توفر الهياكل الخشبية قوة وثباتاً استثنائيين؛ ومع ذلك، يجب حمايتها من التهديدات المختلفة التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من عمرها الافتراضي.
يمكن أن تؤدي اعتبارات التصميم المناسبة والحلول المبتكرة إلى زيادة متانة الهياكل الخشبية بشكل كبير. ومن الأمثلة على ذلك:
يمكن معالجة مشاكل الرطوبة من خلال تضمين أنظمة الانحراف والصرف في تصميم المباني الخشبية وتفاصيلها، إلى جانب عمليات الفحص والصيانة الدورية للمساعدة في تجنب التسوس.
إدارة الرطوبة
يمكن أن تكون الرطوبة أحد أكبر العوامل التي تضر بمتانة الهياكل الخشبية، مما يؤدي إلى نمو العفن وعدم استقرار الهيكل وحتى التعفن. ولذلك، فإن الإدارة الفعالة للرطوبة في المباني والهياكل الخشبية ذات أهمية كبيرة.
يمكن أن تكون الهياكل الخشبية متينة للغاية عند تصميمها وتشييدها بشكل صحيح، مثل معبد هوريو-جي في اليابان أو الكنائس ذات الرصيف في النرويج - تدوم لقرون دون مشاكل. ولكن لكي تظل تدوم طويلاً، يجب حمايتها من الرطوبة الزائدة من خلال توفير تهوية كافية للتحكم في مستويات الرطوبة بشكل فعال.
تعتبر إدارة الرطوبة أثناء البناء ذات أهمية قصوى. عادةً ما تصل عناصر خشب CLT إلى مواقع العمل بمحتويات رطوبة منخفضة ويجب أن تظل كذلك حتى انتهاء عملية التغليف. ومع ذلك، من المرجح أن تتقلب مستويات الرطوبة لمكونات الأخشاب الضخمة أثناء التركيب وطوال فترة الإشغال بسبب الظروف البيئية المختلفة مثل تقلبات الرطوبة والتغيرات في درجات الحرارة؛ بالإضافة إلى التغيرات الناجمة عن سلوكيات الإشغال.
ينتج عن تشييد المباني العديد من مصادر الرطوبة: مياه الأمطار والنشاط البشري وتسلل الهواء الخارجي ليست سوى عدد قليل منها. يمكن أن تؤدي هذه المصادر إلى ارتفاع نسبة الرطوبة وامتصاص مواد البناء للرطوبة، مما يؤدي إلى مشاكل مثل الانكماش والتورم ونمو الفطريات وتطور العفن. ولتحقيق التحكم الأمثل في محتوى الرطوبة في الأخشاب ومواد البناء الأخرى، من الضروري تحقيق التوازن المناسب لضغط البخار بين المواد والهواء المحيط بها أثناء عمليات التركيب والإحاطة. ستساعد المراقبة المستمرة لضغط البخار جنبًا إلى جنب مع أنظمة إزالة الرطوبة المجففة على ضمان تحقيق هذا التوازن أثناء إنجاز المشروع، مما يقلل من فرص حدوث مشاكل متعلقة بالرطوبة لاحقًا.
إن مرونة الهياكل الخشبية ضد الرطوبة تجعلها مادة بناء جذابة، كما أن عمر الهياكل الخشبية الطويل يجعلها مرغوبة بشكل خاص في المناطق الحضرية أو احتياجات السكان المتغيرة. عندما يقترن ذلك بالإدارة الفعالة للرطوبة والاهتمام الدقيق بالتفاصيل، تصبح الهياكل الخشبية حلولاً مستدامة طويلة الأجل يمكن أن تخدم مجموعة من الوظائف على مدار حياتها.
الإصابة بالحشرات
يوفر الخشب المستخدم في الهياكل الخشبية متانة طبيعية تساعد على تحسين القوة وطول العمر، ولكن يمكن أن تصبح هذه المادة عرضة للإصابة بالآفات إذا تُركت دون مراقبة ومعالجة مناسبة. في حين أن النمل الأبيض معروف بتغذيته على الهياكل الخشبية من خلال سلوك حفر الأنفاق، إلا أن هناك آفات أخرى يمكن أن تسبب أضراراً كبيرة: فآفات الحفارون الرخويات مثل المحار وبلح البحر تضعف الأرصفة والأرصفة بمرور الوقت؛ والنمل النجار يحفر نفقاً ويضعف عوارض الروافد والأبواب بمرور الوقت؛ بينما تغزو الخنافس المملة للأخشاب وتدمر الأثاث الخشبي أو أثاث خشب الحظيرة أو أثاث خشب الحظيرة بمرور الوقت.
يمكن تقسيم الحشرات التي تصيب المواد الخشبية وتتلفها إلى مجموعتين مختلفتين حسب ما إذا كانت تفضل الخشب الرطب أو الجاف أم لا:
تضع حشرات الأخشاب الرطبة بيضها في الخشب الأخضر الذي يحتاج إلى أن يظل رطباً حتى تكمل يرقاتها دورة حياتها. ويشمل ذلك الخشب الأخضر وأغصان الأشجار, جذوع الأشجار في المخزن أو الخشب القطع لأغراض البناء. يمكن تجنب الإصابة بحشرات الأخشاب الرطبة عن طريق تجفيف الخشب جيداً وإحكام غلقه قبل استخدامه هيكلياً.
عادةً ما تضع حشرات الأخشاب الجافة بيضها في الأخشاب الجافة في الهواء الجاف ذات المحتوى المنخفض من النسغ، مثل خنافس البودرة وحفارو الأرصفة والخنافس المدمرة للأخشاب من فصيلة الكركليونيدات (Curculionidae). تهاجم الخنافس المملة للأخشاب عادةً الأخشاب الجاهزة مثل إطارات النوافذ والأبواب والأثاث والأرضيات والخشب الرقائقي ويجب دائماً تجفيفها في الهواء وإغلاقها عند شرائها من المتاجر - خاصةً السلع الجديدة أو المصنعة حديثاً. لتقليل أو تجنب الإصابة، تأكد من أن جميع الأخشاب المستخدمة في المنازل مجففة بالهواء ومختومة عند شرائها من المتاجر - خاصةً الجديدة أو المصنعة حديثاً إن أمكن - خاصةً المصنعة حديثاً المنتجات إذا تم استخدامها من الموردين.
يمكن التعرف على الإصابات من خلال ملاحظة ثقوب صغيرة على أسطح الخشب تسمى فراس أو العثور على أجنحة الحشرات المتبقية بعد انتهاء دورات حياتها. كما قد تشير أنابيب الطين أو الأصوات المجوفة عند النقر على الخشب إلى الإصابة. يساعد الحد من استخدام الخشب المكشوف وطلاء جميع الأخشاب المكشوفة وتلطيخها على منع الحشرات الآكلة للأخشاب من إلحاق الضرر بالمنازل؛ كما تقدم خدمات الطلاء حلولاً احترافية لمكافحة مشكلة الحشرات.
اعتبارات التصميم
تعتمد الهياكل الخشبية المصممة لطول العمر على قدرة موادها على تحمل القوى والضغوطات التي ستواجهها بمرور الوقت، مثل زيادة حركة المرور أو تغيرات استخدام الهيكل. ويتمتع الخشب بميزة في هذا الصدد على مواد البناء المصنوعة من الصلب والخرسانة حيث أن مرونته تمكنه من التكيف بسهولة أكبر من المواد الصلبة مثل هذه المواد مع الظروف البيئية المتغيرة مثل زيادة حركة المرور أو تغيرات الاستخدام مقارنةً بالمواد التي تميل إلى التصلب بمرور الوقت وقد تنهار أثناء الزلازل أو غيرها من الأحداث البيئية القاسية.
يمكن أن يعتمد العمر الافتراضي للهيكل الخشبي أيضاً على اختياره ومعالجته، وكذلك على الأنواع والدرجة المختارة لتطبيقات معينة. على سبيل المثال، تتطلب الحوامل الأرضية والروافد الخشبية التي يزيد عمرها الافتراضي عن 25 عاماً أنواعاً من خشب IG من فئة المتانة 1 مثل Ironbark لضمان المتانة على المدى الطويل؛ وقد تحتاج العناصر الموجودة فوق الأرض مثل العوارض الخشبية إلى أخشاب من فئة قوة/متانة أعلى من أجل دعم هيكلي أكبر.
بغض النظر عن طريقة البناء المستخدمة، يمكن تحقيق السلامة الهيكلية طويلة الأجل من خلال اتباع مبادئ التصميم والتفصيل المناسبة. وعلى وجه الخصوص، يعتبر النظر في التأثيرات على صلابة الأعضاء وقوة الحمل الزمني وكذلك الظروف أثناء الخدمة مثل درجة الحرارة والرطوبة أمرًا بالغ الأهمية في الوصول إلى نتائج تصميم ناجحة.
لقد اشتهر الخشب منذ فترة طويلة بتفوقه في نسبة القوة إلى الوزن ومقاومته الطبيعية للتعفن وانتشار الحشرات، مما يجعله مادة بناء متينة بشكل استثنائي. وعلاوة على ذلك، فإن قدرته على امتصاص الأحمال الزلزالية بفعالية أكبر من الفولاذ أو الخرسانة تجعل من الخشب مورداً لا يقدر بثمن في المناطق الزلزالية.
ولكن هناك العديد من العناصر الأخرى التي يمكن أن تعيق متانتها؛ ولذلك، عند تصميم المدارس ذات الإطار الخشبي، من الضروري أخذ هذه الأمور بعين الاعتبار:
عمليات التفتيش والصيانة الدورية
الخشب مادة بناء طويلة الأمد للغاية، كما يتضح من استخدامه في المعابد اليابانية في القرن الثامن الميلادي والكنائس النرويجية ذات الرصيف التي تعود إلى القرن الحادي عشر والتي صمدت لآلاف السنين. ولكن كما هو الحال مع أي مادة، فإن أداءها الأمثل يعتمد على حمايتها من العوامل البيئية والعناية المناسبة بها - بما في ذلك الاختيار السليم للأخشاب وتخزينها وتصميمها بالإضافة إلى عمليات الفحص والصيانة الدورية.
التحديد المبكر للعفن والتسوس الفطري و الإصابة بالحشرات أمر بالغ الأهمية لإطالة أمد الهياكل الخشبية" ويجب أن تشمل أيضًا الصيانة الوقائية والتنظيف المنتظم لحمايته من العوامل الجوية والآفات والأشعة فوق البنفسجية.
الرطوبة هي العدو الرئيسي للخشب وينبغي مراقبتها عن كثب؛ وإلا فإنها ستؤدي إلى تدهور أي مادة بسرعة. وينبغي أن تشمل عمليات الفحص الروتينية البحث عن الطلاء الغارق أو انهيار السطح؛ وفحص اختراقات وميض الجدران بحثاً عن تسرب المياه إلى الوامض؛ وكذلك فحص مكونات الإطار للبحث عن مناطق رطبة.
يتعرض أي مبنى لخطر التسوس حسب مناخه ونوع تربته، حيث أن الفطريات التي تهاجم الأخشاب تزدهر في البيئات الأكثر دفئاً مع وفرة الأمطار ومستويات الرطوبة. يمكن أن يكون لنوع التربة أيضاً تأثير على مخاطر التسوس حيث أن بعض أنواع التربة تحتوي على مكونات أكثر حمضية أو قلوية تغير من نفاذية طبقات الأرض المحيطة بها. وللحد من مخاطر التسوس، يفرض قانون البناء النيوزيلندي معالجة الأخشاب التي تلامس الخرسانة مباشرة على الأرض (أو أعضاء الأطر المجاورة التي تلامسها)، بينما يمكن أن تبقى أعضاء الأطر غير الملامسة مباشرة دون معالجة إلا إذا طلبت هيئة البناء والتشييد ذلك.
تطيل الصيانة الدورية من عمر العناصر الخشبية، وهي أكثر فعالية من حيث التكلفة من استبدالها أو معالجة الأضرار الجسيمة التي لحقت بها. ومن خلال التدابير الاستباقية، سيظل الخشب مصدر إلهام للأجيال وسيظل رمزاً للابتكار والاستدامة والجمال.
