خانه
آموزش
چوب؛ عنصر گرم و طبیعی که معماری را با اصالت و زیبایی لمس می‌کند

چوب؛ عنصر گرم و طبیعی که معماری را با اصالت و زیبایی لمس می‌کند

چوب یکی از مواد طبیعی و با قابلیت‌های فراوان است که در صنایع مختلف کاربرد دارد. ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا به ازای وزن، قابلیت کار و جذابیت زیبایی باعث استفاده گسترده از آن شده است، اما دارای خصوصیات ناخواسته‌ای نظیر آتش‌سوزی، فساد و جذب رطوبت است که ممکن است خواص آن را تحت تاثیر قرار دهد. به همین دلیل، شناخت دقیق ساختار، ترکیب شیمیایی و خواص چوب ضروری است.

شامل سه بخش اصلی است:

چوب
پوست
خاکستر

چوب:

بخش اصلی درخت است که به عنوان ماده‌ای ساختاری در رشد درخت عمل می‌کند و شامل سلول‌های مختلفی است که به آن استحکام، انعطاف‌پذیری و قابلیت انتقال مواد می‌دهند. درختان نرم‌چوب عمدتاً از تراکئیدها تشکیل شده‌اند که مسئول انتقال آب و مواد مغذی هستند. درختان سخت‌چوب شامل سلول‌های ساقه‌ای و vessels (واحدهای انتقال مایعات) هستند که در انتقال مایعات نقش دارند. علاوه بر این، چوب درختان به لایه‌های سالانه رشد یا حلقه‌های رشد تقسیم می‌شود که نشان‌دهنده تغییرات فصلی و شرایط آب و هوایی درخت در طول زمان هستند.

پوست:

پوست یا بشکه خارجی درخت وظیفه محافظت از چوب و دیگر بخش‌های داخلی درخت را به عهده دارد. پوست از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است که عمدتاً از سلول‌های مرده ساخته شده و وظیفه اصلی آن‌ها حفاظت درخت در برابر آسیب‌ها، آفات و شرایط محیطی مانند سرما و گرماست. پوست همچنین به‌عنوان یک مانع در برابر تبخیر آب از داخل درخت عمل می‌کند.

خاکستر:

خاکستر معمولاً از باقی‌مانده‌های سوختی چوب پس از احتراق به وجود می‌آید. این بخش شامل مواد معدنی است که در هنگام سوختن چوب باقی می‌مانند. خاکستر حاوی املاح معدنی مختلفی از جمله پتاسیم، کلسیم و منیزیم است که می‌تواند برای گیاهان مفید باشد.

لایه کامیبیوم:

بین چوب و پوست درخت، لایه‌ای به نام کامیبیوم وجود دارد که مسئول رشد قطر چوب است. این لایه به‌طور مداوم سلول‌های جدید تولید می‌کند که به رشد درخت کمک می‌کنند. کامیبیوم با تولید سلول‌های جدید در سطح داخلی و بیرونی خود، قطر تنه درخت را افزایش می‌دهد و به این ترتیب درخت قادر به رشد در جهت افقی می‌شود.

سلول‌های چوب:

چوب از سلول‌های میکروسکوپی تشکیل شده است که شامل انواع مختلفی از سلول‌ها نظیر تراکئیدها، سلول‌های ساقه‌ای و پارانشیم‌ها می‌باشد. این سلول‌ها مسئولیت‌های مختلفی دارند:

تراکئیدها: عمدتاً در درختان نرم‌چوب وجود دارند و به‌ویژه مسئول انتقال آب و مواد مغذی از ریشه‌ها به برگ‌ها هستند.

سلول‌های ساقه‌ای: این سلول‌ها بیشتر در درختان سخت‌چوب وجود دارند و علاوه بر کمک به انتقال مایعات، استحکام و دوام بیشتری به ساختار آن می‌دهند.

پارانشیم‌ها: این سلول‌ها معمولاً در اطراف بافت‌های چوبی قرار دارند و نقش مهمی در ذخیره‌سازی مواد غذایی و انتقال آن‌ها به سایر بخش‌ها دارند.

حلقه‌های رشد

همچنین به لایه‌های سالانه رشد (حلقه‌های رشد) تقسیم می‌شود. این حلقه‌ها درخت را در برابر تغییرات فصلی و شرایط آب و هوایی منطقه شبیه به یک تاریخچه طبیعی از رشد آن می‌سازند. حلقه‌های رشد نشان‌دهنده سرعت و حجم رشد درخت در طول سال هستند و با توجه به ضخامت حلقه‌ها می‌توان تخمین زد که درخت در چه شرایطی رشد کرده است.

بافت و سلول‌

چوب از سلول‌های میکروسکوپی ساخته شده است که شامل انواع مختلفی از سلول‌ها نظیر تراکئیدها، سلول‌های ساقه‌ای و پارانشیم‌ها می‌باشد. درختان نرم‌چوب عمدتاً از تراکئیدها تشکیل شده‌اند که مسئول انتقال آب و مواد مغذی هستند. درختان سخت‌چوب شامل سلول‌های ساقه‌ای و سلول‌های vessels (وحدات آب‌رسانی) هستند که در انتقال مایعات نقش دارند.

درختان نرم‌چوب معمولاً طولانی‌تر از سخت‌چوب‌ها هستند و دارای ساختارهایی مانند کانال‌های رزینی هستند که به صورت فضاهای لوله‌ای میان سلول‌ها ظاهر می‌شوند.

تحولات شیمیایی و ساختار سلول‌ها

از مواد شیمیایی مختلفی مانند سلولز، همی‌سلولز و لیگنین تشکیل شده است که در ساختار سلول‌های چوبی نقش دارند. درختان نرم‌چوب دارای مقدار زیادی سلولز هستند، در حالی که درختان سخت‌چوب میزان بیشتری همی‌سلولز و لیگنین دارند. این ترکیب شیمیایی به مقاومت و خصوصیات دیگر چوب بستگی دارد.

تغییرات ساختاری و معایب

چوب می‌تواند دچار معایبی مانند گره‌ها، گندیدگی، خسارات ناشی از فشار و لکه‌های صمغ شود که می‌توانند خواص چوب را از نظر استحکام، ظاهری و بعدی تحت تاثیر قرار دهند. این معایب معمولاً به دلیل رشد غیرطبیعی درختان یا شرایط محیطی ناپایدار به وجود می‌آیند.

تغییرات ابعادی

چوب به هنگام تغییر رطوبت، به‌ویژه هنگامی که رطوبت آن زیر نقطه اشباع الیاف قرار می‌گیرد، تغییرات ابعادی را تجربه می‌کند. از دست دادن رطوبت منجر به انقباض و افزایش رطوبت موجب انبساط می‌شود. این تغییرات ابعادی به‌طور معمول در جهات مختلف (محور طولی، شعاعی و مماسی) متفاوت است. مقادیر متوسط انقباض در این جهات به ترتیب حدود 0.4 درصد، 4 درصد و 8 درصد هستند.

دلایل تغییرات انقباض و انبساط

این تغییرات عمدتاً به ساختار دیواره سلولی چوب وابسته است. جهت‌گیری میکروفیبریل‌ها در لایه‌های دیواره سلولی ثانویه می‌تواند تفاوت‌های موجود بین جهات مختلف رشد را توضیح دهد.

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

چگالی و جرم مخصوص

چگالی آن به وزن یا حجم واحد چوب اطلاق می‌شود و می‌تواند خواص مکانیکی آن مانند مقاومت به فشار و خم شدن را تحت تاثیر قرار دهد. چگالی آن در انواع مختلف درختان متفاوت است، و این تفاوت‌ها به میزان مواد مختلف درون چوب مانند سلولز و لیگنین بستگی دارد.

رطوبت‌گیری

به دلیل خاصیت جذب رطوبت یا هگروسکوپی، همیشه مقداری رطوبت در خود دارد که بر خواص آن تاثیر می‌گذارد. رطوبت موجود در چوب می‌تواند وزن آن را تغییر دهد و همچنین منجر به تغییر ابعاد چوب از طریق انبساط یا انقباض شود.

خواص حسی

دارای ویژگی‌های حسی متنوعی نظیر رنگ، براقیت، بو، طعم و بافت است که می‌تواند در شناسایی و تمایز چوب‌های مختلف کاربرد داشته باشد. رنگ چوب ممکن است از سفید تا قهوه‌ای و سیاه متغیر باشد و بافت آن به اندازه دانه‌ها و الگوی رشد حلقه‌ها بستگی دارد.

ویژگی‌های مکانیکی

دارای ویژگی‌های مختلفی از جمله استحکام در کشش، فشردگی، برش، سختی، خمیدگی و ضربه است. چوب از نظر مکانیکی در جهت طولی (محور) استحکام بیشتری دارد و این ویژگی باعث تفاوت در مقاومت آن در برابر نیروها می‌شود.آزمایش‌های مکانیکی معمولاً با استفاده از نمونه‌های کوچک چوبی انجام می‌شود تا به داده‌های استاندارد برای طراحی‌های مهندسی و معماری دست یابیم. چگالی چوب نشان‌دهنده استحکام آن است و تغییرات رطوبت می‌تواند به‌طور معناداری بر خواص مکانیکی چوب تاثیر بگذارد.

ویژگی‌های حرارتی

دارای ظرفیت عایق حرارتی بالایی است و به‌طور کلی انتقال حرارت در آن کم است. این ویژگی در چوب‌های سبک و خشک بیشتر از چوب‌های سنگین و مرطوب است.

چوب با دمای حدود 250 درجه سانتی‌گراد (480 درجه فارنهایت) مشتعل می‌شود و دمای بالاتر باعث احتراق خودبخودی می‌شود. بنابراین، به‌عنوان سوخت در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های الکتریکی

در حالت خشک عایق الکتریکی است. با افزایش رطوبت، مقاومت الکتریکی آن کاهش می‌یابد، به‌طوری که رفتار آن تقریباً مشابه آب می‌شود. این ویژگی برای اندازه‌گیری رطوبت چوب با استفاده از دستگاه‌های الکتریکی مفید است.

ویژگی‌های آکوستیکی

چوب می‌تواند صدا تولید کند یا آن را تقویت یا جذب کند. این ویژگی باعث استفاده گسترده از چوب در ساخت سازهای موسیقی و سایر کاربردهای آکوستیکی می‌شود. چوب‌های سبک‌تر و خشک‌تر صداهای با فرکانس بالاتر تولید می‌کنند.

فرسایش و تخریب

چوب ممکن است به دلیل عوامل مختلفی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها، حشرات و شرایط جوی دچار تخریب شود. از آنجا که چوب می‌تواند به مدت طولانی دوام آورد، آسیب‌های وارد شده به آن معمولاً به دلیل شرایط خاصی مانند رطوبت، دما و هوا است.

آسیب‌دیدگی‌های ناشی از قارچ‌ها و حشرات

قارچ‌ها می‌توانند منجر به تغییرات رنگ و پوسیدگی چوب شوند، در حالی که حشرات ممکن است چوب را با ایجاد سوراخ و تونل تخریب کنند. همچنین، پوشش‌های سطحی می‌توانند تا حدودی از آسیب‌ها جلوگیری کنند.

پوست درختان و محصولات آن

پوست درختان به طور متوسط حدود 10 درصد از حجم درخت را تشکیل می‌دهد. ساختار پوست متفاوت از چوب است و در آن سلول‌های تخصصی وجود دارند. پوست درختان می‌تواند در ساخت محصولات مختلفی مانند تخته‌چوب، فیبر، و چسب‌ها استفاده شود. از سوی دیگر، پوست درخت بلوط سوبرا به عنوان کُرک در صنایع مختلف کاربرد دارد.

تاریخچه در معماری

چوب یکی از قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین مصالح در تاریخ معماری انسان بوده است. استفاده از آن در ساخت بناها و سازه‌های اولیه به هزاران سال قبل برمی‌گردد و همچنان در ساخت‌وسازهای مدرن نیز کاربرد دارد. در دوران‌های ماقبل تاریخ، انسان‌های نخستین از چوب برای ساخت پناهگاه‌ها و خانه‌های ابتدایی خود استفاده می‌کردند. این استفاده از آن در معماری اولیه، ساده و عملی بود و درختان به‌طور مستقیم برای ساخت سقف‌ها و دیوارهای خانه‌ها به کار می‌رفتند.

در تمدن‌های باستانی همچون مصر، یونان و روم باستان، عمدتاً برای ساخت مبلمان، درهای معابد، سقف‌ها و اجزای داخلی معابد استفاده می‌شد. در این دوره‌ها، به‌عنوان یک ماده با ارزش در طراحی‌های داخلی و تزئینی به کار می‌رفت و علاوه بر استفاده از سنگ و مرمر در ساختار اصلی بنا، در داخل بنا از چوب برای تزئینات داخلی استفاده می‌شد.

در قرون وسطی، استفاده از آن در معماری افزایش یافت. خانه‌های چوبی با استفاده از چارچوب‌های چوبی و دیوارهای پوشیده شده با کاهگل یا چوب ساخته می‌شدند. همچنین، در این دوران، ساخت سقف‌های چوبی پیچیده و گوتیک که در کلیساها و ساختمان‌های مذهبی استفاده می‌شد، بسیار رایج بود.

با شروع دوره رنسانس، استفاده از آن در معماری داخلی و دکوراسیون به‌ویژه در طراحی مبلمان، درها و تزئینات داخلی گسترش یافت. در این دوره، چوب به‌عنوان یکی از مصالح اصلی در ساخت‌وسازهای سلطنتی و عمومی به کار می‌رفت.

در دنیای مدرن و معاصر، دوباره به‌عنوان یک مصالح محبوب در طراحی ساختمان‌ها و فضاهای داخلی شناخته شده است. به‌ویژه در پروژه‌های پایدار و سبز، چوب به‌عنوان یک ماده طبیعی و زیبا برای ایجاد فضایی دوستانه با محیط‌زیست مورد توجه قرار گرفته است.

به‌ویژه در طراحی‌های معاصر با استفاده از تکنیک‌های نوین، همچنان به‌عنوان یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مصالح در معماری شناخته می‌شود و به‌عنوان یک ماده ساختاری و دکوراتیو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع چوب در معماری:

بلوط (Oak)
مقاوم و با بافت برجسته، مناسب برای کفپوش‌ها و مبلمان.

سرو (Cedar)
ضد قارچ و ضدحشره، مناسب برای نمای خارجی و مناطق مرطوب.

کاج (Pine)
نرم و سبک، برای تیرها، دیوارهای داخلی و سقف‌ها.

چنار (Plane)
بافت نرم و صاف، مناسب برای مبلمان و دکور داخلی.

گردو (Walnut)
چوب لوکس و با رنگ تیره، برای مبلمان و تزئینات داخلی.

توس (Birch)
روشن و با بافت صاف، برای طراحی‌های مدرن و مینیمالیستی.

ماهون (Mahogany)
چوب مقاوم و گران‌قیمت، برای مبلمان لوکس و درب‌ها.

بامبو (Bamboo)
سبک و پایدار، مناسب برای کفپوش‌ها و پانل‌ها.

چوبک (Teak)
مقاوم در برابر رطوبت، مناسب برای فضای باز و مبلمان باغی.

افرا (Maple)
رنگ روشن و بافت صاف، برای کفپوش‌ها و پانل‌های داخلی.

صنوبر (Poplar)
نرم و ساده، برای ساخت قاب‌ها و پانل‌ها.

سنجد (Ash)
مقاوم و مستحکم، برای مبلمان و ساخت‌وساز داخلی.

گیلاس (Cherry)
رنگ قرمز ملایم، مناسب برای مبلمان و دکور کلاسیک.

راش (Beech)
سخت و مقاوم، با رنگ روشن و بافت صاف، برای مبلمان و دکوراسیون داخلی.

ساج (Sapele)
از خانواده ماهون، رنگ قرمز-قهوه‌ای، برای مبلمان لوکس.

گردو آمریکایی (American Black Walnut)
رنگ تیره و بافت زیبا، برای مبلمان و تزئینات داخلی.

افرا نروژی (Norway Maple)
مشابه افرا معمولی، مقاوم‌تر، برای کفپوش‌ها و مبلمان.

درخت پرتقال (Orange Wood)
نرم و زیبا، برای کارهای دکوری و تزئینی.

بلوط سفید (White Oak)
مقاوم‌تر از بلوط معمولی، برای کفپوش‌ها و ساختارهای محکم.

زیتون (Olive Wood)
با رنگ خاص و بافت زیبا، برای کارهای دکوری.

سدر قرمز (Red Cedar)
مقاوم در برابر رطوبت، برای نمای ساختمان‌ها و فضاهای بیرونی.

بادام (Almond Wood)
با بافت زیبا، برای مبلمان و لوازم دکوری.

درخت نارگیل (Coconut Wood)
پایدار و غیرمعمول، برای دکور و مبلمان خاص.

چوبک سفید (White Teak)
مشابه چوبک معمولی، برای فضای باز و مبلمان باغی.

برخی از سازه‌های برجسته چوبی جهان

تودای‌جی Tōdai-ji (به ژاپنی: 東大寺, とうだいじ) به معنی «معبد بزرگ شرقی»، مجتمعی از چندین معبد است که در شهر نارا در کشور ژاپن قرار دارد. تالار بودای بزرگ در این مجتمع، بزرگترین بنای چوبی جهان به شمار می‌رود. مجسمه بودا در این مکان نیز بزرگترین مجسمه بودای جهان است. این معبد در فهرست میراث جهانی یونسکو قرار دارد.

هتل Fogo Island Inn واقع در جزیره فوگو کانادا

پروژه اطلس بزرگترین سازه چوبی، یادگار جنگ سرد در آمریکا

چتر متروپل اسپانیا بزرگترین سازه چوبی با معماری عجیب در اسپانیا

کیژی پوگوست، بزرگترین سازه ایستاده جهان در روسیه

ساختمان چوبی ایسترندپارکن

کلیسای کنارویک

فرودگاه جکسون هل در شهر جکسون هل در یکی از ایالات آمریکا

گوی علم و نوآوری

“خانه چوبی” که در منطقه نیو مارکت در اوبرپالز آلمان واقع شده و در سال 2014 توسط گروه معماری Kühnlein Architektur طراحی شده است

“خانه ولگا” در منطقه Tverskaya در روسیه که در سال 2009 توسط پیتر کاستلوف طراحی شده است

“خوابگاه‌های Mae Sot” در بانکوک تایلند که در سال 2012 توسط گروه معماری a.gor.a Architects طراحی شده است

“انبار B در مزرعه میسون لین” در گاشن، کنتاکی که در سال 2009 توسط گروه معماری De Leon & Primmer Architecture Workshop طراحی شده است

“آرک در مدرسه سبز” در بالی، اندونزی که در سال 2021 توسط استودیو معماری IBUKU طراحی شده است

پروژه‌ای در اشتوتگارت، آلمان که در سال 2014 توسط دانشگاه اشتوتگارت طراحی و ساخته شده است و به عنوان بخشی از نمایشگاه باغ‌سازی ایالتی (Landesgartenschau) بوده است