سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی

دکتر سپهر گنجه ای* فوق دکترای راه و ساختمان از سوئد و امریکا، متخصص خانه های چوبی و سیستم های سبک ساختمانی، مشاور عالی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی سیستم ساختمانی قاب سبک چوبی استاندارد یکی از پیشرفته ترین و پیچیده ترین سیستم های ساختمانی است که رعایت تمام اصول فیزیک ساختمان از قبیل عایق کاری حرارتی، رطوبتی، صدا، هوا بندی و پایداری در برابر آتش در شمار الزامات آن است و در نتیجه یکی از کامل ترین سیستم های ساختمانی است که در صورت اجرای غیراصولی میتواند بسیار آسیب پذیر باشد. باید در نظر داشت که نحوه محاسبات بارهای وارده و طراحی این سیستم ساختمانی با سیستم های متداول دیگر بسیار متفاوت است. یکی از مهم ترین مزایای این سیستم ساختمانی نسبت به سیستم های دیگر انعطاف پذیری 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، ایالات متحده امریکا و کشورهای اسکاندیناوی طی کرده است، یک سیستم ایده آل برای مناطق سرد و پرباران به شمار میآید. سازه ساختمان های این سیستم از چوب فرآوری شده برگ سوزنی ساختمانی تشکیل شده که همواره با مصالح غیرقابل اشتعال پوشانده میشود. پوسته خارجی ساختمان با عایق های 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 ایالات متحده امریکا خانه های قاب سبک چوبی، با گستردگی یکسان، از ایالت خشک و کویری نوادا و تگزاس تا ایالت سرد و پرباران اورگان، تا ایالت زلزله خیز کالیفرنیا ساخته شده که البته پوسته خارجی این ساختمان ها بستگی به شرایط آب و هوایی مکان نصب، طراحی میشود. یک مرحله اجرای سازه خانه های 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) پیشرفته ترین و متداول ترین 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 سرمایه گذاری شده و تکامل یافته است، به گونه ای که بیشتر از 85 درصد ساختمان های مسکونی و اداری کشورهای ایالات متحده امریکا و کانادا، 98 درصد ساختمان های ایالت زلزله خیز کالیفرنیا و بیش از 95 درصدخانه های مسکونی و اداری اروپای شمالی با این سیستم ساختمانی ساخته شده است. سیستم ساختمان سازی 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 شده اند، تشکیل میشود. دیوارها با پوشش های تخته ای سازه ای به عنوان دیوارهای برشی عمل میکنند. سقف جداکننده طبقات این سیستم ساختمانی با ایجاد یکپارچگی، توسط پوشش های مقاوم و قابل انعطاف عمل کرده و خرپاهای سقف نهایی با پوشش هایی از فرآورده های چوبی، یکپارچه میشوند. یک اصل بسیار مهم در این سیستم ساختمانی تأمین یکپارچگی سازه آن است. شالوده، دیوارها، سقف های بین طبقات و سقف نهایی (بام)، و تمامی اجزای تشکیل دهنده سازه ساختمان باید به درستی و با دقت بسیار، مانند جعبه ای یکپارچه به یکدیگر دوخته شوند. اجزای ساختمانی باید به گونه ای طراحی شوند که چوب های به کاربرده شده در سازه ساختمان تا حد امکان به گونه فشاری یا کششی عمل کنند و باعث ایجاد گشتاور های ناشی از خروج از محوریت نشوند. شالوده این سیستم ساختمانی، علاوه بر تحمل بار سبک سازه چوبی، باید به گونه ای مؤثر از نفوذ آب، رطوبت و حشرات به داخل سازه چوبی جلوگیری به عمل آورد. آنچه بیش از هر چیز در شالوده این ساختمان ها دارای اهمیت است، قرار دادن سازه چوبی در ارتفاعی بالاتر از سطح زمین است تا خطر نفوذ آب، رطوبت، قارچ ها و انواع حشرات به سازه چوبی کاهش یابد. آیین نامه های معتبر ساختمانی سیستم قاب سبک چوبی از آنجا که تاکنون آیین نامه ملی ساختمان های چوبی در ایران تدوین نشده است، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی الزامات اجرایی این سیستم ساختمانی را بر پایه آیین نامه (IBC (International Building Code ایالات متحده آمریکا، به خصوص فصل 23 آن تعیین نموده و برای شرکت های دارای این فناوری تأییدیه فنی صادر کرده است. آیین نامه IBC همچنین توسط ایالت کالیفرنیا که یکی از زلزله خیزترین مناطق جهان است، پذیرفته و به رسمیت شناخته شده است. در فصل 23 آیین نامه IBC 2012 الزامات عمومی، اجرایی و طراحی ساختمان های چوبی ذکر شده است. براساس فصل 16 این آیین نامه، بارگذاری لرزه ای سازه ها باید بر مبنای استاندارد ASCE 7-05 که در آن میزان بارهای طراحی ساختمان ها توسط انجمن مهندسان راه و ساختمان آمریکا به چاپ رسیده، انجام شود. آیین نامه های معتبر دیگری نیز در خصوص ساختمان های چوبی در سطح جهانی وجود دارند که از آن جمله میتوان به آیین نامهNDS 2005 که مشتمل بر مشخصات اجرایی ساختمان های چوبی است و استاندارد 2005 SDPWS که ملاحظات ویژه ای را برای طراحی سازه های چوبی در برابر باد و زلزله ارائه مینماید و استاندارد DIN 1052 در رابطه با طراحی سازه های چوبی و مقررات عمومی ساختمان اشاره کرد. جهت مقاوم سازی سقف خارجی ساختمان در برابر گردباد و توفان های شدید میتوان از آیین نامه ساختمانی ایالت فلوریدا بهره گیری کرد. آیین نامه ساختمانی (BFS (Boverkets Byggregler کشور سوئد بهترین کیفیت فنی و اجرایی از نظر عایق کاری حرارتی و مقاومت در برابر شرایط سخت جوی را ارائه میدهد ولی به دلیل زلزله خیز نبودن کشور فاقد ملاحظات کافی برای مقابله با زمین لرزه های شدید است. انبوه سازی برج های11 طبقه چوبی در شهرک چوبی لیمنولوگ کشور سوئد مقاومت در برابر قارچ ها و حشرات برای حفاظت چوب در برابر قارچ ها و نفوذ حشراتی مانند موریانه که از آن تغذیه میکنند، آن را با مواد شیمیایی گوناگون مقاوم میسازند. علاوه بر حفاظت شیمیایی، از روش های گوناگون حفاظت فیزیکی برای جلوگیری از نفوذ حشرات به داخل ساختمان استفاده میشود که مهم ترین آنها در استانداردهای ساختمانی کشور استرالیا آمده است. مقاومت در برابر زمین لرزه سیستم قاب سبک چوبی پایدارترین سیستم ساختمانی در برابر زلزله به دلیل توزیع یکنواخت نیروی جانبی زمین لرزه در دیوار و سقف، استحکام قاب دیوارها و هدایت لرزه ای آنها، استحکام و پیوستگی عضوهای افقی مانند سقف و بام، اتصال داخلی و یکپارچگی تمام اعضای سیستم سازه چوبی و سبکی ساختمان است. زمین لرزه های فراوانی که در گوشه و کنار جهان به وقوع پیوسته، نشان داده است که خانه های قاب سبک چوبی مقاومت بینظیری در برابر زمین لرزه 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 زمین لرزه ای 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 که تمامی آنها در خانه های غیر چوبی بودند. دلیل اساسی کمی تلفات در این زمین لرزه در مقایسه با زلزله بم، وجود 99 درصدی خانه های مسکونی چوبی در منطقه نورتریج است. در این سیستم انرژی اندکی برای ساخت اجزای ساختمانی مصرف میشود و تمام مصالح آن از طبیعت گرفته شده و در نتیجه در کشورهای صنعتی از مالیات های مربوط به آلودگی محیط زیست معاف گردیده و عمر مفید ساختمان های آن بیش از 100 سال میباشد. ساختمان هایی که 180 سال پیش با این سیستم ساختمانی در کشور امریکا ساخته شده اند، 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 مناسب ترین سیستم ساختمانی برای اجرا روی گسل ها در کشورهای زلزله خیزی مانند ایران است. این سیستم در زمان کمی برپا میشود، و سرعت اجرا نسبت به شیوه های سنتی و حتی صنعتی سنگین بسیار بالاتر است. برای آگاهی بیشتر از نحوه ساخت ساختمان های قاب سبک چوبی و مصالح ساختمانی به کار رفته در آنها به گزارش تحقیقاتی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، دکتر سپهر گنجه ای، سیستم خانه های سبک اسکلت چوبی سال 1389 با شماره نشر گ-500 مراجعه فرمایید. * ارائه دهنده مقاله :شرکت چوبین سازه