Investigation of the effect of pilot hole diameter, pilot hole depth and thickness on screw direct withdrawal resistance in OSB

Öz

Background and aims OSBs are an engineered wood-based composite material and is widely used especially in the construction and furniture sectors. Screw connections are one of the critical elements that determine the mechanical strength of OSB. The aim of this study is to investigate the effects of pilot hole diameter, pilot hole depth and board thickness on the screw direct withdrawal resistance in OSB. In the study, screw direct withdrawal resistance was tested by using 11mm and 18mm thick OSBs, taking into account different pilot hole diameters (60% and 85%), pilot hole depths (50% and 80%) and screwing directions (edge and face). Methods Uncoated 11mm and 18mm thick OSBs were used in the experiments. Zinc-plated sheet steel screws 3.5×30mm were used. Results The results showed that pilot hole diameter, depth, and screwing direction significantly affected screw withdrawal resistance. A 60% pilot hole diameter and 50% depth provided higher resistance than 85% and 80%, respectively. Face screwing yielded greater strength than edge screwing. While OSB thickness had no significant effect, 18 mm boards showed slightly higher resistance on average. Conclusions The factors should be selected correctly in order to use OSBs more safely and efficiently in engineering and construction applications. In particular, it is recommended to prefer face screwing and to use a pilot hole diameter of 60% and a depth of 50% in proportion to the screw diameter. These findings will contribute to the creation of more reliable and durable connections in the areas where OSBs are used.

Anahtar Kelimeler

• OSB
• screw direct withdrawal resistance
• pilot hole diameter
• pilot hole depth
• screwing direction
• building materials
• mechanical connections

OSB’lerde pilot delik çapı, pilot delik derinliği ve levha kalınlığının vida çekme direnci üzerine etkisinin incelenmesi

Öz

Giriş ve Hedefler OSB’ler levhalar, mühendislik ürünü ahşap esaslı kompozit malzemeler olup, özellikle yapı ve mobilya sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Vida bağlantıları, OSB levhaların mekanik dayanımını belirleyen kritik unsurlardan biridir. Bu çalışmanın amacı, OSB levhalarda pilot delik çapı, pilot delik derinliği ve levha kalınlığının vida çekme direnci üzerindeki etkilerini incelemektir. Çalışmada, 11mm ve 18mm kalınlığındaki OSB levhalar kullanılarak farklı pilot delik çapları (%60 ve %85), pilot delik derinlikleri (%50 ve %80) ve vidalama yönleri (kenar ve yüzey) dikkate alınarak vida çekme dirençleri test edilmiştir. Yöntemler Deneylerde yüzeyi kaplanmamış 11mm ve 18mm kalınlığındaki OSB levhalar kullanılmıştır. Çalışmada 3,5×30 mm boyutlarında sunta vidalar kullanılmıştır. Bulgular Elde edilen sonuçlara göre, vida çekme direnci üzerinde pilot delik çapı, derinliği ve vidalama yönünün önemli bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Pilot delik çapının vida çapına oranı %60 olduğunda, %85 oranına kıyasla daha yüksek vida çekme direnci sağlanmıştır. Benzer şekilde, %50 pilot delik derinliği, %80 derinliğe göre daha yüksek mukavemet göstermiştir. Vida bağlantılarında yüzey vidalamanın kenar vidalamaya kıyasla daha yüksek çekme direnci sağladığı belirlenmiştir. OSB levha kalınlığının ise vida çekme direnci üzerinde anlamlı bir etkisi olmadığı, ancak 18 mm kalınlığındaki levhaların ortalama olarak daha yüksek çekme direncine sahip olduğu görülmüştür. Sonuçlar OSB levhaların mühendislik ve yapı uygulamalarında daha güvenli ve verimli kullanılabilmesi için pilot delik çapı ve derinliği gibi faktörlerin doğru seçilmesi gerektiğini göstermektedir. Özellikle, yüzey vidalamanın tercih edilmesi ve vida çapına oranla %60 pilot delik çapı ile %50 derinliğin kullanılması önerilmektedir. Bu bulgular, OSB levhaların kullanım alanlarında daha güvenilir ve dayanıklı bağlantılar oluşturulmasına katkı sağlayacaktır.

Anahtar Kelimeler

• OSB
• vida çekme direnci
• pilot delik çapı
• pilot delik derinliği
• vidalama yönü
• yapı malzemeleri
• mekanik bağlantılar

Kaynakça

1. Akbulut, T., Ayrılmış, N. 2002. OSB levhalarının kontrplak yerine kullanılması. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 1(52), 65–80.
2. Ayrılmış, N., Özkan, I. 2015. Properties of sandwich wood-based composite panels and their use in furniture industry. Van Yüzüncü Yıl University Journal of Natural and Applied Sciences, 19(2), 145-152.
3. Baltacı, S. 2010. Bazı odunların çivi ve vida tutma direnci üzerine ısıl işlem uygulamasının etkisi. Kastamonu University, Intitute of Applied Science, Kastamonu, Türkiye.
4. Dündar, T., As, N., Hiziroğlu, S. 2008. Mechanical properties of OSB manufactured in Turkey. Building and Environment, 43(4), 523–528.
5. Efe, H. 2004. Mobilya endüstrisinde kullanılan ahşap levhaların soket–vida tutma yetenekleri. Journal of Polytechnic, 8(3), 112-119.
6. Efe, H., İmirzi, H. Ö. 2007. Mobilya Üretiminde Kullanılan Çeşitli Bağlantı Elemanlarının Mekanik Davranış Özellikleri. Journal of Polytechnic, 10(1), 93-103.
7. EN 300. 2006. Oriented Strand Boards (OSB) – Definitions, classification and specifications. European Committee for Standardization.
8. Esen, R., Yapici, F. 2013. The effects of press time and press pressure on the screw strength properties of oriented strength board (OSB) manufactured from poplar wood. Wood is good - user oriented material, technology and design. Proceedings of the 24th International Scientific Conference, Zagreb, Croatia.

9. Ferhatoğlu, M., Sarı, B. 2017. Structural use of OSB in cold-formed steel frame systems. Journal of Building Engineering, 13, 239–247.
10. Guan, B., Rodd, P.D. 2008. Screw Withdrawal Resistance of Wood-Based Panels: Experimental Investigation and Modeling. Wood and Fiber Science, 40(1), 44-55.
11. İstek, A., Tunç, H., Özlüsoylu, İ. 2016. Silan İlavesinin OSB'nin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi. Bartın Journal of Faculty of Forestry, 18(2), 1-8.
12. Kasal, A., Diler, H. 2013. Alternatif Panel Mobilya Malzemesi Olarak Polivinil Klorür (PVC) Levhalardan Üretilmiş Kutu Mobilya Köşe Birleştirmelerinin Moment Kapasiteleri. Kastamonu University, Journal of Faculty of Forestry, 17(4), 205-212.
13. Kollmann, F.F.P., Gering, L.A. 1965. Tensile and Compressive Strength Perpendicular to Grain of Oriented Strand Board. Wood Science and Technology, 1(1), 35-45.
14. Kollmann, F.F.P., Côté, W.A. 1968. Principles of Wood Science and Technology. Springer-Verlag.
15. Korkmaz, M., Kılınç, İ., Yapıcı, F., Baydağ, M. 2017. Üretim Faktörlerinin Yönlendirilmiş Yongalevhaların (Osb) Vida Tutma Direnci Değeri Üzerine Etkilerinin Araştırılması. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 6(3), 940-948.
16. Kurt, R., Altınok, M. 2015. Ahşap esaslı levhaların yapı sektöründe kullanımı. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Dergisi, 28(4), 775–782.
17. Kurt, R., Kılıç, M. 2010. Effect of Density and Layer Structure on the Screw Holding Strength of Oriented Strand Board. Journal of Materials Processing Technology, 210(9), 1217-1222.
18. Moses, S. C., Prion, H.G.L. 2002. Screw Withdrawal Strength of Oriented Strand Board. Forest Products Journal, 52(6), 81-86.
19. Özlüsoylu, İ. 2016. Üre formaldehit tutkalının sodyum-karboksimetilselüloz ile modifikasyonun yonga levhaların bazı özellikleri üzerine etkisi. Bartın University, Institute of Applied Science.
20. Özdemir, T. 2012. OSB Levhaların Teknik Özellikleri ve Yapı Elemanı Olarak Kullanımı. Sakarya Üniversitesi Yayınları. USDA Forest Service 2010. Wood Handbook – Wood as an Engineering Material.
21. Yiğittap, Ö. (2016). Tutkallamada yonga sıcaklığının levha özelliklerine etkisi, Bartın University, Institute of Applied Science.
22. Zhang, J., Lee, J.N. 2005. Fastener Holding Capacity of Wood-Based Panels: Effect of Panel Density and Screw Parameters. Journal of Wood Science, 51(1), 1-8.