Some Physical and Mechanical Properties of Laminated Timber (Glulam) Produced Using Different Types of Wood and Glue

Year 2024, Volume: 26 Issue: 2, 58 - 68, 23.04.2024

Ramazan Bülbül , Musa Kaya , H.özgür İmirzi , Nihat Döngel

https://doi.org/10.24011/barofd.1403573

Abstract

In the study, air-dry density values, static bending strength and elasticity modulus values in bending of laminated timbers produced using different combinations of oak and Scots pine wood on the outer layer and Scots pine and fir wood on the inner layer and polyvinyl acetate (PVAc) and polyurethane (PUR) glues, was examined with experimental methods. According to the results obtained, only the type of wood used in the outer layer has a significant effect on the air-dry density values of laminated timber; It was determined that the effect of the type of wood used in the inner layer was significant on the values of bending strength and modulus of elasticity in bending. According to the results of the experiments, laminated timber has the highest air-dry density value; It has been determined that the laminated timber, whose outer layer is made of oak wood and whose inner layer is made of fir wood and polyurethane glue, is 0.711 g/cm³. Static bending strength; The highest value is 77.35 N/ N/mm² in laminated timber, whose outer layer is made of oak wood and whose inner layer is made of Scots pine wood and polyurethane glue; The highest value of elasticity modulus in bending was determined as 10550.78 N/mm² in laminated timber whose outer and inner layers were produced from Scots pine wood and polyvinyl acetate glue. According to all these findings obtained in the study, the combination of laminated timber that can be produced with the wood species and adhesive types examined; a combination of yellow pine in the outer layer, yellow pine or fir wood in the inner layer and polyurethane glue as adhesive can be recommended.

Keywords

Laminated timber, glulam, bending strength, oak and fir

Farklı Odun ve Tutkal Türleri Kullanılarak Üretilen Lamine Kerestelerin (Glulam) Bazı Fiziksel ve Mekanik Özellikleri

Abstract

Yapılan çalışmada, dış katmanı meşe ve sarıçam, iç katmanı ise sarıçam ve göknar odunlarından olan farklı kombinasyonlar ile polivinil asetat (PVAc) ve poliüretan (PÜR) tutkalları kullanılarak üretilen lamine kerestelerinin hava kurusu yoğunluk değerleri, statik eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri, deneysel yöntemlerle incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre lamine kerestelerin hava kurusu yoğunluk değerlerine, sadece dış katmanda kullanılan odun türünün etkisinin anlamlı olduğu; eğilme dirençleri ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinde ise iç katmanda kullanılan odun türünün etkisinin anlamlı olduğu tespit edilmiştir. Yapılan deneylerin sonuçlarına göre lamine kerestelerin hava kurusu yoğunluk değeri en yüksek; dış katmanı meşe odunundan, iç katmanı ise göknar odunundan ve poliüretan tutkalı ile üretilen lamine kerestede 0.711 g/cm³ olduğu tespit edilmiştir. Statik eğilme direnci; en yüksek, dış katmanı meşe odunu, iç katmanı ise sarıçam odunundan ve poliüretan tutkalı ile üretilen lamine kerestede 77.35 N/mm² olduğu; eğilmede elastikiyet modülü değeri ise en yüksek, dış ve iç katmanı sarıçam odunundan ve polivinil asetat tutkalı ile üretilen lamine kerestede 10550.78 N/mm² olarak tespit edilmiştir. Yapılan çalışmada elde edilen tüm bu bulgulara göre; incelemeye tabi tutulan odun türleri ve yapıştırıcı çeşitleri ile üretimi önerilebilecek lamine kereste kombinasyonu; dış katmanda sarıçam, iç katmanda ise sarıçam ya da göknar odunu ile yapıştırıcı olarak da poliüretan tutkalı şeklinde bir kombinasyon önerilebilir.

Keywords

Lamine kereste, eğilme direnci, glulam, meşe ve göknar

References

• Alici, N., Dalkılıç, B. (2022). İç mekân donatı elemanlarında biyo-esaslı malzeme kullanımı. GRID - Architecture Planning and Design Journal, 5(2), 325-346.
• Çavuş, V., Bal, B. C. (2023). Parmak birleştirmeli kereste (Finger-Jointed Lumber). Tarım, Orman ve Su Bilimlerinde Güncel Yaklaşımlar, 519-532.
• Dilik, T. (1997). Lamine Ağaç Malzemeden Pencere Profili Üretimi ve Bazı Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi (Doktora tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezSorguSonucYeni.jsp
• Dündar, T., Kaymakcı, A. ve Aydoğmuş, A. (2016). Pavlonya Odununun Tutkallı Lamine Kereste Üretiminde Orta Tabakada Kullanım Olanakları. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 16(2), 536-540.
• Ekundayo, O. O., Arum, C., Owoyemi, J. M. (2022). Bending Strength Evaluation of Glulam Beams Made from Selected Nigerian Wood Species. International Journal of Engineering, 35(11), 2120-2129.
• Erdin, N., Bozkurt, Y. (2013). Odun Anatomisi, 2. Baskı, İstanbul Üniversitesi Yayınları. İstanbul
• Göker, Y. ve Bozkurt, A.Y., (1996). “Fiziksel ve mekanik ağaç teknolojisi”, İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul, Yayın No: 3944, 374.
• Issa, C. A., Kmeid, Z. (2005). Advanced wood engineering: glulam beams. Construction and Building Materials, 19(2), 99-106.
• Karayılmazlar, S., Çabuk, Y., Atmaca, A. ve Aşkın, A. (2007). Orman ürünleri endüstrisinde laminasyon tekniği ve önemi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 9(11), 78-86.
• Kasal, A., Efe, H. Dizel, T. (2010). Masif ve Lamine Edilmiş Ağaç Malzemelerde Eğilme Direnci ve Elastikiyet Modülünün Belirlenmesi. Politeknik Dergisi, 13(3), 183-190.
• Keskin, H. (2004). Sapsız Meşe (quercus petraea L.) ve Sarıçam (pinus sylvestris lipsky) Kombinasyonu İle Üretilmiş Lamine Ağaç Malzemelerin Bazı Teknolojik Özellikleri Ve Kullanım İmkânları. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 17(4):121-131.
• Keskin, H., Togay, A., (2003). “Doğu Kayını ve Karakavak Kombinasyonu ile Üretilmiş Lamine Ağaç Malzemelerin Bazı Fiziksel ve Mekanik Özellikleri”. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 2,101-114.
• Kitek K., M., Oblak, L., Vratuša, S. (2010). Glued laminated timber in architecture. Drvna industrija, 61(3), 197-204.
• Klippel, M., Frangi, A., Fontana, M. (2011). Influence of the adhesive on the load-carrying capacity of glued laminated timber members in fire. Fire Safety Science, 10, 1219-1232.
• Kurt, R., Keskin, H., Atar, M. (2003). Lamine edilmiş sarıçam (Pinus sylvestris L.) odununun bazı fiziksel ve mekanik özellikleri. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen ve Mühendislik Dergisi 6(1).
• Marra, G. (1984). The role of adhesion and adhesives in the wood products industry R.H. Gillespie (Ed.), Adhesives for Wood. Research Applications, and Needs. USDA Forest Serv, Forest Prod. Lab., Madison, WI pp. 2-9
• Mengeloğlu, F., Kurt, R. (2004). Mühendislik ürünü ağaç malzemeler 1 tabakalanmış kaplama kereste (TAK) ve tabakalanmış ağaç malzeme (TAM). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(1), 39-44.
• Özan, Z. E., Onat, S. M., Aydemir, D. (2017). Sarıçam ve uludağ göknar odunlarının bazı özellikleri üzerine termal muamelenin etkileri. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 187-193.
• Özçifçi, A., Batan, F. (2009). Bor Yağının Ağaç Malzemenin Bazı Mekanik Özelliklerine Etkisi. Politeknik Dergisi, 12(4), 287-292.
• Özlüsoylu, İ., İstek, A. (2018). Ağaç kabuklarının izolasyon levha üretiminde değerlendirilmesi. In 4th International Congress on Multidisciplinary Studies. Girne, KKTC (pp. 401-411).
• Reinprecht, L., Ciglian, D., Iždinský, J., Sedliačik, J. (2022). Effect of primary spruce lamella aging on the bending characteristics of glulam beams. Applied Sciences, 12(24), 12872.
• Shim, K. B., Kim, K. M., Park, J. S. (2009). Improvement of prediction accuracy of glulam modulus of elasticity by considering neutral axis shift in bending. Wood and Fiber Science, 90-96.
• Svatoš-Ražnjević, H., Orozco, L., Menges, A. (2022). Advanced timber construction industry: A review of 350 multi-storey timber projects from 2000–2021, Buildings, 12 (4) 404,
• Şenay, A. (1996). Ahşap lamine taşıyıcı elemanların mekanik özelliklerinin belirlenmesi üzerine araştırmalar, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul.
• Tokyay, V. (1998). Tutkallı tabakalı ahşap teknolojisi. Yapı, 197. 114
• TS 3842, (1983). Yapıştırılmış lamine ahşap yapı elemanları, TSE Standardı, Ankara, Ekim, 1–4.
• TSE, 5497. EN408. (2006). Ahşap Yapılar - Yapı Kerestesi Ve Tutkallanmış Lamine Kereste – Bazı Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS ISO 13061 - 4, (2021). Odunun statik eğilmede elastiklik modülünün tayini, Türkiye Standartlar Enstitüsü (TSE), Ankara.
• TS ISO 13061 - 3, (2021). Odunun statik eğilme dayanımının tayini, Türkiye Standartlar Enstitüsü (TSE), Ankara.
• Uysal B., Özçifçi A., Kurt Ş., Yapıcı F. (2005). Lamine malzemede su buharının boyutsal değişime etkisi. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17 (4), 655-663.
• Yapıcı, F., Esen, R., Yörür, H., Likos, E. (2013). Isıl İşlemin Sarıçam Odununu Üzerinde Eğilme Direnci ve Elastikiyet Modülüne Etkileri. Technological Applied Sciences, 8(1), 1-6.
• Yesügey, S.C., Karaman, Ö.Y., Güzel, N., (2014). Ahşap Malzemeli Konut Teknolojisi. Yalın Yayıncılık, İstanbul.
• Zor, M., Sözen, E., Bardak, T. (2016). Lamine ahşap malzemenin mekanik performansları ve görüntü analizi yöntemiyle eğilme direnci testinde deformasyonun belirlenmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 18(2), 126-136. https://doi.org/10.24011/barofd.268576