویژگی‌های بصری و یا فیزیکی لازم چوب برای واجد شرایط استفاده بودن در سازه های چوبی را بیان نموده است. لازم به ذکر است که این استاندارد با آیین‌نامه محاسبات بناهای چوبی (AITC) کاملاً متفاوت است.
در بخش‌های قبل متوجه شدیم که یکی از عوامل مهم، چگالی یا همان میزان تراکم چوب است. بر اساس تجربه، می‌توان با یک تحقیق میدانی بررسی کرد که تا به حال چه نوع چوب‌هایی بیشتر مورد استفاده قرار گرفته اند. اما قصد داریم دلیل این موضوع را نیز بدانیم تا بهتر بتوانیم درک بهتری نسبت به علت انتخاب این چوب‌ها برای اجزایی مانند ستون و یا تیر چوبی به دست بیاوریم. به عبارتی این مقاله برای معرفی و درک علت این انتخاب است.
طی بررسی‌ها و تحقیق‌های به عمل آمده، یکی از پرکاربردترین چوب‌هایی که در زمینه ساخت خانه چوبی مورد استفاده قرار گرفته است، چوب درخت کاج است. دلایل مختلفی در انتخاب این چوب توسط انسان نقش داشته است. دلایلی که با گذشت سال‌های زیاد، هنوز کماکان به قوت خود باقی هستند. در ادامه به بیان بعضی ویژگی‌ها و برخی نقاط ضعف این نوع چوب خواهیم پرداخت. با آمیتیس همراه باشید.
چوب کاج
اغلب سازندگان دوست دارند از چوب کاج سفید برای پروژه‌های ساخت‌وساز استفاده کنند. از طرفی می‌دانیم که چوب درخت کاج ارزان‌قیمت است، به راحتی در دسترس است، از شفاف تا گره خورده در همه طرحی وجود دارد، و گزینه مورد علاقه برای کابینت سازان، پروژه‌های نجاری از هر نوع و دکوراسیون داخلی است. درختان کاج را یک درخت چوب نرم می‌دانند، به این معنی که چوب نرم‌تر از انواع چوب سخت است. درختان کاج در سراسر جهان رشد می‌کنند، نه تنها در ایالات متحده آمریکا کاج دارای سختی و مقاومت زیادی در برابر ضربه است، که آن را به گزینه‌ای مناسب برای بسیاری از کاربردها تبدیل می‌کند. کاج‌ها معمولاً در دو دسته سخت و نرم دسته‌بندی می‌شوند. گروه کاج سخت در رده متفاوتی است. کاج‌های کوتاه، برگ بلند و کاج استخری به طور قابل توجهی سخت‌تر از کاج‌های شرقی، غربی و کاج قندی (کاج بلند و بومی ایالات کالیفرنیا و اورگان آمریکا است، دارای مخروط‌های بسیار طولانی و تنه بسیار متراکم و قوی، که یک شیره شیرین ترشح می‌کند) است. کاج زرد، یکی از سخت‌ترین کاج‌ها، از نظر مقاومت و چگالی است و با دیگر چوب‌های سخت رقابت می‌کند. از قدیم بسیاری از موارد استفاده از کاج به عنوان تیر چوبی از این نوع کاج ویژه بوده است. همان‌طور که گفته شد چوب درخت کاج که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد در دسته چوب‌های نرم است. این چوب علاوه بر مقاومت بالایی که در برابر ضربه دارد، از انعطاف و خاصیت شکل‌پذیری خوبی بهره‌مند است. پیش از این در مقالات قبل و همچنین در بخش سازه‌ای همین مقاله، توضیحاتی پیرامون اهمیت شکل‌پذیری اجزای سازه‌ای ارائه کردیم. از این رو درخت کاج یکی از بهترین گزینه‌های ساخت خانه چوبی مقاوم در برابر زلزله است.
در ادامه قصد داریم تا نکات مثبت و منفی استفاده از چوب کاج را بیان نماییم. با ما همراه باشید.
مزایا و معایب استفاده از چوب کاج
در این بخش قصد داریم تا درباره مزایا و معایب استفاده از چوب کاج مطالبی را بیان کنیم. علت اینکه چوب کاج این‌قدر رایج شده است، طبیعتاً وجود مزایای آن است.
مزایا:
- در بسیاری از نقاط وجود دارد. به همین دلیل چندان گران نیست.
- نیاز به نگهداری ویژه‌ای ندارد و به طور طبیعی گسترش می‌یابند.
- چوب بسیار محکم و در عین حال نرمی دارد.
- برش پذیری و ضربه‌پذیری بسیار مناسبی دارد.
- به ازای قطع از جنگل‌های کاج، با کاشت جایگزین به سرعت رشد کرده و جایگزین می‌شود.
- معمولاً بلند است و می‌توان از آن الوارهای صاف و بلندی تهیه نمود.
معایب:
- مورد حمله موریانه قرار می‌گیرد.
موریانه‌ها چوب نرم و مرطوب را دوست دارند. موریانه‌های زیرزمینی با تمایل بیشتری از چوب هر یک از درختانی که چوب نرم داشته و به عنوان تیر چوبی در خانه‌ها استفاده می‌شوند، تغذیه می‌کنند.
- چون دارای بافت نرم است، مستعد خراش و فرورفتگی بر اثر ضربه است.
- اگر به خوبی عایق نشود، بر اثر مواجهه با آب، به سرعت دچار فرسایش می‌شود.
- با تغییر رطوبت هوا، ممکن است دچار تغییر حجم شود.
اما به طور کلی مزایای چوب درخت کاج بیشتر از معایب آن است. کما اینکه بعضی از معایب آن بین تمامی چوب‌ها مشترک هستند.
در ادامه به بررسی استاندارد چوب که به صورت بین‌المللی تعریف شده است خواهیم پرداخت. با آمیتیس همراه باشید.
استانداردهای بین‌المللی چوب
به طور کلی در عرصه بین‌المللی استانداردهای زیادی برای بررسی کیفیت الوار مورد استفاده در سازه های جوبی وجود دارد. ما در اینجا به طور خلاصه به بررسی یکی از استانداردهای مطرح برای چوب می‌پردازیم. در ادامه قصد داریم تا توضیحاتی پیرامون این موضوع ارائه کنیم.
استاندارد MPG (Machine Graded Pine)
همان‌طور که از نام این استاندارد بر می‌آید مختص چوب درخت کاج طراحی و تنظیم شده است. Machine Graded Pine یعنی کاج سطح‌بندی شده با دستگاه. این استاندارد حاکی از میزان اهمیت استفاده از چوب کاج و بیان‌گر حجم و گستره کاربرد آن در تمام دنیا است.
چهار درجه چوب کاج وجود دارد که در طبقه مشترک قرار می‌گیرند. آن‌ها کلاس‌های برتر، نهایی، استاندارد و صنعتی هستند. درجه نهایی به عنوان یک صفحه با ظاهر خوب و گره‌های تنگ تعریف می‌شود.
بهترین دسته‌های کاج کدام هستند؟
در جدول زیر به طور خلاصه این دسته بندی را معرفی نموده‌ایم:
| جدول رتبه‌بندی کیفی چوب کاج از نظر ظاهری | |
| نوع رتبه | توضیحات |
| 1مشترک | بهترین ماده برای کاج مرغوب با ظاهری گره خورده. گره‌ها محکم خواهند بود، به این معنی که از بین نخواهند رفت و به طور کلی کوچک هستند. |
| 2 مشترک | گره‌های تنگ ، اما بزرگتر از آنچه در 1 مورد معمول وجود دارد. اغلب برای پانل و قفسه‌بندی استفاده می‌شود. برای پروژه‌های کلی نجاری بسیار مناسب است. |
| C | تقریباً از نقص کاملاً پاک است. به طور گسترده‌ای برای تزئینات داخلی و کابینت استفاده می‌شود. |
| D | ظاهری زیبا ، مشابه C. ممکن است گره‌هایی به اندازه سکه داشته باشد. |
جدول رتبه‌بندی چوب کاج از نظر ظاهری
اما MPG چه دسته‌بندی و سطوحی دارد؟ در حقیقت استاندارد MPG یک استاندارد سازه‌ای و مهندسی است. این استاندارد بر اساس مقدار مقاومت الوار کاج در برابر لنگر خمشی دسته‌بندی شده است. یعنی هر الوار تا چه حد می‌تواند در برابر این لنگر که یک نیروی شکننده است مقاومت کند و تغییر شکل ندهد. در حقیقت بر اساس مدول الاستیسیته (modulus of elasticity) یا MOE تعریف شده است. به عبارت دیگر MGP به جای اینکه بر اساس مقاومت خمشی قطعه باشد، بر اساس اندازه‌گیری مدول الاستیسیته آن است (MOE)، که خصوصیات دیگری مانند سختی، مقاومت فشاری و مقاومت برشی را نیز در نظر می‌گیرد. هرچه MOE یک قطعه بالاتر باشد، سخت‌تر است. هنگامی که این مورد توسط یک دستگاه درجه‌بندی فشار MGP اندازه‌گیری می‌شود، به صفحه نمره‌ای داده می‌شود که به سادگی مخفف دسته MOE است که در آن قرار می‌گیرد. یعنی:
| دارای مدول الاستیسیته(MOE) مقاوم در برابر 10.000 مگاپاسکال نیرو است | MPG 10 |
| دارای مدول الاستیسیته(MOE) مقاوم در برابر 12.000مگاپاسکال نیرو است | MPG 12 |
| دارای مدول الاستیسیته(MOE) مقاوم در برابر 15.000مگاپاسکال نیرو است | MPG 15 |
دیگر استاندارد چوب که پیش از این مورد استفاده قرار می‌گرفته است، استاندارد F بوده است. درجه F اندازه‌گیری مقاومت خمشی یک قطعه الوار بوده است. ‘F’ مخفف نیرو در واحد مگاپاسکال (MPa) است و مقدار نیرویی است که یک‌تکه چوب می‌تواند بدون خم شدن، بیش از حد قابل قبول، تحمل کند. به عنوان مثال تیر چوبی با درجه F 11 ، مقاومت ایمنی برابر با 11 مگاپاسکال خواهد داشت. توجه به این نکته مهم است که اگرچه ممکن است مواد درجه‌بندی شده F جایگزین مواد درجه‌بندی شدهMGP شود ، همان‌طور که در زیر نشان داده شده است ، اما در مواردی که مواد MGP مشخص شده است ، نباید از مواد درجه‌بندی شده F استفاده شود. این به این دلیل است که گریدهای MGP دارای جداول طراحی برای طیف وسیعی از خصوصیات هستند، در حالی که گریدهای F فقط بر اساس مقاومت خمشی هستند. بنابراین ممکن است معمار یا سازنده‌ای که درجه MGP را برای یک تیر چوبی تعیین کرده است، بر ویژگی‌های طراحی مانند مقاومت فشاری یا مقاومت برشی تکیه کند، که در یک قطعه درجه‌بندی شده F حساب نمی‌شود.
در زیر سه درجه اصلی MGP و نمرات F ارائه شده‌اند که می‌توانند جایگزین شوند:
MGP 10 می‌تواند جایگزین F5 شود
MGP 12 می‌تواند جایگزین F8 شود
MGP 15 می‌تواند جایگزین F11 شود
به طور کلی، برای استفاده از چوب درخت کاج در سازه یک ساختمان و یا حتی استفاده از آن در بخش معماری و معماری داخلی (مانند کابینت، مبلمان و…) استانداردهای متفاوتی وجود دارد. ما در این مقاله سعی کردیم به طور خلاصه و اجمالی برای آگاهی بیشتر مخاطب مطالبی را بیان کنیم. در مقاله صفر تا صد ویلای چوبی توضیحات مفصلی پیرامون ویلای چوبی و موارد مربط به آن ارائه نموده‌ایم. استدعا داریم تجربیات و نظرات خود را در این‌باره با ما در میان بگذارید. بخش ارائه دیدگاه سایت آمیتیس همراه آماده دریافت نظرات و پیشنهادات شما است.
این مقاله برای من بسیار کاربردی بوده. همینطور دیگر مطالب سایتتون
مطالب انتخابی شما خیلی مفید هست. تشکر