Bazı ağaç türlerinin kesme modüllerinin ultrasonik ve statik yöntemlerle belirlenmesi

Bu çalışmada, ibreli ağaç türlerinden olan kızılçam, karaçam ve sarıçam odunlarında elastik özelliklerinden biri olan kesme modülü, statik ve dinamik yöntemler ile belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan ağaçlar, Türkiye'de yetişen asli ağaç türlerinin alansal dağılımı bakımından ilk üç sırada yer aldığı ve ağaç işleri endüstrisinde sıkça kullanıldığı için tercih edilmiştir. Kızılçam ve karaçam tomruklar Isparta'dan, sarıçam tomruklar ise Bolu'dan temin edilmiştir. Tomruklar Isparta'da biçtirilmiş ve denge rutubetine kadar kurutulmuştur. Kurumuş kerestelerden, tahribatlı ve tahribatsız test örnekleri hazırlanmıştır. Rutubetin kesme modülüne etkisini belirlemek için test örnekleri, 20±1°C sıcaklık ve %45, 65, 75 ve 85 bağıl nem koşullarında dört farklı grup oluşturacak şekilde iklimlendirilmiştir. İklimlendirme sonrası örnek yoğunlukları TS2472'ye göre belirlenmiştir. Sonrasında 1MHz frekanslı yayılım yapan kesme dalgası transdüser ve Olympus EPOCH 650 ultrasonik hata detektörü ile tahribatsız ölçümler gerçekleştirilmiş ve ilgili eşitlikler yardımı ile dinamik kesme modülleri belirlenmiştir. Tahribatsız testlerde 26 yüzeyli polihedral geometriye sahip örnekler kullanılmıştır. Bu örnekler ile elastikiyet matrisinin tüm terimleri, tek bir örnek üzerinden belirlenebilmektedir ve bu çalışmada da matrisin diyagonal terimleri olan kesme modülleri elde edilmiştir. Tahribatlı testlerde ise 45° eksen dışı basma testi uygulanmıştır. Basma testi, 5 tonluk yük hücreli universal test makinası ile gerçekleştirilmiştir. Basma esnasında meydana gelen gerilme-şekil değiştirme verileri Epsilon bi-aksiyal ekstensometre ile elde edilmiştir. Bu veriler, ilgili eşitlikler aracılığı ile statik kesme modülü belirlenmesinde kullanılmıştır. Dinamik ve statik kesme modüllerinin belirlenmesinde elde edilen veriler MS Office ve IBM SPSS v20 yazılımları ile istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve grafik ve tablo olarak verilmiştir. Çalışma sonucunda dinamik kesme modülü değerleri ile statik kesme modülü değerleri en fazla %15,18 fark ile belirlenmiştir. En yüksek fark sarıçam odununun %85RH'deki LT düzleminde belirlenmiştir. Literatürde dinamik yöntemle belirlenen elastik özelliklerin statik yöntemle belirlenenden fazla olduğu ve genellikle bu farkın %20'ye kadar olduğu belirtilse de bazı çalışmalarda bu fark %40'lar civarında da olabilmektedir. Elde edilen bu değeler neticesinde kızılçam, karaçam ve sarıçam'ın literatürde eksik olan rutubete bağlı kesme modülü değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, ultrasonik yöntemin bu değerleri tahmin etmede gerçeğe yakın değerler verdiği de istatistiksel olarak ortaya konulmuştur. Dolayısı ile ultrasonik ölçümlerin yapısal tasarımlarda kesme davranışının ultrasonik yöntem ile malzemeye zarar vermeden yerinde yapılabilmesi mevcut yapıların sağlamlığı ve sağlıklı olup olmadığını belirlemek adına fayda sağlayabilecektir. Bunun yanında statik yöntemle belirlenen kızılçam, karaçam ve sarıçam kesme modülleri ve yoğunluk değerleri kullanılarak eksen dışı basma örneklerinin SEA yapılmış ve modellerin gerilme-şekil değiştirme davranışı ortaya konulmuştur. SEA için gerekli olan diğer elastik sabitler (Young's modülleri ve Poisson oranarı) litertürden elde edilmiştir. Statik testlerden elde edilen yük deformasyon eğrileri, gerilme-şekil değiştirme eğrilerine dönüştürülmüş ve SEA ile elde edilen gerilme-şekil değiştirme doğruları ile karşılaştırılmıştır. SEA sonuçlarının statik test sonuçları ile uyumluluk gösterdiği belirlenmiştir.