مقدمه و تاریخچه

پیش از بکار گیری مواد معدنی یا مصالح صنعتی چون آهنم آجر و سرامیک در سازه های معماری یا عمرانی ، چوب یکی از اصلی ترین و قدیمی ترین مصالح در دسترس بوده است انسان اولیه طرز شکل دادن به چوب را برای تهیه ابزار گوناگون فرا گرفت ابزار وسائل چوبی اولیه و حتی ساختمانها و تزئینات چوبی ادوار ماقبل تاریخ و اعصار مختف تاریخ ، نمایانگر اهمیت چنان ماده ای است که قبل از فلز و همزمان با مصرف سنگ به اختیار بشر درآمده و از آن در راههای مختلفی چون ابزار و وسائل زندگی سلاح ، ساختمان استفاده کرده است ( تصویر شماره 1)

از ساختمان های روستایی گرفته تا ساختمانهای چند طبقه شعری ، پل ها و کوشک ها از چوب ساخته میشدند که بسیاری از آنها در ایران یا کشورهای دیگر به عنوان میراث فرهنگی شناخته میشوند . قدمت ساختمانهای چوبی بدون شک بایستی به عصر نوسنگی برسد نزدیک به 6000 سال پیش ،‌معماران ایرانی برای گرمی بخشیدن به خانه های مسکونی ،‌کاخ ها و ابنیه ،‌به طور گسترده از چوب استنفاده میکردند پولی بیوس ، از نخستین تاریخ نگاران جهان ، کاخ باستانی همدان ( هگمتانه ) را که در زمان مادها بنا شده بود چنین توصیف کرده است :

‍‍«بیشتر این کاخ از چوب سدر و سرو ساخته شده بود . ستون های چوبی آن را با ورق های نقره و زر پوشانیده بودند »

در تخت جمشید ا زچوب های بلوط ، گردو و سرو استفاده شده است . به طور کلی تیر و ستون های چوبی از ویژگی های معماری باستانی ایران است و در مراحل مختلف و سبک های معماری گوناگون ایرانی ، چوب از ارکان اصلی بوده است . از نشانه های زنده ساختمان های چوبی میتوان از چهل ستون ، عالی قاپو ، مسجد بناب در حومه مراغه که مربوط به دوره میانی معماری کشورمان است نام برد .

اما پس از مدتی کاربرد چوب بدانگونه که شایسته است تا از ارکان اصلی ساختمانها باشد ، فراموش شده است . با این حال هنوز چوب یکی از مهم ترین عناصر کارا و نقش آفرین در مسائل معماری و هنری میباشد .

چوب برخلاف سایر مصالح ساختمانی پس از گل به خاطر خاصیت شکل پذیری فراوان و طبیعی بودنش با روحیه انسان سازگار و از مطلوبیت ویژه ای برخوردار است .

فرانک لویداریت در مورد چوب میگوید :

« چوب صمیمیترین و انسانی ترین مصالح است . انسان عاشق پیوند با آن است دوست دارد آن را لمس کند ودیدن آن را خوش میدارد .»

جوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است :

مقاومت نسبی بالا ، مقدار چگالی کم ، رسانایی کم و مناسب برای کارهای ماشینی . در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد در مقطع عر ضی دارای خواص متفاوت از جهات مختلف میباشد رطوبت موجود در چوب و قابلیت ها و خواص متغیری در چوب ایجاد میکند همچنین چوب دارای قابلیت پوسیدن و اشتعال میباشد البته تکنولوژی پیشرفته روند تهیه چوب مقدار زیادی از این نقایص را برطرف کرده است .

ساختار درخت

درخت از تنه ، اجزای بالایی ( شاخته ، برگ و ... ) ریشه ها تشکیل شده است ریشه های درخت با فرورفتن در خاک ، رطوبت و مواد معدنی موجود در انرژی ر ا جذب میکنند و به تنه میرساند ، تنه درخت هم شاخه ها و قسمت های بالایی را تقویت و تغذیه میکند و امکان رساندن آب و شیره درختی از ریشه به برگ ها از میان شاخه ها و بالعکس را فراهم میکند ساختار چوب که بوسیله چشم غیر مسلح یا یک ذره بین کوچک دیده میشود ساختار قابل رؤیت و قسمت های که فقط با یک ذره بین قوی بزرگ و اضح آشکار است ساختار ذره بینی نامیده میشوند .

ساختار قابل رؤیت :

ساختار قابل رؤ یت چوب را میتوان با برش تنه از سه جهتی که در تصویر شماره (3و 4 ) نشان داده شده است مشاهده کرد .

پوست درخت در برابر ضربات و ضایعات مکانیکی از چوب محافظت میکند . این قسمت از یک لایه بیرونی ( لبه ) و یک لایه داخلی ( آبکش ) تشکیل شده است .

لیف درختی ( آبکش ) ،‌یک لایه نازک داخلی پوست است و هدف آن انتقال شیره درخت به شاخه ها و ذخیره آنهاست .

لایه زاینده ( کامبیوم ) ، یک لایه باریک از بافت زنده میباشد که در کنار لیف درختی قرار گرفته است در لایه زاینده ( کامبیوم ) سلو ل های چوب رشد میکنند در بهار لایه زاینده متشکل از سلولوهای پهن با غشای نازک است در این فصل وجود آب فراوان و خاک سرشار از مواد غذایی موجب میشود که سلولهایی که در بهار و اوائل تابستان به وجود می آیند بافتی متخلخل و پر از خلل و فرج بسازند که چوب بهاره را تشکیل میدهند به همین دلیل است که این قسمت دارای رنگ روشنی میباشد در طول تابستان ، درخت با گسترش ریشه ها و برگ هایش ، سلولهای زاینده را افزایش میدهد چوبی که در اواخر تابستان و پاییز رشد میکند و شکل میگیرد « چوب پاییزه » نام دارد.

چوب پاییزه سخت تر ، مقاوم تر ، دارای وزن حجمی بیشتری از چوب بهاره میباشد هرچه میزان رشد چوب در پاییز بیشتر باشد تاب و مقاومت آن نیز افزایش می یابد لایه هایی که در فصل های رشد شکل میگیرند حلقه های سالیانه نام د ارد در بعضی گونه ها مانند بلوط فاصله بین حلقه های سالیانه در محل برش مقطعی (عرضی) تنه قابل مشاهده است پهنای حلقه های سالیانه که بستگی به شرایطرشد دارد در خواص چوب موثر است هرچه حلقه سالیانه ضخیم تر باشد چوب مستحکم تر است .

چوب ، یک لایه ضخیم است که در کنار سلولهای زاینده که متشکل از تعدادی حلقه های باریک هم مرکز میباشند قرار دادر در درخت در حال رشد چوب عموماً از سلولهای زنده تشکیل شده است چوب محکم ترین و مقاوم ترین قسمت تنه برای کارهای ساختمانی است در جهت برش های افقی ، شیره درخت از پوست درخت از میان نسوج شعاعی عبور میکند و به چوب میرسد نقش نسوج شعاعی در مقاومت چوب بسیار مهم است در واقع این نسوج مانند بست هایی هستند که الیاف چوب را به همدیگر محکم میکنند و نگاه میداند از خم شدن و از هم گسیختگی رشته ها میکاهند .

به مرور زمان در اطراف مغز چوب ، بافتی از سلولهای مرده تشکیل میگردد که چوب پیر نام دارد این قسمت معمولاً از چوب جوانی که آن را احاطه کرده است محکم تر میباشد و حاوی مقادیری رنگ و مواد قلیایی است البته درختان مختلف از این نقطه نظر متفاوت هستند در مقطع عرضی درختانی مثل گردو ، آلبالو نارون ، چوب مرکزی یا چوب پیر دیده میشود چوب جوان معمولاً رنگ روشنی دارد اما چوب پیر تیره تر میباشد .

چوب ها از نقطه نظر بافت به دو دسته تقسیم میشوند :

سخت چوب ها :

این دسته شامل چوب درختان پهن برگ میباشد بافت چوب درختان پهن برگ تنها در زمانی که درخت برگ دارد ، رشد میکند رشد ونمو در بهار شروع میشود و به مرور زمان هر چه به پاییز نزدیک میشویم رو به افول میگذارد این رشد تا بهار سال آینده متوقف میگردد لذا حلقه سالیانه این دسته از درختان به صورت یکنواخت از چوب بهاره دارای رنگ روشن به طرف چوب پاییزه تیره رنگ تغییر میکند در ضمن حجم نسوج شعاعی در سخت چوب ها حدود 18 درصد حجم چوب میباشد ، که همین مسأله مقاومت چوب را افزایش میدهد باید دانست که هر چه حلقه سالیانه این نوع چوب ها عریض تر باشد ، تاب و توان این نوع چوب ها عریض تر باشد ، تاب و توان آنها در برابر نیروهای مکانیکی بیشتر خواهد شد ( تصویر شماره 5 )

نام سخت چوب ها به دلیل نوع بافت آنها است و دلیل بر سخت تر بودن کلیه چوب های این دسته نمیباشد برخی از درختان پهن برگ عبارتند از گردو ، انجیر ، بلوط ، چنار، راش ، تبریزی ، سپیدار و افرا از جمله موارد استفاده از این نوع چوب ها ساخت مبلمان ، در و پنجره و نازک کاری در ساختمان میباشد .( جدل شماره 1 )

نرم چوب ها :

شامل چوب درختان سوزنی برگ اسن بافت چوب درختان سوزنی برگ در طول سال زمان بیشتری برای روئیدن دارد درخت سوزنی برگ در بهار و تابستان با شدت رشد میکند و سپس تا پایان فصل سرما این رشد و نمو به کندی می گراید و به آرامی ادامه پیدا میکند به این دلیل چوب پاییزه و بهاره در حلقه سالیانه درختان سوزنی برگ به راحتی از یکدیگر تمیز داده میشود و رنگ آنها این مسأ له را مشخص میکند به این ترتیب میتوان از شکل مقطع عرضی ،‌ درختان سوزنی برگ و پهن برگ را از یکدیگر تشخیص داد . مقطع درختان سوزنی برگ ، بسیار ساده و منظم میباشد و میزان حجم نسوج شعاعی 7% حجم چوب را تشکیل میدهد ( تصویر شماره 6 )

برخی از درختان سوزنی برگ عبارتند از : سرو ، کاج و سرخدار . از این نوع چوب ها برای تهیه ستون ها ، تیرها ، قالب بندب داربست و مانند اینها استفاده میکنند (جدول شماره 2 )

خواص چوب

خواص فیزیکی چوب :

وزن مخصوص : به مقدار خلل و فرج میزان رطوبت همراه چوب وابسته است و معمولاً در رطوبت 15% محاسبه میشود چوب سنگین ترا از معمولاً مقاوم تر است ، بار بیشتری را تحمل میکند و با افزایش وزن مخصوص معمولاً خواص مکانیکی چوب افزایش پیدا میکند وزن مخصوص گونه های مختلف متفاوت است ( جدول شماره 3 )

رطوبت چوب :

مقدار آبی است که در واحد وزن چوب موجود میباشد رطوبت چوب بر روی خواص فیزیکی چوب اثر زیادی دارد ( توضیحات بیشتر در بخش رطوبت چوب آمده است )

هدایت حرارت در چوب :

قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است و به این دلیل برای ساختن عایق های حرارتی مناسب است .همچنین موجب میشود که در تیرهای چوبی کلفت با وجود اینککه چوب زود مشتعل مشود قسمت درونی آن تا مدت نسبتاً زیادی از خطر اشتعال در امان بماند هدایت گرمایی چوب در جهت طولی آن دو برابر جهت عرضی و هدایت حرارتی شعاعی بیشتر ار هدایت حرارتی مماسی است با افزایش رطوبت ، هدایت حرارتی چوب افزایش می یابد .

تغییر ابعاد بر اثر حرارت ( انقباض و انبساط ) :

ضریب انبساط حرارتی چوب در مقایسه با اثر تغییر رطوبت بر ابعاد آن تقریباً قابل چشم پوشی است ازدیاد حرارت معمولاً حجم را کمی زیاد میکند مقدار رطوبت را کاهش میدهد و باعث کاهش جرم حجمی میشود

ضریب انبساط حرارتی چوب در جهت طولی ( در جهت الیاف چوب ) حدود 18% جهت شعاعی و مماسی است .

گرمای ویژه چوب :‌

گرمای ویژه چوب خیلی زیاد است و وقتی در کنار هدایت حرارتی ناچیز آن قرار میگیرد باعث به وجود آمدن ویژگیهای مناسب در چوب میشود ، برای مثال چوب در برابر خورشید تابش آن برخلاف فلزات سطحش سوزاننده نیشت و در محیط های بسیار سرد یخ نمیزند .

قابلیت سوختن و قدرت انرژی زایی :

چوب به علت حرارت مطبوع و شعله های زیبایی که ایجاد میکند برای سوزاندن در بخاریهای دیواری مصرف میشود که از چوب های زائد هم میتوان در این مورد استفاده کرد چوب از نظر سوختن با سایر سوختها در رقابت است و همچنین مواد حاصل از سوخت آن بی خطرند .

انتقال و انتشار صوت :

‌چوب به علت قابلیت ارتجاعی قادر به تقویت اصوات میباشد انتشار صوت در چوب در جهات مختلف متفاوت است البته میزان رطوبت و گونه چ.ب نیز موثراست اما به طور کلی سوزنی برگان از لحاظ انتشار صوت و طنین مرغوب تر میباشند و در ساختمان آلات موسیقی سیمدار هم استفاده میشوند .

جذب و تخفیف صدا :

چوب های سبک اصوات را بهتر جذب میکنند و هرچه سطح چوب نامنظم تر و مرطوبتر باشد خاصیت عایق بودن آن دربرابر صدا بیشتر است .

هدایت الکتریکی :

‌میزان هدایت الکتریکی چوب وابسته به درصد رطوبت چوب میباشد و به طور کلی چوب های خشک عایق جریان برق هستند میزان هدایت الکتریکی با وزن مخصوص رابطه محسوسی ندارد ، ولی میزان هدایت الکتریکی در گونه های مختلف متفاوت است مقاومت الکتریکی در جهت موازی با الیاف تقریباً 12 جهت شعاعی و مماسی است .