معایب و مزایای سازه های چوبی در معماری

چوب، یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی، از آغاز تاریخ بشریت است. در واقع، مصالح چوبی تقریباً برای تمام ساخت و سازها و حتی انجام نوسازی مناسب هستند. ساختمان‌هایی با سازه چوبی را می‌توان در کاربری‌های مختلف استفاده کرد؛ اعم از برج‌های بلند، سالن‌های بزرگ و یا حتی پل‌ها. حتی با وجود پیشرفت سریع فناوری ساخت هنوز هم استفاده از سازه چوبی و ساخت خانه‌های چوبی امری محبوب به شمار می‌آید. در ادامه بحث، به ابزارهای نوین طراحی ساختمان‌، معرفی معایب و مزایای سازه های چوبی و همچنین کاربرد سازه چوبی در BIM می‌پردازیم. برای مشاهده پکیچ رویت برای سازه های چوبی روی لینک کلیک کنید.

فهرست مطالب

• تاریخچه استفاده از متریال چوب و محبوبیت آن در معماری
• معایب و مزایای سازه های چوبی در معماری
• مفهوم Mass Timber یا الوار
• کاربرد سازه چوبی در اقلیم‌های مختلف
• BIM و سازه‌های چوبی
• ارتباط بین سازه‌های چوبی با BIM
• سخن پایانی بن رو کالج

تاریخچه استفاده از متریال چوب و محبوبیت آن در معماری

کاربردها و مزایای سازه چوبی در صنعت ساختمان بسیار زیاد است. چرا که چوب، یکی از متنوع‌ترین و بادوام‌ترین مصالح موجود در طبیعت است. چوب در طول تاریخ برای پر کردن نقش اجزای ساختاری و همچنین به عنوان پوشش‌دهنده فضاها استفاده شده است. اولین سازه‌های ساخته شده توسط انسان، تیرهای چوبی یا تیرهای پوشیده شده با گل یا خشت با آجرهای خشتی بودند. تا اواخر دهه 1800 یا اوایل دهه 1900، یعنی زمانی که فولاد و بتن در میان سازندگان محبوبیت پیدا کردند، استفاده از چوب به عنوان یک متریال ساختمانی، به تدریج از بین رفت.

اما در دنیای امروز، با رشد و پیشرفت تکنولوژی، بار دیگر استفاده ساختمان‌هایی با سازه چوبی، روی کار آمده و در میان سازه‌های اجرا شده، به‌خوبی می‌توان کاربرد چوب را در ساختار اصلی سازه مشاهده کرد. با این حال، استفاده از چوب برای مقاصد ساختمانی، دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

برای آشنایی با کاربردهای رویت در سازه های چوبی روی لینک کلیک کنید.

معایب و مزایای سازه های چوبی در معماری کدامند؟

• قوی و بادوام

چوب یک متریال بسیار بادوام و پایدار است. قرن‌هاست که برای همه چیز، از ساخت و ساز گرفته تا مبلمان و دکوراسیون داخلی، از چوب استفاده می‌شود چرا که ماده‌ای محکم و در عین حال انعطاف‌پذیر است. این ویژگی، کار با متریال چوب را ساده‌تر می‌کند. به‌علاوه، می‌توان آن را به شکل دلخواه برش داد؛ این مزیت، چوب را برای اجرای طرح‌های سفارشی که نیاز به انحنا یا زاویه دارند، ایده‌آل می‌کند.

• تجدیدپذیر و قابل بازیافت

چوب، یک ماده تجدیدپذیر و قابل بازیافت است، بنابراین تأثیر منفی کمتری بر محیط زیست دارد و به عنوان یک متریال دوستدار محیط زیست شناخته می‌شود.

• پراکندگی گرما به طور مؤثر

از دیگر مزایای سازه چوبی، عایق بودن در برابر گرما است. این بدان معنی است که می‌تواند از خروج گرما جلوگیری کند. این ویژگی، به حفظ دمای خانه یا ساختمان کمک می‌کند. در حقیقت، اجرای سازه با متریال چوب، گرمای بیشتر در داخل را حفظ کرده و باعث جلوگیری از ورود هوای خنک یا سرد بیرون می‌شود.

• خاصیت الکترواستاتیک چوب

چوب دارای خاصیت الکترواستاتیک است؛ یعنی در تماس با الکتریسیته، باردار نشده و درنتیجه هیچ‌گونه آلودگی یا گردوغبار روی آن باقی نمی‌ماند. این ویژگی، در تمیزی فضای داخل و حتی برای افرادی که مبتلا به آلرژی هستند بسیار سودمند خواهد بود. بنابراین، استفاده از سازه چوبی در مناطقی که دارای ریزگردهای فراوانی هستند گزینه مناسبی است.

• رسانای حرارتی

چوب، رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به سایر مواد مانند فولاد یا بتن دارد. این بدان معنی است که قادر خواهد بود انرژی گرمایی را سریع‌تر از سایر انواع مصالح ساختمانی منتقل کند.

• کاربرد آسان‌تر

کار با چوب بسیار آسان است؛ زیرا به‌راحتی می‌توان آن را به هر شکلی که برای اهداف ساخت و ساز مورد نیاز است، درآورد.

وزن سبک

چوب در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی مانند فولاد یا بتن چگالی کمتری دارد. در نتیجه، هنگام طراحی سازه‌ای که نیاز به تحمل وزن معین دارد، می‌توان از چوب کمتری نسبت به مواد دیگر استفاده کرد.

• خواص آکوستیک چوب

چوب، به‌عنوان یک ماده سبک، در جهت ایجاد یک عایق صوتی، خیلی کاربردی نیست؛ اما برای جذب صدا کاملاً ایده‌آل است. زیرا چوب با جذب صدا از ایجاد اکو و نویز جلوگیری می‌کند. به همین دلیل از این ماده به طور گسترده در سالن‌های کنسرت استفاده می‌شود.

• قابلیت تعمیر و بازسازی

تعمیر و نگهداری ساختمان‌هایی با سازه چوبی بسیار آسان است. به‌طوری که چوب‌های قدیمی را می‌توان با دست‌کاری‌های خاص تجدید و بازسازی کرد؛ اما سایر مواد برای نگهداری و تعمیر بسیار دشوار و پرهزینه هستند؛ در نتیجه بنابراین معمولاً دفع می‌شوند.

• مقرون به صرفه

چوب در مقایسه با سایر مصالح سازه‌ای مانند فولاد یا بتن، قیمت کمتری دارد. علاوه بر این، سرعت بالای ساخت با چوب، باعث می‌شود تا هزینه نیروی کار کمتری نیز در فرایند ساخت صرف شود. به همین دلیل در بسیاری موارد ساخت سازه با متریال چوب مقرون به‌صرفه‌تر از ساخت خانه فلزی یا بتنی است.

هرچند که مزایای سازه چوبی غیر قابل چشم‌پوشی است؛ اما هر ماده ساختمانی، در کنار داشتن مزایا، معایبی نیز دارد و چوب هم از این قاعده مستثنا نیست.

• انقباض و تورم در صورت تماس با رطوبت

چوب به‌مرور زمان به دلیل نفوذ رطوبت به درونش، دچار پوسیدگی شده و این موضوع باعث ایجاد ترک‌هایی در سطح چوب می‌شود. این مسئله در طول زمان، یکپارچگی آن را ضعیف می‌کند.در واقع  این ترک‌ها، چوب را برای استفاده سازه‌ای نامناسب می‌کنند.

علاوه بر این، آب باران می‌تواند با نفوذ در شکاف‌های سازه‌های چوبی و تضعیف بیشتر آن‌ها در طول زمان، با ایجاد ترک‌های بیشتر در کل سازه، باعث آسیب شود. علت اصلی این امر، تجزیه طبیعی چوب توسط قارچ‌ها و باکتری‌ها در محیط‌های مرطوب است. این فرایند باعث شکستگی در دیواره‌های سلولی می‌شود، آن‌ها را متخلخل‌تر کرده و اجازه می‌دهد آب به‌راحتی وارد چوب شود. توصیه می‌شود که چوب کمتر از 3% رطوبت داشته باشد تا دارای ایمنی مطلوبی در برابر قارچ‌ها باشد.

• تخریب‌پذیری در برابر آتش

اگر به طور تصادفی آتش‌سوزی رخ دهد، یک خانه با اسکلت چوبی نمی‌تواند مانند سازه‌های آجری یا فولادی در برابر گرما و شعله‌های آتش مقاومت کند. اگرچه یک خانه با اسکلت چوبی را می‌توان با مواد بازدارنده آتش عایق کرد. این کار باعث کاهش سرعت گسترش شعله‌ها و همچنین کاهش تولید دود می‌شود.

• تراکم چوب

تراکم، مشکلی است که می‌تواند در هر نوع سازه‌ای رخ دهد، اما مقابله با آن می‌تواند بسیار دشوار باشد. تراکم زمانی اتفاق می‌افتد که هوای گرم از داخل، دیوار سردی را که به‌خوبی عایق‌بندی نشده است، لمس می‌کند. اگر این اتفاق برای سازه‌ای بیفتد که دارای اسکلت چوبی است، می‌تواند اسکلت ساختمان را پوسیده کند.

مهم است به یاد داشته باشید که هیچ مصالح ساختمانی کامل نیست و به همین دلیل است که اغلب برای هر پروژه از مصالح و مواد مختلف استفاده می‌شود. با این حال، الوار به طور گسترده در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شوند. یکی از بزرگ‌ترین مزایای آن‌ها این است در طبیعت به‌راحتی در دسترس هستند و در بسیاری از کشورها خرید آن‌ها بسیار مقرون به صرفه است.

برای آشنایی بیشتر با کاربردها و مزایای سازه‌ چوبی و دلیل محبوبیت چوب در معماری، روی یادگیری سازه‌های چوبی برای مهاجرت به آمریکا کلیک کنید.

آشنایی با مفهوم Mass Timber یا الوار

“چوب انبوه” یا الوار، به پروژه‌های بزرگی اطلاق می‌شود که به طور کامل یا عمدتاً با استفاده از تکیه‌گاه‌های چوبی ساخته می‌شوند. این ساختمان‌ها نه‌تنها شامل الوارهای سنگین و الوارهای ابعادی هستند، بلکه شامل محصولات جدید و نوآورانه (معمولاً مقاوم در برابر آتش) مانند الوار متقاطع (CLT)، الوار لمینت شده با میخ (NLT) و تیرهای چندلایه چسب می‌شوند. این مواد و همچنین سایر نوآوری‌های طراحی، سازه‌های چوبی انبوه را به یک جایگزین محبوب و ایمن برای طرح‌های بتنی و فولادی تبدیل کرده‌اند.

کاربرد سازه‌های چوبی در اقلیم‌های مختلف به چه صورت است؟

هنگامی که صحبت از ساخت و ساز با مصالح چوب می‌شود، اطمینان از طول عمر و ایمنی سازه ضروری خواهد بود. دستیابی به این هدف، در صورتی محقق خواهد شد که معمار، هنگام انتخاب چوب به عنوان ساختار اصلی سازه، به شرایط آب و هوایی پروژه و اقلیم منطقه نیز توجه کند.

با توجه به این که متریال چوب با دریافت رطوبت، متورم شده و دچار آسیب می‌شود، بنابراین مصالح مناسبی برای محیطی که به طور مداوم در تماس مستقیم با آب و رطوبت قرار دارد، نیست. اما باید به این نکته توجه شود که در اقلیم معتدل و مرطوب با وجود رطوبت بالا، چوب یکی از اصلی‌ترین مصالح ساخت و ساز به شمار می‌رود؛ چرا که چوب در مناطق مرطوب، این قابلیت را دارد که رطوبت اضافی را به خود جذب کرده و از ایجاد هوای نامطبوع جلوگیری کند. در مقابل، در اقلیم گرم و خشک، وجود سازه چوبی باعث ایجاد هوای مطبوعی می‌شود؛ چرا که چوب، توانایی انتقال رطوبت درون خود را به محیط اطرافش دارد.

همچنین در اقلیم سرد و کوهستانی، به طور کلی کاربرد چوب در سازه‌ها، خیلی به چشم نمی‌خورد و بیشتر از مصالح سنگی جهت اجرای سازه‌ها استفاده می‌شود.

BIM و سازه های چوبی

فناوری BIM (Building information modelling) این پتانسیل را دارد که قدرت طراحی ساختمان‌هایی با سازه چوبی و اجرای آن‌ها را در صنعت ساختمان گسترده‌تر کند. اتخاذ فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند BIM می‌تواند قابلیت ساخت و ساز خارج از محدوده واقعی اجرای پروژه را فعال کند که این ویژگی، منجر به بهره‌وری بیشتر، داشتن اطمینان خاطر و بهبود کیفیت قابل توجهی در فرایند اجرا می‌شود.

با استفاده از سیستم BIM برای سازه‌های چوبی مهندسی شده، می‌توان به چندین پیشرفت قابل توجه دست پیدا کرد:

در مرحله اول، تیم طراحی می‌تواند از BIM برای توسعه و تأیید ساختار اولیه سازه چوبی و نحوه عملکرد آن استفاده کند. سپس تیم ساخت و ساز می‌تواند از این مدل، برای ساخت طرح به‌صورت دیجیتال استفاده کند که به آن‌ها کمک می‌کند تا روش ساخت اجزای سیستم سازه‌ای را برنامه‌ریزی و اجرا کنند و مونتاژ قطعات پیش‌ساخته را نیز تمرین کنند. همچنین، با افزودن برنامه‌ها و نرم‌افزارهای دیگر، طراحان می‌توانند بحث انرژی را در ساختمان‌هایی با سازه چوبی، شبیه‌سازی کرده و حتی رندرهایی را با بهره‌گیری از واقعیت مجازی  (که می‌تواند درک پروژه را بهبود بخشد) ایجاد کنند.

ارتباط بین سازه‌های چوبی با BIM

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، به‌عنوان یک فناوری، به معماران کمک می‌کند تا تصمیم‌های بهتری اتخاذ کنند. همچنین کمک می‌کند که فرایند تحویل پروژه آسان‌تر و بهتر شود. در نتیجه به کارگیری بیم در حل چالش‌های فعلی صنعت ساختمان و طراحی خانه های چوب یک گام هوشمندانه به نظر می‌رسد. در حقیقت، BIM امکان تبادل بین حرفه‌ای‌ها را فراهم کرده و به طور گسترده برای پروژه‌ها استفاده می‌شود. داشتن یک مدل BIM برای اجرای یک پروژه با سازه چوبی به یکی از اجزای ضروری این نوع ساخت و ساز تبدیل شده است، زیرا اطلاعات قطعات مختلف پروژه از مدل BIM مستقیماً برای سازنده ارسال می‌شود که تمام عناصر ساختمان را برای مونتاژ آماده می‌کند. در نتیجه، این امر زمان ساخت و ساز را کوتاه‌تر می‌کند.

در نهایت، می‌توان اشاره کرد که اهمیت دانش BIM برای معماران، مهندسان و سایر افراد دخیل در ساخت و ساز شهرهای آینده ما حیاتی است، زیرا علاوه بر افزایش بهره‌وری، کارایی، دقت و هماهنگی میان اجزای مختلف، می‌تواند باعث کاهش ریسک‌ها و هزینه‌های مازاد در فرایند طراحی شده و در نهایت، منجر به ساخت و سازهای پایدارتری شود.

سخن پایانی بن رو کالج

همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، افزایش ساخت و ساز ساختمان‌هایی با سازه چوبی و مزیت‌های بسیاری که این متریال محبوب دارد؛ اهمیت یادگیری نحوه طراحی اصولی سازه های چوبی را توجیه می‌کند. بنابراین؛ فراگیری شیوه طراحی سازه های چوبی، برای تمامی معماران و مهندسانی که به دنبال کسب مهارت‌های بیشتری در این زمینه هستند، ضروری است. پس اگر در مسیر ارتقای سطح دانش خود حرکت می‌کنید، بن رو کالج، مرجع آموزش نرم‌افزارهای معماری، با ارائه پکیج آموزشی طراحی سازه‌های چوبی، در خدمت شماست تا به سرعت، مهارت لازم را به دست بیاورید.