Farklı yarıçaplarda bükülmüş kayın (Fagus orientalis Lipsky.) ve meşe (Quercus spp.) odunlarının bazı teknolojik özellikleri
Some technological properties of beech (Fagus orientalis Lipsky.) and oak (Quercus spp.) wood bended at different radii
Yazar: ÜMİT BÜYÜKSARI
Danışman: PROF. DR. NUSRET AS
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Odun Mekaniği ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Odun = Wood

Özet:
Bu çalışmada, farklı yarıçaplarda bükülmüş Kayın (Fagus orientalis Lipsky.) ve Meşe (Quercus petraea Lieb.) odunlarının bazı teknolojik özelliklerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir.Deneme ağaçları Bolu Orman Bölge Müdürlüğü, Düzce Orman İşletme Müdürlüğü, Darıyeri İşletme Şefliği'nden alınmıştır. Her iki ağaç türünden de düzgün gövdeli ve yaklaşık 40 cm çapa sahip 2'şer adet ağaç seçilmiş ve her ağaçtan 4 metre boyunda 2 adet tomruk alınmıştır. Alınan tomruklardan 8 cm kalınlığında keresteler biçilmiş ve bu kerestelerden 2x2 cm enine kesitinde ve bükme yarıçapına bağlı olarak farklı uzunluklarda örnekler hazırlanmıştır. Hazırlanan örneklerden kontrol grubu hariç diğer örnekler buharlanmış, bükülmüş ve set edilmiştir. Buharlamada iki farklı buhar basıncı ve süresi kullanılmıştır. Örnekler 300 mm, 200 mm ve 100 mm yarıçaplarda bükülmüştür. Set etme işlemi kurutma odasında ve yüksek frekansla yapılmıştır. Düz ve bükülmüş örneklerde fiziksel (hava kurusu yoğunluk ve geriye yaylanma), tahribatsız (ultrasonik ses iletim hızı ve iletim süresi) ve mikromekanik (eğilme direnci, elastikiyet modülü, liflere paralel çekme direnci ve liflere paralel basınç direnci) özellikler belirlenmiştir. Geriye yaylanma sadece bükülmüş örneklerde ölçülmüştür. Tahribatsız ölçümler liflere paralel ve dik yönlerde yapılmıştır. Liflere paralel ölçümlerde düz örneklerde tek yüzeyde ölçümler yapılmış, bükülmüş örneklerde ise konveks, konkav ve yan yüzeylerde ayrı ayrı ölçümler yapılmıştır. Liflere dik ölçümler hem düz hem de bükülmüş örneklerde radyal ve teğet yönlerde yapılmıştır. Mikromekanik test örnekleri hem konveks hem de konkav yüzeylerden hazırlanmıştır. Liflere paralel ultrasonik iletim süresi ve iletim hızı ile eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, liflere paralel çekme direnci ve liflere paralel basınç direnci değerleri arasında ilişkilerin olup olmadığı regresyon analizi ile tespit edilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre, hava kurusu yoğunluk değerleri bükülmüş Kayın ve Meşe örneklerde kontrol grubuna göre daha yüksektir. Her iki ağaç türünde de bükme yarıçapı azaldıkça yoğunluk değerleri artmaktadır. Meşe odununda yoğunluk artışı Kayındaki artışa göre daha fazladır. Kayın ve Meşe odununda bükme derecesi arttıkça (bükme yarıçapı azaldıkça) geriye yaylanma değerleri istatistiki anlamda önemli derecede artmaktadır. Meşe odununda meydana gelen geriye yaylanma değerleri Kayın odununa göre daha azdır. Kayın ve Meşe odununda bükülmüş örneklerde buharlama ve set etme yönteminin yoğunluk ve geriye yaylanma üzerine etkisi istatistiki olarak anlamsızdır.Liflere paralel ultrasonik ses iletim hızı en yüksek konveks yüzeylerde, en düşük ise konkav yüzeylerde bulunmuştur. Kayın ve Meşe odununda liflere paralel ses iletim hızı, 300 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde hem konveks hem de konkav yüzeyde kontrol grubundan daha yüksek, 200 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde konveks yüzeyde kontrol grubuna yakın iken konkav yüzeyde kontrol grubuna göre daha düşüktür. Liflere paralel ses iletim hızı 100 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde ise hem konveks hem de konkav yüzeyde kontrol grubuna göre çok daha düşük bulunmuştur. Konveks ve konkav yüzeyde bükme yarıçapı azaldıkça ses iletim hızı azalmaktadır. İletim süresi değerlerinde de iletim hızına benzer ilişkiler bulunmuştur. Kayın ve Meşe odununda bükülmüş örneklerde set etme yönteminin liflere paralel ses iletim hızı ve süresi üzerine etkisi konveks, konkav ve yan yüzeylerde istatistiki olarak anlamlıdır. Buharlamanın etkisi, Kayın odununda sadece konkav yüzeyde, Meşe odununda ise üç yüzeyde de istatistiki olarak anlamlıdır.Liflere dik ses iletim hızı bakımından, radyal yöndeki ses iletim hızı teğet yöndeki ses iletim hızından daha yüksektir. Kayın ve Meşe odununda bükme yarıçapının azalması ile radyal ve teğet yöndeki ses iletim hızları azalmaktadır. Bükme yarıçapının azalmasına bağlı olarak meydana gelen azalma teğet yönde radyal yöndekine göre daha fazladır. Radyal ve teğet yöndeki ses iletim hızı, 300 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde kontrol grubundan daha yüksektir. 200 mm ve 100 mm yarıçapta bükülmüş gruplarda kontrol grubuna göre daha düşük teğet ses iletim hızı bulunmuştur. Kayın ve Meşe odununda bükülmüş örneklerde buharlama ve set etme yönteminin radyal ve teğet ses iletim hızı ve süresi üzerine etkisi istatistiki olarak anlamlıdır.Kayın ve Meşe odununda bükülmüş örneklerde konveks yüzeyden alınan mikromekanik örneklerde bulunan eğilme direnci, elastikiyet modülü, çekme ve basınç direnci değerleri konkav yüzeydeki değerlerden daha yüksektir. Bükme yarıçapı azaldıkça hem konveks yüzey hemde konkav yüzeyde direnç değerleri azalmaktadır. Konveks yüzeyde, 300 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde kontrol grubuna göre daha yüksek, 200 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde kontrol grubuna yakın, 100 mm yarıçapta bükülmüş örneklerde ise kontrol grubuna göre çok daha düşük direnç değerleri bulunmuştur. Konkav yüzeyde ise her iki ağaç türünde de kontrol grubundan daha düşük direnç değerleri bulunmuştur. Kayın ve Meşe odununda bükülmüş örneklerde buharlama ve set etme yönteminin çekme ve basınç direnci üzerine etkisi hem konkav hem de konveks yüzeyde istatistiki olarak anlamlı değildir. Her iki ağaç türünde de eğilme direnci ve elastikiyet modülü üzerine set etme yönteminin etkisi konkav yüzeyde istatistiki olarak anlamlı iken, konveks yüzeyde anlamsızdır. Buharlamanın etkisi sadece Meşe odununda konkav yüzeyde istatistiki olarak anlamlıdır.Kayın ve Meşe odununda hem konveks hem de konkav yüzeyde ultrasonik ses iletim hızı ve süresi ile eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, çekme direnci ve basınç direnci değerleri arasında % 95 güven düzeyinde anlamlı ilişkiler bulunmuştur. Kayın ve Meşe'de ultrasonik ses iletim hızı ve süresi ölçülerek ilgili tablolardaki denklemler kullanılarak belirtilen statik direnç değerleri tahmin edilebilecektir.Genel olarak tahribatsız ve mikromekanik ölçümlerde elde edilen değerler arasındaki değişimler birbirine benzer bulunmuştur. Yapısal amaçlı veya mobilya gibi yüke maruz kalan kullanım yerlerinde bükülmüş ağaç malzemenin kullanılması durumunda, bükme yarıçapının azalmasına bağlı olarak meydana gelen direnç kayıpları dikkate alınmalıdır.

Abstract:
In this study, changes of some technological properties of Beech (Fagus orientalis Lipsky.) and Oak (Quercus petraea Lieb.) wood bended at different radii were evaluated.The sample trees were harvested from Duzce Forest Enterprises in the north western part of Turkey. Two trees from each wood species having straight stems and with approximately 40 cm diameter were selected and two 4-m long logs from each tree were cut. The logs were sawn to timber at 8 cm thickness. Samples having 2x2 cm cross sections and different lengths were prepared from this timber. The prepared samples except for control group were steamed, bended and setted. The steaming was carried out at two different steam pressures and steaming times. The samples were bended at 300 mm, 200 mm and 100 mm radius. The setting process was performed with a drying room setting and a high frequency setting. Physical (density and springback), nondestructive (ultrasonic velocity and transmission time) and micro-mechanical (modulus of elasticity, bending, tension and compression strength parallel to fibers) properties of bended and unbended samples were determined. Springback was only measured in bended samples. Nondestructive properties were determined parallel and perpendicular to the fibers. Measurements in the parallel direction were taken on one surface of unbended samples and in the three (convex, concave and side) surfaces of bended samples. Perpendicular measurements were carried out in both tangential and radial directions. Micro-mechanical test samples were cut from convex and concave surfaces. Relationships between nondestructive and micro-mechanic tests were determined with regression analyses.The results of this study showed that bended samples of Beech and Oak wood had higher density compared to unbended groups. The density increased with decreasing bending radius in both wood species. The increase in the density of oak wood was higher than that of beech wood. Springback values significantly increased as bending radius decreased. Oak wood had lower springback values compared to Beech wood. The effects of steaming and setting method on the density and springback of Beech and Oak wood were no statistically significant.The highest velocity parallel to the fibers was measured in the convex surface while the lowest was measured in the concave surface. Velocities parallel to the fibers of Beech and Oak wood when bended at 300 mm radius were higher in comparision with control group on both convex and concave surfaces. Velocities parallel to the fibers of Beech and Oak wood in bending at 200 mm radius were approximately equal to the control group in the convex surface and lower in the concave surface. When bended at 100 mm radius velocities were lower than that of control group in both convex and concave surfaces. The parallel velocity decreased with decreasing bending radius on both surfaces. Transmission times had similar relationships to the velocity. The effect of setting method on the parallel velocity and transmission time of Beech and Oak wood were statistically significant on the convex, concave and side surfaces. The effect of steaming on the velocity and transmission time was statistically significant in the concave surface for Beech wood and on the three surfaces for Oak wood.In terms of velocity perpendicular to the fibers, radial velocity was higher than that of tangential velocity. The radial and tangential velocity decreased with decreasing bending radius on both surfaces. Decreases in velocity were higher in the tangential direction than the radial direction. Radial and tangential velocity, bended at a 300 mm radius, was higher than that of control group. However, when bended at 200 mm and 100 mm radii lower radial and tangential velocity values resulted. The effects of steaming and setting method on the radial and tangential velocity and transmission time of Beech and Oak wood were statistically significant.Bending strength, modulus of elasticity in bending, tension strength and compression strength on convex surfaces measured on the micro-mechanic samples were higher than those on concave surfaces. The strength values decreased with decreasing bending radius on both surfaces. On the convex surfaces, strength values of Beech and Oak wood bended at 300 mm radius were higher when compared to control groups while the strength values of the same wood species were lower for 100 mm radius. The values for 200 mm radius, on the other hand, were approximately equal to the control groups value. On the concave surface, all of the bended groups had lower strength values than that of control group. The effect of steaming and setting method on the compression and tension strength of Beech and Oak wood were statistically not significant on both concave and convex surfaces. The effect of setting method on the bending strength and modulus of elasticity of Beech and Oak wood was statistically significant on concave surface and not significant on convex surface. The effect of steaming on the bending strength and modulus of elasticity were statistically significant on only concave surface of Oak wood.Between the velocity and transmission time parallel to the fibers and the bending strength, modulus of elasticity in bending, tension strength and compression strength on both surfaces had a good relationship at the 95 % confidence level. The equations in the related tables can be used for estimation of the strength values by using velocity and transmission times.In general, changes in values between the non-destructive evaluation and micro-mechanic measurements were similar to each other. When using bended wood, which is subject to the pressure of load for structural purposes or furniture, losses in strength due to a decrease in bending radius should be taken into account.