1

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

17. Ah17. Ahşşapap

YAPI MALZEMESİ

- I

17.1.Ahşabın Teknik Özellikleri17.2.Ahşabın Korunması17.3.Ağacın Mekanik İşlenmesi

2

Canlı

bir organizma olan ağaçtan elde edilen ahşap;lifli, heterojenanizotrop

bir yapı

malzemesidir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

3

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Ağaç

uzunluğuna paralel, lifsi hücrelerden oluşur.

doğal bir polimer

C2

H3

O4

---

Hücre duvarı

4

Annual

Ring Springwood

Summerwood

Kambiyum

Kabuk

Öz odun (heartwood)

Diri odun (sapwood)

Bu hücreler ağacın ekseninden radyal

olarak

dışa doğru gelişir.

5

Geniş

yapraklı

ağaçlar (yaprak döken)

-Meşe (oak)-Dişbudak (ash)

-Akçaağaç

(maple)-Kayın (beech)

-Gürgen (hornbeam)-Kestane (cheasnut)

-Ceviz (walnut)

hardwoods

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

İğne yapraklı

ağaçlar(kozalaklı)

-Çam (pine)-Ladin (spruce)-Sedir (cedar)

softwoods

* Sertlik açısından istisnalar vardır (

balza

ağacı

bir hardwood

ama en yumuşak ağaç

!!!

). Asıl fark hücre yapılarındadır.

- Akasya (locust)

- Okaliptüs

6

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

softwoodhardwood

7Çam ağaçlarında latewood-ealywood sayımı

ile yaş

tespiti

redwood

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

8

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Doğada çok sayıda ağaç

türü

olmasına karşın, önemli ekonomik değer taşıyan ağaç

sayısı

sınırlıdır. Yapılarda

kullanılan ahşabın önemli bir kısmı

çam, meşe, ceviz, dişbudak, kavak, selvi, kayın, köknar, sedir gibi ağaçlardan elde edilmektedir.

23,000

tür

9

Mühendislikte kullanılan ahşabın %80'i kozalaklı ağaçlardan sağlanır.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

10

Budaklar, yarıklar, peşlenme

(eşit olmayan hacim değişimi), eğik lifler, reçine keseleri kereste kusurlarındandır.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Budaklar

Yarıklar

Yıllık halkalara paralel çatlak

Çift Öz

Öz Kayması

11A, örtülü

budak (encased)

B, iç

budak (intergrown)

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

12

Yeni kesilmiş

ağaçta % 130 -

% 50, piyasada kuru kabul edilen ahşapta % 22 -

% 18, yapay yöntemlerle fırında

kurutulmuş

olanlarda % 8'in altında olabilir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Ahşabın nem içeriği

Bu nedenle ahşabın özellikleri standart olarak, % 12-15 arasında nem derecesinde

bulunan örnekler üzerinde

saptanır.

13

Ahşabın fiziksel özellikleri, nem oranı

ile büyük ölçüde etkilenir. Aynı

ahşap değişik nem oranlarında farklı

davranış

gösterir. Ahşap kururken hacim kaybına uğrayarak büzülür.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Ahşabın nem içeriği

Aşırı

kurutma

14

Ağaç

kuruyunca sertlik, dayanım gibi bir kısım özellikleri artar ancak enerji yutma kapasitesi azalır.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Ahşabın nem içeriği ile enerji yutma kapasitesi arasındaki ilişki

15

Birim hacim ağırlık ahşabın türüne göre ortalama olarak 0.1 t/m3

ile 1.5 t/m3

arasında değişir

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Birim hacim ağırlık

16

En hafif ve yumuşak ağaç

(0.16

g/cm3).

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

En hafif ahşapbalza

ağacı

Ekvator, Güney Amerika

-

maket

uçaklarda

-

maket mimarisinde

17

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

En hafif ahşapbalza

ağacı

18

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

En hafif ahşapbalza

ağacı

19

Her cisimde olduğu gibi ahşabın da boyutlarında sıcaklık etkisi ile değişiklikler olur. %0 nem ve 0oC’de saptanan ısıl genleşme katsayısı

lifler doğrultusunda 0.5 x 10-4, liflere

dik doğrultuda 0.05 x 10-4

değerindedir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Termik Genleşme

ToC 2ToC ToC 2ToC

20

Ahşap hücreli yapısı

ve yapının aslını

oluşturan maddenin selüloz olması

nedeniyle, ısı

bakımından kötü

bir iletkendir.

Bu nedenle bölme, kaplamalar için uygun bir malzemedir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Termik İletkenlik

Çam: 0.27 kcal/moCh

21

Kusurlu, heterojen ve anizotrop yapısı

nedeniyle ahşabın mekanik

özelliklerini incelemek kolay değildir. Ahşabın değişik mekanik etkilere karşı

gösterdiği dayanım

türlere göre ve aynı

türlerin değişik örneklerine göre farklılıklar gösterir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Mekanik Özellikler

22

10 20 30 40 50

1

2

4

3

5

6

7

8

w (% su içeriği)

Basınç

Dayanımı

(MPa) ((N/mm2)

Birim hacim ağırlığı

0.42 kg/dm3

olan bir kozalaklı

ağacın basınç

dayanımının (lifler doğrultusunda) su içeriği ile değişimi

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Basınç

dayanımı

- su içeriği ilişkisi

23

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Kurutma yöntemleri

Açık havada kurutma

24

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Sıcak hava ile kurutma

25

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Sıcak hava ile kurutma

26

Anizotropi

nedeniyle ahşabın mekanik özelliklerini iki yönde incelemek.

Eksenel

yön (lifler boyunca),

Transversal

yön (liflere dik doğrultuda).

P

P

P

P

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Mekanik Özellikler

27

Eksenel

yönLiflere paralel yön

(boyuna)

Transversal

yönLiflere dik

ve teğet yön (enine)

Transversal

yönLiflere dik

ve radyal

yön (enine)

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

28

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

29

Ahşap ile ilgili olarak emniyet kat sayıları

değişkenliklerin fazlalığı

nedeniyle 5 ~ 10 arasında değişen değerler alır.

Yukarıdaki Tabloda bazı

ahşap türleri için alınan emniyet gerilmeleri verilmiştir.

EmniyetGerilmeleri

(MPa)III.SINIF II.SINIF I.SINIF

ÇAM KAYIN veMEŞE ÇAM KAYIN ve

MEŞE ÇAM KAYIN veMEŞE

Çekme //Basınç

//

Basınç

-6.02.0

-7.03.0

8.58.52.0

10.010.03.0

10.511.02.0

11.012.03.0

// : Liflere paralel doğrultuda

: Liflere dik doğrultuda

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Mekanik Özellikler

30

Ahşabın elastisite modülü

de liflere dik ve paralel doğrultularda değişmektedir. Elastisite modülü

çamlarda

liflere paralel doğrultuda 10.000 MPa, liflere dik doğrultuda 300 MPa’dır.

Meşe ve kayın için bu değerler sırasıyla 12.500 MPa

ve 600 MPa

olarak alınabilir.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Elastisite

modülü

31

Ahşabın eğilme dayanımı

60-130 MPa

arasında değişen değerler alır. Örneğin, III. Sınıf çamın eğilme dayanımı

65

MPa, gürgenin 130 MPa'dır.

17.1 Ahşabın Teknik Özellikleri

Eğilme Dayanımı

32

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

33

Nem, özellikle zararlı

mantarların gelişmesini ve canlı

organizma saldırısını

kolaylaştırır. Ancak tamamen tatlı

su içinde gömülü

ahşabın

uzun yıllar (50-500 yıl) dayandığı

gözlenmiştir.

Dayanıklılık

17.2 Ahşabın Korunması

34

Devamlı

olarak ıslanma -

kuruma etkisinde bulunan ahşap kolayca yıpranır. İyi havalandırılmış

ve nemsiz ortamlarda, tarihi yapı

ve

mobilyalarda görüldüğü gibi ahşap çok fazla (3000 yıl dolaylarında) dayanabilir. Mısır’da açılan firavun mezarlarında oldukça sağlam ahşap mobilyalara rastlanılmıştır. Ancak bu dayanım nemli toprak içinde

4-12 yıla inebilir.

Dayanıklılık

17.2 Ahşabın Korunması

35

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

36

17.2 Ahşabın Korunması

Dayanıklılık sorunları

37

Dayanıklılık çözümleri

17.2 Ahşabın Korunması

38

Ahşabın dayanıklılığı

doğal haliyle, koruyucu işlemlere tabi tutulmaksızın dış

etkenlere dayanmasıdır. Bu dayanıklılık

türlere göre değişir. Bazı

türlerde mikroorganizma

üreyemez, yapılarında doğal antiseptik maddeler

vardır.

Örneğin kestane, meşe, çam, bu tür etkilere oldukça dayanıklıdır.

Dayanıklılık

17.2 Ahşabın Korunması

39

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

40

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

41

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Beyaz karınca(carpenter

ants)

42

Limnoria (3 to

4 mm boyunda) ahşabı

yiyerek zayıflatır. Gelgit

bölgesi mekanik etki ile hasar görür.

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

43

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Limnoria

44

Ahşabın yüzü

nemin geçmesine ve zararlı

mikro organizmaların gelişmesine engel olmak amacıyla bir koruyucu tabaka

ile örtülür. Bu amaca ulaşmak için en çok

kullanılan 5 yöntem şöylece sıralanabilir:-Boyama-Katranlama-Yüzeysel yanma-Çivileme- Daldırma

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

45

Vernik: Kuruduğunda ahşap üzerinde ince, sert, ve parlak (isteğe göre mat) bir tabaka oluşturan reçine+çözücüden oluşan sıvı

malzemelerdir.

İlk vernikler doğal reçinelerden elde edilirken

günümüzde petrol kökenlidir.

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

46

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

LakÇamsakızıÜreformaldehidVinil

reçineleri

Akrilik

asit

reçineleriKlorlandırılmış

kauçuk

Vernik üretiminde kullanılan:

reçineler çözücüler

TerebentinToluenNaftaAlkolSentetik tiner

sentetik vernik, poliüretan vernik, selülozik vernik

47

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

doğal reçine çözücü

Lak Alkol Şellak

Gomalak cilası

da denir.

Müzik aletlerinde kullanılır.

48

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Petrol türevli reçine

çözücüler

ÜreformaldehidPolyesterVinil

reçineleri

Akrilik

asit

reçineleri

Vernik boyadan sonra koruyucu olarak uygulanmalıdır, boya ile karıştırılmamalıdır.

Poliüretan vernikPolyester vernikSentetik verniklerAkrilik vernik

Beyaz lake boyalarda sararma yapmaz.

2 komponentlidir

(sertleştirici ayrıca karıştırılır)

49

17.2 Ahşabın Korunması

50

Plaza de la Encarnacion, Sevilla, İspanya, Nisan 2011

World's Largest Wooden Structure

17.2 Ahşabın Korunması

51

Plaza de la Encarnacion, Sevilla, İspanya, Nisan 2011

17.2 Ahşabın Korunması

Poliüretan kaplama

52

Katranlama -

Hava ile temas halinde olan kaba yapı elemanları

(direk, kazık, tahta perde vb.) gibi görünüşün

önemli olmadığı

yerlerde kullanılır. Bu yöntemde bitümlü

malzeme ahşaba sıcak ve soğuk olarak sürülür.

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

53

Yüzeysel yanma -

Ahşabın yüzeyine alev püskürtmek suretiyle ahşap yüzeysel olarak kömürleştirilir. Böylece malzeme yüzeyi dış

etkenlere karşı

çok dayanıklı

hale

gelir.

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

54

Çivileme -

Su içinde bulunan ahşaba saldırabilen bazı kurtlardan korumak amacıyla, iri (yaklaşık 15 mm) ve

yuvarlak başlı

özel çiviler yan yana çivilenir. Bir süre sonra ahşabın yüzeyi bir pas tabakası

ile örtülür ve bu pas

örtüsü

kuruyucu bir tabaka oluşturur.

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

55

Daldırma –

Ahşap, türüne göre kısa veya uzun süreli bir sıcak antiseptik banyosuna daldırılır. Bu banyolar için en çok bakır sülfat, çinko klorür ve lizol gibi maddeler kullanılır..

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Daldırma öncesi geçirimsiz kabuğun soyulması Penetrasyonu

arttırmak için delme

56

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Daldırma

bir derinlemesine koruma türüdür

57

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma Emprenye

yöntemi

Bazı

tür kimyasallar ahşaba basınçlı yöntemlerle emdirilmektedir. Emprenye denilen bu ahşap türü

dış

etkilere çok

dayanıklı

olmaktadır.

Ormanlık ve nemli alanda kullanılacak ahşaplar için

58

17.2 Ahşabın Korunması

Yüzeysel koruma yöntemleri

Borlu çözeltilerle koruma

59

Ahşap malzemenin en olumsuz tarafı

yangına dayanıklılığının olmamasıdır. Yalın ahşabı

yangın

etkisinden tamamen kurtarmak olanaksızdır.

17.2 Ahşabın Korunması

Yangına dayanıklılık

60

17.2 Ahşabın Korunması

Yangına dayanıklılık

Ancak boraks ve alüminyum tuzlu kimyasal sıvıları

kütüklere şırınga ederek veya yanmaz maddelerle (asbest levha, alçı

sıvası

vb.) kaplayarak izolasyon yoluyla

ahşabın yangına dayanıklılığını

büyük ölçüde arttırmak olanaklıdır.

61

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

İşleme Yöntemleri

Mekanik araçlarla Kimyasal işlemlerle

tomruk, direk, kereste, yaprak, kontraplak, OSB, MDF, sunta, fiberboard, glulam…

selüloz sanayinde (kağıt, suni ipek,

vernik, reçine, vb.)

62

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

63

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

Common

wood

elements

used

in woodbased composites

from

top left, clockwise: shavings,

sawdust, fiber, large

particles, wafers, and

strands.

talaş lif

iri parça kıymık

testere tozu

yonga

64

Yontma

- Ağaç

kesildikten sonra dalları

ve budakları kesilip, yontularak tomruk

hale getirilir. Bu tomruklar

gereğinde direk vb. olarak da kullanılabilir. Köprü inşaatında direkt kullanımı:

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

65

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

1. Paralel Biçme

3. Çeyrek Biçme

2. Prizmatik Biçme

Biçme

-

Tomruklar başlıca üç

şekilde biçilir.

biçilen kereste şekline ve boyutlarına göre; kalas, tahta, lata, çıta

gibi adlar alır.

66

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

67

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Glulam

(Glued-laminated

structural

timber) Büyük kirişler halinde fabrikada özel seçilen keresteler ve uzun ömürlü

yapıştırıcılar kullanılarak keresteler uc

uca şaşırtmalı

eklenir. Böylece uzun kirişler elde edilir. Bağlantılarda çelik plakalar kullanılır.

68

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Glulam

kiriş uygulamaları

69

Dilme

-

Özel makinalar

yardımıyla tomruktan ince yapraklar elde etme işlemine dilme denir. Bu yapraklar marangozlukta kaplama işlerinde

kullanılır.

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

Açma

-

Tomruk, sarılmış

bir halı

gibi soyulursa, geniş

yüzeyler elde edilir. Açma

makinasında

bıçak sabittir. Tomruk ekseni etrafında dönerek genişliği sabit, boyları

tomruğun çapına göre değişen yapraklar elde edilir. Elde edilen yapraklar özellikle kontraplak

yapımında

kullanılır.

70

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Kontraplaklar

(plywood)

71

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

betonarme için gergili plywood

kalıp

Kontraplaklar

(plywood)

72

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Alternatif kalıp sistemleriüç

katlı

masif

ahşabın (ladin)

laminasyonu

ile üretilmiş

73

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Alternatif kalıp sistemleri

74

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Alternatif kalıp sistemleri

75

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Alternatif kalıp sistemleri

76

Kıyma

- Ağaçları

kıyarak, yonga veya talaş

haline getirmek ve bunlara su ve buhar ile işleyip, mekanik araçlarla ezip, didikleyerek lifler halinde dağıtmak işlemidir. Bu hamura uygun bağlayıcılar (tutkal, reçine vb.) katarak ahşap levhalar (suni tahta) elde edilir.

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Mekanik İşleme Yöntemleri

77

Kıyılan ve hamur hale dönüştürülen ahşap, çeşitli yöntemlerle yapay ahşap levhalar haline getirilir. Bunlar doğal kereste yerine; -

izolasyon levhası,

- çeşitli sertlikte levhalar olarak doğrama, kaplama, döşeme vb. malzemesi olarak geniş

kullanım alanı

bulurlar.

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

Suni tahtalar

78

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

FiberboardAhşap lifli plaka

Sunta (yonga levha -

chipboard)

Suya

ve

yanmaya

karşı

dayanımı

yoktur.

650-700 kg/m3

79

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

MDF (medium

density

fiberboard)

Lake:

Ham MDF'nin

üzeri astarlanıp üzerine selülozik, poliüretan akrilik ve UV koruyuculu boyaların uygulanması

ile elde edilen mobilya

Liflerin

belirli

bir

rutubet

derecesine

kadar

kurutulduktan

sonra yaklaşık

%9-11 oranında

termosetting

(sıcaklıkta

katılaşan)

karakterli

bir

tutkal

ile

tutkallanarak

sıcaklık ve basınç

altında preslenmesiyle

oluşan

homojen

yapıda

levhadır.

550-800 kg/m3

80

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

HDF (high

density

fiberboard)

900 kg/m3

81

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

OSB (Oriented

strand

board)Yönlendirilmiş

yonga plaka

Önce halat şekilli elemanlar üretilir ve kurutulur. Reçine ile sıcak presleme yoluyla plaka üretilir (177-204oC 3-5 dk).

İnşaat sektöründe kontrplağın (plywood) yerini almıştır.

82

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

OSB (Oriented

strand

board)Yönlendirilmiş

yonga plaka

83

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

OSB (Oriented

strand

board)Yönlendirilmiş

yonga plaka

84

Çatı

Kaplamalarında Ambalaj

Sektöründe

Oda

Bölmelerinde… Tavan

ve Taban

Döşemelerinde

Oldukça

Yoğun

Kullanılır.

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

OSB (Oriented

strand

board)Yönlendirilmiş

yonga plaka

85

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi

OSB (Oriented

strand

board)Yönlendirilmiş

yonga plaka

86Gelslingen, Baden-Württemberg, Almanya. 1589Maison

d'adams, Angers, Fransa. Loire vadisi. Yapım

tarihi: 15 YY

Çok katlı

ahşap yapılar

87

Ahşap bağlantı

elemanları

- Ahşap çivileri ve vidaları-

Geçmeli -

klavuzlu

bağlantılar

- Yapıştırmalı

-

geçmeli bağlantılar-

Metal plakalarla düğüm noktası

tespiti

88

Ahşap bağlantı

elemanları

Ahşap vidası

ile bağlantı

Çeşitli ahşap çivileri

89Ahşap çivileri galvanizlemesi kaliteli değilse korozyon lekesi

Ahşap bağlantı

elemanları

Çivili bağlantı

riskli

90

A: ahşap-ahşap B: ahşap-çelik

Bağlantı

detayları

Ahşap bağlantı

elemanları

Geçmeli, klavuzlu

bağlantılar

91

Geçmeli bağlantı

Ahşap bağlantı

elemanları

92yapıştırıcılar

Ahşap bağlantı

elemanları

Geçmeli yapıştırmalı

bağlantı

93

veneer

An extruder

applies

continuous

and

uniformlysized

and

spaced

beads

of adhesive

to

veneerfor

laminating

into

laminated

veneer

lumber

(LVL).

Ahşap yapıştırıcıları

Ahşap bağlantı

elemanları

94

Farklı

kimyasal kökenli yapıştırıcıların dış

ortam koşullarında yapışma mukavemetlerindeki değişim

Ahşap yapıştırıcıları

Ahşap bağlantı

elemanları

95

Metal plakalar

Ahşap bağlantı

elemanları