هرهفته شنبه ها - سال سیزدهم

پرتیراژترین نشریه صنعت ساختمان

نشریه شماره   162   دوهفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

سیستم‌ ساختمانی قاب سبک چوبی


دکتر سپهر گنجه‌ای*فوق دکترای راه و ساختمان از سوئد و امریکا، متخصص خانه‌های چوبی و سیستم‌های سبک ساختمانی، مشاور عالی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی استاندارد یکی از پیشرفته‌ترین و پیچیده‌ترین سیستم های ساختمانی است که رعایت تمام اصول فیزیک ساختمان از قبیل عایق‌کاری حرارتی، رطوبتی، صدا، هوا بندی و پایداری در برابر آتش در شمار الزامات آن است و در نتیجه یکی از کامل‌ترین سیستم‌های‌ ساختمانی است که در صورت اجرای غیراصولی می‌تواند بسیار آسیب‌پذیر باشد. باید در نظر داشت که نحوه محاسبات بارهای وارده و طراحی این سیستم ساختمانی با سیستم‌های متداول دیگر بسیار متفاوت است.

یکی از مهم‌ترین مزایای این سیستم ساختمانی نسبت به سیستم‌های دیگر انعطاف‌پذیری و هماهنگی آن با شرایط گوناگون آب و هوایی است که برخلاف تصور عموم، برای شرایط آب و هوایی ایران بسیار مناسب است. از آنجا که سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی مراحل اولیه رشد و تکامل خود را در کشورهای صنعتی مناطق سرد نیمکره شمالی مانند، کانادا، ایالات‌متحده امریکا و کشورهای اسکاندیناوی طی کرده است، یک سیستم ایده آل برای مناطق سرد و پرباران به شمار می‌آید. سازه ساختمان‌های این سیستم از چوب فرآوری شده برگ سوزنی ساختمانی تشکیل شده که همواره با مصالح غیرقابل اشتعال پوشانده می‌شود. پوسته خارجی ساختمان با عایق‌های حرارتی، رطوبتی و صوتی، با در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی مکان ساخت و بر پایه محاسبات فیزیک ساختمان، طراحی و اجرا می‌شود. در کشور ایالات‌متحده امریکا خانه‌های قاب سبک چوبی، با گستردگی یکسان، از ایالت خشک و کویری نوادا و تگزاس تا ایالت سرد و پرباران اورگان، تا ایالت زلزله‌خیز کالیفرنیا ساخته شده که البته پوسته خارجی این ساختمان‌ها بستگی به شرایط آب و هوایی مکان نصب، طراحی می‌شود.

یک مرحله اجرای سازه خانه‌های چوبی در ایران

باید توجه داشت ؛ هر ساختمانی که با چوب ساخته شده باشد در شمار این سیستم ساختمانی نیست. سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی (Light Wood Frame Construction) پیشرفته‌ترین و متداول‌ترین سیستم ساختمانی در کشورهای صنعتی است که استفاده از آن در حدود 180 سال پیش در حومه شهر شیکاگو آغاز گردید و تا به امروز بیشتر از هر سیستم ساختمانی دیگر توسط کشورهای صنعتی در آن سرمایه‌گذاری شده و تکامل یافته است، به گونه‌ای که بیشتر از 85 درصد ساختمان‌های مسکونی و اداری کشورهای ایالات‌متحده امریکا و کانادا، 98 درصد ساختمان‌های ایالت زلزله‌خیز کالیفرنیا و بیش از 95 درصدخانه‌های مسکونی و اداری اروپای شمالی با این سیستم ساختمانی ساخته شده است.

سیستم ساختمان‌سازی قاب سبک چوبی، یک سیستم مدوله شده است. هر دیوار از تعدادی اجزای عمودی (وادار یا اِستاد) که در بالا و پایین به اجزای افقی متصل شده‌اند، تشکیل می‌شود. دیوارها با پوشش‌هاي تخته‌اي سازه‌ای به عنوان ديوارهاي برشي عمل می‌کنند. سقف‌ جداکننده طبقات این سیستم ساختمانی با ايجاد يكپارچگي، توسط پوشش‌هاي مقاوم و قابل‌انعطاف عمل کرده و خرپاهاي سقف‌ نهايي با پوشش‌هایي از فرآورده‌های چوبي، يكپارچه می‌شوند. یک اصل بسیار مهم در این سیستم ساختمانی تأمین یکپارچگی سازه آن است. شالوده، دیوارها، سقف‌های بین طبقات و سقف نهایی (بام)، و تمامی اجزای تشکیل‌دهنده سازه ساختمان باید به درستی و با دقت بسیار، مانند جعبه‌ای یکپارچه به یکدیگر دوخته شوند. اجزای ساختمانی باید به گونه‌ای طراحی شوند که چوب‌های به‌کاربرده شده در سازه ساختمان تا حد امکان به گونه فشاری یا کششی عمل کنند و باعث ایجاد گشتاور‌های ناشی از خروج از محوریت نشوند.

شالوده این سیستم ساختمانی، علاوه بر تحمل بار سبک سازه چوبی، باید به گونه‌ای مؤثر از نفوذ آب، رطوبت و حشرات به داخل سازه چوبی جلوگیری به عمل آورد. آنچه بیش از هر چیز در شالوده این ساختمان‌ها دارای اهمیت است، قرار دادن سازه چوبی در ارتفاعی بالاتر از سطح زمین است تا خطر نفوذ آب، رطوبت، قارچ‌ها و انواع حشرات به سازه چوبی کاهش یابد.

آیین‌نامه‌های معتبر ساختمانی سیستم قاب سبک چوبی

از آنجا که تاکنون آیین‌نامه ملی ساختمان‌های چوبی در ایران تدوین نشده است، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی الزامات اجرایی این سیستم ساختمانی را بر پایه آيين‌نامهIBC (International Building Code) ایالات‌متحده آمريكا، به خصوص فصل 23 آن تعیین نموده و برای شرکت‌های دارای این فناوری تأییدیه فنی صادر کرده است. آیین‌نامه IBC همچنین توسط ايالت كاليفرنيا كه يكي از زلزله‌خیزترین مناطق جهان است، پذيرفته و به رسميت شناخته شده است. در فصل 23 آیین‌نامه IBC 2012 الزامات عمومی، اجرایی و طراحی ساختمان‌های چوبی ذکر شده است. براساس فصل 16 این آیین‌نامه، بارگذاری لرزه‌ای سازه‌ها باید بر مبنای استاندارد ASCE 7-05 که در آن میزان بارهای طراحی ساختمان‌ها توسط انجمن مهندسان راه و ساختمان آمریکا به چاپ رسیده، انجام شود.

آیین‌نامه‌های معتبر دیگری نیز در خصوص ساختمان‌های چوبی در سطح جهانی وجود دارند که از آن جمله می‌توان به آیین‌نامهNDS 2005 که مشتمل بر مشخصات اجرایی ساختمان‌های چوبی است و استاندارد 2005 SDPWS که ملاحظات ویژه‌ای را برای طراحی سازه‌های چوبی در برابر باد و زلزله ارائه می‌نماید و استاندارد DIN 1052 در رابطه با طراحی سازه‌های چوبی و مقررات عمومی ساختمان اشاره کرد. جهت مقاوم‌سازی سقف خارجی ساختمان در برابر گردباد و توفان‌های شدید می‌توان از آیین‌نامه ساختمانی ایالت فلوریدا بهره‌گیری کرد.

آیین‌نامه ساختمانی BFS (Boverkets Byggregler) کشور سوئد بهترین کیفیت فنی و اجرایی از نظر عایق‌کاری حرارتی و مقاومت در برابر شرایط سخت جوی را ارائه می‌دهد ولی به دلیل زلزله‌خیز نبودن کشور فاقد ملاحظات کافی برای مقابله با زمین‌لرزه‌های شدید است.

انبوه‌سازی برج‌های11 طبقه چوبی در شهرک چوبی لیمنولوگ کشور سوئد

مقاومت در برابر قارچ‌ها و حشرات

برای حفاظت چوب در برابر قارچ‌ها و نفوذ حشراتی مانند موریانه که از آن تغذیه می‌کنند، آن را با مواد شیمیایی گوناگون مقاوم می‌سازند. علاوه بر حفاظت شیمیایی، از روش‌های گوناگون حفاظت فیزیکی برای جلوگیری از نفوذ حشرات به داخل ساختمان استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها در استانداردهای ساختمانی کشور استرالیا آمده است.

مقاومت در برابر زمین‌لرزه

سیستم قاب سبک چوبی پایدارترین سیستم ساختمانی در برابر زلزله به دلیل توزیع یکنواخت نیروی جانبی زمین‌لرزه در دیوار و سقف، استحکام قاب دیوارها و هدایت لرزه‌ای آنها، استحکام و پیوستگی عضوهای افقی مانند سقف و بام، اتصال داخلی و یکپارچگی تمام اعضای سیستم سازه چوبی و سبکی ساختمان است.

زمین‌لرزه‌های فراوانی که در گوشه و کنار جهان به‌وقوع پیوسته، نشان داده است که خانه‌های قاب سبک چوبی مقاومت بی‌نظیری در برابر زمین‌لرزه‌ دارند. در سال 2003 میلادی زلزله بم به قدرت 6.5 ریشتر باعث مرگ بیش از 50 هزار نفر یعنی یک چهارم جمعیت شهر بم گردید.

در سال 1994 میلادی زمین‌لرزه‌اي با قدرت 6.7 ریشتر، یعنی کمی شدیدتر از زلزله بم، در منطقه پرجمعیت نورتریج واقع در ایالت کالیفرنیا به وقوع پیوست و باعث مرگ تنها 57 نفر گردید كه تمامی آنها در خانه‌هاي غیر چوبی بودند. دلیل اساسی کمی تلفات در این زمین‌لرزه در مقایسه با زلزله بم، وجود 99 درصدی خانه‌هاي مسکونی چوبی در منطقه نورتریج است.

در این سیستم انرژی اندکی برای ساخت اجزای ساختمانی مصرف می‌شود و تمام مصالح آن از طبیعت گرفته‌شده و در نتیجه در کشورهای صنعتی از مالیات‌های مربوط به آلودگی محیط‌زیست معاف گردیده و عمر مفید ساختمان‌های آن بیش از 100 سال می‌باشد. ساختمان‌هایی که 180 سال پیش با این سیستم ساختمانی در کشور امریکا ساخته‌شده‌اند، هنوز پابرجا مانده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم ساختمانی به دلیل سبکی بسیار، استحکام و پیوستگی عضوهای افقی و عمودی باعث توزیع یکنواخت نیروی جانبی زلزله در دیوارها و سقف گردیده و مناسب‌ترین سیستم ساختمانی برای اجرا روی گسل‌ها در کشورهای زلزله‌خیزی مانند ایران است. این سیستم در زمان کمی برپا می‌شود، و سرعت اجرا نسبت به شیوه‌های سنتی و حتی صنعتی سنگین بسیار بالاتر است.

برای آگاهی بیشتر از نحوه ساخت ساختمان‌های قاب سبک چوبی و مصالح ساختمانی به کار رفته در آنها به گزارش تحقیقاتی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، دکتر سپهر گنجه‌ای، سیستم خانه‌های سبک اسکلت چوبی سال 1389 با شماره نشر گ-500 مراجعه فرمایید.

* ارائه دهنده مقاله :شرکت چوبین سازه