Determination of Some Mechanical Properties of Laminated Wood Material Reinforced with Carbon Fiber (CFRP)

Year 2018, Volume: 7 Issue: 2, 125 - 132, 01.08.2018

Çağlar Altay , Cihan Cibo Ayhan Özçifçi , Ergün Baysal , Hilmi Toker

Abstract

In this study, it was aimed to determine the effect
of some mechanical properties of structural laminated wood reinforced with
carbon fiber. Laminated sheets were obtained using moisture curing polyurethane
and two component epoxy adhesives prepared from Oriental beech (Fagus orientalis L.) wood samples. Carbon fiber (CFRP) structural
material was applied to laminated sheets in order to increase their strength.
Static bending test was made according to TS 2474, bending in elasticity
modulus was made according to 2478, and dynamic bending (shock) test was made
according to 2477 standards. According to results of the experiments, the
highest static bending strength value (132.80 N/mm²) was obtained in
laminated sheets used carbon fiber building material between wooden layers and
bonded with epoxy adhesive. The highest elasticity modulus in bending value
(14004.83 N/mm²) was determined in laminated sheets bonded with
epoxy adhesive between wooden layers and covered with carbon fiber structural
material around sheets. The highest dynamic bending (shock) strength value
(0.62 kgm/cm²) was found in laminated sheets bonded with epoxy
adhesive between wooden layers and covered with carbon fiber structural
material around sheets. Consequently, carbon fiber building material and epoxy
adhesive can be used in sections which are exposed to bending and stress such
as bridge, stair, column, beam, and roof for local reinforcement. Damage of
wood material can be prevented by using carbon fiber construction material and
epoxy adhesive against the sudden effects that might be caused to the outside of
the wood material. Due to the strong and fast penetration of the epoxy adhesive
on the applied surface and the increased strength with the carbon fiber
building material, it can be used to extend the wear time especially on the
floors made of wood.

Keywords

Laminated Wood Material, Carbon Fiber (CFRP), Adhesives, Mechanical properties

Karbon Fiber (CFRP) ile Güçlendirilmiş Lamine Ağaç Malzemenin Bazı Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, karbon fiberle
güçlendirilmiş lamine edilen ahşap yapıların bazı mekanik özelliklerinin etkisinin
belirlenmesi amaçlanmıştır. Doğu kayını (Fagus
orientalis L.) odunundan hazırlanan örneklere çift bileşenli epoksi
yapıştırıcısı ve nem kürlenmeli poliüretan tutkalı kullanılarak lamine levhalar
elde edilmiştir. Lamine levhaların mukavvemetini arttırmak için karbon fiber
(CFRP) yapı malzemesi uygulanmıştır. Örneklere TS 2474 standardına göre statik
eğilme, TS 2478 standardına göre eğilmede elastikiyet modülü ve TS 2477
standardına göre dinamik eğilme (şok) testleri uygulanmıştır. Deney sonuçlarına
göre, en yüksek statik eğilme direnci değeri 132.80 N/mm² ile ahşap
katmanlar arasında karbon fiber yapı malzemesi kullanılan ve epoksi yapıştırıcı
ile yapıştırılan lamine levhalarda elde edilmiştir. En yüksek eğilmede
elastikiyet modülü değeri 14004.83 N/mm² ile ahşap katmanlar etrafı
karbon fiber yapı malzemesi ile kaplanmış ve ahşap katmanlar arası epoksi
yapıştırıcısı ile yapıştırılan lamine levhalarda elde edilmiştir. En yüksek
dinamik eğilme (şok) direnci değeri 0.62 kgm /cm² ile ahşap
katmanlar etrafı karbon fiber yapı malzemesi ile kaplanmış ve ahşap katmanlar
arası epoksi yapıştırıcısı ile yapıştırılan lamine levhalarda bulunmuştur.
Sonuç olarak, karbon fiber yapı malzemesi ve epoksi yapıştırıcı, köprü,
merdiven, kolon, kiriş ve çatı gibi yapılarda bölgesel takviye amacıyla
eğilmeye ve baskıya maruz kalan bölümlerinde kullanılabilir. Ağaç malzemenin
zarar görmesi, ahşap malzemenin dış yüzeyine verilebilecek ani etkilere karşı
karbon fiber yapı malzemesi ve epoksi yapıştırıcı kullanılarak önlenebilir.
Uygulanan yüzeye epoksi yapıştırıcının güçlü ve hızlı nüfuz etmesi ve karbon
fiber yapı malzemesi ile artan mukavemeti sayesinde, özellikle ahşaptan yapılan
zeminlerde yıpranma süresini uzatmak için kullanılabilir.           

Keywords

Lamine Ağaç Malzeme, Karbon Fiber (CFRP), Yapıştırıcılar, Mekanik Özellikler

References

• Altinok, M., (1998), Ağaç İşleri Temel Makinelerde İşlenmiş Ahşap Yüzeylerin Yapışma Direncine Etkileri, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Politeknik Dergisi, 1(2):17-20.
• Borri, A., Corradi, M., (2005), A Method for Flexural Reinforcement of Old Wood Beams with CFRP Materials, Composites Part B: Engineering, 36(2): 143-153.
• Bozkurt, A. Y., Erdin, N., (2000), Odun Anatomisi, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, İstanbul, ss:298.
• Chen, C. J., (1999), Mechanical Behaviour of Fiber Glass Reinforced Timber Joints, In: World Conference On Tımber Engineerıng Wcte, 31JULY-03 August, Canada. https://www.kompozit.net/k/161/karbon-fiber-takviyeler, E.Tar: 02.05.2017.
• Güler, C., Subasi, S., (2012), Karbon ve Cam Lifi İle Güçlendirilmiş Lamine Sarıçam (Pinus Sylvestris L.), Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Özel Sayı.
• Kurtoglu, A., (1979), Yapıştırılmış Tabakalı Ağaç Malzemede Rutubet Değişimi Nedeniyle Gerilmelerin Oluşumu, İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 29(2): 72-96.
• Mistak, O., (2013), Sarıçam Ağaç Malzeme ve Farklı Fiber (FRP) Kumaşları İle Elde Edilen Lamine Ağaç Malzemelerin Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Ozcifci, A., (2001), Emprenye Edilmiş Lamine Ağaç Malzemenin Teknolojik Özellikleri, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Premrov, M., Dobrila, P., Bedenik, B. S., (2004), Analysis of Timber Framed Walls Coated with CFRP Strips Strengthened Fibre-Plaster Boards, International Journal of Solids and Structures, 41(24-25): 7035-7048.
• Radford, D. W., Goethem D. V., Gutkowski R. M., Peterson, M. L., (2002), Composite Repair of Timber Structures, Construction and Building Materials, 16(7):417-425.
• Roberto, L.A., Micheal, A. P., Sandford, T. C., (2004), Fiber Reinforced Polymer Composite-Wood Pile İnterface Characterization By Push-Out Tests, Journal of Composites for Construction, 8(4): 360-368.
• TS 2470 (1976), Odunda Fiziksel ve Mekaniksel Deneyler İçin Numune Alma Metotları ve Genel Özellikler, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 1-5.
• TS 2471 (1976), Odunda Fiziksel ve Mekaniksel Deneyler İçin Rutubet Miktarı Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.
• TS 2472 (1976), Fiziksel ve Mekaniksel Deneyler İçin Birim Hacim Ağırlığı, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.
• TS 2474 (1976), Odunun Statik Eğilme Dayanımının Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.
• TS 2477 (1976), Odunun Çarpmada Eğilme Dayanımının Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.
• TS 2478 (1976), Odunun Statik Eğilmede Elastikiyet Modülünün Tayini, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara.
• Yildizhan, H., (2008), Polimer Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.