T.C.
DÜZCE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MİKRO BOYUTLU ÖRNEKLERDE MEŞE ODUNUNUN BAZI
MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE RUTUBETİN ETKİSİNİN
BELİRLENMESİ VE STANDART BOYUTLU ÖRNEKLERLE
KARŞILAŞTIRILMASI
OGÜN KORKMAZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN
PROF. DR. ÜMİT BÜYÜKSARI
BEYAN
Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.
18 Eylül 2018
TEŞEKKÜR
Yüksek Lisans öğrenimimde ve bu tezin hazırlanmasında gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli hocam Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI’ya en içten dileklerimle teşekkür ederim.
Bu çalışma boyunca yardımlarını ve desteklerini esirgemeyen sevgili aileme ve çalışma arkadaşlarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Bu tez çalışması, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TUBİTAK) 112O815 numaralı proje ve Düzce Üniversitesi BAP-2017.02.03.718 numaralı Yüksek Lisans Tez Projesiyle desteklenmiştir.
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
ŞEKİL LİSTESİ ... vii
ÇİZELGE LİSTESİ ... viii
ÖZET ... xii
ABSTRACT ... xiii
1.
GİRİŞ ... 1
2.
LİTERATÜR ÖZETİ ... 3
2.1.SAPSIZMEŞEHAKKINDAGENELBİLGİLER ... 3
2.1.1. Botanik Özellikleri ... 3 2.1.2. Doğal Yayılışı ... 3 2.1.3. Makroskopik Özellikleri ... 3 2.1.4. Mikroskopik Özellikleri ... 4 2.1.5. Fiziksel Özellikleri ... 4 2.1.6. Mekanik Özellikleri ... 4 2.1.7. Kimyasal Özellikleri... 5
2.1.8. Önemli Kullanım Alanları ... 5
2.2.MEKANİKTESTYÖNTEMLERİ ... 5
2.2.1. Standart Boyutlu Mekanik Test Yöntemleri ... 5
2.2.2. Mikro Boyutlu Mekanik Test Yöntemleri ... 6
2.3.RUTUBETİNMEKANİKÖZELLİKLERÜZERİNEETKİSİ ... 8
3.
MATERYAL VE YÖNTEM ... 10
3.1.DENEMEAĞAÇLARININTEMİNİ ... 10
3.2.DENEYÖRNEKLERİNİNHAZIRLANMASI ... 11
3.3.STANDARTBOYUTLUÖRNEKLERDEYAPILANTESTLER ... 13
3.3.1. Eğilme Direnci ... 14
3.3.2. Eğilmede Elastikiyet Modülü ... 14
3.3.3. Liflere Paralel Çekme Direnci ... 15
3.3.4. Liflere Paralel Basınç Direnci ... 15
3.4.MİKROBOYUTLUÖRNEKLERDEYAPILANTESTLER ... 16
3.4.1. Eğilme Direnci ... 16
3.4.2. Eğilmede Elastikiyet Modülü ... 17
3.4.3. Liflere Paralel Çekme Direnci ... 17
3.4.4. Liflere Paralel Basınç Direnci ... 18
3.5.İSTATİSTİKANALİZLER ... 18
4.
BULGULAR VE TARTIŞMA ... 20
4.1.STANDARTVEMİKROBOYUTLUTESTLEREAİTBULGULAR ... 20
4.1.2. Eğilmede Elastikiyet Modülüne Ait Bulgular... 22
4.1.3. Liflere Paralel Çekme Direncine Ait Bulgular ... 25
4.1.4. Liflere Paralel Basınç Direncine Ait Bulgular... 28
4.2.STANDARTVEMİKROBOYUTLUÖLÇÜMLERARASINDAKİ İLİŞKİLEREAİTBULGULAR ... 31
4.2.1. Eğilme Direnci Değerleri İlişkisi ... 31
4.2.2. Eğilmede Elastikiyet Modülü Değerleri İlişkisi ... 32
4.2.3. Liflere Paralel Çekme Direnci Değerleri İlişkisi ... 34
4.2.4. Liflere Paralel Basınç Direnci Değerleri İlişkisi ... 36
4.3.MİKROBOYUTLUÖRNEKLERDERUTUBETİNETKİSİ ... 37
4.3.1. Rutubetin Eğilme Direnci Üzerine Etkisi ... 37
4.3.2. Rutubetin Eğilmede Elastikiyet Modülü Üzerine Etkisi ... 39
4.3.3. Rutubetin Liflere Paralel Çekme Direnci Üzerine Etkisi ... 40
4.3.4. Rutubetin Liflere Paralel Basınç Direnci Üzerine Etkisi ... 41
5.
SONUÇ VE ÖNERİLER ... 44
6.
KAYNAKLAR ... 48
vii
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 3.1. Meşe tomrukları ... 10
Şekil 3.2. 60 cm uzunluğundaki taslaklar. ... 11
Şekil 3.3. Örnek numaralandırma. ... 12
Şekil 3.4. Eğilme ve basınç direnci taslakların hazırlanması ve örneklerin kesim şeması (Ölçüler cm). ... 12
Şekil 3.5. Çekme direnci taslakların hazırlanması ve örneklerin kesim şeması (Ölçüler cm). ... 13
Şekil 3.6. Standart boyutlu örneklerde eğilme deneyinin yapılması. ... 14
Şekil 3.7. Standart boyutlu örneklerde basınç direnci deneylerinin yapılması. ... 16
Şekil 3.8. Mikro boyutlu eğilme direnci deney örneği ve deneyin yapılması. ... 17
Şekil 3.9. Mikro boyutlu çekme direnci örneklerinin hazırlanması. ... 18
Şekil 4.1. Meşe standart ve mikro boyutlu eğilme direnci değerleri arasındaki ilişki grafiği. ... 32
Şekil 4.2. Meşe standart ve mikro boyutlu eğilmede elastikiyet modülü değerleri arasındaki ilişki grafiği. ... 34
Şekil 4.3. Meşe standart ve mikro boyutlu çekme direnci değerleri arasındaki ilişki grafikleri. ... 35
Şekil 4.4. Meşe standart ve mikro boyutlu basınç direnci değerleri arasındaki ilişki grafiği. ... 37
viii
ÇİZELGE LİSTESİ
Sayfa No Çizelge 3.1. Deneme ağaçlarına ait bilgiler. ... 11 Çizelge 3.2. Hedeflenen DRM için kullanılan sıcaklık ve bağıl nem değerleri. ... 16 Çizelge 4.1. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu eğilme direnci değerleri
tanımlayıcı istatistikler. ... 20 Çizelge 4.2. Meşe odunu eğilme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları. ... 21 Çizelge 4.3. Standart ve mikro boyutlu meşe odunu eğilme direnci değerleri duncan
testi sonuçları. ... 22 Çizelge 4.4. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu eğilmede elastikiyet modülü
değerleri tanımlayıcı istatistikler. ... 23 Çizelge 4.5. Meşe odunu eğilmede elastikiyet modülü değerleri çoklu varyans
analizi sonuçları. ... 24 Çizelge 4.6. Meşe odunu eğilme direnci değerleri Duncan testi sonuçları. ... 25 Çizelge 4.7. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu çekme direnci değerleri
tanımlayıcı istatistikler. ... 25 Çizelge 4.8. Meşe odunu çekme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları. ... 27 Çizelge 4.9. Standart ve mikro boyutlu meşe odunu eğilme direnci değerleri duncan
testi sonuçları. ... 28 Çizelge 4.10. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu basınç direnci değerleri
tanımlayıcı istatistikler. ... 29 Çizelge 4.11. Meşe odunu basınç direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları. .... 30 Çizelge 4.12. Standart ve mikro boyutlu meşe odunu eğilme direnci değerleri
duncan testi sonuçları. ... 30 Çizelge 4.13. Standart ve mikro boyutlu eğilme direnci değerleri ilişkisi. ... 31 Çizelge 4.14. Standart ve mikro boyutlu eğilmede elastikiyet modülü değerleri
ilişkisi. ... 33 Çizelge 4.15. Standart ve mikro boyutlu çekme direnci değerleri ilişkisi. ... 34 Çizelge 4.16. Standart ve mikro boyutlu basınç direnci değerleri ilişkisi. ... 36 Çizelge 4.17. Farklı rutubetlerde mikro boyutlu örneklerde eğilme direnci
değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 37 Çizelge 4.18. Rutubetin eğilme direnci üzerine etkisi varyans analizi sonuçları. ... 38 Çizelge 4.19. Rutubetin eğilme direnci üzerine etkisi duncan testi sonuçları. ... 38 Çizelge 4.20. Farklı Rutubetlerde mikro boyutlu örneklerde eğilmede elastikiyet
modülü değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 39 Çizelge 4.21. Rutubetin eğilmede elastikiyet modülü üzerine etkisi varyans analizi
sonuçları. ... 39 Çizelge 4.22. Rutubetin eğilmede elastikiyet modülü üzerine etkisi duncan testi
sonuçları. ... 40 Çizelge 4.23. Farklı rutubetlerde mikro boyutlu örneklerde çekme direnci
değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 40 Çizelge 4.24. Rutubetin çekme direnci üzerine etkisi varyans analizi sonuçları. ... 41 Çizelge 4.25. Rutubetin çekme direnci üzerine etkisi duncan testi sonuçları. ... 41 Çizelge 4.26. Farklı rutubetlerde mikro boyutlu örneklerde basınç direnci
ix
değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler. ... 42 Çizelge 4.27. Rutubetin basınç direnci üzerine etkisi varyans analizi sonuçları. ... 42 Çizelge 4.28. Rutubetin basınç direnci üzerine etkisi duncan testi sonuçları. ... 43
x
KISALTMALAR
DRM Denge rutubet miktarı
xi
SİMGELER
A Enine kesit alanı
b Örnek genişliği
Cv Varyasyon Katsayısı
E Elastikiyet modülü
Em % m rutubetteki elastikiyet modülü E12 % 12 rutubetteki elastikiyet modülü
f Eğilme miktarı
h Örnek yüksekliği
Ls Dayanak noktaları arasındaki açıklık m2 Deney anındaki örnek rutubeti
N Örnek sayısı
Pmax Kırılma anındaki kuvvet
SE Standart hata
X Aritmetik ortalama
Xmax Maksimum değer
Xmin Minimum değer
δ Standart sapma
δb Liflere paralel basınç direnci
δbm % m rutubetteki basınç direnci δb12 % 12 rutubetteki basınç direnci
δç Liflere paralel çekme direnci
δE Eğilme direnci
δEm % m rutubetteki eğilme direnci δE12 % 12 rutubetteki eğilme direnci
xii
ÖZET
MİKRO BOYUTLU ÖRNEKLERDE MEŞE ODUNUNUN BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE RUTUBETİN ETKİSİNİN BELİRLENMESİ VE
STANDART BOYUTLU ÖRNEKLERLE KARŞILAŞTIRILMASI
Ogün KORKMAZ Düzce Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi
Danışman: Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI Eylül 2018, 50 sayfa
Bu çalışmanın amacı mikro boyutlu sapsız meşe odununun bazı mekanik özellikleri üzerine rutubetin etkisinin belirlenmesi ve standart boyutlu örnekler ile arasındaki ilişkilerin belirlenmesidir. Deneme ağaçları Düzce Orman Bölge Müdürlüğü’nden temin edilmiştir. Düzgün gövdeli 6 ağaç deneme ağacı olarak kesilmiş ve 3 m uzunluğunda tomruklar alınmıştır. Mikro ve standart boyutlu örnekler bu tomruklardan elde edilen kerestelerden hazırlanmıştır. Standart boyutlu örnekler 20 °C sıcaklık ve % 65 bağıl nemde klimatik kabinde klimatize edilerek rutubetlerinin % 12 olması sağlanırken mikro boyutlu örnekler klimatik kabinde veya suya batırılarak rutubetlerinin % 8, % 12, % 16, % 20 ve lif doygunluğu noktası üzeri olması sağlanmıştır. Mikro ve standart boyutlu örneklerde eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, liflere paralel çekme ve liflere paralel basınç direnci değerleri ölçülmüş, ayrıca mikro boyutlu örnekler üzerine rutubetin etkisi tespit edilmiştir. Sapsız meşe odununda, standart ve mikro boyutlu örneklerde sırasıyla eğilme direnci 99,4 N/mm2 ve 71,2 N/mm2, eğilmede elastikiyet modülü 11394,1 N/mm2 ve 2741,3 N/mm2, liflere paralel çekme direnci 93,8 N/mm2, ve 98,7 N/mm2, liflere paralel basınç direnci ise 46,6 N/mm2 ve 45,4 N/mm2 olarak bulunmuştur. Sonuçlar eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve liflere paralel basınç direnci değerlerinin mikro boyutlu örneklerde, liflere paralel çekme çekme direncinin ise standart boyutlu örneklerde daha yüksek olduğunu göstermiştir. Meşe odununda rutubetin ölçülen tüm mekanik özellikler üzerine etkisi istatistiki olarak anlamlı bulunmuştur. Regresyon analizi standart ve mikro boyutlu örneklerin mekanik özellikleri arasında pozitif doğrusal ilişki olduğunu göstermiştir. Mikro boyutlu örnekler standart boyutlu örneklerin hazırlanmasının mümkün olmadığı durumlarda mekanik özelliklerin tahmin edilmesinde kullanılabilir.
Anahtar sözcükler: Mekanik özellikler, Meşe odunu, Mikro-mekanik, Rutubet.
xiii
ABSTRACT
DETERMINATION OF THE EFFECT OF MOISTURE CONTENT ON SOME MECHANICAL PROPERTIES OF MICRO-SIZE OAK WOOD AND
COMPARISON WITH STANDARD SIZE SAMPLES
Ogün KORKMAZ Düzce University
Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Forest Industry Engineering
Master’s Thesis
Supervisor: Prof. Dr. Ümit BÜYÜKSARI September 2018, 50 pages
The aim of this study was to determine the effect of moisture content on some mechanical properties of micro-size Sessile oak wood and investigate the correlation between micro- and standard-size specimens. Sample trees were harvested from the Duzce Forest Enterprises in the northwestern part of Turkey. Six trees having straight stems were selected as sample trees. Logs of 3 m in length were cut from each tree. Micro- and standard-size test samples were prepared from lumbers cut from these logs. Standart-size specimens were conditioned in a climate chamber at a temperature of 20 °C and a relative humidity of 65 % for three weeks to target moisture content of 12 % while micro-size specimens were conditioned in a climate chamber or soak water at different temperatures and relative humidities to target moisture content of 8 %, 12 %, 16 %, 20 %, and >Fiber saturation point before testing. Bending strength, modulus of elasticity in bending, compression strength parallel to grain and tensile strengthparallel to grain were determined using micro- and standard-size mechanical test samples. In the micro- and standard size samples, bending strengths were evaluated as 71.2 MPa and 99.4 MPa, modulus of elasticity in bending as 2741.3 MPa and 11394.1 MPa tensile strengths as 98.7 MPa and 93.8 MPa and compression strengths as 45.4 MPa and 46.6 MPa respectively. The results showed that the bending strength, modulus of elasticity and compression strength of the micro-size samples were lower compared to the standard-size samples, while the tensile strength was higher in the micro-size samples. The effect of moisture content on the all measured mechanical properties of Oak wood was also statistically significant. Furthermore, the regression analyses indicated a positive linear regression between the mechanical properties of micro- and standard-size samples. Micro-size specimens can be used to estimate the mechanical properties of Oak wood when obtaining standard-size specimens is not possible.
1
1. GİRİŞ
Masif ağaç malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde, ilgili standartlara göre hazırlanmış küçük boyutlu-kusursuz örnekler ile büyük boyutlu-kusur içerebilen örnekler kullanılmaktadır [1]–[9]. Son yıllarda bireysel liflerin, ilkbahar ve yaz odunu tabakalarının ve yongaların mekanik özelliklerinin belirlenmesinde mikro boyutlu örnekler kullanılmaya başlanmıştır. Mikro boyutlu örneklerle ilgili bir standart bulunmamaktadır. Bu nedenle, mikro boyutlu örneklerle ilgili yapılan çalışmalarda çalışmanın amacına göre örnek boyutları ve yükleme hızları değişmektedir [8]. Mikro boyutlu örneklerde genel olarak basınç direnci, çekme direnci, eğilme direnci ve çekme ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri tespit edilmektedir.
Direnç değerleri hesaplanırken aynı ağaçtan hazırlanan standart boyutlu örnekler ile mikro boyutlu örneklerin değer karşılaştırılması konusunda büyük bir literatür boşluğu bulunmaktadır. Yapılan çalışmalarda [6], [10], [11] standart boyutlardaki direnç değerleri ile mikro boyutlu direnç değerleri karşılaştırıldığında, mikro boyutlu örneklerin standart boyutlu örneklere oranla direnç değerlerinin daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Daha doğrı sonuçlar elde edebilmek ve standart boyutlu örnekler ile mikro boyutlu örneklerin karşılaştırmasının yapılması için aynı ağaçtan örnekler alınmalıdır. Çünkü her ne kadar aynı tür olsa dahi ağacın genetik özellikleri, yetişme ortamı ve yaşı mekanik özellikler üzerinde son derece etkili olmaktadır.
Standart boyutlu test yöntemlerinde eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin belirlenmesinde 2x2x30-38 cm, liflere paralel çekme direncinin belirlenmesinde ise 1,5x5x35-40 cm boyutlarındaki örnekler kullanılmaktadır. Mikro boyutlu örnekler kullanılarak yapılan testlerin gelişmesi ile çok daha küçük boyutlu örneklerin kullanılacak olması, yapılacak olan bilimsel çalışmalarda kısıtlı olan orman kaynaklarından daha rasyonel şekilde değerlendirilmesini sağlayacaktır. Ayrıca, deney materyalinin taşıma, depolama ve kurutma vb. işlemlerinde büyük kolaylıklar sağlanacaktır.
Mikro-mekanik yöntemlerin gelişmesi ile standart boyutlu ve kusur içerebilen örneklere göre daha doğru ve örnek alınacak ağaç malzemeden büyük oranda tasarruf edilecektir.
2
Ayrıca, alınan mikro boyutlu orneklerin taşıma, depolama ve kurutma vb. işlemleri çok daha kolay bir şekilde sağlanacaktır. Bir ahşap yapı elemanının kullanım yerinde zamanla direnç değerlerine bağlı olarak değiştirilip değiştirilmeyeceğine karar verilmesi gerektiği durumlarda mikro boyutlu örnekler alarak en doğru sonucu en zarar ile elde edebileceğiz. Fakat bu durum standart yöntemler kullanıldığında ya örnek hiç alınamaz ya da yapıya ve yapı elemanına daha fazla zarar verir. Yani mikro-mekanik yöntemlerin gelişmesiyle kullanım yerinde ahşaba fazla bir zarar vermeden mekanik özellikleri test edilebilecektir. Bu sayede periyodik olarak kontrolleri daha sağlıklı yapılabilecek, zamanla gerçekleşen değişimler de takip edilebilecek. Tarihi öneme sahip malzemelerde de bakım ve onarım tedbirleri en doğru şekilde uygulanması sağlanacaktır.
Ülkemizde yetişen ağaç türlerinin mikro-mekanik özellikleri ile ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Sayan [12] yaptığı yüksek lisans tez çalışmasında sarıçam örneklerinde mikro-mekanik testler yapmıştır. Ortalama elastikiyet modülü, eğilme direnci, liflere paralel çekme ve liflere paralel basınç direnci değerlerini sırasıyla 2883,9 N/mm2, 62,4 N/mm2, 91,5 N/mm2 ve 36,3 N/mm2 olarak belirlemiştir. Ayrıca, mikro boyutlu örneklerde eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve basınç direncinin standart boyutlulara göre daha düşük olduğunu bulmuştur. Büyüksarı [13] farklı yarıçaplarda bükülmüş ve bükülmemiş Kayın ve Meşe örneklerinde mikro-mekanik testler yapmış ve bükülmemiş Kayın ve Meşe örneklerinde eğilme direnci, elastikiyet modülü, liflere paralel çekme ve liflere paralel basınç direnci değerlerini sırasıyla 125,7 N/mm2 ve 122,8 N/mm2, 9920,5 N/mm2 ve 10142,8 N/mm2, 152,9 N/mm2 ve 107,5 N/mm2, ve 54,7 N/mm2 ve 56,7 N/mm2 olarak belirlemiştir.
Ülkemizde ve dünyada mikro boyutlu örneklerde mekanik özelliklerin tespiti ile ilgili mevcut bir standardın bulunmaması neticesinde araştırma sonuçlarının sağlıklı olarak karşılaştırma yapılamaması, mekanik özelliklerin mikro mekanik test metodları ile de belirlenebileceğinin ortaya konması, diğer test metotlarına nazaran mikro mekanik test metotlarının avantajlı yönlerinin ön plana çıkarılması ve standart boyutlu örneklerle yapılan mekanik testlerin sonuçları ile istatistiksel bir bağlantının saptanabilmesi düşünceleriyle bu çalışmanın yapılmasına karar verilmiştir. Bu tez çalışmasının ana amacı; Türkiye’de yetişen Sapsız Meşe (Quercus petraea Lieb.) odununun mikro-mekanik özelliklerinin belirlenmesi, rutubetin etkisinin ortaya konulması ve standart boyutlardaki örneklerden elde edilen değerlerle olan ilişkilerinin belirlenmesidir.
3
2. LİTERATÜR ÖZETİ
2.1. SAPSIZ MEŞE HAKKINDA GENEL BİLGİLER 2.1.1. Botanik Özellikleri
Sapsız meşe, 30 metreye kadar boy uzaması yapabilen ve her sene yaprak döken dar tepeli orman ağacıdır. Olgun gövdesindeki kabuğunda boyuna derin ve dar aralıklı çatlaklar bulunur. Açık gri bir renge sahiptir fakat genç sürgünler kırmızımsı kahverengi renkte ve kabuğu çıplaktır. Yapraklarının sapları uzun ve dibe doğru daralan yapıya sahiptir. Yapraklarının yapısı genellikle simetriktir, lobları düzenlidir ve fazla derin değildir. Yaprak sap uzunluğu 1 ile 3,5 cm arasında değişmektedir. Tomurcuklarının boyutu 7 mm’ye kadar büyük, dolgun, tilki sarısı renginde ve pullarla örtülmüştür. Meyve kadehi sapsız olarak sürgün üzerindedir ve olgunlaşması 1 yılda tamamlanır [14], [15].
2.1.2. Doğal Yayılışı
Sapsız Meşe’nin genel yayılış alanı Avrupa, Balkanlar, Trakya ve Anadolu’dur. Anadoluda ise 3 farklı türü bunulur. Bunlardan Quercus petraea subsp. petraea; Kırklareli, Tekirdağ ve Bolu bölgelerinde, Quercus petraea subsp. iberica; Marmara ve tüm Karadeniz bölgesinde, Artvin-Çoruh vadisinde, Trabzon, Gümüşhane yörelerinde, Quercus petraea subsp. pinnatiloba; Doğu ve Güneydoğu Anadolu’da, Amanos ile Antitoros bölgelerinde yayılmaktadır [14].
2.1.3. Makroskopik Özellikleri
Sapsız meşenin diri odunu çoğunlukla genişliği 2-5 cm olup sarımsı beyaz renkte ve dardır. Özodunu ise açık kahverengi ile sarımsı kahverengindedir. Yıllık halka sınırları belirgindir. İlkbahar odunu traheleri çok büyük, çıplak gözle görülebilir ve 1-5 adet genişlikte bir yıllık halka oluşturur. Sapsız Meşe’de ilkbahar odunu traheleri 1-2 sıralı, traheler yuvarlak enine kesitte ve ilkbahar odunundan yaz odununa geçiş hızlıdır. Radyal kesitte traheler kaba iğne çizikli, tül teşekkülatı ile doludur. Yaz odunu traheleri çok sayıda, küçük, doku içerisinde alev şeklinde yayılmışlardır [16].
4
Özışınları tek sıralı veya çok sıralı olmak üzere iki çeşittir. Kalın olanlar 1 mm’dn daha geniştir. Kalın öz ışınları arası 2-6 mm, ince özışınları arası ise 0,1 mm’dir. Tekstür kaba, genllikle düzgün bazen düzensiz lifli, parlak, dekoratif, set ve ağır bir odunu vardır [16].
2.1.4. Mikroskopik Özellikleri
Traheler halkalı dizilişte, ilkbahar odunu traheleri çok büyük, teğet çapları 400 μm kadar, tek tek veya çoklu kümeler oluştururlar. Yaz odunu traheleri küçük( 30-140 μm) ve çok sayıda bulunurlar. Ayrıca yıllık halka sınırına doğru gittikçe çapları azalmaktadır.
Sapsız meşeler basit tip perforasyon tablaları bulundurmaktadır. Içleri fazla miktarda tüllerle doludur. Boyuna paranşimlerin sayısı çoktur. Apotheal dağıık ve apotheal teğet şeritli düzendedirler [16]. Özışınları homojen yapıda ve iki ayrı genişliktedir. Tek sıralılar 25 hücre yüksekliğinde ve aralarındaki mesafe düzensiz, geniş olanlar 20 hücreden daha geniş (0,5-1,0 mm) ve birkaç cm yüksekliktedir. Esas doku kalın çeperli (lümen çapının 1/3’ü kadar) libriform lifleri, lif traheidleri ve vasisentrik traheidlerden oluşur [16].
2.1.5. Fiziksel Özellikleri
Sapsız Meşe odununun tam kuru yoğunluğu 0,65 g/cm3, hava krusu yoğunluğu 0,69 g/cm3 ‘tür. Radyal, teğet ve hacimsel daralma değerleri ise sırasıyla % 4,0, % 7,8 ve % 12,2’dir [16].
Gürsu [17] Karabük’ te yetişen sapsız meşe odunlarıyla yaptığı çalışmada tam kuru yoğunluk değerini ortalama 0,666 g/cm3 olarak bulmuştur ve radyal, teğet ve hacimsel daralma değerlerini sırasıyla % 5,24, % 9,55 ve % 14,81 ölçmüştür. Ayrıca Lif Doygunluğu Noktası (LDN) % 26 olarak hesaplamıştır.
Şanlı [18] sapsız meşe odununun tamkuru yoğunluğunu 0,716 g/cm3 olarak hesaplamıştır. Radyal, teğet ve hacimsel genişleme değerlerini de sırasıyla % 5,77, % 9,58 ve % 16,42 olarak bulmuştur.
2.1.6. Mekanik Özellikleri
Sapsız Meşe odununun eğilmede elastikiyet modülü 11500 N/mm2, eğilme direnci 86 N/mm2, liflere paralel basınç direnci 60 N/mm2, liflere paralel çekme direnci 88 N/mm2 ve dinamik eğilme direnci 0,59 kpm/cm2’dir [16]. Gürsu [17] Karabük’te yetişen Sapsız
5
Meşe odununun eğilmede elastikiyet modülünü 11300 N/mm2, eğilme direncini 118,5 N/mm2, liflere paralel basınç direncini 60,6 N/mm2 ve dinamik eğilme direncini 0,59 kpm/cm2 olarak belirlemiştir. Şanlı [18] sapsız meşe odunun eğilmede elastikiyet modülünü 13882 N/mm2, eğilme direncini 132,2 N/mm2, liflere paralel basınç direncini 64,1 N/mm2 olarak bulmuştur.
2.1.7. Kimyasal Özellikleri
Saplı Meşe öz ve diri odunu sırasıyla % 85,2 ve % 85,28 holoselüloz, % 23,3 ve % 22,27 lignin, % 22,15 ve % 22,38 pentozan içermektedir. Etil alkol-benzen, etil alkol, sıcak su ve %1’lik NaOH çözünürlükleri sırasıyla özodunda % 2,96, % 0,95, % 4,84 ve % 20,81, diri odunda ise % 3,68, % 1,43, % 6,24 ve % 22,63 olarak bulunmuştur [19].
2.1.8. Önemli Kullanım Alanları
Meşe odununun çok geniş bir kullanım alanı vardır. Yapı ve konstrüksiyon malzemesi, köprü, vagon yapımı, merdiven basamağı, parke, masif mobilya, kutu, sandık, palet, küçük gemi yapımı, tarım aletleri, araba tekerleği, alet sapları, fıçı ve travers yapımında kullanılır. Dar yıllık halkalılar mobilya, tornacılık ve çok değerli kesme kaplama yapımında kullanılmaktadır [16].
2.2. MEKANİK TEST YÖNTEMLERİ
Ağaç malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde; standartlarda belirtilen küçük boyutlu-kusursuz örnekler, büyük boyutlu-kusur içerebilen örnekler, hücre boyutlu örnekler ve mikro boyutlardaki örnekler kullanılmaktadır.
2.2.1. Standart Boyutlu Mekanik Test Yöntemleri
Küçük boyutlu ve kusursuz örnekler kullanılarak ilgili standartlara göre ağaç malzemenin mekanik özellikleri belirlenmektedir. Türk Standartları Enstitüsü tarafından her bir mekanik özellik için ayrı ayrı olmak üzere yayınlanan standartlarda genel olarak kullanılacak makinenin kapasitesi, test hızı, kullanılacak örnek boyutları, klimatizasyon şartları, mekanik özelliklerin nasıl hesaplanacağı, deney sonrası örnek rutubetinin tespit edilmesi ve gerekli ise rutubet dönüşümünün nasıl yapılacağı belirtilmektedir. Standart boyutlu örneklerde eğilme direnci TS 2474/1976 [20], eğilmede elastikiyet modülü TS 2478/1976 [21], liflere paralel çekme direnci TS 2475/1976 [22], liflere paralel basınç direnci TS 2595/1977 [23] standartlarına göre yapılmaktadır.
6
2.2.2. Mikro Boyutlu Mekanik Test Yöntemleri
Mikro-mekanik yöntemler son yıllarda farklı kullanım alanlarındaki malzemelerin mekanik özelliklerinin tespitinde kullanılmaya başlanmıştır. Bireysel liflerin, ilkbahar ve yaz odunu tabakalarının ve yongaların mekanik özelliklerinin belirlenmesinde mikro boyutlu örnekler kullanılmaktadır. Mikro boyutlu örneklerle genel olarak basınç direnci, çekme direnci, eğilme direnci ve elastikiyet modülü değerleri tespit edilmektedir. Jeong [8] mikro boyutlu örneklerle ilgili yapılan çalışmalarda çalışmanın amacına göre kullanılan örnek boyutları ve yükleme hızlarının değiştiğini belirtmektedir. Mikro boyutlardaki örneklerde örnek boyutları ve yükleme hızları amaca göre değişmesi elde edilen ölçüm sonuçlarının karşılaştırılmasını güçleştirmektedir [8].
Hindman ve Lee [7] mikro boyutlu örneklerde yapılan mekanik testlerle ilgili olarak yayınlanmış bir standart bulunmadığını ve yaptıkları çalışmada ASTM D 143 standardını referans aldıklarını belirtmişlerdir. Genel olarak mikro örneklerde elde edilen direnç değerleriyle o ağaç türünün literatürdeki direnç değerleri karşılaştırılmıştır [6], [11], [24]. Sayan [12] aynı ağaçtan hazırlanan mikro boyutlu örnekler ile standart boyutlu örneklerden edilen direnç değerlerini karşılaştırmıştır. Mikro-mekanik yöntemlerle elde edilen direnç değerleri, standart boyutlardaki örneklerden elde edilen verilerle kıyaslandığında daha düşüktür [6], [11], [24]. Cai ve diğerleri [6] Söğüt (Salix spp.), Lale ağacı (Liriodendron tulipifera L.), Meşe (Quercus spp.) ve Çam (Pinus taeda) türlerinin yongaları kullanılarak yapılan çekme direnci testinde elde edilen çekme direncinin bu türler için Wood Handbook [25]’da verilen değerlerden sırasıyla % 31,1, % 44,2, % 36,2 ve % 73,4 daha düşük olduğunu belirtmektedirler. Sayan [12] Sarıçam odununda mikro boyutlu örneklerin standart boyutlu örneklere göre eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve basınç direnci değerlerinin daha düşük, çekme direnci değerinin ise daha yüksek olduğunu bulmuştur.
Hunt ve diğerleri [2] Lale ağacı yongalarında (strand) çekme direnci ve çekmede elastikiyet modülünü ölçtükleri çalışmada, 2224 N kapasiteli yük hücresi ve 1,9 mm/dak yükleme hızı kullanmışlardır. Ayrıca, stres dalga yöntemi ile ölçtükleri dinamik eğilme direnci ile çekmede elastikiyet modülü değerleri arasında basit doğrusal regresyon analizi yapmışlardır. Aradaki ilişkinin istatistiki olarak anlamlı ve belirlilik katsayısının 0,69 olduğunu belirtmektedirler.
Deomano ve Zink-Sharp [5] Lale ağacı, Çam (Pinus spp.) ve Sığla (Liquidambar styraciflua L.) odunu yongalarından (flake) 25 mm x 5 mm x 0,6 mm boyutlarında
7
hazırladıkları örneklerde eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerini belirlemişlerdir. Yükleme hızı 2,54 mm/dak’dır. Lale ağacı, Çam ve Sığla için eğilme direnci sırasıyla 89,0 N/mm2, 66,0 N/mm2 ve 78,6 N/mm2, elastikiyet modülü değerleri ise 5829,4 N/mm2, 4086,9 N/mm2 ve 4430,6 N/mm2 olarak bulmuşlardır.
Zink-Sharp ve Price [11] Sığla, Lale ağacı ve Akçaağaç (Acer rubrum) türlerinde, boyutları 1x1x4 mm olan örneklerde basınç direnci değerini belirlemişlerdir. Deneyler yapılırken örnekler, % 12 rutubete sahiptir ve 0,029 mm/dak yükleme hızlarıyla yapılmıştır. Deney sonrasında Sığla, Lale ağacı ve Akçaağaç için basınç direnci değerlerini sırasıyla 39,2 N/mm2, 33,5 N/mm2 ve 41,6 N/mm2 olarak bulmuşlardır. Ayrıca, mikro-mekanik örneklerde buldukları sonuçları Wood Handbook [25]’da bu ağaç türleri için verilen ortalama basınç direnci değerleri ile karşılaştırmışlar ve mikro-mekanik örneklerde buldukları direnç değerlerinin daha düşük olduğunu tespit etmişlerdir. Elde edilen değerlerin daha düşük olmasının nedenlerinin örnek boyutu ve örnek hazırlama esnasında oluşabilecek zararlar olduğunun belirtmişlerdir.
Jeong ve diğerleri [9] Çam odununda (Southern pine) yükleme hızı ve örnek kalınlığının çekme direnci ve çekmede elastikiyet modülü üzerine etkisini incelemişlerdir. Üç farklı yükleme hızı (0,102 mm/dak, 0,254 mm/dak ve 0,406 mm/dak) ve 4 farklı örnek kalınlığı (0,381 mm, 0,794 mm, 1,91 mm ve 3,81 mm) kullanmışlardır. Sonuçlar, kalınlık arttıkça (3,81 mm kalınlık hariç) çekme direnci ve çekmede elastikiyet modülünün arttığını göstermiştir. 3,81 mm kalınlığındaki örneklerin tümü deney başlıklarından kaydığı için daha düşük elastikiyet modülü değeri vermiştir. İstatistik analizler, çekme direnci ve çekmede elastikiyet modülü üzerine yükleme hızının etkisinin istatistiki olarak anlamsız, fakat örnek kalınlığının anlamlı derecede etkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca, test sonuçlarındaki değişimi azaltmak için küçük boyutlu örneklerde 0,254 mm/dak yükleme hızı ve 0,794 mm ve 1,91 mm örnek kalınlığı kullanılmasını tavsiye etmişlerdir.
Price [24] Sığla odununda kopma bölgesi uzunluğunun çekme direnci ve çekmede elastikiyet modülü üzerine etkisini incelemiştir. Sonuç olarak; kopma bölgesi uzunluğunun artması çekme direncinin arttığını çekmede elastikiyet modülünün azaldığını bulmuştur. Ayrıca, deneylerde kullandığı yongaların (strand) direncinin aynı ağaç türünün standart boyutlardaki örneklerinden elde edilen direnç değerlerinden daha düşük olduğunu belirtmiştir. Benzer sonuçlar, Cai ve diğerleri [6] tarafından da bulunmuştur.
8
Büyüksarı [26] mikro boyutlu Meşe odunu örneklerinde yükleme hızının eğilme direnci, elastikiyet modülü, çekme direnci ve basınç direnci üzerine etkisini araştırdığı çalışmada; 1. yükleme hızını ilgili TSE standartlarındaki hız değeri, 2. ve 3. hız değerlerini ise standart hız değerinin yarısı ve çeyreği olarak aldığı çalışmada yükleme hızının elastikiyet modülü, çekme direnci ve basınç direncini istatistiki olarak anlamlı bir şekilde etkilediğini, eğilme direnci değerlerinde ise anlamlı bir değişikliğe neden olmadığını belirtmektedir. Büyüksarı [27] mikro boyutlu Sarıçam odununda yaptığı çalışmada yükleme hızının elastikiyet modülü ve basınç direncini istatistiki olarak anlamlı bir şekilde etkilediğini, çekme ve eğilme direnci değerlerinde ise anlamlı bir değişikliğe neden olmadığını ortaya koymuştur.
Büyüksarı ve diğerleri [28] Sarıçam odunun eğilme özellikleri üzerine örnek boyutunun etkisini incelediği çalışmada; standart ve mikro boyutlu örneklerde eğilme direncini sırasıyla 72,8 MPa ve 62,4 MPa, eğilmede elastikiyet modülünü 9917 MPa ve 2884 MPa olarak bulmuşlardır. Standart boyutlu örneklerde eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin mikro boyutlu örneklere göre daha düşük olduğunu bulmuşlardır. Regresyon analizi sonuçları standart ve mikro boyutlu örnekler arasında eğilme özellikleri bakımından pozitif doğrusal ilişki olduğunu göstermiştir.
Büyüksarı ve diğerleri [29] Sarıçam odunun çekme ve basınç direnci üzerine örnek boyutunun etkisini incelediği çalışmada; standart ve mikro boyutlu örneklerde çekme direnicini sırasıyla 76,9 MPa ve 91,5 MPa, basınç direncini 43,8 MPa ve 36,3 MPa olarak bulmuşlardır. Standart boyutlu örneklerde çekme direnci mikro boyutlu örneklere göre daha düşük bulunurken, standart boyutlu örneklerde basınç direnci değerleri mikro boyutlu örneklere göre daha yüksek bulmuşlardır. Regresyon analizi sonuçlarının çekme dirençleri ve basınç dirençleri bakımından standart ve mikro boyutlu örnekler arasında pozitif doğrusal ilişki olduğunu gösterdiğini ve standart boyutlu örneklerin hazırlanmasının mümkün olmadığı durumlarda mikro boyutlu örnekler kullanılarak çekme ve basınç direnci değerlerinin tahmin edilebileceğini belirtmektedirler.
2.3. RUTUBETİN MEKANİK ÖZELLİKLER ÜZERİNE ETKİSİ
Ağaç malzemelerin içerilerinde bulunan su miktarı, belirli rutubet dereceleri arasında mekanik özellikler üzerinde etkili olmaktadır. Tam kuru halden lif doygunluk noktasına kadar ağaç malzemede birim alandaki hücre çeper maddesi miktarı ve mikrofibriller arasındaki kohezyon kuvveti azalmaktadır. Bu durum mekanik özelliklerin azalmasına
9
neden olmaktadır. Lif doygunluk noktasından sonra rutubet artışı ağaç malzemenin boyutlarında bir değişmeye neden olmamaktadır. Bu durum, birim alandaki hücre çeper maddesi miktarında ve mikrofibriller arası kohezyon kuvvetinde herhangi bir değişim gerçekleşmediği için mekanik özelliklerde bir değişime neden olmamaktadır [30]. Rutubetin ağaç malzemenin mekanik özellikleri (elastik özellikler ve direnç) üzerine etkisi yükün ağaç malzemeye tesir etme şekline ve yükleme türü/çeşidine göre değişmektedir. Statik yüklemelerde rutubetin artması ile elastikiyet modülü ve direnç azalmaktadır. Statik eğilmede elastikiyet modülünde; % 8- % 22 rutubet değerleri arasında rutubet ile elastikiyet modülü arasında doğrusal ilişki olup % 1’lik rutubet artışı elastikiyet modülünün % 2 azalmasına, eğilme direncinde; % 8- % 18 rutbet değerleri arasında rutubet ile eğilme direnci arasında doğrusal ilişki olup % 1’lik rutubet artışı eğilme direncinin % 4 azalmasına, liflere paralel basınç direncinde; % 8- % 18 rutbet değerleri arasında rutubet ile liflere paralel basınç direnci arasında doğrusal ilişki olup % 1’lik rutubet artışı liflere paralel basınç direncinin % 5-6 azalmasına, liflere paralel çekme direncinde ise % 1’lik rutubet artışı liflere paralel çekme direncinin % 3 azalmasına neden olmaktadır [30].
10
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. DENEME AĞAÇLARININ TEMİNİ
Meşe deneme ağaçları Bolu Orman Bölge Müdürlüğü, Düzce Orman İşletme Müdürlüğü, Darıyeri İşletme Şefliği’nden temin edilmiştir. İşletme şefliği sınırlarında bulunan 49 nolu bölmeden 6 adet deneme ağacı kesilmiştir. Alınan tomruklar Şekil 3.1’de gösterilmiştir.
Şekil 3.1. Meşe tomrukları.
Deneme ağaçları seçilirken alandaki ağaçların ortalama göğüs çapları ölçülmüş ve orta boyutlu çapa sahip düzgün bir gövdeli, çürük ve çok fazla budak ve reaksiyon odunu içermeyen ağaçlar deneme ağacı olarak seçilmiştir.
Deneme ağaçlarına numaralar verilmiş ve kuzey yönleri işaretlenerek kesilmiştir. Daha sonra, tüm ağaçlarda ağaçların 30 -330 cm arasından 300 cm’lik tomruklar alınmıştır ve her tomruk üzerine numaraları yazılıp, kuzey yönleri işaretlenmiştir. Deneme ağaçlarına ait bilgiler Çizelge 3.1’ de verilmiştir.
11
Çizelge 3.1. Deneme ağaçlarına ait bilgiler. Ağaç No Çap (cm) Ağaç Yaşı (Yıl) Bölme No Tomruk Uzunluğu (cm) Rakım (m) Bakı Eğim (%) 1 34 203 49 300 670 Doğu 60 2 39 207 3 38 138 4 40 193 5 41 214 6 40 204 Ort. 38,7 193,1
3.2. DENEY ÖRNEKLERİNİN HAZIRLANMASI
Tomruklar Düzce’de bulunan Orsan Entegre Orman Ürünleri Paz. San. ve Tic. Ltd. Şti.’de 6 cm kalınlığında biçtirilmiştir. Bir süre doğal kurumaya bırakılıp 60 cm uzunlukta kesilmiştir. Örneklerin üzerine ağaç ve parça numaraları Şekil 3.2’deki gibi yazılmıştır. Şekil 3.3’teki 123 örnek numarası; 1. ağacın 2. kerestesinin 3. parçasını, mavi çizgi ise örneklerin kesimlerinin aynı kenardan başlanacağını belirtmektedir.
12
Şekil 3.3. Örnek numaralandırma.
60 cm uzunluğundaki taslaklardan eğilme, çekme ve basınç test numuneleri hazırlanmıştır. Standart boyutlu basınç ve eğilme direnci örneklerinin enine kesit ölçüleri 2x2 cm olduğu için bu örnekler aynı parçalardan alınmıştır. Alınan 60 cm uzunluğundaki taslaklardan eğilme direnci örneklerinde 36 cm, basınç direnci örnekleri ise 3 cm uzunluğunda olacak şekilde kesilmiştir. Geriye kalan yaklaşık 21 cm’lik kısımlar mikro boyutlu test örneklerinin hazırlanması için ayrılmıştır. Eğilme direnci ve basınç direnci örneklerinin ve taslakların hazırlanma şeması Şekil 3.4’te gösterilmiştir.
Şekil 3.4. Eğilme ve basınç direnci taslakların hazırlanması ve örneklerin kesim şeması (Ölçüler cm).
13
Çekme örnekleri 40 cm uzunluğunda alınmıştır ve geriye kalan 20 cm’lik parçalar yine mikro-mekanik çekme testi için ayrılmıştır. Çekme direnci örneklerinin ve taslakların hazırlanma şeması Şekil 3.5’te gösterilmiştir.
Şekil 3.5. Çekme direnci taslakların hazırlanması ve örneklerin kesim şeması (Ölçüler cm).
Örneklerin hazırlanması Düzce’de bir mobilya atölyesinde yapılmış ve hazırlanan örnekler Düzce Üniversitesi Orman Fakültesi’ndeki iklimlendirme odasında klimatize edilmiştir.
3.3. STANDART BOYUTLU ÖRNEKLERDE YAPILAN TESTLER
Standart boyutlu örneklerde yapılan eğilme, çekme ve basınç direnci testleri İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Odun Mekaniği ve Teknolojisi Laboratuvarı’nda yapılmıştır. Testlerde Lloyd marka üniversal test makinası kullanılmıştır. Hazırlanan tüm standart boyutlu örnekler 20 ± 2 ºC sıcaklık ve % 65 ± 5 bağıl nem set değerindeki iklimlendirme odasında hava kurusu rutubet (% 12) derecesine kadar klimatize edilmiştir.
14
3.3.1. Eğilme Direnci
Eğilme direnci deneyleri TS 2474/1976 [20] esaslarına uygun olarak yapılmıştır. Örnek boyutları 20x20x360 mm olarak hazırlanmıştır. Deneylerde mesnet aralığı yüksekliğin 15 katı olarak alınmıştır. Yük, yıllık halkalara teğet olacak şekilde uygulanmıştır. Deney hızı, örnekler makinede 1,5 ± 0,5 dakikada kırılacak şekilde ayarlanmış, kırılma anındaki kuvvet ölçülerek eğilme direnci Denklem (3.1) kullanılarak hesaplanmıştır.
Deneyden sonra her örneğin kırılma bölgesine yakın kısmından 20x20x30 mm boyutlarında rutubet örnekleri alınmıştır. Rutubetleri %12’ den farklı olan örneklerin eğilme direnci değerleri Denklem (3.2) kullanılarak %12 rutubetteki eğilme direnci değerine dönüştürülmüştür.
Standart boyutlu örneklerde eğilme deneyinin yapılışı Şekil 3.6’da gösterilmiştir.
Şekil 3.6. Standart boyutlu örneklerde eğilme deneyinin yapılması.
3.3.2. Eğilmede Elastikiyet Modülü
Eğilmede elastikiyet modülü TS 2478/1976 [21] esaslarına uygun şekilde yapılmıştır. Eğilmede elastikiyet modülü değeri, elastik bölgede uygulanan yüklerin meydana getirdiği eğilmelerden yararlanılarak Denklem (3.3) yardımıyla makine tarafından
𝛿𝐸 = (3 𝑥 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝐿𝑠) / (2 𝑥 𝑏 𝑥 ℎ²) (3.1)
15
hesaplanmasıyla elde edilir.
Rutubet değerleri % 12’den farklı olan her bir örneğin elastikiyet modülü değerleri Denklem (3.4) kullanılarak %12 rutubetteki elastikiyet modülü değerine dönüştürülmüştür.
3.3.3. Liflere Paralel Çekme Direnci
Liflere paralel çekme direnci deneyleri TS 2475/1976 [22] standardı esas alınarak yapılmıştır. Örnekler 15x50x400 mm boyutlarında hazırlanmıştır. Üniversal test makinasında yapılan deneylerde örneklerin kopma kuvvetleri ölçülmüş ve Denklem (3.5) kullanılarak liflere paralel çekme direnci değeri hesaplanmıştır.
3.3.4. Liflere Paralel Basınç Direnci
Liflere paralel basınç direnci deneyleri TS 2595/1977 [23] standartları esas alınarak yapılmıştır. 20x20x30 mm boyutlarında hazırlanan örnekler kullanılmıştır. Deney hızı, örnekler makinede 1,5-2 dakikada kırılacak şekilde ayarlanmıştır. Liflere paralel basınç direnci Denklem (3.6) kullanılarak hesaplanmıştır.
Deneylerden sonra örnek rutubetleri TS 2471’e göre belirlenerek, rutubetleri %12’den farklı olan örneklerin basınç direnci değerleri Denklem (3.7) kullanılarak %12 rutubetteki liflere paralel basınç direnci değerlerine dönüştürülmüştür.
Standart boyutlu örneklerde basınç direnci deneylerinin yapılması Şekil 3.7’de gösterilmiştir. 𝐸 = (𝛥𝑃 𝑥 𝐿𝑆³) / (4 𝑥 𝑓 𝑥 𝑏 𝑥 ℎ³) (3.3) 𝐸₁₂ = 𝐸𝑚 ∗ [ 1 + 0,02 (𝑚² – 12) ] (3.4) 𝛿ç = 𝑃𝑚𝑎𝑥 / 𝐴 (3.5) 𝛿𝑏 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 / 𝐴 (3.6) 𝛿𝑏12 = 𝛿𝑏𝑚 ∗ [ 1 + 0,05 (𝑚2 – 12) (3.7)
16
Şekil 3.7. Standart boyutlu örneklerde basınç direnci deneylerinin yapılması.
3.4. MİKRO BOYUTLU ÖRNEKLERDE YAPILAN TESTLER
Mikro boyutlu örneklerde eğilme, basınç ve çekme testleri yapılmıştır. Bu testler % 8, % 12, % 16, % 20 ve LDN üzerindeki rutubet değerleri için ayrı ayrı yapılmış ve direnç değerleri ölçülmüştür. İstenilen Denge Rutubet Miktarı (DRM), iklimlendirme dolabında Çizelge 3.2’deki sıcaklık ve bağıl nem şartlarında değişmez ağırlığa gelinceye kadar bekletilerek elde edilmiştir. Deneyler, ilgili Türk Standartları esas alınarak ve standart boyutlu örneklerde yapılan deneylerdeki kriterler dikkate alınarak yapılmıştır.
Çizelge 3.2. Hedeflenen DRM için kullanılan sıcaklık ve bağıl nem değerleri.
DRM (%) Sıcaklık ( C) Bağıl Nem (%)
8 30 44
12 20 65
16 20 80
20 25 89
LDN üzeri Suda Bekletme
3.4.1. Eğilme Direnci
Örnekler, 1-1,3x5x50 mm boyutlarında hazırlanmıştır ve mesnetler arası mesafe örnek kalınlığının 16 katı ayarlanmıştır. Deneyler, 100 N kapasiteli Zwick marka üniversal
17
test cihazı kullanılarak yapılmıştır.
Eğilme direnci deney örneği ve deneyin yapışı Şekil 3.8’de gösterilmiştir. Yük, örneklerin radyal yüzüne gelecek şekilde yıllık halkalara teğet yönde uygulanmıştır. Deney hızı, standart boyutlu eğilme testinde olduğu gibi 1,5 ± 0,5 dakika olarak ayarlanmış ve Denklem (3.1) esas alınarak hesaplanmıştır.
Şekil 3.8. Mikro boyutlu eğilme direnci deney örneği ve deneyin yapılması.
3.4.2. Eğilmede Elastikiyet Modülü
Örnekler 1-1,3x5x50 mm boyutlarında hazırlanmıştır. Eğilmede elastikiyet modülü değeri Denklem (3.3) esas alınarak hesaplanmıştır.
3.4.3. Liflere Paralel Çekme Direnci
Liflere paralel çekme direnci örnekleri 1-1,3 x 5 x 50 mm boyutlarında hazırlanmıştır. Hazırlanan örnekler genişlik yönünde Şekil 3.9’daki gibi 5 mm olan genişlik 0,8 mm olacak şekilde inceltilmiştir. Deneyler, 1 kN kapasiteli Zwick marka üniversal test cihazı kullanılarak yapılmıştır.
18
Şekil 3.9. Mikro boyutlu çekme direnci örneklerinin hazırlanması.
Mikro boyutlu örneklerde liflere paralel çekme direnci değeri Denklem (3.5) kullanılarak hesaplanmıştır.
3.4.4. Liflere Paralel Basınç Direnci
Örnekler 3x3x5 mm boyutlarında hazırlanmıştır. Örneklerin enine kesit boyutları uzunluk ekseninin orta noktasından ± 0,01 mm duyarlıkta ölçülmüştür. Basınç direnci deneyi 100 N kapasiteli Zwick marka test cihazı kullanılarak yapılmıştır. Deney hızı, örnekler makinede 1,5-2 dakikada kırılacak şekilde ayarlanmış, kırılma anındaki kuvvet 0,01 duyarlıkta ölçülmüştür ve basınç direnci Denklem (3.7) kullanılarak hesaplanmıştır.
3.5. İSTATİSTİK ANALİZLER
İstatistiksel hesaplar ve değerlendirmeler SPSS 12.0 [31] paket programı kullanılarak elde edilmiştir. Bütün gruplara ait bazı tanımlayıcı istatistiki değerler (örnek sayısı, aritmetik ortalama, standart sapma, standart hata, maksimum ve minimum değerler ve varyasyon katsayısı) tablolar halinde verilmiştir.
Ağaç türü, ağaç numarası ve test yönteminin ölçüm sonuçları üzerine etkisinin % 95 güven düzeyinde anlamlı olup olmadığı Çoklu Varyans Analizi kullanılarak belirlenmiştir. Farklılığın hangi grup ya da gruplardan kaynaklandığının belirlenmesi için Duncan testi kullanılmıştır. Standart ve mikro boyutlu örneklerde yapılan eğilme,
19
eğilmede elastikiyet modülü, liflere paralel çekme ve liflere paralel basınç dirençleri arasında ilişki olup olmadığı ise regresyon analizi ile tespit edilmiştir. Verilerle excelde elde edilen grafikler ile ilişkinin yönü, kuvvetliliği ve istatistiki olarak anlamlı olup olmadığı ortaya çıkarılmıştır ve belirlilik katsayısı (r2), Pearson korelasyon katsayısı, denklemleri, F değerleri ve önem düzeyleri tespit edilmiştir.
20
4. BULGULAR VE TARTIŞMA
4.1. STANDART VE MİKRO BOYUTLU TESTLERE AİT BULGULAR 4.1.1. Eğilme Direncine Ait Bulgular
Sapsız Meşe odununun standart ve mikro boyutlu eğilme direnci değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler Çizelge 4.1’de verilmiştir.
Çizelge 4.1. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu eğilme direnci değerleri tanımlayıcı istatistikler. Örnek Boyutu Ağaç No N (N/mm²) X δ SE X min (N/mm²) X max (N/mm²) Cv (%) S tanda rt 1 67 96,9 19,0 2,3 61,1 139,2 19,6 2 77 101,2 16,1 1,8 61,6 133,0 15,9 3 110 113,6 14,2 1,4 79,5 142,8 12,5 4 44 91,6 16,7 2,5 55,2 128,9 18,3 5 50 87,4 14,8 2,1 61,8 147,6 16,9 6 52 87,8 14,2 2,0 63,2 125,8 16,1 Genel 400 99,4 18,6 0,9 55,2 147,6 18,7 Mikro 1 63 70,6 19,9 2,5 20,8 112,1 28,2 2 74 76,4 18,4 2,1 45,2 121,3 24,1 3 101 76,4 14,6 1,5 44,0 118,5 19,2 4 46 71,9 15,9 2,4 37,5 114,9 22,2 5 48 63,0 14,5 2,1 33,8 91,8 23,0 6 53 61,7 12,1 1,7 34,5 96,7 19,7 Genel 385 71,2 17,1 0,9 20,8 121,3 24,0 Meşe odunu standart boyutlu örneklerde en yüksek eğilme direnci (113,6 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük eğilme direnci (87,4 N/mm2) 5 numaralı ağaçta bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde ise en yüksek eğilme direnci (76,4 N/mm2) 2 ve 3 numaralı ağaçlarda, en düşük eğilme direnci (61,7 N/mm2) 6 numaralı ağaçta bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerde bulunan yüksek ve düşük eğilme direnci değerleri paralellik göstermektedir. Sayan [12] Sarıçam odununda benzer sonuçlar elde etmiştir. Meşe odunu genel ortalama eğilme direnci standart boyutlu örnekler için 99,4 N/mm² ve mikro boyutlu örnekler için 71,2 N/mm² olarak bulunmuştur. Sayan [12] Sarıçam
21
odununda standart boyutlu örneklerde elde edilen eğilme direnci değerinin mikro boyutlu örneklerde elde edilen değerlere göre daha yüksek olduğunu bulmuştur. Sayan [12] Sarıçam odunu genel ortalama eğilme direncini standart boyutlu örneklerde 72,8 N/mm2 ve mikro boyutlu örneklerde 62,4 N/mm2 olarak bulmuştur. Deomano ve Zink-Sharp [5] Lale ağacı, Çam ve Sığla odunu için mikro boyutlu örneklerde eğilme direncini sırasıyla 89,0 N/mm², 66,0 N/mm² ve 78,6 N/mm² olarak bulmuşlardır. Tüm ağaçlarda ve genel ortalama bakımından standart boyutlu örneklerde elde edilen eğilme direnci değerleri mikro boyutlu örneklerde elde edilen değerlerden daha yüksek bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde elde edilen direnç değerlerinin standart boyutlardaki örneklerde elde edilen direnç değerlerinden daha düşük olduğu çekme direnci ve basınç direnci ölçüm sonuçları dikkate alınarak belirtilmektedir [6], [11], [24], [32]. Mikro boyutlu örneklerde eğilme direnci değerlerinin standart boyutlu örneklere göre daha düşük çıkmasının yoğunluk ve ilkbahar ve yaz odunu katılım oranının değişmesinden kaynaklanabileceği belirtilmektedir [10], [28].
Örnek boyutunun (mikro ve standart) ve ağaçlar arasındaki farkın eğilme direnci üzerine istatistiki olarak anlamlı olup olmadığı Çoklu Varyans Analizi ile test edilmiştir. Meşe odununda eğilme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları Çizelge 4.2’de gösterilmiştir.
Çizelge 4.2. Meşe odunu eğilme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları. Kaynak Kareler Toplamı (Tip III) Serbestlik Derecesi Ortalaması Kareler F değeri Düzeyi Önem
Doğrulanmış Model 208127,0 11 18920,6 73,9 0,000
Sabit 4992081,6 1 4992081,6 19491,9 0,000
Örnek Boyutu (A) 125839,5 1 125839,5 491,4 0,000
Ağaç No (B) 44945,0 5 8989,0 35,1 0,000 A*B 6891,3 5 1378,3 5,4 0,000 Hata 197972,7 773 256,1 Toplam 6152548,9 785 Doğrulanmış Toplam 406099,7 784
Meşe odununda standart ve mikro boyutlu örnekler arasında ve ağaçlar arasında eğilme direnci değerleri bakımından % 95 güven düzeyinde anlamlı farklılıklar bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerin eğilme direnci değerinin birbirinden farklı olduğu belirlenmiştir. Ağaçlar arasındaki farklılığın hangi grup ya da gruplardan kaynaklandığı
22
Duncan testi ile belirlenmiştir. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu örneklerin eğilme direnci değerleri Duncan testi sonuçları Çizelge 4.3’te gösterilmiştir.
Çizelge 4.3. Standart ve mikro boyutlu meşe odunu eğilme direnci değerleri duncan testi sonuçları. Ağaç No Örnek Sayısı α = 0.05 1 2 3 4 5 6 M6 53 61,7 M5 48 63,0 M1 63 70,6 M4 46 71,9 M2 74 76,4 M3 101 76,4 S5 50 87,4 S6 52 87,8 S4 44 91,6 91,6 S1 67 96,9 96,9 S2 77 101,2 S3 110 113,6 Önem düzeyi 0,658 0,069 0,179 0,070 0,143 1,000
Yapılan teste göre mikro boyutlu meşe odununda eğilme dirençleri bakımından M5-M6, M1-M2-M3-M4, S4-S5-S6, S1-S4 ve S1-S2 nolu ağaçlar benzer diğerleri birbirinden farklı bulunmuştur.
4.1.2. Eğilmede Elastikiyet Modülüne Ait Bulgular
Sapsız Meşe odunu standart ve mikro boyutlu eğilmede elastikiyet modülü değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler Çizelge 4.4’te verilmiştir.
Meşe odunu standart boyutlu örneklerde en yüksek eğilmede elastikiyet modülü (12532,1 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük eğilmede elastikiyet modülü (9994,4 N/mm2) 6 numaralı ağaçta bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde de en yüksek eğilmede elastikiyet modülü (2984,9 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük eğilmede elastikiyet modülü (2248,3 N/mm2) 6 numaralı ağaçta bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerde bulunan yüksek ve düşük eğilmede elastikiyet modülü değerleri paralellik göstermektedir. Benzer sonuçlar Sayan [12] tarafından Sarıçam odununda bulunmuştur.
23
Çizelge 4.4. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu eğilmede elastikiyet modülü değerleri tanımlayıcı istatistikler.
Örnek Boyutu Ağaç No N (N/mm²) X δ SE X min (N/mm²) X max (N/mm²) C v (%) S tanda rt 1 67 11553,7 2638,1 322,3 6132,8 18076,6 22,8 2 76 11715,1 2209,3 253,4 5891,6 16944,7 18,9 3 110 12532,1 2123,9 202,5 7399,9 17167,3 16,9 4 44 10859,0 2437,2 367,4 5139,3 16547,8 22,4 5 50 10114,9 2390,6 338,1 6958,7 17490,9 23,6 6 52 9994,4 2237,9 310,3 6131,3 15882,3 22,4 Genel 399 11394,1 2484,3 124,4 5139,3 18076,6 21,8 Mikro 1 63 2604,9 816,5 102,9 838,0 4900,0 31,3 2 74 2984,7 820,3 95,4 1650,0 5180,0 27,5 3 101 2984,9 683,9 68,1 1690,0 5120,0 22,9 4 46 2833,7 762,7 112,5 1470,0 4290,0 26,9 5 48 2488,5 643,6 92,9 1490,0 4220,0 25,9 6 53 2248,3 418,4 57,5 1180,0 3000,0 18,6 Genel 385 2741,3 756,7 38,6 838,0 5180,0 27,6 Sapsız meşe odunununda genel ortalama eğilmede elastikiyet modülü standart boyutlu örnekler için 11394,1 N/mm2 ve mikro boyutlu örnekler için 2741,3 N/mm2 olarak bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde daha düşük elastikiyet modülü değerleri Sayan [12] tarafından da bulunmuştur. Sayan [12] Sarıçam odununda eğilmede elastikiyet modülünü standart boyutlu örnekler için 9917,3 N/mm2 ve mikro boyutlu örnekler için 2883,9 N/mm2 olduğunu bulmuştur. Mikro boyutlu örneklerde eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin standart boyutlu örneklere göre daha düşük çıkmasının yoğunluk, ilkbahar ve yaz odunu katılım oranı ve örnek kalınlığının değişmesinden kaynaklanabileceği belirtilmektedir [10], [28]. Deomano [10] mikro boyutlu Çam ve Sığla odununun elastikiyet modülü değerinin Wood Handbook [25]’da bu ağaç türleri için verilen değerlerden sırasıyla % 33,3 ve % 8,9 daha düşük olduğunu belirtmektedir. Jeong [8] mikro boyutlardaki örneklerde örnek boyutları ve yükleme hızlarının farklı değerler elde edilmesine neden olduğunu ve elde edilen ölçüm sonuçlarının karşılaştırılmasını güçleştirdiğini belirtmektedir.
Tüm ağaçlarda ve genel ortalama bakımından standart boyutlu örneklerde elde edilen eğilmede elastikiyet modülü değerleri mikro boyutlu örneklerde elde edilen değerlerden daha yüksek bulunmuştur.
24
Örnek boyutu (standart ve mikro) ve ağaçlar arası farkın eğilmede elastikiyet modülü üzerine etkisinin istatistiki olarak anlamlı olup olmadığı Çoklu Varyans Analizi ile test edilmiştir. Sapsız Meşe odununda eğilmede elastikiyet modülü değerleri çoklu varyans analizi sonuçları Çizelge 4.5’te gösterilmiştir.
Çizelge 4.5. Meşe odunu eğilmede elastikiyet modülü değerleri çoklu varyans analizi sonuçları.
Kaynak Kareler Toplamı (Tip III) Serbestlik Derecesi Kareler Ortalaması F değeri Önem Düzeyi Doğrulanmış Model 15046048897,3 11 1367822627,0 459,1 0,000 Sabit 34397886200,5 1 34397886200,5 11546,0 0,000 Örnek Boyutu (A) 12823042919,8 1 12823042919,8 4304,2 0,000 Ağaç No (B) 268350948,8 5 53670189,8 18,0 0,000 A*B 101378910,4 5 20275782,1 6,8 0,000 Hata 2299943877,6 772 2979201,9 Toplam 57369389052,2 784 Doğrulanmış Toplam 17345992774,9 783
Meşe odununda standart ve mikro boyutlu örnekler arasında ve ağaçlar arasında eğilmede elastikiyet modülü değerleri bakımından % 95 güven düzeyinde anlamlı farklılıklar bulunmuştur. 2 test türü olduğu için standart ve mikro boyutlu örneklerin eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin birbirinden farklı olduğu belirlenmiştir. Ağaçlar arasındaki farklılığın hangi grup ya da gruplardan kaynaklandığı Duncan testi ile belirlenmiştir. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu örneklerin eğilmede elastikiyet modülü değerleri Duncan testi sonuçları Çizelge 4.6’da gösterilmiştir.
Yapılan teste göre Mikro boyutlu meşe odununda elastikiyet modülü değerleri bakımından M6-M5-M1-M4 nolu ağaçlar kendi arasında benzer, M5-M1-M4-M2-M3 nolu ağaçlar da kendi arasında benzer bulunmuştur. Aynı testte S5-S6 nolu ağaçlar ve S1-S2 nolu ağaçlar kendi arasında benzer, diğerleri birbirinden farklı bulunmuştur.
25
Çizelge 4.6. Meşe odunu eğilme direnci değerleri Duncan testi sonuçları. Ağaç No Örnek Sayısı α = 0.05 1 2 3 4 5 6 M6 53 2248,3 M5 48 2488,5 2488,5 M1 63 2604,9 2604,9 M4 46 2833,7 2833,7 M2 74 2984,7 M3 101 2984,9 S6 52 9994,4 S5 50 10114,9 S4 44 10859,0 S1 67 11553,7 S2 76 11715,1 S3 110 12532,1 Önem düzeyi 0,090 0,165 0,702 1,000 0,609 1,000
4.1.3. Liflere Paralel Çekme Direncine Ait Bulgular
Sapsız Meşe odunu standart ve mikro boyutlu çekme direnci değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler Çizelge 4.7’de verilmiştir.
Çizelge 4.7. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu çekme direnci değerleri tanımlayıcı istatistikler. Örnek Boyutu Ağaç No N X (N/mm²) δ SE Xmin (N/mm²) Xmax (N/mm²) Cv (%) S tanda rt 1 68 91,5 27,8 3,4 36,1 169,6 30,4 2 42 96,4 23,2 3,6 49,2 139,8 24,1 3 76 113,4 28,8 3,3 43,2 167,7 25,4 4 22 75,8 23,9 5,1 21,7 125,3 31,6 5 53 88,9 28,3 3,9 44,3 166,1 31,9 6 48 77,2 27,9 4,0 38,6 163,8 36,1 Genel 309 93,8 30,0 1,7 21,7 169,6 32,0 Mikro 1 64 99,8 36,2 4,5 42,7 233,4 36,3 2 41 108,6 42,6 6,7 30,4 207,9 39,2 3 75 106,8 34,9 4,0 44,5 195,2 32,6 4 19 90,1 37,3 8,6 31,1 158,5 41,4 5 50 97,5 33,8 4,8 40,6 184,9 34,6 6 44 78,8 22,0 3,3 44,7 133,9 27,9 Genel 293 98,7 35,8 2,1 30,4 233,4 36,3
26
Meşe odunu standart boyutlu örneklerde en yüksek çekme direnci (113,4 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük çekme direnci (75,8 N/mm2) 4 numaralı ağaçta bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde ise en yüksek çekme direnci (108,6 N/mm2) 2 numaralı ağaçta, en düşük çekme direnci (78,8 N/mm2) 6 numaralı ağaçta bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerde bulunan yüksek ve düşük eğilme direnci değerleri paralellik göstermektedir. Sayan [12] Sarıçam odununda benzer sonuçlar elde etmiştir. Sapsız Meşe odunu genel ortalama çekme direnci standart boyutlu örnekler için 93,8 N/mm2 ve mikro boyutlu örnekler için 98,7 N/mm2 olarak bulunmuştur. Benzer şekilde mikro boyutlu örneklerde daha yüksek çekme direnci değerleri Sayan [12] tarafından da bulunmuştur. Sayan [12] sarıçam odununda çekme direncini standart boyutlu örneklerde 76,9 N/mm2 ve mikro boyutlu örneklerde 91,5 N/mm2 olarak bulmuştur.
3 nolu ağaç hariç tüm ağaçlarda ve genel ortalama bakımından standart boyutlu örneklerde elde edilen çekme direnci değerleri mikro boyutlu örneklerde elde edilen değerlerden daha düşük bulunmuştur. Sayan [12] ve bu tez çalışmasında aynı boyutlarda deney örnekleri ve standarda uygun aynı deney hızları kullanılmış olup bu nedenle benzer sonuçlar elde edildiği düşünülmektedir. Literatürdeki diğer çalışmalarda mikro boyutlu örneklerde elde edilen çekme direnci değerlerinin literatürdeki standart boyutlu örneklerin çekme direncinden daha düşük olduğu belirtilmektedir [6], [24]. Cai ve diğerleri [6] Söğüt, Lale ağacı, Meşe ve Çam yongalarının çekme direncinin Wood Handbook [25]’da bu ağaç türleri için verilen değerlerden sırasıyla % 31,1, % 44,2, % 36,2 ve % 73,4 daha düşük olduğunu belirtmektedirler. Price [24] Sığla odununda deneylerde kullandığı yongaların direncinin aynı ağaç türünün standart boyutlardaki örneklerinden elde edilen direnç değerlerinden daha düşük olduğunu belirtmiştir. Bu tezde tam tersi bir durumun ortaya çıkması; deney örneklerinin boyutlarının, yükleme hızlarının, ilkbahar ve yaz odunu katılım oranlarının ve kopma bölgesinin uzunluklarının farklı olmasından ve deney örneklerinin genişlik ve kalınlık yönünde inceltilip inceltilmemesinden kaynaklanabileceği düşünülmektedir. Price [24] kopma bölgesi uzunluğunun artması ile çekme direncinin arttığını belirtmektedir. Bu güncel çalışmada bulunduğu üzere ilkbahar ve yaz odunu çekme direnci değerleri arasında büyük farklılıkların olması ve mikro boyutlu çekme örneklerinde standart sapma ve varyasyon katsayısının yüksek olması ilkbahar-yaz odunu katılım oranının etkisini açıkça ortaya koymaktadır. Jeong [8] mikro boyutlardaki örneklerde örnek boyutları ve yükleme hızlarının çalışmanın amacına göre değiştiğini, bu durumun farklı değerler elde
27
edilmesine neden olduğunu ve elde edilen ölçüm sonuçlarının karşılaştırılmasını güçleştirdiğini belirtmektedir. Yaptığı çalışmada Hindman ve Lee [7] ve Cai ve diğerleri [6] tarafından aynı ağaç türünde (Çam) yapılan mikro boyutlu çekme testlerinde çekme direncinin Hindman ve Lee [7] tarafından % 36 daha yüksek bulunduğunu ve bu durumun örnek boyutu ve yükleme hızının etkisini açıkça ortaya koyduğunu belirtmektedir.
Standart ve mikro örnek boyutları ve ağaçlar arası farkın çekme direnci üzerine etkisinin istatistiki olarak anlamlı olup olmadığı Çoklu Varyans Analizi ile test edilmiştir. Sapsız meşe odunu çekme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları Çizelge 4.8’de gösterilmiştir.
Çizelge 4.8. Meşe odunu çekme direnci değerleri çoklu varyans analizi sonuçları.
Kaynak Kareler Toplamı (Tip III) Serbestlik Derecesi Kareler Ortalaması F değeri Önem Düzeyi Doğrulanmış Model 83090,6 11 7553,7 7,8 0,000 Sabit 4431117,3 1 4431117,3 4560,4 0,000
Örnek Boyutu (A) 5188,8 1 5188,8 5,3 0,021
Ağaç No (B) 71102,8 5 14220,6 14,6 0,000
A*B 7966,4 5 1593,3 1,6 0,147
Hata 573269,7 590 971,6
Toplam 6221243,5 602
Doğrulanmış Toplam 656360,3 601
Sapsız meşe odununda standart ve mikro boyutlu örnekler arasında çekme direnci değerleri bakımından % 95 güven düzeyinde anlamlı farklılıklar bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerin çekme direnci değerlerinin birbirinden farklı olduğu belirlenmiştir. Ağaçlar arasındaki farklılığın hangi grup ya da gruplardan kaynaklandığı Duncan testi ile belirlenmiştir. Sapsız meşe odunu standart ve mikro boyutlu örneklerin çekme direnci değerleri Duncan testi sonuçları Çizelge 4.9’da gösterilmiştir.
28
Çizelge 4.9. Standart ve mikro boyutlu meşe odunu eğilme direnci değerleri duncan testi sonuçları. Ağaç No Örnek Sayısı α = 0.05 1 2 3 4 5 S4 22 75,8 S6 48 77,2 77,2 M6 44 78,8 78,8 S5 53 88,9 88,9 88,9 M4 19 90,1 90,1 90,1 S1 68 91,5 91,5 S2 42 96,4 96,4 M5 50 97,5 97,5 M1 64 99,8 99,8 99,8 M3 75 106,8 106,8 M2 41 108,6 108,6 S3 76 113,4 Önem düzeyi 0,059 0,061 0,166 0,114 0,066
Standart ve mikro boyutlu Meşe odununda çekme direnci değerleri bakımından S4-S6-S5 ve M4-M6; S1-S4-S6-S5-S6 ve M4-M6; S1-S2-S4-S6-S5 ve M1-M4-M5, S2 ve M1-M2-M3-M5 ve M1-M2-M3 nolu ağaçlar kendi arasında benzer, diğer ağaçlar birbirinden farklı bulunmuştur.
4.1.4. Liflere Paralel Basınç Direncine Ait Bulgular
Sapsız meşe odunu standart ve mikro boyutlu basınç direnci değerlerine ait tanımlayıcı istatistikler Çizelge 4.10’da verilmiştir.
Meşe odunu standart boyutlu örneklerde en yüksek basınç direnci (52,1 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük basınç direnci (42,0 N/mm2) 4 numaralı ağaçta bulunmuştur. Mikro boyutlu örneklerde ise en yüksek basınç direnci (49,2 N/mm2) 3 numaralı ağaçta, en düşük basınç direnci (42,2 N/mm2) 6 numaralı ağaçta bulunmuştur. Standart ve mikro boyutlu örneklerde bulunan yüksek ve düşük basınç direnci değerleri paralellik göstermektedir. Sayan [12] Sarıçam odununda mikro ve standart boyutlu örneklerde basınç direnci değerleri bakımından benzer sonuçlar elde etmiştir.
29
Çizelge 4.10. Meşe odunu standart ve mikro boyutlu basınç direnci değerleri tanımlayıcı istatistikler. Örnek Boyutu Ağaç No N X (N/mm²) δ SE Xmin (N/mm²) Xmax (N/mm²) Cv (%) S tanda rt 1 80 46,3 6,8 0,8 30,5 60,3 14,6 2 61 48,2 8,1 1,0 33,6 68,7 16,9 3 88 52,1 6,5 0,7 39,6 68,7 12,4 4 47 42,0 6,5 0,9 30,2 52,4 15,4 5 59 44,6 7,8 1,0 31,7 59,2 17,4 6 63 43,3 7,1 0,9 26,8 62,2 16,4 Genel 398 46,6 7,9 0,4 26,8 68,7 16,9 Mikro 1 78 44,8 9,6 1,1 27,7 68,6 21,5 2 61 44,9 9,2 1,2 29,5 64,0 20,5 3 86 49,2 7,2 0,8 32,8 70,7 14,7 4 43 44,9 9,1 1,4 25,8 63,4 20,3 5 59 45,1 9,3 1,2 30,2 65,8 20,7 6 61 42,2 9,6 1,2 25,6 68,1 22,8 Genel 388 45,4 9,2 0,5 25,6 70,7 20,2 Meşe odunu genel ortalama basınç direnci standart boyutlu örnekler için 46,6 N/mm² ve mikro boyutlu örnekler için 45,4 N/mm² olarak bulunmuştur. Tüm ağaçlarda ve genel ortalama bakımından standart boyutlu örneklerde elde edilen basınç direnci değerleri mikro boyutlu örneklerde elde edilen değerlerden daha yüksek bulunmuştur. Sayan (2016) yaptığı yüksek lisans tez çalışmasında sarıçam odununun ortalama basınç direnci değerini standart boyutlu örnekler için 43,8 N/mm² olarak, mikro boyutlu örnekler için ise 36,3 N/mm² olarak bulmuştur. Benzer sonuçları Zink-Sharp ve Price [11] tarafından da bulunmuştur. Zink-Sharp ve Price [11] Sığla, Lale ağacı ve Akçaağaç odunlarında mikro boyutlu örneklere yaptıkları deneylerde ortalama basınç direnci değerlerini sırasıyla 39,2 N/mm², 33,5 N/mm² ve 41,6 N/mm² olarak bulmuşlardır. Mikro boyutlu örneklerde buldukları sonuçları Wood Handbook [25]’da bu ağaç türleri için verilen ortalama basınç direnci değerleri ile karşılaştırmışlardır. Mikro-mekanik örneklerde buldukları direnç değerlerinin daha düşük olduğunu tespit etmişlerdir. Zink-Sharp ve Price [11] mikro boyutlu örneklerde basınç direncinin standart boyutlu örneklere göre daha düşük olmasının sebebinin tam olarak bilinmemekle birlikte örnek boyutunun etkisinden ve örnek hazırlama esnasında oluşabilecek zararlardan kaynaklanabileceğini belirtmişlerdir.
Örnek boyutu (standart ve mikro) ve ağaçlar arası farkın basınç direnci üzerine etkisinin istatistiki olarak anlamlı olup olmadığı Çoklu Varyans Analizi ile test edilmiştir. Basınç
