العمارة والتشييد > مواد البناء
العودة إلى الخشب فرصة ثانية
من المعروف أن معظم الصِّناعات المعتمدة على الأخشاب تعتمد أساسًا على الغابات.
توزع الغابات على سطح الكرة الأرضية حتى عام 2010
إلَّا أن كثيرًا من الناس يعتقدون أن الأشجار المقطوعة هي أشجار غاباتٍ طبيعية، لكن يجري ذلك عن طريق الإدارة المستدامة للغابات، ويعني ذلك: إيجاد التوازن بين حماية الغابات وبين الاستفادة من أخشابها. لدى المسؤولين عن إدارة الغابات الخبرة العلمية والعملية الكافية لتقدير أكبر كمية من الأخشاب التي يُمكن أخذها من الغابة، مع ضمان حماية الغابة ونمو أشجارها مرةً أخرى، وبذلك تبقى الغابة بصحةٍ جيدةٍ، وبإنتاجٍ جيدٍ من الأخشاب وقتًا طويلًا (1).
العقد والألياف
أمراض الأشجار.
استُخدمت الأخشاب عناصر حاملة في الهياكل الإنشائية منذ بداية العصر الحجري الحديث على الأقل (2).
بئر (Altscherbitz) بالقرب من (Leipzig) في ألمانيا؛ وهو أقدم منشأة خشبية معروفة، وبُنِي منذ ما يزيد على 7000 سنة (قرابة 5600-4900 قبل الميلاد) (3).
ويعدُّ جسر نهر سيدار (Cedar River) في الولايات المتحدة الذي بُنِي عام 1925 من أوائل المشاريع العملاقة المُقامَة بالخشب، إذ استخدم الجسرُ أخشابًا كاملةً طولها 30 مترًا بوصفها عناصر هيكليَّة أساسية، وكان من بين أطول جسور الركائز في العالم في ذلك الوقت، بارتفاع 62 مترًا (2).
جسر نهر سيدار
الجمالون السطحي لملعب (Muroto Indoor) الذي بني عام 2017 في Muroto، اليابان؛ هو أكبر هيكلٍ ممتدٍّ من الأخشاب حتى تاريخ الصورة (2019)، ويغطي مساحة 50×50 مترًا.
ويعدُّ الخشب -إلى اليوم- أحد أهم مواد البناء الطبيعية وأقواها؛ لتمتُّعه بخصائص عدة، أهمُّها: مقاومة الانحناء (الانعطاف)، ويُشار هنا إلى أن الخشب الفتيّ الذي يُقطع في عمرٍ بين 5-20 عامًا أقل مقاومة للانحناء بقرابة 10% إلى 50%، وذو خصائص ميكانيكيةٍ أضعف من الخشب المقطوع في عمرٍ أكبر (2).
ولعلَّ من أهم المصاعب التي تواجه عملية البناء باستخدام الخشب هو عملية توصيف المواد وتحديد خواصِّها، ويعود هذا إلى عدَّة أسبابٍ، أهمُّها: أن الخشب لا يُشترى من المزارعين والشركات بوصفه مادَّة متدرِّجة الخواص، وهذا يعني أنَّه على المشتري تحديد خواص الأخشاب وفرزها وتصنيفها قبل استخدامها (2).
وتجري عملية التصنيف بطريقة لا تُسبب أي ضررٍ للعينة، ويمكن تحديد خواصِّ الأخشاب بإحدى الطرائق الآتية:
1. التَّصنيف بالنَّظر (Visual Grading): وُضع دفتر معايير (ASTM D3200) الخاص بفرز الأخشاب وتصنيفها عن طريق الخواص المرئية للأخشاب والقيم التصميمية لعناصر الإنشائية.
2. الانحناء الساكن (Static Bending): تجربةٌ غير مخرِّبةٍ للخشب، تُعطي قيمة المُعامل الطولي لمرونة الخشب.
3. الطريقة الصوتيَّة (Acoustic Method): اختبار موجةٍ يُجرى عن طريق إحداث موجة إجهادٍ في نهاية الأخشاب بمطرقة أو محوِّلٍ للطاقة، وتسجيل الوقت الذي تستغرقه الموجة للانتقال على طول الأخشاب، إما من خلال قياس الوقت اللازم للوصول، وإما من خلال قياس الرنين من طرفٍ إلى طرفٍ في الأخشاب، وتُعدُّ هذه الطَّريقة شديدة الفعالية وسهلة الاستخدام.
4. اختبار الاهتزاز العرضيِّ: ويكون بقياس الزمن اللازم لإزاحة عنصرٍ خشبيٍّ نحيلٍ يتعرض لتأثيرٍ عرضيٍّ محسوب.
5. طريقة الأشعة السينية: يعمل المسح بالأشعة السينية للأخشاب عن طريق تسجيل مدى توهين أو إضعاف الإشعاع الذي يمر عبر الخشب (بطريقة التصوير الطبي نفسها)، وترتبط درجة توهين الإشعاع بالكثافة، ولأن قوة الأخشاب وتيبسها ترتبطان بكثافتها؛ فإنه يمكن استخدام هذه الطريقة لاستنتاج الخصائص الميكانيكية للخشب، كذلك يُمكن استخدام المسح بالأشعة السينية للكشف عن العيوب أو الأجسام الغريبة في الأخشاب (2).
ويُمكن استخدام العناصر الخشبية في عدة مواضع ضمن الهيكل الإنشائي كالدعامات، والإطارات، والجدران، والأرضيات إضافةً إلى الأعمدة والأساسات.
بعض أشكال استخدام الخشب عنصرًا إنشائيًّا موضحة في الصور:
الصورة a استخدام أخشاب شجرة الدردار (Ash Tree) جُمعت من متنزهاتٍ محلية كأعمدةٍ لحمل سقف مركز تسوق في ماديسون، الولايات المتحدة. وفي الصورة b استخدام أشجار الصنوبر الأحمر المقطوعة من الغابات جوائز (جسور) شبكية خشبية بطول 16 مترًا صُنِعت مسبقًا خارج الموقع (2).
تتميز الأخشاب بخصائص فريدةٍ بوصفها موادَّ بناء جعلتها من وجهة النظر البيئية بديلًا حقيقيًّا للصَّلب والخرسانة في الهياكل المتوسطة الارتفاع؛ مما يفسر الاستخدام المتزايد للأخشاب بوصفها مواد البناء الرئيسية في العديد من المباني الجديدة. فهل يُعتمَد الخشب مادةَ بناءٍ جزئيًّا أو كليًّا في منطقتك؟
المصادر
1. Fpc.wa.gov.au. 2020. Sustainable Forest Management | Forest Products Commission. [online] Available at: <هنا; [Accessed 24 June 2020].
2. Bukauskas, A., Mayencourt, P., Shepherd, P., Sharma, B., Mueller, C., Walker, P. and Bregulla, J., 2019. Whole timber construction: A state of the art review. Construction and Building Materials, 213, pp.748-769.
3. Zubizarreta, M., Cuadrado, J., Orbe, A. and García, H., 2019. Modeling the environmental sustainability of timber structures: A case study. Environmental Impact Assessment Review, 78, p.106286.
4. Carreira, M., Dias, A. and de Alcântara Segundinho, P., 2017. Nondestructive Evaluation of Corymbia citriodora Logs by Means of the Free Transverse Vibration Test. Journal of Nondestructive Evaluation, 36(2).