چرا چوب اصلی ترین متریال ساخت خانه در امریکا و اروپا می باشد؟

چوب یکی از قدیمی‌ترین مصالح ساختمانی است. در نیم قرن اخیر، صنعت چوب‌ بری، عمل‌آوری چوب و سیستم های ساختمانی چوبی در کشورهای صنعتی جهان مانند کانادا، ایالات متحده آمریکا، روسیه، استرالیا، کشورهای اروپای شمالی و منطقه اسکاندیناوی پیشرفت فراوانی کرده‌است. به‌گونه ای که امروزه بیش از ۹۵ درصد ساختمان‌های مسکونی کمتر از شش طبقه در این کشورها دارای سازه‌ی چوبی هستند.

چوب‌های مورد استفاده در صنعت خانه سازی عمدتا از گونه‌های سوزنی برگ می‌باشند.

از جمله گونه‌های رایج می‌توان چوب یولکا، اسپروس، ساسنا را نام برد.

جنگل هایی که این گونه‌ها در آنها پرورش می یابند عمدتا در مناطق سردسیر و نزدیک به قطب قرار دارند و به همین خاطر در کشورهای همجوار با این موقعیت جغرافیایی و اقلیمی چوب به عنوان یک منبع که مزیت نسبی نسبت به سایر مصالح دارد شناخته می‌شود.

جنگل‌های ایران عمدتا به گونه‌های پهن برگ اختصاص دارد لذا چوب مورد نیاز برای امور ساختمانی از خارج وارد کشور می‌شود.

برای آشنایی بیشتر با ویلاهای آفریم اینجا بخوانید.

صنعت ساختمان سازی در آمریکا در یک سال گذشته

دولت آمریکا هر سال آمار مربوط به صنعت ساختمان و ساخت و ساز در این کشور را منتشر می کند. برای آشنایی با ابعاد این بخش از اقتصاد باید بدانیم که ابعاد بازار ساخت و ساز در بازه یک ساله منتهی به شهریور ماه امسال حدودا ۲۰۰۰ میلیارد دلار بوده که حدودا ده درصد اقتصاد ایالات متحده است. 

مهندسین معمار و سازه، متولیان احداث بنا در دنیای مدرن محسوب می شوند ولی دانشِ مهندسین سازه و معمار برای سیاست گذاری در امر مسکن کافی نیست، بلکه تدوین استراتژی‌های این حوزه، بحثی چندوجهی/پیچیده است و نیازمند آمار و ارقام روشن و دقیق.

در آمریکا چه تعداد خانه ساخته شد؟ جواب دقیق و روشن است:

در سال گذشته یک میلیون و ۲۲هزار واحد مسکنِ «یک واحدی» و ۳۶۸هزار مسکن «چند واحدی» ساخته شده و پروانه پایان کار دریافت کرده است. یعنی جمعا ظرفیت اقتصاد آمریکا در بخش مسکن، توانِ ساخت ۱ میلیون و ۳۹۰ هزار واحد مسکونی را داشته است .

سوال بعدی نوع سازه واحدهای مسکونی «چندواحدی» چه بوده است؟ 

بر خلاف انتظار ما در میان آن ۳۶۸ هزار مسکن چندواحدی مذکور، وضعیت «سازه» خانه ها به شرح زیر بوده است: ۷۳٪ درصد آنها دارای «سازه چوبی» بوده اند و ۲۷٪ درصد باقیمانده دارای سازه های بتنی و فولادی بوده اند. مطابق آمار رسمی دولت آمریکا، فولاد و سیمان عمدتا در سازه های بلندمرتبه استفاده می شود و مصالح اصلی ساخت و ساز (در مسکنِ غیر بلندمرتبه) چوب است. 

نکته کلیدی همین جاست که این آمار نشان دهنده سرانه مصرف انرژی در روند «احداث» ساختمان نیز هست. برای ساخت سازه های بتنی به سیمان و برای ساخت سازه های فولادی به پروفیلهای فولاد نیاز است که هر دوی این ها توسط دو «صنعت انرژی بر» و «آلاینده محیط زیست» تولید می شوند. در کشور آمریکا با وجود قدمتِ صنایع فولاد و سیمان، چوب به عنوان مصالح اصلی در انبوه سازی مورد توجه قرار گرفته و این امر باعث شده تا بخش قابل توجهی از «انرژی کشور» به سمت تولید سیمان و فولاد رهنمون نشود، و محیط زیست هم کمتر دچار آسیب شود. همین رویکرد را ژاپنی ها هم در چندسال اخیر داشته اند و به سمت سازه های چوبی رفته اند .

چقدر دی اکسید کربن برای ساخت یک متر مربع مسکن تولید می شود؟

مطالعات پژوهشگران نشان می دهد برای تولید یک تُن سیمان، حدود ۹۰۰ کیلوگرم دی اکسید کربن (CO2)  تولید می شود. پروسه تولید سیمان نیاز به انرژی و حرارت بالا (حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد) دارد. در بحث تولید فولاد اعداد وحشتناک تر است. برای تولید یک تن فولاد، بیش از یک تن دی اکسید کربن وارد محیط زیست می شود.

بگذارید این را ملموس تر بیان کنم: یک ساختمان 5 طبقه با قاب خمشی فولادی با هزار مترمربع زیربنا را فرض کنیم. مهندسین برای هر متر مربع حدودا ۱۰۰ کیلوگرم فولاد طراحی می کنند. لذا جمعا ۱۰۰ تن فولاد برای ساخت این ساختمان نیاز است که باعث تولید بیش از ۱۰۰ تن دی اکسید کربن می شود. 

همچنین هر دوی این صنایع (خصوصا صنعت فولاد) «آب بر» محسوب می شوند. برای تولید یک تن فولاد ۲۳۰هزار لیتر آب مصرف می شود . یعنی استفاده از سازه چوبی در آمریکا باعث شده علاوه بر تولید کمتر کربن، آب کمتری نیز مصرف شود.

تحلیل و تجویز راهبردی:

آیا بهتر نیست در ایران چوب را وارد کنیم ولی «انرژی و آب کشور» را در تولید فولاد و سیمان به هدر ندهیم؟ آیا دانشگاههای ما در این زمینه مطالعه ای داشته اند؟ امیدوارم که انجام شده باشد! البته امیدوارم! چوب اساسا کالای گران قیمت/سنگینی محسوب نمی شود و با توجه به شرایط بحرانی آب، انرژی و محیط زیست نیازمند مطالعه جدی درباره آنالیز قیمت و انرژی احداث سازه های چوبی در انبوه سازی هستیم.

ارایه آمار با سه ویژگی دقیق، پایدار و شفاف یکی از ضرورتهای کشورداری مدرن است. بدون وجود آمار پایدار، روشن و دقیق، همیشه در حال کلی گویی هستیم و وعده های غیردقیق.

متن از محمدرضا اسلامی؛ استاد دانشگاه ایالتی پلی‌تکنیک کالیفرنیا

خواص چوب

چوب یک ماده آلی است که در شرایط خاص می‌تواند به اجزای اصلی تشکیل دهنده خود تجزیه شود. در رطوبت و حرارت مناسب و در صورت دسترسی به اکسیژن، قارچ‌ها روی آن رشد می‌کنند و باعث پوسیدگی می شوند. حشراتی همچون موریانه می‌توانند از چوب تغذیه کنند. با قطع کردن یکی از سه عامل یاد شده و یا با آغشته کردن چوب به مواد سمی  از قبیل آرسنیک، فلزات سنگین و مواد نفتی می‌توان از این گونه آسیب ها پیشگیری نمود.

در کشورهای صنعتی با توجه به اهمیت ضوابط و انتظارات در زمینه حفاظت از محیط زیست، سیستم‌های ساختمانی چوبی یکی از بهترین روش های ساختمانی تلقی می شود. زیرا بیش از هر سیستم ساختمانی دیگری از مصالح موجود در طبیعت استفاده می شود و بازگشت آن به چرخه طبیعت و تجزیه عناصر اصلی آن بخوبی انجام می‌شود. و در نتیجه از بسیاری از مالیات های مربوط به حفاظت از محیط زیست معاف می‌گردد.

چوب مصرفی در ساختمان سازی باید رطوبتی کمتر از ۱۸ تا ۲۰ درصد داشته باشد. رطوبت بالاتر از ۲۰ درصد شرایط را برای رشد قارچ ها مساعد می‌کند.

چنانچه سه عامل رطوبت، حرارت و دمای زیاد و اکسیژن در درصد پایین نگه داشته و کنترل شود، چوب در برابر میکرو ارگانسیم ها و قارچ ها محفوظ خواهد ماند. در صورتیکه امکان تامین این شرایط فراهم نباشد، برای جلوگیری از رشد قارچ ها در سطح و یا عمق چوب، میتوان آن را با مواد سمی از قبیل آرسنیک، فلزات سنگین و مواد نفتی اشباع کرد.

چوب برخلاف فولاد، در حرارت زیاد مقاومت خود را از دست نمی‌دهد و مقاومت آن در هنگام آتش سوزی برابر است با مقاومت قسمتی از آن که هنوز ذغال نشده است.

چوب قابل اشتعال است و به راحتی می سوزد ولی ذغال ایجاد شده در سطح چوب به دلیل داشتن ضریب هدایت حرارتی پایین از سرعت نفوذ آتش به درون چوب می‌کاهد و باعث پایداری بیشتر چوب می‌گردد. به واسطه همین پدیده، تیرهای چوبی قطور، در مقایسه با تیرهای فولادی، در هنگام آتش‌سوزی مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند.

از چوب فرآورده‌های فراوانی با خواص متنوع تهیه می‌شود. کار با چوب بسیار راحت است. یکی از مهمترین خواص چوب در صنعت ساختمان قابلیت انطباق و شکل پذیری آن است.

در کشورهای صنعتی، با توجه به اهمیت ضوابط و انتظارات در زمینه حفاظت از محیط زیست، سیستم ساختمانی چوبی یکی از بهترین روش های ساختمانی تلقی می‌شود، زیرا بیش از هر سیستم ساختمانی دیگری از مصالح ساختمانی دیگری از مصالح ساختمانی موجود در طبیعت استفاده می شود، و در نتیجه، از بسیاری از مالیات های مربوط به حفاظت از محیط زیست معاف می‌گردد.

کلیه اجزای ساختمانی این سیستم را می توان در کارخانه های مجهز، به صورت پیش ساخته، با دقت اجرایی بسیار زیاد و بدون فرایند تر تولید کرد و برای انتقال به محل اجرای ساختمان انبار کرد و سرعت عملیات نصب  را به طور چشمگیری افزایش داد. چوب مورد نیاز در این سیستم ساختمانی از درختان سوزنی برگ مناطق سردسیر نیمکره شمالی تهیه می شود و در ایران به چوب روسی شهرت دارد. چوب مصرفی باید از رده مناسب برای خانه‌سازی و بریده و خشک شده با رطوبتی بین ۱۸ تا ۲۰ درصد باشد. رطوبت بالاتر از ۲۰ درصد شرایط را برای رشد قارچ‌ها مساعد می‌کند. در ایران این نوع چوب از  کشورهای روسیه، فنلاند و چین وارد می شود. باید توجه داشت که کشور روسیه که در همسایگی ما قرار دارد به تنهایی بیش از ۶۵ درصد نیاز چوب ساختمانی جهان را تامین می‌نماید.

دوام چوب

همان گونه که گفته شد، اگر یکی از سه عامل رطوبت، دما و یا اکسیژن هوا در حد پایین نگه داشته شود، چوب در برابر میکروارگانیسم‌ها و قارچ ها محفوظ خواهد ماند. در صورتی که امکان تامین این شرایط فراهم نباشد، برای جلوگیری از رشد قارچ ها در سطح و یا عمق چوب، می‌توان آن را با مواد سمی اشباع کرد.

خطر دیگر برای چوب، حشراتی هستند که برای تغذیه و یا منظورهایی متفاوت آن را تخریب می کنند. امروزه، با استفاده از روش های مناسب شیمیایی و فیزیکی می توان چوب را به خوبی در برابر این عوامل محافظت کرد.

مشخصات مکانیکی چوب

مشخصات مکانیکی چوب بستگی فراوانی به نوع چوب، چگالی، رطوبت، دما و جهت‌های سه‌گانه چوب دارد. مقاومت کششی چوب ساختمانی در حدود 1200 kg/cm² ، مقاومت خمشی آن در حدود 850 kg/cm²  و مقاومت فشاری آن در حدود 480 kg/cm²   در جهت الیاف آن است. در جهت عمود بر الیاف (فیبرها)، مقاومت فشاری به حدود یک دهم و مقاومت کششی به حدود یک سی‌ام تقلیل می‌یابد. در مقایسه با آلومینیوم و فولاد، مقاومت کششی چوب در حدود ۲۰٪ کمتر از آلومینیوم و حدود چهار برابر کمتر از فولاد است. مقاومت زیاد چوب نسبت به چگالی کم آن که باعث  سبکی بار مرده ساختمان می‌شود را می‌توان با مقاومت فولاد و آلومینیوم نسبت به چگالی آنها مقایسه کرد. اگر مقاومت هر یک را بر چگالی آنها تقسیم کنیم، مقاومت نسبی چوب ۳،۶ برابر بیشتر از فولاد و ۴،۱ برابر بیشتر از آلومینیوم به دست می‌آید.

با ساخت قطعات چوبی چند لایه یا لمینیت شده، می‌توان مشخصات مکانیکی آن را بهبود داد.

چگالی

چگالی چوب، بسته به نوع چوب و شرایط آب و هوایی محیط رشد درخت، بین ۱۷۰ تا ۱۲۳۰ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است. چگالی چوب ساختمانی بین ۴۰۰ تا ۷۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب می باشد. مدول الاستیسیته چوب ساختمانی بین ۱۲۰۰۰ تا ۲۱۰۰۰ مگاپاسکال می‌تواند متغیر باشد.

منبع: سیستم خانه های اسکلت سبک چوبی- دکتر سپهر گنجه ای