فرآورده‌ های مهندسی شده چوب

فرآورده‌ های مهندسی شده چوب

مقدمه:چوب قدیمی ترین مصالح جهت ساخت انواع سازه‌های ساختمانی است.متخصصین تکنولوژی چوب و معماری به طور کامل چوب را شناخته و آن را در ساخت انواع سازه‌های چوبی مانند:ساختمان‌ها،پل‌ها،کشتی سازی و… استفاده می‌کنند.چوب به عنوان یک ماده شگفت انگیز مورد توجه طراحان ساختمان،معماران،مهندسین صنایع چوب واقع شده است.خواص فیزیکی و مکانیکی چوب مانند خود آن بسیار شگفت انگیز است؛به طور مثال می توان گفت:جهت مقابله با سرما در نواحی سرد کره زمین برای احداث سازه های ساختمانی از مصالحی چون چوب استفاده می کنند که متخصصین صنعت چوب به آن خواص یا قابلیت هدایت حرارتی چوب گویند.آتش سوزی،برف سنگین،زلزله و دیگر سوانح طبیعی؛مسائل بسیار مهمی هستند که در ساختمان سازی ایران به آنها توجه نمی شود و شاهد خرابی مکرر ساختمان‌ها در وقوع اینگونه حادثه‌ها هستیم که فراورده‌های مهندسی شده چوب با تکنولوژی علوم صنایع چوب و چند سازه‌های چوبی،ایمنی جانی را در برابر سوانح بیان شده را بالا برده است.بیاید بتن و فولا را با چوب هنگام آتش سوزی مقایسه کنیم.هنگامی که یک سازه ساختمانی چوبی شروع به سوختن می‌کند،سطح الوار یا تیر،ستون،اجزای قاب،اجزای تیرچه و خرپا به طور اصطلاح عامیانه ذغال می‌شوند؛این سطح ذغالی باعث شده از سوختن بیشتر یا تخریب و شکست اجزای گفته شده به طور ناگهانی جلوگیری کرده و با کند سوز کردن چوب می توان از پیشرفت آتش جلوگیری کرد.برخی از سازه‌های عظیم ساختمانی مانند:مجتمع ورزشی،همایشی و نمایشی که دهانه‌های بزرگ تیر و ستون به خاطر بار مرده محدودیت ایجاد می‌کنند اما با استفاده از فرآورده‌های مهندسی شده چوب آزادی عمل را برای متخصصین معماری با چوب،برای اینگونه سازه‌ها فراهم کرده است.

زلزله:یکی از ویژگی ساختمان‌ چوبی مقاومت آن در برابر زلزله است.سازه‌های چوبی نسبت به سازهای فولادی و بتنی به دلیل استفاده از اتصالات مخصوص چوبی در زاویای مختلف،جزو بهترین سازه مقاوم به زلزله است.در تابستان سال 1336 در منطقه سنگچال(حومه بابل)زلزله ای به اندازه 7/3ریشتر این منطقه را لرزاند.تعدادی از خانه‌های مسکونی قدیمی که با چوب‌های گرد(logging)ساخته شده بودند آسیبی ندیدند،اما خانه‌های ساخته شده با گل،سنگ فرو ریختند و خسارات جانی به جا گذاشتند،بنابراین تاریخ استحکام و خواص مکانیکی چوب را به همگان نشان داده است.کشورهای آمریکا،ژاپن،کانادا و اروپا از فرآورده‌های مهندسی شده چوب برای ساخت سازه‌های مدرن و تماشایی استفاده می‌کنند تا توریست را جذب شهر کنند به عبارت دیگر آینده معماری شهری در دستان چوب است.

آشنایی با فراورده‌های مهندسی شده چوب:با توجه به ابعاد و کیفیت مکانیکی در صنعت ساختمان چوبی،می توان مقاومت و دوام چوب را با تبدیل آن به فرآورده‌های چوب چند سازه‌ای ساختمانی به نام SCL افزایش داد.فرآورده‌های مهندسی شده چوب با در نظر گرفتن اجزای تشکیل دهنده به سه دسته تقسیم می شوند.فرآورده‌های ساخته شده بر پایه *الوار شامل تیر لایه‌ای GLT که در کشور ایران به عنوان تیر لایه‌ای نام برده می‌شود و چند سازه چوبی با لایه های متقاطع CLT هستند و فرآورده‌های دیگر شامل چند سازه لایه‌ای LVL که از *روکش ساخته می شوند و اگر براساس *تراشه باشند شامل چوب رشته‌های لایه‌ای LSL و تخته رشته جهت دار OSB،چوب رشته موازی PSL و چوب رشته‌های توجیه‌دار OSL هستند و تیرهایی با مقطع I با ترکیب فرآورده‌های EWP چوب با اتصالات سر به سر ساخته می شوند.

 SCL:Structural Composite Lumber

GLT:Glued Laminated Timber

CLT:Cross Laminated Timber

LVL:Laminated Veneer Lumber

LSL:Laminated Strand Lumber

OSB:Oriented Strand Board

PSL:Parallel Strand Lumber

EWP:Engineered wood products

تیر لایه ای GLT:ازقدیمی ترین فراورده های مهندسی شده چوب،تیر لایه ای است که از چندین لایه چوبی چسب خورد و تحت فشار پرس ساخته می شوند و قطعات و اشکال بزرگ و قابل ملاحظه ای ایجاد می کند.اگر سازه لازم به قطعات بزرگ داشته باشند مانند سقف ورزشگاه یا پل ها بیشتر از این محصول استفاده می کنند.اندازه ضخامت لایه های سازنده این محصول کمتر از 50 میلیمتر است و تقریبا از تمامی گونه های چوبی به صورت یک گونه یا ترکیب چند گونه در ساخت آن استفاده می کنند.با توجه به این که در ایران منابع چوب و درخت قطور بسیار کم است می توان با به کاربردن اتصالاتی همچون انگشتی معروف به FINGER JOINTS و اتصال مورب با نام SCARF JOINTS از تنه درختان کم قطر برای ساخت تیر لایه ای با طول زیاد و متغییر برای ساخت سازه های های عظیم چوبی استفاده کرد.برای ساخت این محصول از چسب هایی مانند:اپوکسی و پلی اورتان،ملامین فرمالدئید و فنل رزورسینول فرمالدئید مورد استفاده قرار می گیرد.

چند سازه های چوبی با لایه های متقاطع یا همان CLT:دروگ و استوی اولین بار CLT را در دهه 80میلادی به عنوان شاه تیر ساختمان استفاده کردند.در کشورهای اتریش و آلمان CLT را به عنوان یک محصول مهندسی شده مدرن به شکل صفحه‌ای در ساخت خانه‌های مسکونی و غیر مسکونی به عنوان دیوار،کف و طبقه استفاده می‌کنند.در کشورهای آمریکا،ژاپن،کانادا و اروپا به دلیل قابلیت حمل و نقل آسان،قابلیت پیش ساخته شدن،سرعت ساخت و ساز،عایق صدا،دوام نسبی خوب در برابر حریق و خواص حرارتی؛گسترش پیدا کرده است.قطعات لایه‌ها دارای ضخامت بین 16تا51 mm و پهنای 60تا 240 mm هستند ولی طول آنها متغییر است.لایه‌ها با زاویه 90 درجه نسبت به هم قرار میگیرند و بین‌شان برای پیوستگی چسب اعمال می کنند.به طور کلی این محصول به علت سبک بودن در مناطق زلزله خیز بهترین سسیتم بوده و کاربرد CLT در ساختمان سازی طی چند سال گذشته افزایش بافته حتی ساختمان‌هایی با 5 و 8طبقه با این محصول ساخته شده است.

چند سازه لایه ای LVL:این محصول چندان جدید نیست.در اواخر دهه 90 ثبت اخترع آن در کشور سوئیس و سپس در آلمان صورت گرفته است.کشور آلمان نخستین تولید کننده صنعتی چند سازه‌های لایه‌ای در جهان است.این محصول از لایه های نازک چوب با ضخامت لایه‌های 1/5 تا 6 mm تحت فشار و دمای پرس به هم چسبانده میشوند.پس از پرس شدن برحسب نیاز به ابعاد مقطع متفاوت برش میخوردند.در ساخت این محصول محدودیت از نظر گونه چوبی برای لایه‌ها وجود ندارد.این محصول در ساختمان سازی و همچنین تولید مبلمان مورد استفاده قرار می گیرد.

چوب رشته های موازی PSL:این محصول با نام تجاری Parallam شناخته می‌شود.این محصول از به هم چسبیدن تراشه‌های چوب در کیک فشرده تحت فشار و دمای پرس تولید می‌شود.تراشه های مورد استفاده در تولید PSL اغلب دارای ضخامت 3 میلیمتری و پهنای 19میلیمتری و طول 60سانتیمتر است.در تولید PSL محدودیتی از نظر گونه چوبی وجود ندارد.همچنین تراشه هارا می توان از ضایعات برش لایه ها در کارخانه های تخته چندلا و LVL به دست آورد.بعد از چسب زنی،تراشه ها در جهت الیاف تراشه های موازی طول کیک ریخته و PSL تولید می شود.این محصول کاربردهای بسیاری در ساختمان سازی در قسمت تیر،ستون و… دارند.

چوب رشته های لایه ای LSL و چوب رشته های توجیه دار OSL:در واقع LSL و OSL توسعه یافته تخته OSB هستند.بسیار جالب است بدانید که سفتی و ظرفیت تحمل تنش اتصال و اتصال دهنده ها در LSL و OSL بیشتر از OSB است.در بین SCLها همان طور که مشاهده می‌شود اگر بخواهیم از یک گرده بینه LVL بسازیم حدود 52 درصد از یک درخت مصرف می شود.اگر PSL بسازیم حدود 64 درصد و اگر OSL و LSL بسازیم حدود 76درصد می توان استفاده کرد.فرآیند تولید LSL و OSL شبیه هم هستند و تفاوت این دو نوع محصول در طول رشته‌های آنهاست که تراشه‌های مورد استفاده در تولید LSL اغلب دارای طول 30سانتیمتر است ولی برای ساخت OSL طول تراشه‌ها کوتاه تر و حدود 15 سانتیمتر است که بلند تر از تراشه ها برای ساخت OSB که حدود 7 تا 10 cm هستند.این چند سازه‌ها جایگزین مناسبی برای چوب ماسیو است و بیشتر در صنعت ساختمان سازی به عنوان عضو باربر:تیر،ستون،سقف،کف،راه پله و… مورد استفاده قرار می گیرند.