بشر از دیرباز تاکنون از چوب به‌عنوان یکی از مصالح اصلی در ساخت سازه‌های مختلف استفاده کرده است. استفاده از این متریال مزایای متعددی دارد که باعث شده است در طول تاریخ کاربردهای متنوعی داشته باشد. امروزه، سازه‌های چوبی به یکی از پرطرفدارترین نوع سازه‌ها در دنیا تبدیل شده و بیش از 2 میلیارد خانه در سراسر جهان با استفاده از این نوع سازه‌ها ساخته شده‌اند.
برخلاف باور عمومی، سازه‌های چوبی برای ساختمان‌های بلند تا 10 طبقه نیز کاربرد دارند. در کشورهای پیشرفته مانند ژاپن، آمریکا و کانادا، آیین‌نامه‌های مخصوصی برای طراحی و ساخت این نوع سازه‌ها تدوین شده است. در این مقاله با سازه‌های چوبی، انواع آن‌ها، کاربردی که دارند و مزایا و معایبشان بیشتر آشنا می‌شویم. پس همراهمان باشید.
سازه چوبی چیست؟
سازه چوبی نوعی سازه است که در آن از چوب به‌عنوان مصالح اصلی ساختمانی استفاده می‌شود. چوب به دلیل مزایای متعددی مانند استحکام، مقاومت، انعطاف‌پذیری و زیبایی، از دیرباز برای ساخت انواع سازه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.
انواع سازه چوبی
انواع سازه‌های چوبی و هدف استفاده از آن‌ها عبارتند از:
- سازه‌های چوبی ساده مثل عروسک‌ها، میز و صندلی‌ها
- سازه‌های چوبی دکوری
- سازه‌های چوبی تزئینی
- ساخت کف پوش‌های منازل و ساختمان‌ها با توجه به استحکام آن‌ها
- ساخت نرده‌های چوبی برای حفاظت و زیبایی محیط
- ساخت درب‌های چوبی منازل
- ساخت چارچوب‌های پنجره‌ها
- ساخت مبلمان‌ها
- آلاچیق‌های چوبی در فضای باز
- ساخت ماکت‌ها و عروسک‌ها
- ساخت ویلاهای چوبی
- ساخت کلبه و خانه‌های چوبی
تقسیم‌بندی سازه‌های چوبی بر اساس مبناهای مختلفی انجام می‌شود، از جمله:
- دسته‌بندی بر اساس سیستم سازه‌ای
- دسته‌بندی بر اساس کاربری
- دسته‌بندی بر اساس نوع چوب به کار رفته
- دسته‌بندی بر اساس سبک طراحی معماری
- دسته‌بندی بر اساس تعداد طبقات
- دسته‌بندی بر اساس متراژ مفید
کاربرد سازه چوبی (کاربری)
چوب از دوران بسیار قدیم، یکی از محبوب‌ترین مصالح در صنعت ساختمان بوده است. این محبوبیت دلایل متعددی از جمله تنوع، زیبایی، مقاومت و قابلیت بازیافت چوب دارد.
هر یک از این طرح‌ها و رنگ‌ها، کاربردهای خاص خود را دارند. از جمله مهم‌ترین سازه‌های چوبی که امروزه ساخته می‌شوند باید به ویلاها، خانه‌ها، کلبه‌ها، آلاچیق‌ها، ترمووال‌ها، روف گاردن‌ها، پرگولاها و خانه‌های متحرک اشاره کنیم.
علاوه‌بر این، طراحی و ساخت بناهای پیش‌ساخته و نیمه‌پیش‌ساخته، از جمله کاربردهای جذاب و پرطرفدار سازه‌های چوبی به‌شمار می‌رود.
چوب نه تنها در ساخت اسکلت‌های چوبی و دیوارها، بلکه در ساخت درب و پنجره، طراحی داخلی و حتی نمای ساختمان نیز کاربرد دارد. امروزه ویلاهای چوبی به‌عنوان یکی از محبوب‌ترین و پرطرفدارترین سازه‌های چوبی شناخته می‌شوند.
کاربرد چوب در صنعت ساختمان‌سازی را میتوان به‌طورکلی در سه دسته دکوراسیون داخلی، مصالح ساختمانی و سازه‌های باربر تقسیم کرد. در دکوراسیون داخلی، از چوب برای ساخت کابینت‌ها، کفپوش‌ها، دیوارپوش‌ها و سایر عناصر تزئینی استفاده می‌شود.
چوب به‌عنوان مصالح ساختمانی، در دیوارها، سقف‌ها و سایر قسمت‌های داخلی و خارجی بنا به‌کار می‌رود. همچنین از چوب میتوان برای ساخت قطعات باربر و اصلی بنا مانند تیرها، ستون‌ها و قاب‌ها استفاده کرد. انواع کاربری سازه چوبی نیز شامل سازه مسکونی، سازه اداری و سازه تجاری که در ادامه توضیح می‌دهیم.
سازه مسکونی
در این نوع کاربری، میتوان از اختلاف سطح در معماری بهره برد. البته این روش طراحی به شرایط مخاطب، وضعیت جغرافیایی و فرهنگی منطقه بستگی دارد. در طراحی سازه‌های یک طبقه، باید تمام امکانات لازم برای سکونت در همان طبقه واحد فراهم شود.
در صورت امکان اجرای دو طبقه برای این سازه، میتوان بعضی فضاهای خصوصی مانند اتاق خواب، حمام و سرویس بهداشتی خانواده را به طبقه دوم منتقل کرد. لازم به ذکر است که کاربری مسکونی، تردد کمتری نسبت به سایر کاربری‌ها دارد که این امر مزیت دیگری برای ساخت دو طبقه محسوب می‌شود.
به دلیل ماهیت مسکونی این سازه، میتوان محاسبات سازه‌ای را تا حدی سبک‌تر در نظر گرفت. همچنین ضخامت کفپوش می‌تواند نازک‌تر از سازه‌های اداری و تجاری باشد، زیرا میزان تردد در این نوع سازه به‌طور قابل‌توجهی کمتر است.
مثلا یک ساختمان مسکونی با 6 تا 7 نفر ساکن، به‌مراتب تردد کمتری نسبت به یک سازه اداری با تعداد کارکنان بالا خواهد داشت. این تفاوت در تردد بر عواملی مانند بار زنده سازه، ضخامت کفپوش، پهنای راه پله، ابعاد آسانسور و سیستم تهویه مطبوع اثرگذار خواهد بود. بنابراین، در نظر گرفتن کاربری سازه (مسکونی، اداری، تجاری و …) در انجام محاسبات و طراحی آن، امری ضروری و حیاتی است.
اداری
در طراحی فضاهای اداری با سازه چوبی، باید به محلی برای استراحت پرسنل، تردد آسان مراجعان و تعبیه فضایی مناسب برای منتظر ماندن آن‌ها توجه کرد. به‌منظور ارتقای ایمنی و سهولت دسترسی برای همه افراد، به‌ویژه سالمندان و معلولان ویلچری، استفاده از اختلاف سطح در سازه‌های اداری اصلا توصیه نمی‌شود.
ساختمان‌های اداری باید با سقف بلند و تهویه مناسب و فضای کافی ساخته شوند. این عوامل، تنفس و حضور جمعیت زیاد را بدون ایجاد حس خفگی برای کارمندان و مراجعین امکان‌پذیر می‌کنند.
در ساخت سازه‌های چوبی، به‌دلیل نوع مصالح و روش ساخت، ارتفاع سقف از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین ساختمان‌های اداری معمولا تعداد اتاق‌های بیشتری نسبت به ساختمان‌های مسکونی و تجاری دارند. طراحی فضا باید به شکلی باشد که امکان پارتیشن‌بندی و ایجاد فضاهای مجزا در صورت نیاز کاربران فراهم باشد. با در نظر گرفتن کاربری سازه، میتوان این قابلیت را در فرایند طراحی لحاظ کرد.
تجاری
کاربری‌های تجاری نیازهای منحصربه‌فردی دارند. اولین و مهم‌ترین این نیازها، ارتفاع بلندتر سقف در مقایسه با سایر سازه‌ها است. دلیل این امر، محاسبات مربوط به تاسیسات و تهویه مطبوع در فضاهای تجاری است. در این محاسبات، ضریب 5 برای BTU مورد نیاز در نظر گرفته می‌شود که به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از ضریب مسکونی (معمولا 3) است.
مثلا، برای یک واحد مسکونی 85 متری، معمولا 36 هزار BTU یا 3 تن برودت در نظر گرفته می‌شود اما برای فضایی با همین متراژ در یک واحد تجاری، به 60 هزار BTU یا 5 تن برودت نیاز است. این اولین تفاوت کلیدی در سیستم تهویه مطبوع فضای تجاری و مسکونی است. این تفاوت، طراح سازه یا معمار را ملزم می‌کند تا فضای مناسب و متناسب با تجهیزات برودتی قوی‌تر در نظر بگیرد.
سازه‌های چوبی و دیگر سازه‌های تجاری، فارغ از نوع مصالح، باید سطحی صاف داشته باشند. حداقل یک طرف این سازه‌ها (با توجه به موقعیت جغرافیایی و مسیر تردد) باید به‌طور کامل از شیشه ساخته شود تا امکان نمایش ویترین و جذب مشتری فراهم شود. با توجه به تردد بسیار بیشتر در فضای تجاری در مقایسه با دیگر فضاها، انتخاب کفپوش مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است.
تفریحی
سازه‌های چوبی تفریحی، نوعی از سازه‌های چوبی هستند که برای گذراندن اوقات فراغت و تفریح در طبیعت یا فضاهای باز طراحی و ساخته می‌شوند. این سازه‌ها تنوع بسیار زیادی دارند و در اشکال و اندازه‌های مختلف، از کلبه‌های کوچک جنگلی تا آلاچیق‌های بزرگ و پیچیده، ساخته می‌شوند. قبل از ساخت سازه چوبی تفریحی، باید نوع کاربری آن را مشخص کنید. مثلا اگر قصد دارید از سازه برای سکونت موقت استفاده کنید، باید به عایق‌بندی و گرمایش و سرمایش آن توجه کنید.
آموزشی
سازه‌های چوبی آموزشی نوعی از سازه‌های چوبی هستند که برای آموزش مفاهیم علمی، مهندسی و نجاری به کودکان و بزرگسالان طراحی و ساخته می‌شوند. این سازه‌ها به‌صورت ماکت، مدل‌های سه بعدی و یا حتی سازه‌های واقعی در ابعاد کوچک هستند. ساخت و کار با سازه‌های چوبی آموزشی، به دانش‌آموزان و دانشجویان کمک می‌کند تا مفاهیم علمی و مهندسی را به‌شکل تجربی و عملی یاد بگیرند.
مزایای ساخت سازه با چوب
- چوب به دلیل ساختار متخلخل خود، عایق حرارتی مناسبی به حساب می‌آید. این خلل و فرج‌ها که حاوی هوا هستند، مانند یک لایه محافظ عمل کرده و از انتقال گرما جلوگیری می‌کنند. به‌همین دلیل، چوب در برابر اتلاف گرما در فصل زمستان و ورود گرمای ناخواسته در فصل تابستان مقاومت می‌کند.
- چوب در برابر نیروهای کششی و فشاری، مقاومت قابل‌قبولی دارد. این مقاومت به نوع چوب، نحوه اعمال بار و رطوبت آن بستگی دارد. در حالت کلی، چوب در برابر فشار، قوی‌تر از کشش است. مثلا اگر فشاری در جهت بافت‌های چوب (موازی با الیاف) به آن وارد شود، می‌تواند تا 4 برابر بیشتر از فشاری که در جهت عمود بر بافت‌ها (عمود بر الیاف) به آن وارد می‌شود، تحمل کند.
- چوب از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است و میتوان آن را به‌آرامی خم کرد. این ویژگی در مصالحی مانند سیمان و آجر وجود ندارد، به‌همین دلیل ساخت خانه‌های پیش‌ساخته با چوب امکان‌پذیر است. قابلیت انعطاف‌پذیری چوب به جابه‌جایی خانه‌های چوبی نیز کمک می‌کند. البته این جابه‌جایی باید با رعایت نکات ایمنی و بادقت انجام شود تا به سازه آسیبی نرسد.
- در بحث سرعت ساخت، خانه‌های چوبی بی‌رقیب هستند. بسیاری از شرکت‌های معتبر در صنعت ساختمان جهان می‌توانند یک خانه یا ویلای چوبی را در کمتر از ۱۰۰ روز به‌طور کامل بسازند. علاوه‌بر این، انعطاف‌پذیری بالای چوب که در بالا به آن اشاره کردیم، امکان سفارش خانه‌های چوبی به‌صورت پیش‌ساخته را فراهم می‌کند. در این روش، قطعات خانه در کارخانه ساخته شده و به محل مورد نظر حمل می‌شوند. سپس، این قطعات به‌سرعت و به‌آسانی سرهم شده و خانه در کمترین زمان ممکن آماده سکونت می‌شود.
- یکی دیگر از مزایای سازه‌های چوبی، اثرات مثبت زیست‌محیطی آن است. همان‌طور که گفتیم، در صورت مدیریت صحیح جنگل‌ها، استفاده از چوب به افزایش درختان کره زمین نیز کمک می‌کند. در بسیاری از کشورها، برای قطع هر درخت، بیش از دو درخت کاشته می‌شود که به‌مرور زمان به افزایش مساحت جنگل‌ها می‌انجامد.
- مزیت زیست‌محیطی مهم دیگر استفاده از سازه‌های چوبی، کاهش مصرف سیمان است. گفته می‌شود حدود ۷درصد گازهای گلخانه‌ای زمین مربوط به تولید و استفاده از سیمان است. با جایگزینی چوب به جای سیمان در ساخت‌وساز، میتوان تا حد زیادی از انتشار گازهای گلخانه‌ای کاست. علاوه‌بر این، چوب خاصیت جذب و ذخیره دی‌اکسید کربن را دارد.
- هزینه ساخت خانه یا ویلای چوبی به‌طور کلی از سازه‌های بتنی و فولادی کمتر است. دلیل این امر، قیمت پایین‌تر چوب در مقایسه با مصالحی مانند بتن و فولاد است. علاوه‌بر این، سرعت بالای ساخت خانه‌های چوبی هزینه نیروی کار را نیز به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. زیرا در این روش، زمان ساخت سازه کوتاه شده و به کارگران کمتری برای ساخت آن نیاز است. به‌همین دلیل، در بسیاری موارد ساخت خانه چوبی مقرون‌به‌صرفه‌تر از ساخت خانه فلزی یا بتنی است.
- چوب به‌عنوان یک عایق صوتی و حرارتی عالی، مزایای متعددی برای ساکنین خانه‌های چوبی به ارمغان می‌آورد. استفاده صحیح از این عایق، به‌شکل قابل‌توجهی مصرف انرژی برای خنک کردن خانه در تابستان و گرم کردن آن در زمستان را کاهش می‌دهد. این امر نه تنها به نفع اقتصاد خانواده‌ها خواهد بود، بلکه در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفظ محیط زیست نیز نقش موثری ایفا می‌کند.
معایب ساخت سازه با چوب
پس از بررسی بعضی از مزایای سازه‌های چوبی، نوبت به بررسی معایب آن‌ها می‌رسد. البته باید به این نکته توجه داشت که مزایا و معایب سازه‌های چوبی به هم مرتبط هستند. به عبارت دیگر، دقت نداشتن در بعضی موارد مزایا را به معایب تبدیل می‌کند.
- یکی دیگر از تهدیدهای سازه‌های چوبی، حشرات و قارچ‌ها هستند. برای حل این مشکل، مهندسان و معماران با کمک دانشمندان، راهکارهای علمی و موثری را به کار گرفته‌اند. یکی از این آن‌ها، استفاده از مواد مخصوص برای پوشش چوب است. این مواد، چوب را در برابر حشرات و قارچ‌ها مقاوم می‌سازند و از فرسایش و تخریب آن جلوگیری می‌کنند. راهکار دیگر، استفاده از تکنولوژی‌های جدید برای تبدیل موادغذایی داخل چوب به مواد غیرغذایی است. با این روش، دیگر حشرات و قارچ‌ها منبع غذایی برای رشد و تکثیر خود را در چوب پیدا نخواهند کرد.
- چوب به‌طور طبیعی در برابر آتش مقاومت پایینی دارد و به‌سرعت در معرض حرارت و شعله آتش می‌سوزد. به‌همین دلیل لازم است برای استفاده از چوب در صنعت ساختمان، از روش‌هایی برای افزایش مقاومت آن در برابر آتش استفاده شود. یکی از روش‌های سنتی برای افزایش مقاومت چوب در برابر آتش، پوشاندن آن با لایه‌ای از گچ است. این کار تا حدی به افزایش مقاومت چوب در برابر آتش کمک می‌کند اما معایبی نیز دارد. مثلا گچ وزن سازه را افزایش داده و ظاهر آن را تغییر می‌دهد.
- وجود رطوبت در سازه یکی از عوامل اصلی کاهش عمر سازه‌های چوبی است. رطوبت به‌مرور زمان در چوب نفوذ می‌کند و آن را پوسیده و تخریب می‌کند. برای افزایش مقاومت چوب در برابر رطوبت، از تکنولوژی‌های مختلفی استفاده می‌شود. یکی از این آن‌ها استفاده از مواد آب‌گریز است. این مواد به سطح چوب نفوذ می‌کنند و مانع از جذب رطوبت توسط آن می‌شوند.
- بعضی کشورها قوانین و مقرراتی برای حفظ جنگل‌ها وضع کرده‌اند اما در بسیاری دیگر از کشورها این قوانین وجود ندارند یا به‌طور کامل اجرا نمی‌شوند. استقبال روزافزون از خانه‌ها و ویلاهای چوبی، به تشدید این معضل در بعضی کشورها منجر شود. به‌همین دلیل لازم است تا در کنار توسعه صنعت ساخت و ساز چوبی، به حفظ و احیای جنگل‌ها نیز توجه ویژه‌ای شود.
- یکی از مهم‌ترین مواردی که در ساخت خانه و ویلای چوبی باید به آن توجه کرد، دقت در درزگیری و قرار گرفتن درست قطعات در کنار یکدیگر است. نداشتن دقت کافی در این امر موجب افزایش مصرف انرژی و کاهش طول عمر سازه و همچنین بروز مشکلاتی برای ساکنان می‌شود.
چوب مورد استفاده در سازه های چوبی
سال‌ها تجربه و تحقیقات بشر نشان داده است که بهترین چوب‌ها برای ساخت سازه‌های چوبی، از درختانی می‌آیند که در محدوده کمربندی مدارهای 66 و 33 درجه شمالی رشد می‌کنند. دلیل مرغوبیت این چوب‌ها، آب و هوای خاص این مناطق است. رشد درختان در مناطق سردسیر کندتر از سایر مناطق است که به‌نوبه خود موجب می‌شود چوب آن‌ها سفت‌تر، سخت‌تر و با چگالی بالاتری باشد.
تنوع چوب‌های مناسب برای ساخت سازه‌های چوبی بسیار زیاد است و در هر منطقه از زمین میتوان طیف وسیعی از آن‌ها را یافت. مثلا چوب‌های بلوط، شمشاد، گردو، راش و خانواده کاج از جمله چوب‌های مقاوم و مرغوبی هستند که در ایران، به‌خصوص در مناطق شمالی، سابقه استفاده دیرینه و سنتی دارند.
سخن پایانی
همان‌طور که در این مقاله بررسی کردیم، سازه‌های چوبی مزایای متعددی از جمله مقاومت بالا، زیبایی، پایداری و سرعت ساخت بالا دارند. با پیشرفت تکنولوژی و علم مهندسی، ساخت سازه‌های چوبی با دهانه‌های بزرگ و ارتفاع زیاد نیز امکان‌پذیر شده است.
با توجه به مزایای ذکر شده، استفاده از سازه‌های چوبی در حال افزایش است و به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای سازه‌های سنتی به‌حساب می‌آیند. انتخاب نوع سازه چوبی مناسب به عوامل مختلفی مانند نوع کاربری، شرایط اقلیمی، بودجه و سلیقه شما بستگی دارد. همیشه قبل از شروع ساخت، با یک مهندس یا معمار مجرب مشورت کرده تا بهترین گزینه را با توجه به شرایطتان انتخاب کنید. گروه بازرگانی مدحت وود، بزرگترین تولید کننده پلای وود در ایران میباشد. برای خرید پلای وود باکیفیت می‌توانید به این مجموعه مراجعه نمایید.
