چوب را بهتر بشناسیم

چوب یکی از مفیدترین موادی است که ما در اختیار داریم.چوب محکم است اما می‌توان به سادگی آن را برید و به شکل‌های مختلف درآورد.بخش عمدهٔ چوب از تنهٔ درخت‌ها بدست می‌آید.

چوب یکی از قدیمی‌ترین و ابتدایی‌ترین مصالح ساختمانی موجود در طبیعت است که بشر در طول تاریخ از آن بهره برده‌است. چوب تنها مصالح ساختمانی است که از منبع قابل تجدید بدست می‌آید و از مصالح خوبی برای مناطق زلزله خیز می‌باشد.

داریوش در فرمان بنیاد شهر شوش می‌گوید: «تخته و چوب یکا از گاندرا و کرمانیا آورده شد)». واژه (یکا) در زبان فارسی همان درختجگاست که چوبی قهوه‌ای رنگ و سخت دارد. از این نقش برجسته قصر آپادانا در دوره هخامنشی آشکار می‌شود که چوب را برای استفاده کاربردی و تزئینی در دوران مادها نیز به کار می‌گرفتند. در قسمتی از این نقش برجسته یک درباری ماد در حال حمل یک صندلی چوبی مشاهده می‌شود که مربوط به سده پنجم پیش از میلاد است.

از جمله مهم‌ترین کاربردهای چوب، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: استفاده از چوب در ساخت مصنوعات چوبی

استفاده از چوب برای اعضای باربر

استفاده از چوب برای نماسازی و تزئین

استفاده از چوب برای کارهای کمکی در ساخت و ساز، مانند قالب سازی، چوب بست و...

نکته قابل توجه این است که در تعیین مشخصه‌های مکانیکی چوبها باید مواردی همچون جهت الیاف چوب، مقدار رطوبت، نوع چوب، محل رویش، پهنی دایره سالانه، درجه حرارت، تعداد گره‌های روی چوب، شرایط نمونه گیری، شرایط لحظه‌ای آزمایش و دستورالعمل آزمایشی را در نظر گرفت.

ساختار

چوب از میلیون‌ها لولهٔ نازک که در امتداد طول تنهٔ درخت کشیده شده‌اند، درست شده‌است.وقتی درخت زنده‌است، این لوله‌ها شیرهٔ گیاهی را از ریشه‌ها به برگ‌های درخت می‌رسانند.چوب‌های گونه‌های مختلف درخت از نظر رنگ، سختی و نقش (رگه) با هم متفاوت اند.

درون‌چوب

در علوم جنگل، بخش درونی و غیرزنده ساقه درخت که به آن استحکام بیشتری می‌بخشد را درون‌چوب می‌گویند.چوبدرونی شدن در تمامی درختان پس از سن مشخصی رخ می‌دهد که به نوع گونه چوبی بستگی دارد ولی برخی از درختان چوبدرون نامشخص مستند یعنی بخش تیره تری در تنه یا گرده بینه درخت دیده نمی‌شود مانند برخی ار انواع خانواده صنوبر ممرز توسکا بید ون یا زبان گنجشک و برخی از سوزنی برگان مثل زربین و سروناز و سرو شیراز. چوبدرون دارای خواص بهتری نسبت به چوب برون است که اغلب به علت تجمع مواد استخراجی تیره شدن و افزایش دوام طبیعی چوب می‌باشد در نتیجه کمتر مورد حمله قارچها و سایر عوامل مخرب چوب قرار می‌گیرد.

هر نوع پوسیدگی که به درون‌چوب محدود می‌شود را «درون‌پوسه» می‌نامند. سرخ، خاکستری یا آبی شدن درون‌چوب درختان پهن‌برگ که لزوماً در نتیجه پوسیدگی نیست، را اصطلاحا «درون‌تیرگی» می‌نامند. قهوه‌ای یا مشکی شدن قسمت‌هایی از درخت یا دار که لزوماً در نتیجه پوسیدگی نیست را «درون‌سیاهی» نام گذاشته‌اند.

انواع درون‌چوب:

• چوبی که تحت تأثیر عوامل طبیعی مانند قارچ ویخ‌زدگی تغییر رنگ داده و شبیه به درون‌چوب شده باشد، «درون‌چوب کاذب» نام دارد.
• نوعی درون‌چوب کاذب که بر اثریخبندان شدید به وجود می‌آید و سبب ایجاد قسمت‌های رنگی در بخش مرکزی ساقه می‌شود «درون‌چوب یخ‌زاد» نام دارد.
• درون‌چوب کاذب‍‍‍ی به رنگ مشکی یا قهوه‌ای تیره که معمولاً از درون‌چوب قابل تشخیص نیست و عمدتاً در پهن‌برگان مشاهده می‌شود، «درون‌سیاه» نامیده می‌شود.
• قرمزی بارز درون‌چوب سوزنی‌برگان و برخی پهن‌برگان که عامل آن نوعی قارچ است را «دل‌قرمزی» می‌گویند.

انداختن درخت و حمل الوار

در زمان های گذشته به وسیله ی اره های دستی درخت ها را می بریدند اما امروزه برای انداختن درخت از اره‌های برقی یا ماشین‌های بزرگی استفاده می‌شود که می‌توانند در چند ثانیه یک درخت را بیندازند و پوست تنهٔ آن را بکنند. در بعضی کشورها تنه‌های درخت را به نزدیک ترین رودخانه می‌اندازند و به کمک جریان آب به کارگاه چوب بری می‌رسانند، ولی بخش عمدهٔ الوار با کامیون‌های مخصوص یا با قطار حمل می‌شود.

مقدمه:

چوب یک ماده ناهمگون است بنابراین مقاومت چوب در هر نقطه از آن متفاوت بوده و به خواص آن نقطه بستگی دارد. مقاومت کششی چوب در جهت عمود بر الیاف کمتر از آن در جهت الیاف است. معمولاً چوب را به ندرت در جهت عمود بر الیاف تحت بار کششی قرار می‌دهند.

درباره مقاومت فشاری چوب، این مقاومت در امتداد تارها افزایش می‌یابد و هر چه چوب فشرده تر گردد، مقاومت آن افزایش می‌یابد. بیشترین مقاومت چوب در حالت متراکم و زمانی که حجمی حدود ۳/۱ حجم اولیه را داراست، به وجود می‌آید. گاهی اوقات در حالت متراکم چوب، می‌توانیم به ۱۰ برابر مقاومت فشاری در جهت عمود بر الیاف برسیم. مقاومت چوب در جهت مایل بر الیاف تقریباً برآیندی از مقاومت آن در دو جهت عمود بر هم است. جهت تأثیر نیرو در مقایسه با جهت الیاف سه حالت دارد:

• نیرو در جهت الیاف (در امتداد محور درخت)
• نیرو در جهت عمود بر الیاف
• نیرو در جهتی که با جهت الیاف، ایجاد زاویه کند.
• وسایل مورد نیاز جهت آزمایش:
• کولیس
• متر نواری
• سه عدد چوب با ابعاد گوناگون
• ترازو
• گرمچال
• دستگاه اندازه گیری مقاومت فشاری
• دستگاه اندازه گیری مقاومت خمشی

شرح روش آزمایش

در ابتدا ابعاد سه قطعه چوب (نمونه‌های آزمایش که باید فاقد ترک باشند) را توسط متر و کولیس اندازه گیری می‌کنیم. از متر برای اندازه گیری ابعادی که نمی‌توانیم با کولیس اندازه گیری کنیم، استفاده می‌کنیم. نتایج این مرحله از آزمایش به صورت زیر می‌باشد:

• نمونه ۱ (کوچک): :مقطع: mm ۵۴٫۱ ۵۷ mm * ارتفاع: ۱۵۳ mm
• نمونه ۲ (متوسط) :مقطع : ۵۷ mm ۵۷ mm * ارتفاع : ۲۰4 mm
• نمونه ۳ (بزرگ) :مقطع : ۵۴٫۲ mm * ۵۶ mm ارتفاع : ۶۵۲ mm

در این قسمت از چوب‌های نمونه ۱ و ۲ برای آزمایش مقاومت فشاری استفاده می‌کنیم. (باید دقت کنیم نمونه، بدون هر گونه ترک باشد.

خواص فیزیکی:

الف- آزمایش فشار در جهت موازی با الیاف

نمونه ۲ را در امتداد الیاف تحت تست فشاری قرار می‌دهیم. نکته‌ای که وجود دارد این است که اگر نمونه چوب ما سالم باشد، باید با زاویه ۴۵ درجه در آن گسستگی رخ بدهد و هیچ گونه جدا شدگی نباید اتفاق بیافتد. نمونه مورد آزمایش ما، نیروی ۱۱۵٫۶ KN را تحمل کرد. نمونه مورد آزمایش پس از بارگزاری دچار جدا شدگی شده و در نتیجه نمونه ما ناسالم بوده و از این آزمایش رد می‌شود.

ب- آزمایش فشار در جهت عمود بر الیاف

چوب نمونه ۱ را در جهت عمود بر امتداد الیاف در دستگاه سنجش مقاومت قرار می‌دهیم. باید دقت کنیم تا نمونه فاقد هر گونه ترک یا جدا شدگی باشد. به تدریج فشار را افزایش می‌دهیم و سرعت افزایش فشار را در نظر می‌گیریم. روند افزایش فشار تا فشار ۸۲ KN به طور تقریبی ثابت می‌ماند ولی بعد از این فشار، سرعت افزایش بار وارده بر چوی کم شده و عملاً چوب مورد آزمایش ما از نقطه تسلیم خود عبور کرده‌است. چوب در این حالت هم‌زمان با افزایش فشار، دچار لهیدگی می‌شود و در حقیقت از ۸۲ KN به بعد در اثر ایجاد لهیدگی، شاهد بار کاذب در دستگاه هستیم.

در عمل در هنگام کاربرد چوب به عنوان مصالح ساختمانی، بار وارده نباید ار بار مجاز که خود درصدی از حد جاری شدن می‌باشد بیشتر شود (نوعی ضریب اطمینان داریم). در این آزمایش جداشدگی ایجاد شده در نمونه، در جهت گره‌هایی است که قبلاً در داخل چوب وجود داشته‌است.

یکی از معایب چوب، گره‌های موجود در آن است. زیرا باعث به هم خوردگی و حتی انحراف در شیبالیافمی‌شوند که نتیجه آن کاهش مقاومت چوب است. نحوه توزیع و میزان و اندازه این گره‌ها در هر دو جهت درازا و پهنای مقطع چوب اهمیت دارد. سایر جدا شدگی‌ها در اثر محل و نحوه عمل آوری چوب، جنس چوب و اینکه از چه درختی است، می‌باشند.

ج- آزمایش مقاومت خمشی چوب

چوب سوم با ابعاد استاندارد را در داخل دستگاه مربوطه قرار می‌دهیم. حال شروع به وارد کردن نیرو به چوب می‌کنیم. حال اگر نمونه چوب ما سالم باشد باید از وسط چوب یعنی محل اثر سومین تکیه گاه دستگاه به صورت عمود بر جهت الیاف شکسته شود و باید بین الیاف چوب فاصله‌ای نباشد.

با افزایش نیرو چوب مورد آزمایش تا ۱۰٫۵ KN را تحمل می‌کند اما بعد از آن شروع به شکستگی می‌کند. در این حالت شکستگی چوب با جداشدگی الیاف همراه است که این وضعیت از ویژگی‌های خوب و مطلوب برای چوب نیست. اگر نمونه ما سالم بود می‌بایست از وسط و به صورت عمودی و متقارن می‌شکست و عدد بدست آمده برای آن حدود ۲۰ KN می‌شد. در نتیجه نمونه ما از آزمایش مقاومت خمشی رد شد.

د- آزمایش تعیین درصد رطوبت چوب

وقتی که چوب خشک باشد، از محیط اطراف رطوبت جذب می‌کند و چنانچه تر باشد، در محیط خشک از خود رطوبت دفع می‌کند. رطوبت چوب درختان زنده بین ۳۰ تا ۹۰ درصد متغیر می‌باشد. روش انجام آزمایش به این صورت است که ابتدا چوب‌ها را وزن می‌کنیم و مقادیر بدست آمده را ثبت می‌کنیم.

W۱ = ۲۲۵٫۲ grW۲ = ۱۷۲٫۷ gr

حال آنها را در داخل گرمچال در دمای ۸۰ درجه سانتی گراد قرار داده و بعد از ۲۴ و ۴۸ ساعت، مجدد آنها را وزن می‌کنیم. لازم به ذکر است که درصد رطوبت استاندارد برای آزمایشهای چوب ۱۲٪ می‌باشد. وزن نمونه‌ها بعد از ۲۴ ساعت:

W۱ = ۲۱۲٫۳ grW۲ = ۱۶۱٫۲ gr

وزن نمونه‌ها بعد از ۴۸ ساعت:

W۱ = ۲۰۸٫۹ grW۲ = ۱۵۸٫۶ gr

حال درصد رطوبت را از رابطه مقابل بدست می‌آوریم: u = ۱۰۰ * (M-m) / m u : درصد رطوبت M : جرم چوب مرطوب m : جرم چوب خشک درصدهای رطوبت بدست آمده به قرار زیر است: برای ۲۴ ساعت : u۱ = ۶٫۰۷ ٪ u۲ = ۷٫۱۳ ٪ برای ۴۸ ساعت: u۱ = ۷٫۸۰ ٪ u۲ = ۸٫۸۹ ٪ در نتیجه نمونه‌های ما، چوب‌هایی خشک بودند.