Sarıçam ve kızılçam yapı kerestelerinde mukavemet sınıflarının dinamik yöntemlerle belirlenme olanakları
Using of dynamic methods for evaluating the strength class of scots and red pine structural timbers
Yazar: FATİH KURUL
Danışman: PROF. DR. NUSRET AS
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sarıçam ve kızılçam yapı kerestelerinde TS 1265 standardına göre görsel değerlendirme, vibrasyon ve ses iletim yöntemleri kullanarak tahribatsız testler ve EN 408 standardına göre de 4-noktalı eğilme düzeneğinde tahribatı testler yapılmıştır. Elde edilen veriler ışığında görsel ve makine sınıflandırması yapılarak karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca ölçülen tüm parametrelerin kendi aralarında ve birbirleriyle olan ilişkilerinin de ortaya konması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, 5x10 cm, 5x15 cm ve 5x20 cm kesitlerde toplam 1085 adet sarıçam ve 947 adet kızılçam kerestesi üzerinde TS 1265 standardına göre görsel sınıflandırma işlemi yapılmıştır. Sonrasında her kesit ve her bir görsel sınıf için 90'ar adet olmak üzere toplam 270 adet sarıçam ve 270 adet kızılçam yapı kerestesi seçilerek tahribatsız ve tahribatlı testler uygulanmıştır. Yapılan testlerin sonucunda vibrasyon yönteminin ses iletim (ToF) yöntemine göre daha iyi sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Vibrasyon yöntemiyle elde edilen dinamik elastikiyet modülünün, ses iletim (ToF) yöntemiyle elde edilen dinamik elastikiyet modülüne göre sarıçamda %12,3 ve kızılçamda ise %15,4 daha düşük olduğu saptanmıştır. Mekanik testlerde ise lokal, global ve global elastikiyet modü-2 arasında sırasıyla sarıçam için 1,14-1,12-1,00 ve kızılçam için 1,15-1,11-1,00 oranları tespit edilmiştir. EN 384 standardındaki dönüşüm formülüne alternatif formül üretilerek mevcut formülün sonuçları irdelenmiştir. Elastikiyet modülünün hesaplanmasında makaslama modülünün 650 N/mm2 ve sonsuz olarak alınmasındaki durumundaki değişimler incelenmiştir. Bunun sonucunda G değeri 650 N/mm2 alınması durumunda lokal elastikiyet modülünden daha yüksek ve G değeri sonsuz alınması durumunda çok daha düşük değerler elde edildiği, bu nedenle direnç sınıflarında değişikliğe neden olabileceği ortaya konmuştur. Eğilme direncinde kızılçamda sarıçama oranla ortalama %7 daha yüksek değerler elde edilmiştir. Yapılan görsel direnç sınıflandırmasında her bir görsel sınıf için karakteristik değerler hesaplanmıştır. Sarıçamda lokal, global ve global elastikiyet modülü-2 için 1. sınıf, 2.sınıf ve 3.sınıf keresteler sırasıyla C35-C27-C22 direnç sınıflarına, kızılçamda ise lokal ve global elastikiyet modülü için sırasıyla C40-C27-C24 ve global elastikiyet modülü-2 için ise C35-C24-C22 direnç sınıflarına atanmıştır. Makine direnç sınıflandırmasında görsel sınıflar için atanan direnç sınıfları dikkate alınmış ve benzer direnç kombinasyonları için hem vibrasyon hem de iletim yöntemi kullanılarak makine ayarları yapılmıştır. Ayrıca her iki tür için de mevcut test sonuçlarına göre ideal direnç kombinasyonu C40-C30-C22-C16-R olarak belirlenmiş ve görsel sınıflandırmaya oranla daha yüksek verim elde edilmiştir. Sonuç olarak yapısal kerestelerin direnç sınıflarının tahribatsız yöntemlerle belirlenme prensipleri ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, in Turkish Scots and Red pine structural timber, Visual evaluation (according to TS 1265), non-destructive tests (vibration and ToF method), and destructive tests were carried out in a 4-point bending test setup (according to EN 408), respectively. It is aimed to compare the visual and machine grading according to the obtained data. In addition, it is aimed to reveal the relationships between all measured parameters and with each other. In this context, visual classification was carried out according to the TS 1265 on a total of 1085 scots and 947 red pine structural timbers in 5x10 cm, 5x15 cm, and 5x20 cm cross sections. Afterward, a total of 270 scots and 270 red pine structural timbers were selected, 90 for each cross-section and each visual class, and non-destructive and destructive tests were carried out, respectively. 
As a result of all tests, it was determined that the vibration method gave better results than the transmission (ToF) method. It was determined that the dynamic modulus of elasticity obtained by the vibration method was 12.3% lower in Scots pine and 15.4% lower in Red pine than the dynamic modulus of elasticity obtained by the transmission (ToF) method. According to the mechanical test, the ratios of 1.14-1.12-1.00 for Scots pine and 1.15-1.11-1.00 for Red pine were determined between local, global, and global modulus of elasticity-2, respectively. An alternative formula to the conversion formula in the EN 384 was produced, and the results of the existing formula were examined. The cases when the shear modulus is used as 650 N/mm2, and infinite are investigated. As a result, it was revealed that higher and much lower values were obtained from the local elastic modulus, respectively, and therefore, it could cause a change in the strength classes. In terms of bending strength, an average of 7% higher values were obtained in Red pine compared to Scots pine. In the visual strength grading, characteristic values were calculated for each visual class. For local, global, and global modulus of elasticity-2 in Scots pine, class 1, class 2, and class 3 timbers were assigned to strength classes C35-C27-C22, respectively. In Red Pine, on the other hand, strength classes are assigned to C40-C27-C24 for the local and global modulus of elasticity, and C35-C24-C22 for the global modulus of elasticity-2, respectively. In the machine strength grading, the strength classes assigned for the visual classes were taken into account, and the machine settings were made using both vibration and transmission (ToF) methods for a similar strength class combination. In addition, according to the current test results for both species, the ideal strength class combination was determined as C40-C30-C22-C16-R, and higher efficiency was obtained compared to visual grading. As a result, the principles of determining the strength classes of structural timbers by non-destructive methods have been revealed.