Bazı yerli ağaç türlerinde farklı koşullarda gerilme-deformasyon ilişkileri
Stress-strain relations of some domestic tree species in different conditions
Yazar: AKIN ŞENDAĞ
Danışman: PROF. DR. NUSRET AS
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu çalışmada; yerli ağaç türlerimiz olan sapsız meşe, doğu kayını ve sarıçam'ın gerilme ve deformasyon ilişkileri, elastik sınır gerilme ve deformasyon değerleri, 2. bölge uzunlukları ve toplam deformasyon miktarları farklı ön işlemler için belirlenmiştir. Test edilen hava kurusu, lif doygunluk noktası üzerindeki rutubetlerde ve lif doygunluk noktası üzerinde iken buharlanarak tekrar soğutulmuş malzemeler için incelenmiştir.
Bu amaçla; kayın ve meşe türleri için tomruk, çam türü için kereste temin edilmiştir. Örneklerin yoğunlukları TS 2472'ye göre belirlenmiştir. İstanbul Üniversitesi, Orman Fakültesi Ahşap atölyesine getirilen malzeme TS 2474, TS 2478, TS 3459 ve ISO 13061-17 standartlarında belirtilen esaslara uygun olarak örnek boyutlarına getirilmiştir.  Hazırlanan örnekler %65 ± 5 bağıl nem ve 20±2 oC sıcaklıktaki klimatizasyon odasında bekletilerek hava kurusu (%12) denge nemine ulaşması beklenmiştir. İstenen denge nemine ulaşan örnekler üç gruba ayrılarak bir grubu bu denge neminde test edilmiş, diğer iki grup oda sıcaklığında su içerisinde bekletilerek rutubet içeriklerinin %40 civarına gelmesi beklenmiştir. İstenen rutubete gelen örnek gruplarından birisi bu şekilde test edilmiş, diğer grup ise 1,2 bar basınç altında her 1 mm kalınlık için 2 dk. süre ile doygun su buharına maruz bırakılmıştır. Buharlanan örnekler alınarak en az 1 gün soğumaları beklenmiş ve sonrasında testleri yapılmıştır. Test edilen örneklerin rutubetleri TS 2471 standardına göre belirlenmiştir. 
Testler yapılırken tüm örnek grupları için yükte meydana gelecek olan 50 N ani yük düşüşü kırılma değeri olarak ayarlanmıştır. Liflere paralel basınç deneylerinde yükte meydana gelecek ani düşüş veya maksimum yükün %80'i yüke ulaşılması kırılma parametresi olarak ayarlanmıştır. Deneylerden elde edilen yük – deformasyon grafikleri aracılığıyla; eğilme denemeleri için 100 N, basınç ve makaslama denemeleri için 1000 N aralıklarla deformasyon değerleri belirlenmiştir. Yük – deformasyon grafiklerinden deformasyon değerlerinin dışında elastik sınır gerilme ve deformasyonları da belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar istatistiksel analizlerle incelenerek sonuçları bu çalışma ile sunulmuştur.
Sonuç olarak rutubette meydana gelen artış ve buharlama işleminin ahşap malzemenin direnç özelliklerini önemli miktarda düşürdüğü söylenebilmektedir. Deformasyon değerleri rutubet artışı ve buharlamadan etkilenmekte fakat etki gerilme türüne göre değişmektedir. Eğilme ve basınç gerilmelerinde rutubet artışı ve buharlama işlemi dirençlerde azalma, deformasyonda artışa yol açmıştır. Makaslama örneklerinde rutubet ve buharlamaya bağlı olarak direnç değerleri azalmış deformasyon değişimleri türlere göre değişiklik göstermiştir. Her türün yetişme şartları ve anatomik kimyasal yapısının bu durum üzerinde etkili olduğu düşünülmektedir. Basınç denemeleri için kayın ahşabı hariç olmak üzere buharlama işlemi sonucunda direnç ve gerilmede meydana gelen azalma LDN üzeri örneklere göre daha az olmuştur. Bu durumun malzeme yük altındayken etkili olan gerilmelerle ilgili olduğu düşünülmektedir. Elastikiyet modülü denemelerinde rutubet artışı ve buharlama işlemi gerilmede azalmaya sebebiyet vermiştir.
Emniyet gerilmelerinin hesaplamaları yapılırken izin verilen gerilmeler elastik sınır içerisinde kalmaktadır. Elastik sınırdaki gerilme ve maksimum yükün yanı sıra, malzeme boyutu, rutubeti ve malzeme özelliklerine bağlı olarak elastik sınırdaki deformasyon değerlerinin de önemli olduğu söylenebilmektedir. Bu çalışmada elastik sınır deformasyon değerleri farklı özellikler için ortaya konulmuştur. Bu değerlerin belirlenmesi ile uygulamada izin verilen gerilmelerin yanı sıra, izin verilebilecek olan deformasyon değerlerinin de ağaç türü, örnek boyutları, rutubet ve kusur özelliklerine göre ortaya konulması gerektiği, uygulayıcılara veri sağlanmış olacağı ve yapısal kullanımda ahşabın daha güvenli olarak kullanımının sağlanacağı düşünülmektedir. Ayrıca ahşap malzemenin yüksek denge rutubetine sahip veya su alan bölgelerde özellikle taşıyıcı olarak kullanımında direnç değerlerinde meydana gelecek azalmalar dikkate alınmalı ve tasarım hesaplamaları buna göre yapılmalıdır.

Abstract:
In this study; sessile oak, oriental beech and scotch pine which are domestic tree species of Turkey, stress – strain relations, stress and deformation values at proportional limits, length of semi – plastic region and total deformations investigated at air dry, above fiber saturation points and steamed at above fiber saturation point MC and cooled materials.
For this purpose; provided logs for beech and oak and provided timbers for pine. Densities of material determined according to TS 2472. The materials were brought to Istanbul University, Faculty of Forestry woodworking workshop and samples were prepared and cut into sample sizes according to TS 2474, TS 2478, TS 3459 and ISO 13061-17 standards. Prepared samples kept in climatization room at %65 ± 5 relative humidity and 20±2 oC temperature until the air – dry MC (12%) equilibrium moisture. The samples that reached equilibrium MC divided into 3 group and one group tested at this condition and other two group put in water at room temperature until MC's reach to above FSP MC's (about 40%). After this point one of the groups tested with this state and other one steamed under 1,2 bar pressure with saturated water vapor for 2 minutes for each 1 mm thickness and cooled at least 1 day and tested. The sample MC's determined according to TS 2471 standard.  
The break parameter set as 50 N sharp drop at load when tests were applying. But compression parallel to grain tests break parameter set as 50 N sharp drop pf load or decreasing of load until 80% of load stepwise. Via the stress – strain graphs obtained from the experiments; deformation values were determined at 100 N intervals for bending tests and 1000 N intervals for compression and shear tests. Stress and deformations of proportional limits were also determined via load – deformation graphs. The results obtained were analyzed by statistical analysis and the results were presented in this study. 
As a result, it can be argued that the increase in the MC and the steam process significantly reduce the strength properties of the wood material. Deformation values are affected by moisture increase and steaming, but the effect varies depending on the type of stress. Increase of moisture and steam process in the bending stress led to decrease in the strength and increase in deformation. The deformation values differ changes via species of the shear samples but strengths were decrease with increasing moisture content and steam process. It is thought that the growth conditions and anatomical – chemical structure of each species are effective on this condition. Except for beech wood for the compression tests, decrease of strength and increase in deformation were less than above FSP samples. This is thought to be related to stresses that are effective when the materials is under loads. In the tests of modulus of elasticity, increase in moisture and steaming process decreased stress.   
The permissible stresses are within the elastic limit when calculating allowable stresses. In addition to stress and maximum load at the proportional limit, deformation values of proportional limits are also important depending on material size, MC and material properties. In this study, proportional limit deformation values were determined for different properties. It is considered that the determination of these values will provide the data to the applicants that the permissible stresses in the application should be set according to the tree species, sample sizes, moisture and defect properties and allowable deformation values should be provided for the safe use of the wood for structural use. In addition, the reductions in the strength values of wood material with high equilibrium moisture or in water-borne areas, especially as a carrier, must be consideration and design calculations should be accordingly.