آیا می توان از چوب برای ساختمانهای مرتفع استفاده کرد؟

مقدمه

Timber یک مصالح ساختمانی اساسی برای هزاره ها بوده است که به دلیل در دسترس بودن ، کارآیی و زیبایی شناسی طبیعی آن دارای ارزش است. به طور سنتی ، استفاده از آن به دلیل محدودیت در قدرت و مقاومت در برابر عوامل محیطی محدود به ساختارهای کم ارتفاع بوده است. با این حال ، ظهور محصولات چوبی مهندسی شده و تکنیک های ساخت و ساز مدرن ، کاربردهای بالقوه چوب را متحول کرده است. سوال مهم برای معماران ، مهندسان و سازندگان امروز این است: آیا می توان از چوب برای ساختمانهای مرتفع استفاده کرد؟ این مقاله امکان سنجی چوب را به عنوان یک ماده اصلی در ساخت و سازهای مرتفع ، بررسی پیشرفت در فناوری چوب ، ملاحظات ساختاری ، چالش های نظارتی و ادغام سیستم های مکمل مانند ساخت و ساز ساخت و ساز فولاد.

چشم انداز تاریخی چوب در ساخت و ساز

در طول تاریخ ، تیمبر سنگ بنای ساخت و ساز در فرهنگ های مختلف بوده است. از بتکدهای سنتی ژاپنی ، که قرن ها در برابر زمین لرزه ها مقاومت کرده اند ، گرفته تا خانه های چوبی اروپا ، وود هنگام استفاده صحیح از مقاومت قابل توجهی برخوردار است. این ساختارهای تاریخی طول عمر و دوام چوب را هنگام طراحی و نگهداری مناسب نشان می دهد. با این حال ، محدودیت های چوب سنتی ، مانند حساسیت به آتش سوزی ، پوسیدگی و ظرفیت ساختاری محدود ، از لحاظ تاریخی استفاده از آن را در کاربردهای مرتفع محدود کرده است.

پیشرفت در فناوری چوب

قرن بیست و یکم شاهد پیشرفت های چشمگیر در فناوری چوب ، به ویژه با توسعه محصولات چوبی مهندسی شده است. این نوآوری ها محدودیت های سنتی چوب ، تقویت توانایی های ساختاری آن و گسترش مناسب بودن آن برای ساختارهای بزرگتر و بلندتر است.

چوب های متقاطع (CLT)

چوب های متقاطع یک محصول انقلابی است که از لایه های مختلفی از تخته های چوب جامد جامد جمع شده و به صورت متقاطع جمع شده و همراه با چسب های ساختاری پیوند خورده است. این لایحه متقاطع ثبات ، استحکام و استحکام ابعادی را فراهم می کند ، و پنل های CLT را برای دیوارها ، کف ها و سقف ها در ساختمانهای مسکونی و تجاری ایده آل می کند. مطالعات نشان داده اند که پانل های CLT به دلیل وزن و انعطاف پذیری سبک ، عملکرد لرزه ای بسیار خوبی دارند و آنها را برای استفاده در مناطق مستعد زلزله مناسب می کند.

عملکرد حرارتی CLT یکی دیگر از مزیت های مهم است. خواص عایق طبیعی وود به ساختمانهای با انرژی و کاهش هزینه های گرمایش و سرمایش کمک می کند. علاوه بر این ، پانل های CLT را می توان با دقت بالایی با دقت بالا ، کاهش زمان ساخت و کار و هزینه های کار کرد.

چوب لمینیت چسبانده (گلولام)

چوب لمینت چیده شده ، که معمولاً به عنوان Glulam شناخته می شود ، یک محصول چوبی مهندسی شده است که شامل چندین لایه از الوار ابعادی است که همراه با چسب های دوام و مقاوم در برابر رطوبت است. پرتوهای گلوم همه کاره هستند و می توانند در شکل ها و اندازه های مختلف از جمله منحنی و قوس تولید شوند و به معماران انعطاف پذیری قابل توجهی در طراحی ارائه می دهند. نسبت به وزن بالا به وزن Glulam اجازه می دهد تا دهانه های طولانی تری بدون تکیه گاه واسطه ای داشته باشد ، که در طرح های برنامه باز که اغلب در ساختمانهای مدرن مرتفع دیده می شود ، سودمند است.

تحقیقات نشان می دهد که پرتوهای گلولام می توانند در صورت اندازه گیری از نظر استحکام در واحد وزن ، به استحکام قابل مقایسه با یا حتی از فولاد دست یابند. این امر باعث می شود گلالام گزینه ای جذاب برای عناصر ساختاری در ساخت و سازهای مرتفع باشد ، به ویژه هنگامی که با سایر مواد در سیستم های ترکیبی ترکیب شود.

خصوصیات ساختاری و عملکرد

زنده ماندن چوب در ساختمانهای مرتفع ، تحت عملکرد ساختاری آن تحت بارها و شرایط مختلف است. خصوصیات کلیدی شامل قدرت ، سفتی ، مقاومت در برابر آتش و دوام است.

قدرت و سفتی

محصولات الوار مهندسی شده به دلیل کاهش نواقص طبیعی ، خواص مکانیکی پیشرفته ای را ارائه می دهند. نقص مانند گره ها و دانه های ناهموار از طریق فرآیند تولید به حداقل می رسد و در نتیجه عملکرد یکنواخت تر و قابل پیش بینی تر می شود. تکنیک های درجه بندی قدرت مدرن ، از جمله رتبه بندی استرس دستگاه و ارزیابی آکوستیک ، اطمینان حاصل می کنند که اجزای الوار از استانداردهای سختگیرانه برخوردار هستند.

مطالعات نشان داده اند که CLT و GLULAM می توانند بارهای مرتبط با ساختمانهای مرتفع را تحمل کنند. به عنوان مثال ، مطالعه ای که در مجله مهندسی سازه منتشر شده است ، تأکید کرده است که پانل های CLT دارای قدرت در هواپیما و خارج از هواپیما هستند و آنها را برای دیوارهای تحمل بار و دیافراگم ها در ساختارهای چند طبقه مناسب می کند.

مقاومت در برابر آتش

برخلاف تصور رایج ، چوب به دلیل رفتار قابل پیش بینی خود می تواند در شرایط آتش سوزی عملکرد خوبی داشته باشد. هنگام قرار گرفتن در معرض آتش ، یک لایه کاراکتر روی سطح شکل می گیرد و چوب داخلی را عایق می کند و سرعت احتراق را کند می کند. این ویژگی به اعضای چوب بزرگ اجازه می دهد تا یکپارچگی ساختاری را طولانی تر از فولاد محافظت نشده حفظ کنند ، که می تواند به سرعت در دماهای بالا قدرت خود را از دست بدهد.

مقاومت در برابر آتش را می توان از طریق استراتژی های طراحی ، مانند بزرگ کردن عناصر ساختاری بزرگ ، برای حساب کردن یا استفاده از درمان های دارای آتش سوزی افزایش داد. انطباق با کدهای آتش با انجام تست های مقاومت در برابر آتش و رعایت الزامات طراحی تجویز شده در مقررات ساختمان ، حاصل می شود.

دوام و مقاومت در برابر محیط زیست

دوام الوار تحت تأثیر عواملی مانند رطوبت ، حشرات و قارچ ها قرار دارد. محصولات چوبی مهندسی شده در شرایط کنترل شده تولید می شوند ، باعث کاهش رطوبت و مهار رشد موجودات پوسیدگی می شوند. پوشش های محافظ و مواد نگهدارنده می توانند مقاومت در برابر عوامل محیطی را افزایش دهند و طول عمر ساختارهای چوب را گسترش دهند.

علاوه بر این ، جزئیات طراحی مناسب ، مانند ترکیب تهویه کافی و جلوگیری از تله های آب ، در جلوگیری از مسائل مربوط به رطوبت بسیار مهم است. استفاده از موانع رطوبت و سیستم های زهکشی کنترل شده بیشتر از اجزای چوب در ساختمانهای مرتفع محافظت می کند.

مطالعات موردی از ساختمانهای چوبی مرتفع

چندین پروژه پیشگام در سراسر جهان با موفقیت از چوب در ساخت و سازهای مرتفع استفاده کرده است و امکان و مزایای آن را نشان می دهد.

Mjøstårnet ، نروژ

Mjøstårnet با ایستادن در 85.4 متر ، یک ساختمان با استفاده از مخلوط 18 طبقه در Brumunddal ، نروژ است که در سال 2019 به پایان رسید. این تمایز یکی از بلندترین ساختمانهای چوب در جهان است. این سازه از ستون ها و پرتوهای گلولام ، دیوارهای CLT و کف استفاده می کند و توانایی های چوب را در یک زمینه مرتفع نشان می دهد. این ساختمان کلیه الزامات ایمنی ساختاری و آتش سوزی را برآورده می کند ، شامل سیستم های آبپاش و مواد مقاوم در برابر آتش است.

برج هوهو ، اتریش

برج Hoho در وین یک ساختمان 24 طبقه است که به ارتفاع 84 متر ارتفاع دارد و در سال 2019 تکمیل شده است. با داشتن یک سیستم ساخت و ساز ترکیبی ، چوب را با بتن برای بهینه سازی عملکرد ترکیب می کند. تقریباً 75 ٪ از سازه چوب است و ردپای کربن ساختمان را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. استفاده از ماژول های چوبی پیش ساخته امکان ساخت سریع را فراهم می کند و یک طبقه هر شش روز یکبار تکمیل می شود.

Brock Commons Tallwood House ، کانادا

خانه Brock Commons Tallwood House واقع در دانشگاه بریک کلمبیا ، یک محل زندگی دانشجویی 18 طبقه ای است که در سال 2017 تکمیل شده است. این ساختمان با استفاده از یک سیستم ترکیبی با تخته های کف CLT و ستون های Glumam ، که توسط یک هسته بتونی برای پایداری جانبی پشتیبانی می شود. فرآیند ساخت و ساز به طرز چشمگیری سریع بود و ساختار چوب فقط در 70 روز بنا شده است. این پروژه کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای در مقایسه با ساخت بتن سنتی نشان داد.

چالش ها و محدودیت ها

با وجود پیشرفت ها و پروژه های موفق ، باید چندین چالش مورد بررسی قرار گیرد تا به طور کامل پتانسیل چوب در ساخت و سازهای مرتفع را تحقق بخشد.

موانع نظارتی

کدها و مقررات ساختمان می توانند چالش های مهمی را ایجاد کنند ، زیرا بسیاری از آنها با مواد سنتی در ذهن توسعه یافته اند و ممکن است فن آوری های ابتکاری چوب را در خود جای ندهند. فقدان دستورالعمل های استاندارد برای ساختمانهای مرتفع چوب نیاز به مصوبات خاص پروژه دارد که می تواند وقت گیر و پرهزینه باشد. تلاش برای به روزرسانی کدها ، مانند درج کد ساختمان بین المللی از ساختمانهای چوبی بلندتر ، در حال انجام است ، اما پذیرش گسترده به تدریج است.

ادراک و پذیرش بازار

غالباً در مورد عملکرد چوب ، به ویژه در مورد ایمنی و دوام در برابر آتش سوزی ، شک و تردید وجود دارد. آموزش ذینفعان در مورد خواص چوب مهندسی شده و نتایج مطالعات علمی بسیار مهم است. نشان دادن مطالعات موردی موفق و ارائه داده های شفاف می تواند به تغییر درک و تشویق پذیرش گسترده تر در صنعت کمک کند.

زنجیره تأمین و در دسترس بودن مواد

در دسترس بودن محصولات چوبی مهندسی شده با کیفیت بالا به یک زنجیره تأمین به خوبی توسعه یافته بستگی دارد. در مناطقی که چنین صنایعی تأسیس نشده اند ، مواد تهیه کننده می توانند چالش برانگیز باشند. سرمایه گذاری در امکانات تولید محلی و آموزش کار ماهر برای حمایت از رشد چوب های مرتفع الوار ضروری است.

ادغام با ساخت و ساز ساخت و ساز فولاد

ساخت ساختمانهای مرتفع اغلب از یک رویکرد ترکیبی بهره می برد و چوب را با سایر مواد مانند فولاد و بتن ترکیب می کند. استفاده از ساخت و ساز ساخت و ساز فولاد در این فرآیند یکپارچه است. Ford Formwork پشتیبانی لازم را برای ریخته گری اجزای بتونی مانند هسته و پایه ها ، که ساختار چوب را تکمیل می کنند ، فراهم می کند.

مزایای استفاده از فولاد در ساختمانهای چوبی

فرم های فولادی قدرت ، دوام و دقت را ارائه می دهند که برای اتمام بتن با کیفیت بالا و یکپارچگی ساختاری ضروری است. ماهیت مدولار آن امکان انعطاف پذیری در طراحی و مونتاژ کارآمد و جداسازی را فراهم می کند. در هنگام ساخت ساختمان های ترکیبی ، فولاد سازه از شکل گیری دقیق عناصر بتونی که یکپارچه با اجزای الوار رابط می شوند ، تضمین می کند.

به عنوان مثال ، استفاده از فرم های فولادی در تشکیل هسته های بتونی باعث افزایش ثبات جانبی ساختمان می شود ، که به ویژه در سازه های مرتفع در معرض باد و نیروهای لرزه ای بسیار مهم است. ترکیبی از خواص سبک چوب با جرم و سفتی بتن منجر به عملکرد ساختاری بهینه شده است.

مطالعه موردی: تکنیک های ساختمانی ترکیبی

در ساخت خانه Brock Commons Tallwood House ، ادغام چوب با بتن و فولاد محوری بود. هسته های بتونی با استفاده از سیستم های پیشرفته فولادی فولادی ساخته شده و از دقت و استحکام ساختاری اطمینان حاصل می کنند. کف و ستون های چوب سپس به طور کارآمد نصب شدند و از سرعت اجزای چوبی پیش ساخته استفاده می کردند.

همکاری بین سیستم های ساختمانی مختلف ، اهمیت فرم های فولادی را در دستیابی به تحمل و تراز لازم در ساختمانهای مرتفع برجسته می کند. همچنین نشان می دهد که چگونه ساخت و ساز ساخت و ساز فولاد به ادغام موفقیت آمیز چوب و بتن کمک می کند.

ملاحظات زیست محیطی و اقتصادی

مزایای زیست محیطی استفاده از چوب در ساخت و ساز قابل توجه است. چوب یک منبع تجدید پذیر است و جنگل های پایدار با مدیریت می توانند دی اکسید کربن را از جو دفع کنند. ساختمانهای چوب به عنوان فروشگاه های کربن عمل می کنند و کربن را برای زندگی ساختار قفل می کنند.

کاهش ردپای کربن

مطالعات ارزیابی چرخه زندگی نشان داده است که ساختمانهای چوبی در مقایسه با آنهایی که با مواد معمولی ساخته شده اند ، می توانند دارای ردپای کربن قابل ملاحظه ای باشند. تولید فولاد و بتن پر انرژی است و تولید گازهای گلخانه ای قابل توجهی را تولید می کند. جایگزینی این مواد با چوب در جایی که امکان پذیر باشد می تواند به تلاش های جهانی برای کاهش تغییرات آب و هوا کمک کند.

کارایی اقتصادی

پیش بینی اجزای چوب منجر به زمان ساخت سریعتر و کاهش هزینه های نیروی کار می شود. تولید دقیق در محیط های کنترل شده زباله ها را به حداقل می رساند و کیفیت را بهبود می بخشد. برنامه های ساخت و ساز کوتاه تر هزینه های تأمین مالی را کاهش داده و امکان اشغال قبلی را فراهم می کند و باعث افزایش زنده ماندن اقتصادی پروژه می شود.

علاوه بر این ، وزن سبک تر سازه های چوبی می تواند نیازهای بنیادی را کاهش دهد و منجر به صرفه جویی در هزینه ، به ویژه در سایت هایی با شرایط نامناسب خاک شود. سهولت در اصلاح و سازگاری ساختمانهای چوبی همچنین می تواند عمر مفید آنها را افزایش دهد و مزایای اقتصادی بلند مدت را فراهم کند.

چشم انداز و نوآوری های آینده

آینده چوب در ساخت و سازهای مرتفع امیدوار کننده به نظر می رسد ، با تحقیقات مداوم و تحولات تکنولوژیکی که برای غلبه بر چالش های موجود آماده است. نوآوری در علوم مواد ، مانند توسعه محصولات چوبی اصلاح شده با خواص پیشرفته ، امکان استفاده از چوب را گسترش می دهد.

پیشرفت های تکنولوژیکی

فن آوری های نوظهور مانند کامپوزیت های چوب ترکیبی و مواد نانو سلولز قدرت ، دوام و مقاومت در برابر آتش را بهبود می بخشند. ابزارهای طراحی دیجیتال و مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) برنامه ریزی و هماهنگی ساختارهای چوبی پیچیده ، کاهش خطاها و بهینه سازی استفاده از منابع را تسهیل می کند.

سیاست و استاندارد سازی

تلاش برای به روزرسانی کدهای ساختمان و تدوین استانداردهای بین المللی برای ساخت و سازهای مرتفع چوب در حال افزایش است. همکاری بین ذینفعان صنعت ، محققان و نهادهای نظارتی برای تعیین دستورالعمل هایی که ایمنی را هنگام ترویج نوآوری تضمین می کند ، ضروری است.

آموزش و آموزش

سرمایه گذاری در برنامه های آموزش و آموزش برای معماران ، مهندسان و متخصصان ساخت و ساز بسیار مهم است. تقویت دانش و مهارت های مربوط به طراحی چوب و ساخت و ساز از رشد صنعت پشتیبانی می کند و به استفاده از بهترین شیوه ها تشویق می شود.

پایان

در پایان ، چوب به لطف پیشرفت های قابل توجه در محصولات چوبی مهندسی شده و فن آوری های ساخت و ساز ، به عنوان یک ماده مناسب برای ساخت و سازهای مرتفع ظاهر شده است. در حالی که چالش ها باقی مانده است ، به ویژه در مورد چارچوب های نظارتی و پذیرش بازار ، پروژه های موفق در سراسر جهان پتانسیل چوب را نشان می دهد. ادغام سیستم های مکمل ، مانند ساخت و ساز ساخت و ساز فولاد ، باعث افزایش کارایی ساخت و ساز و عملکرد ساختاری می شود.

مزایای زیست محیطی و اقتصادی چوب ، همراه با قابلیت های عملکرد آن ، آن را به گزینه ای جذاب برای توسعه پایدار شهری تبدیل می کند. از آنجا که این صنعت به نوآوری و پرداختن به چالش های موجود ادامه می دهد ، تیمبر آماده است تا نقش مهمی در شکل دادن به اسکیلین های آینده ایفا کند.