مزايا المنزل الخشبي والهيكل الخشبي

من أفضل طرق إنتاج المباني شبه الجاهزة هي تكنولوجيا واستخدام الخشب (مزايا استخدام الخشب في التصميم الداخلي) باعتباره المادة الأكثر انتشارا ووفرة في الطبيعة، كما هو الحال في أمريكا، كندا، أوروبا، واليابان والصين وغيرها من الدول المتقدمة تعتبر نظاما مستقرا ومواتيا. إن إنشاء المساكن بهذه الطريقة لحوالي ملياري شخص في العالم هو دليل على هذا الادعاء. لقد وصل الناس اليوم إلى أهداف خاصة وجودة في بناء البيوت الخشبية بالاعتماد على العلم والتكنولوجيا. في بناء الهياكل الخشبية، فإن نوعية الأشجار المستخدمة هي المؤشر الرئيسي. وبحسب نوعية أنواع الأخشاب يمكننا أن نستنتج أن خشب الأشجار التي نمت في منطقة الحزام الواقعة في مدار 66 درجة و33 درجة شمالا هو أنسب أنواع الأخشاب لبناء المنازل. والسبب في الجودة العالية لهذه الأخشاب هو بطء نمو الأشجار في المناطق الباردة والكثافة العالية والصلابة للأنسجة الخشبية. الإضاءة، المقاومة العالية للزلازل، السرعة في البناء والعائد السريع على الاستثمار، العزل والتقليل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، العمر الطويل لأكثر من 100 عام للهيكل، الجمال والقدرة على التكيف مع مختلف المناخات والطقس، عدم وجود مخلفات بناء، وغيرها مما جعل بناء المنازل الخشبية من بين المنازل الأكثر جاذبية وتفضيلاً في العالم.

ومن أسباب البيوت الخشبية الصلبة في أمريكا واليابان وكندا وأوروبا. وبشكل عام يعتبر هذا النظام أفضل نظام للمناطق المعرضة للزلازل بسبب خفته. يستخدم النظام الإنشائي للمباني الخشبية في معظم دول العالم في المناطق المعرضة للزلازل لإنشاء المباني السكنية ذات الارتفاع الطبيعي. في أمريكا أكثر من 80% من المباني مصنوعة من الخشب. في معايير المنازل الخشبية، البناء القوي هو الهيكل الذي يظل آمنًا وسليمًا بعد وقوع الزلزال ويمكن استخدامه والعيش فيه، بينما في الهياكل الفولاذية والخرسانية، البناء القوي هو المنزل الذي لا يتضرر أثناء الزلزال. على الأقل، لكن لا يمكن تحديد الأضرار المالية واستغلالها. تظهر العديد من الزلازل التي حدثت في أجزاء مختلفة من العالم أن المنازل ذات الإطارات الخشبية تتمتع بمقاومة عالية جدًا للزلازل. أحد المبادئ المهمة جدًا في هذا النظام الهيكلي هو السلامة الهيكلية. يتم خياطة جميع الجدران والأسقف والسقف الخارجي والأساس والمكونات الأخرى للهيكل معًا بدقة كبيرة مثل صندوق متكامل. من أهم مميزات الهياكل الخشبية مقاومتها العالية لجميع أنواع الكوارث الطبيعية (الزلازل والفيضانات والحرائق). إن معامل التخميد العالي للخشب يجعله أنسب أنواع المواد لتصميم الهياكل المقاومة للزلازل، كما أن تقليل الحمل الميت للمبنى حتى سبع مرات مقارنة بالهياكل الفولاذية والخرسانية يزيد من هذه المقاومة. وبهذه الطريقة، يمكننا بجرأة اعتبار الهياكل الخشبية واحدة من أفضل الأنظمة المقاومة للزلازل. ميزة أخرى للمباني الخشبية هي إمكانية تكييفها مع الظروف الجوية المختلفة. واليوم نرى بناء الهياكل الخشبية في درجات حرارة ورطوبة مختلفة في أجزاء مختلفة من العالم. في المناطق الباردة التي تتميز بفصول شتاء طويلة وغالباً ما تكون درجة الحرارة أقل من الصفر، يتم تقديم المباني الخشبية كخيار أفضل.

يعتبر الخشب من أقدم مواد البناء التي عرفها الإنسان ويستخدم لبناء المنازل في مناطق الغابات. في البداية، قام ببناء جدران الكوخ بجذوع الأشجار السميكة وغطى السقف بأوراق الأشجار، وأحياناً كان يضع الطين على كل هذه وأحياناً يستخدم لحاء الأشجار أو صفائح رقيقة من الحجر كسقف. في نصف القرن الأخير، حققت صناعة قطع الأشجار ومعالجة الأخشاب وأنظمة البناء الخشبية تقدمًا كبيرًا في الدول الصناعية في العالم مثل كندا والولايات المتحدة الأمريكية وأستراليا واليابان ودول شمال أوروبا بما في ذلك الدول الاسكندنافية. بحيث أن أكثر من 90% من المباني السكنية التي يبلغ ارتفاعها ستة طوابق أو أقل في هذه البلدان اليوم تحتوي على هياكل خشبية. صناعة المباني الخشبية تبدأ من الغابة.

يعد نظام المباني ذات الإطار الخشبي الخفيف القياسي من أكثر أنظمة البناء تقدمًا والتي تتوافق مع جميع مبادئ فيزياء البناء مثل العزل الحراري والرطوبة والصوت وعزل الهواء من بين متطلباتها، ونتيجة لذلك، فهو من أكثر أنظمة البناء اكتمالاً وفي نفس الوقت من أضعف أنظمة البناء التي يمكن أن تسبب خسائر مالية كبيرة إذا تم تنفيذها بشكل غير صحيح. وأهم نقطة في هذا النظام هي حماية الهيكل الخشبي من العوامل البيئية الضارة مثل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة والرطوبة والتعرض للفطريات والحشرات التي تتغذى على الخشب والكائنات الحية الدقيقة والحرارة العالية. ومن ناحية أخرى فإن الحرائق، وخاصة بعد حدوث الزلزال وانتشاره في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، تشكل خطراً جسيماً على المباني الخشبية. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن طريقة حساب الأحمال الواردة وتصميم نظام البناء هذا يختلف عن الأنظمة الشائعة الأخرى. لقد تم استخدام نظام المباني ذات الإطارات الخشبية الخفيفة على نطاق واسع لتنفيذ المباني القصيرة والمتوسطة الارتفاع قصص وأقل. لقد كان خطر الحريق أكثر أهمية في الحد من أرضيات المنازل الخشبية من أي شيء آخر. ومن الواضح أن نقص المعرفة حول سلوك هذه المباني أثناء وقوع الزلزال لعب أيضًا دورًا حاسمًا في الارتفاع المسموح به للمبنى. لقد كان منع الزيادة في الكثافة السكانية من أجل الحد من التلوث البيئي والحد من المشاكل الاجتماعية أحد العوامل التي تحد من طوابق المباني السكنية في البلدان الصناعية المتقدمة. في العقود الأخيرة، مع إدخال تقنيات جديدة، مثل طفايات الحريق الأوتوماتيكية، وإنشاء خلايا الحريق، وتشريب الأخشاب غير المحمية بمواد مثبطة للحرائق، والتنبؤ بطرق الهروب من الحرائق، وإجراء أبحاث مكثفة حول السلوك الزلزالي للهياكل الخشبية الخفيفة، تم توفير أرضية مناسبة لزيادة عدد الطوابق وارتفاع المنازل الخشبية نظام المباني ذات الإطار الخشبي الخفيف هو نظام معياري يعتمد على 40 أو 60 سم. ويتكون كل جدار من عدد من المكونات الرأسية (فادار أو استاد) بمسافة مركزية 40 أو 60 سم، وهي متصلة بمكونات أفقية في الأعلى والأسفل. ويجب ألا تقل أبعاد الخشب المستخدم في هيكل نظام البناء هذا عن الحجم الاسمي 5 × 10 سم. يعتبر هذا الحد الأبعاد لمزيد من استقرار الهيكل أثناء الحريق. تعتبر المساحة الفارغة بين الجدران والعوارض الأفقية للأسطح مكاناً مناسباً جداً لوضع العزل الحراري والصوتي ولمرور المنشآت الإنشائية.

يمكن لجدران نظام البناء هذا ذات أغطية الألواح المقاومة مثل الخشب الرقائقي أو الصفائح المنتجة من OSB (رقائق الخشب الموجهة) أن تعمل كجدران قص. يتم دمج الأسطح في نظام البناء هذا بأغطية مقاومة، مثل الأغشية المرنة، ويتم تصنيع دعامات السقف النهائية بشكل متكامل مع أغطية الألواح الخشبية. أحد المبادئ المهمة جدًا في نظام البناء هذا هو ضمان سلامة هيكله. يجب أن يتم خياطة الأساس والجدران والأسقف بين الطوابق والسقف النهائي (السقف)، وجميع مكونات هيكل المبنى معًا بشكل صحيح وعناية فائقة، مثل صندوق من قطعة واحدة. يجب أن تصمم مكونات البناء بحيث يكون الخشب المستخدم في هيكل المبنى يعمل على الضغط أو الشد قدر الإمكان، ولا يسبب عزماً بسبب الانحراف عن المحور.