AHŞAP. 1. Ahşabın Teknik Özellikleri 2. Ahşabın Korunması 3. Ağacın Mekanik İşlenmesi

AHŞAP 1. Ahşabın Teknik Özellikleri 2. Ahşabın Korunması 3. Ağacın Mekanik İşlenmesi

1. Ahşabın Teknik Özellikleri Canlı bir organizma olan ağaçtan elde edilen ahşap; lifli, heterojen anizotrop bir yapı malzemesidir. 2

Ağaç uzunluğuna hücrelerden oluşur. paralel, lifsi doğal bir polimer C 2 H 3 O 4 --- Hücre duvarı 3

Kambiyum Bu hücreler ağacın ekseninden radyal olarak dışa doğru gelişir. Kabuk Öz odun (heartwood) Diri odun (sapwood) Annual Ring Springwood Summerwood 4

İğne yapraklı ağaçlar (kozalaklı) softwoods -Çam (pine) -Ladin (spruce) -Sedir (cedar) Geniş yapraklı ağaçlar (yaprak döken) hardwoods -Meşe (oak) -Dişbudak (ash) -Akçaağaç (maple) -Kayın (beech) -Gürgen (hornbeam) -Kestane (cheasnut) -Ceviz (walnut) - Akasya (locust) - Okaliptüs * Sertlik açısından istisnalar vardır (balza ağacı bir hardwood ama en yumuşak ağaç!!!). Asıl fark hücre yapılarındadır. 5

hardwood softwood 6

redwood Çam ağaçlarında latewood-ealywood 7 sayımı ile yaş tespiti

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 8

Mühendislikte kullanılan ahşabın %80'i kozalaklı ağaçlardan sağlanır. 9

Budaklar, yarıklar, peşlenme (eşit olmayan hacim değişimi), eğik lifler, reçine keseleri kereste kusurlarındandır. Budaklar Çift Öz Yarıklar Yıllık halkalara paralel çatlak Öz Kayması 10

A, örtülü budak (encased) B, iç budak (intergrown) 11

Ahşabın nem içeriği Yeni kesilmiş ağaçta % 130 - % 50, piyasada kuru kabul edilen ahşapta % 22 - % 18, yapay yöntemlerle fırında kurutulmuş olanlarda % 8'in altında olabilir. Bu nedenle ahşabın özellikleri standart olarak, % 12-15 arasında nem derecesinde bulunan örnekler üzerinde saptanır. 12

Ahşabın nem içeriği Ahşabın fiziksel özellikleri, nem oranı ile büyük ölçüde etkilenir. Aynı ahşap değişik nem oranlarında farklı davranış gösterir. Ahşap kururken hacim kaybına uğrayarak büzülür. Aşırı kurutma 13

Ahşabın nem içeriği ile enerji yutma kapasitesi arasındaki ilişki Ağaç kuruyunca sertlik, dayanım gibi bir kısım özellikleri artar ancak enerji yutma kapasitesi azalır. 14

Birim hacim ağırlık Birim hacim ağırlık ahşabın türüne göre ortalama olarak 0.1 t/m 3 ile 1.5 t/m 3 arasında değişir 15

balza ağacı En hafif ahşap En hafif ve yumuşak ağaç (0.16 g/cm 3 ). Ekvator, Güney Amerika - maket uçaklarda - maket mimarisinde 16

balza ağacı En hafif ahşap 17

balza ağacı En hafif ahşap 18

Termik Genleşme Her cisimde olduğu gibi ahşabın da boyutlarında sıcaklık etkisi ile değişiklikler olur. %0 nem ve 0 o C de saptanan ısıl genleşme katsayısı lifler doğrultusunda 0.5 x 10-4, liflere dik doğrultuda 0.05 x 10-4 değerindedir. T o C 2T o C T o C 2T o C 19

Termik İletkenlik Ahşap hücreli yapısı ve yapının aslını oluşturan maddenin selüloz olması nedeniyle, ısı bakımından kötü bir iletkendir. Bu nedenle bölme, kaplamalar için uygun bir malzemedir. Çam: 0.27 kcal/m o Ch 20

Mekanik Özellikler 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. 21

Basınç Dayanımı (MPa) ((N/mm 2 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 Basınç dayanımı - su içeriği ilişkisi 10 20 30 40 50 w (% su içeriği) Birim hacim ağırlığı 0.42 kg/dm 3 olan bir kozalaklı ağacın 22 basınç dayanımının (lifler doğrultusunda) su içeriği ile değişimi

Kurutma yöntemleri Açık havada kurutma 23

Sıcak hava ile kurutma 24

Sıcak hava ile kurutma 25

Mekanik Özellikler Anizotropi nedeniyle ahşabın mekanik özelliklerini iki yönde incelemek. Eksenel yön (lifler boyunca), Transversal yön (liflere dik doğrultuda). P P P P 26

Transversal yön Liflere dik ve radyal yön (enine) Eksenel yön Liflere paralel yön Transversal yön Liflere dik ve teğet yön (enine) (boyuna) 27

Mekanik Özellikler Ahşap ile ilgili olarak emniyet kat sayıları değişkenliklerin fazlalığı nedeniyle 5 ~ 10 arasında değişen değerler alır. Yukarıdaki Tabloda bazı ahşap türleri için alınan emniyet 29 gerilmeleri verilmiştir.

Elastisite modülü 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. 30

Eğilme Dayanımı Ahşabın eğilme dayanımı 60-130 MPa arasında değişen değerler alır. Örneğin, III. Sınıf çamın eğilme dayanımı 65 MPa, gürgenin 130 MPa'dır. 31

2. Ahşabın Korunması Yüzeysel koruma yöntemleri 32

Dayanıklılık Nem, özellikle zararlı mantarların gelişmesini ve canlı organizma saldırısını kolaylaştırır. Ancak tamamen tatlı su içinde gömülü ahşabın uzun yıllar (50-500 yıl) dayandığı gözlenmiştir. 33

Dayanıklılık 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. 34

Yüzeysel koruma yöntemleri 35

Dayanıklılık sorunları 36

Dayanıklılık çözümleri 37

Dayanıklılık 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. 38

Yüzeysel koruma yöntemleri Beyaz karınca (carpenter ants) 41

Yüzeysel koruma yöntemleri Limnoria (3 to 4 mm boyunda) ahşabı yiyerek zayıflatır. Gelgit bölgesi mekanik etki ile hasar görür. 42

Yüzeysel koruma yöntemleri Limnoria 43

Yüzeysel koruma yöntemleri 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 44

Yüzeysel koruma yöntemleri 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. 45

Yüzeysel koruma yöntemleri Vernik üretiminde kullanılan: reçineler Lak Çamsakızı Üreformaldehid Vinil reçineleri Akrilik asit reçineleri Klorlandırılmış kauçuk çözücüler Terebentin Toluen Nafta Alkol Sentetik tiner sentetik vernik, poliüretan vernik, selülozik vernik 46

Yüzeysel koruma yöntemleri doğal reçine çözücü Lak Alkol Şellak Gomalak cilası da denir. Müzik aletlerinde kullanılır. 47

Yüzeysel koruma yöntemleri Petrol türevli reçine çözücüler 2 komponentlidir (sertleştirici ayrıca karıştırılır) Üreformaldehid Polyester Vinil reçineleri Akrilik asit reçineleri Poliüretan vernik Polyester vernik Sentetik vernikler Akrilik vernik Beyaz lake boyalarda sararma yapmaz. Vernik boyadan sonra koruyucu olarak uygulanmalıdır, boya ile karıştırılmamalıdır. 48

Plaza de la Encarnacion, Sevilla, İspanya, Nisan 2011 50

Plaza de la Encarnacion, Sevilla, İspanya, Nisan 2011 Poliüretan kaplama 51

Yüzeysel koruma yöntemleri 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. 52

Yüzeysel koruma yöntemleri Yüzeysel yanma - Ahşabın yüzeyine alev püskürtmek suretiyle ahşap yüzeysel olarak kömürleştirilir. Böylece malzeme yüzeyi dış etkenlere karşı çok dayanıklı hale gelir. 53

Yüzeysel koruma yöntemleri 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. 54

Yüzeysel koruma yöntemleri 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.. Daldırma öncesi geçirimsiz kabuğun soyulması 55 Penetrasyonu arttırmak için delme

Yüzeysel koruma yöntemleri Daldırma bir derinlemesine koruma türüdür 56

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 57

Yüzeysel koruma yöntemleri Borlu çözeltilerle koruma 58

Yangına dayanıklılık Ahşap malzemenin en olumsuz tarafı yangına dayanıklılığının olmamasıdır. Yalın ahşabı yangın etkisinden tamamen kurtarmak olanaksızdır. 59

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. 60

17.3 Ağacın Mekanik İşlenmesi İşleme Yöntemleri Mekanik araçlarla tomruk, direk, kereste, yaprak, kontraplak, OSB, MDF, sunta, fiberboard, glulam Kimyasal işlemlerle selüloz sanayinde (kağıt, suni ipek, vernik, reçine, vb.) 61

Mekanik İşleme Yöntemleri 62

Mekanik İşleme Yöntemleri talaş testere tozu lif iri parça yonga kıymık 63

Mekanik İşleme Yöntemleri Yontma - Ağaç kesildikten sonra dalları ve budakları kesilip, yontularak tomruk hale getirilir. Bu tomruklar gereğinde direk vb. olarak da kullanılabilir. Köprü inşaatında direkt kullanımı: 64

Mekanik İşleme Yöntemleri Biçme - Tomruklar başlıca üç şekilde biçilir. 1. Paralel Biçme 2. Prizmatik Biçme 3. Çeyrek Biçme biçilen kereste şekline ve boyutlarına göre; kalas, tahta, lata, çıta gibi adlar alır. 65

Mekanik İşleme Yöntemleri 66

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. 67

Glulam kiriş uygulamaları 68

Mekanik İşleme Yöntemleri Dilme - Özel makinalar yardımıyla tomruktan ince yapraklar elde etme işlemine dilme denir. Bu yapraklar marangozlukta kaplama işlerinde kullanılır. 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. 69

Kontraplaklar (plywood) 70

Kontraplaklar (plywood) betonarme için gergili plywood kalıp 71

Alternatif kalıp sistemleri üç katlı masif ahşabın (ladin) laminasyonu ile üretilmiş 72

Alternatif kalıp sistemleri 73

Mekanik İşleme Yöntemleri 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. 76

Suni tahtalar 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. 77

Fiberboard Ahşap lifli plaka Sunta (yonga levha - chipboard) 650-700 kg/m 3 Suya ve yanmaya karşı dayanımı yoktur. 78

MDF (medium density fiberboard) 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/m 3 Lake: Ham MDF'nin üzeri astarlanıp üzerine selülozik, poliüretan akrilik ve UV koruyuculu boyaların uygulanması ile elde edilen mobilya 79

HDF (high density fiberboard) 900 kg/m 3 80

OSB (Oriented strand board) Yönlendirilmiş yonga plaka Önce halat şekilli elemanlar üretilir ve kurutulur. Reçine ile sıcak presleme yoluyla plaka üretilir (177-204 o C 3-5 dk). İnşaat kontrplağın yerini almıştır. sektöründe (plywood) 81

OSB (Oriented strand board) Yönlendirilmiş yonga plaka 82

OSB (Oriented strand board) Yönlendirilmiş yonga plaka Çatı Kaplamalarında Ambalaj Sektöründe Oda Bölmelerinde Tavan ve Taban Döşemelerinde Oldukça Yoğun Kullanılır. 84

Çok katlı ahşap yapılar Maison d'adams, Angers, Fransa. Loire vadisi. Gelslingen, Baden-Württemberg, Almanya. 86

Ahşap bağlantı elemanları - Ahşap çivileri ve vidaları - Geçmeli - klavuzlu bağlantılar - Yapıştırmalı - geçmeli bağlantılar - Metal plakalarla düğüm noktası tespiti 87

Ahşap bağlantı elemanları Çeşitli ahşap çivileri Ahşap vidası ile bağlantı 88

Ahşap bağlantı elemanları Çivili bağlantı riskli Ahşap çivileri galvanizlemesi kaliteli değilse korozyon lekesi 89

Ahşap bağlantı elemanları Geçmeli, klavuzlu bağlantılar A: ahşap-ahşap B: ahşap-çelik Bağlantı detayları 9 0

Ahşap bağlantı elemanları Geçmeli bağlantı 91

Ahşap bağlantı elemanları Geçmeli yapıştırmalı bağlantı 92yapıştırıcılar

Ahşap bağlantı elemanları Ahşap yapıştırıcıları veneer An extruder applies continuous and 93 uniformly sized and spaced beads of adhesive to veneer for laminating into laminated veneer lumber (LVL).

Ahşap bağlantı elemanları Ahşap yapıştırıcıları Farklı kimyasal kökenli yapıştırıcıların dış ortam koşullarında yapışma mukavemetlerindeki değişim 94

Ahşap bağlantı elemanları Metal plakalar 95