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)
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
Top Related