Yeni nesil yapısal ahşap sandviç panellerin mekanik, termal ve akustik özellikleri
Mechanic, thermal and acoustic properties of novel structural wood sandwich panels
Yazar: MURAT GÜNDÜZ
Danışman: PROF. DR. TÜRKER DÜNDAR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hafif yapı elemanları = Lightweight building elements ; Kenevir = Hemp ; Levhalar = Plates ; Petek = Honeycomb

Özet:
Bal peteği yapılı çekirdek, hücresel yapılarından dolay düşük yoğunluklu, yüksek mukavemet / ağırlık oranına ve etkin enerji emme özelliklerine sahip malzemedir.
Yapısal amaçlı bal peteği sandviç levhalar hafifliğin istendiği, ağırlığın kritik problem olduğu, yüksek mukavemet ve rijitlik istenen ve aynı zamanda ses ve ısı yalıtımının da önemli olduğu mimari yapılarda kullanım alanı bulmaktadır.  Ayrıca enerji verimliliğinin yüksek olması, estetik uygulama alanlarında kullanma imkânı, inovatif ve sürdürülebilir bir malzeme olduğundan dolayı da yapı sektöründe kolayca uygulanabilmektedir.
Ahşap esaslı bal peteği çekirdekli sandviç levhaların en önemli ve dikkat çekici özellikleri; sürdürülebilir, geri dönüştürülebilir malzeme olmalarıdır. 
Bu tez çalışmasının temel amacı; farklı petek dolgu malzemeleri ve ahşap esaslı malzeme kullanarak üretilen ahşap-sandviç kompozit levhaların mekanik, termal ve akustik özelliklerini belirlemek, bu levhaların kenevir lifleri ile güçlendirilme imkânlarını araştırmaktır. Böylece bu yeni tip sandviç levhaların yapısal amaçlı mevcut ürünlere alternatif bir ürün olarak kullanılma imkânlarını ortaya koymaktır.
Bu çalışma kapsamında 16 ayrı tip sandviç levha üretilmiştir. Üst yüzey olarak huş kontrplak ve huş ahşap kaplama (papel) olmak üzere iki farklı malzeme kullanılmıştır. Orta tabakada ise 10mm ve 18mm yüksekliğinde Alüminyum (Al) ve 10mm ve 20mm yüksekliğinde PP (polipropilen) bal peteği çekirdek olmak üzere dört farklı dolgu malzemesi kullanılmıştır. Her bir ürün kenevir lifi takviyeli ve kenevir lifi takviyesiz olmak üzere çift komponentli epoksi tutkalı ile üst üste yapıştırılarak sandviç levhalar elde edilmiştir.
Üretilen levhalar üzerinde fiziksel, mekanik, termal ve akustik özellikleri belirlemek için ulusal ve uluslararası standartlara göre deneyler yapılmıştır. Elde edilen bulgular istatiksel analizleri yapılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen deney sonuçları, ulusal ve uluslararası standartlar ve daha önce yapılmış çalışmaların sonuçları ışığında irdelenmiştir.
Deneyler sonucunda sandviç levhaların fiziksel, mekanik, akustik ve termal değerlerine sandviç levhanın bütün bileşenleri bir bütün olarak yüzey malzemesi, çekirdek malzeme ve kenevir takviyesinin etkisi olduğu tespit edilmiştir. Mekanik deneylerde Al çekirdekli sandviç levhalar daha yüksek mukavemet değeri gösterdiği, termal ve akustik deneylerde PP çekirdekli sandviç levhaların daha iyi yalıtım özelliği gösterdiği tespit edilmiştir. Kontrplak yüzeyli sandviç levhaların, ahşap yüzeyli levhalara göre daha yüksek yoğunluk değeri tespit edilmiştir. Kontrplak yüzey malzemesinden üretilen sandviç levhalardan, ahşap kaplama yüzey malzemesinden üretilen sandviç levhalara göre üç katmanlı yapısı gereği daha yüksek mukavemet değerleri tespit edilmiştir. Kullanılan Al ve PP çekirdeğin yüksekliği arttıkça yoğunluk değeri azaldığı görülmüştür. Yüzey malzemesinin lif yönü eğilme kuvveti üzerinde önemli bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Kenevir takviyesinin mekanik deneylerde olumsuz etki göstermesine rağmen termal ve akustik deneylerde iyileştirici etki gösterdiği tespit edilmiştir.

Anahtar kelimeler: Bal peteği çekirdek, sandviç levha, hafif malzeme, ahşap yüzey malzemesi, kenevir takviyesi

Abstract:
The honeycomb core is a material with low density, high strength / weight ratio and effective energy absorption due to its cellular structure.
Structural purpose honeycomb sandwich panels find use in architectural structures where lightness is desired, weight is a critical problem, high strength and rigidity are required and also sound and heat insulation are important. In addition, it can be easility applied in building sector thanks to its being an innovative and sustainable material, its high energy efficiency and the possibility of using it in aesthetic application areas.
The most important and remarkable features of wood-based honeycomb core sandwich panels, are its being a sustainable, recyclable material.
The main purpose of this thesis is to ensure the integration of the new product with high added value in the forest industry by using different honeycomb filling materials and wood-based boards, and at the same time to present a lightweight, easy-to-apply and easy-to-use product in order to use the obtained sandwich panels as an alternative product to existing structural products.
Within the scope of this study, 16 different types of sandwich panels were produced. Two different materials are used as the top surface, birch plywood and wood veneer. Four different filling materials were used, namely the middle layer, Al which is 10mm and 18mm high, and PP (polypropylene) honeycomb core of 10mm and 20mm height. Each product was bonded with two-component epoxy glue, with or without hemp fiber reinforcement, to produce sandwich panels.
Experiments have been carried out according to national and international standards in order to determine the physical, mechanical, thermal and acoustic properties on the produced panels. The obtained findings were evaluated by statistical analysis. The experimental obtained results were examined with the results of previous studies, national and international standards.
As a result of the experiments, it has been determined that all components of the sandwich panels, surface material, core material and hemp reinforcement have an effect on the physical, mechanical, acoustic and thermal values of the sandwich panels. It has been determined that sandwich panels with Al core show higher strength values in mechanical tests, and sandwich panels with PP core show better insulation properties in thermal and acoustic tests. A higher density value was determined for plywood-surfaced sandwich boards than wood-surfaced boards. Due to its three-layer structure, higher strength values were determined from sandwich sheets produced from plywood surface material compared to sandwich sheets produced from wood veneer surface material. It was observed that the density value decreased as the height of the Al and PP cores used increased. It has been found that the surface material has a significant effect on the fiber orientation bending force. It has been found that hemp reinforcement has a negative effect on mechanical tests, it has a enhancing effect in thermal and acoustic tests.

Keywords: Honeycomb core, sandwich panel, lightweight material, wood surface material, hemp reinforcement