Investigation Of Different Fasteners In Roof Truss Elements In The Woodworking Industry

Öz

In this study, the compressive safety stresses of the roof trusses were determined depending on the different joining angles (90° at the rafter, 90° at the base and bisector) at the connection points of the rafter and base elements used in traditional wooden roof systems and the different fastening materials (nails, screws and bolts) used to fix these connection points. In this study, the compressive safety stresses of roof trusses made of cedar (Cedrus libani A.Rich.) wood with air dry humidity value of 14%, density value of 0.539 g/cm3, bending strength of 95.37 N/mm2, modulus of elasticity in bending value of 10793,53 N/mm2 and dynamic bending strength value of 16.142 kJ/m2 were determined. The highest compressive safety stress value determined at the connection points of the elements in the roof truss made of cedar (Cedrus libani A.Rich.) wood was found to be 366.77 N/mm² depending on the bolt connection material and the 90° angle applied on the rafter. The lowest compressive safety stress value was determined as 38.93 N/mm² depending on the 90° angle applied to the nail fastener and rafter. In addition, it was determined that there was no statistically significant difference between the 90° joint angles applied at the rafter or base. According to the results obtained, in roof systems with both large spans and high load-bearing potential; 90° joint angles at the rafter or base are insignificant, but it is recommended to use bolt fasteners as fasteners. Another aspect of this study is that the experimental procedures applied to determine the compressive safety stress in the roof truss were also applied with the finite element method (FEM). According to this method, it was found that shear stresses were higher in screw connected rafter and base joints.

Anahtar Kelimeler

• Cedar
• roof joint
• fastener
• modeling
• finite element analysis.

Ağaç İşleri Endüstrisindeki Çatı Makası Elemanlarında Farklı Bağlantı Elamanlarının Araştırılması

Öz

Bu çalışmada, geleneksel ahşap çatı sistemlerinde kullanılan mertek ve taban elemanlarının bağlantı noktalarındaki farklı birleştirme açıları (mertekte 90°, tabanda 90° ve açıortay) ile bu bağlantı noktalarının tespit edilmesinde kullanılan farklı bağlantı gereçlerine (Çivi, vida ve bulon) bağlı olarak; çatı makaslarının basınç emniyet gerilmeleri tespit edilmiştir. Yapılan çalışmada hava kurusu rutubet değeri %14, yoğunluk değeri 0.539 g/cm3, eğilme direnci 95.37 N/mm2, Eğilmede elastikiyet modülü değeri 10793,53 N/mm2 ve dinamik eğilme direnci değeri ise 16.142 kJ/m2 olan sedir (Cedrus libani A.Rich.) odunundan üretilen çatı makasındaki elemanların bağlantı noktalarında tespit edilen en yüksek basınç emniyet gerilmesi değerinin; bulon bağlantı gereci ve mertekte uygulanan 90°’lik açıya bağlı olarak 366.77 N/mm² olduğu tespit edilmiştir. En düşük basınç emniyet gerilmesi ise çivi bağlantı gereci ve mertekte uygulanan 90°’lik açıya bağlı olarak 38.93 N/mm² olarak tespit edilmiştir. Ayrıca yapılan çalışmada mertek ya da tabanda uygulanan 90°’lik birleştirme açıları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farkın olmadığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre hem geniş açıklıklara ve hem de fazla yük taşıma potansiyeline sahip çatı sistemlerinde; mertek ya da tabanda 90°’lik birleştirme açılarının önemsiz olduğu fakat bağlantı gereci olarak bulon bağlantı gerecinin kullanılması önerilir. Bu çalışmanın diğer bir yönü ise çatı makasında meydana gelen basınç emniyet gerilmesinin tespitine yönelik uygulanan deneysel işlemler sonlu elemanlar metodu (FEM) ile de uygulanmıştır. Bu metoda göre ise vida bağlantılı mertek ve taban birleştirmelerinde kayma gerilmelerinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sedir
• Çatı Makası
• Bağlantı Elemanı
• Modelleme
• sonlu elemanlar analizi

Kaynakça

1. Aira, J. R., Arriaga, F., Íñiguez-González, İ., Crespo, J., 2014. Static and kinetic friction coefficients of Scots pine (Pinus sylvestris L.), parallel and perpendicular to grain direction. Materiales de Construcción, 64(315): 1-9. http://dx.doi.org/10.3989/ mc.2014.03913
2. Aker, E., 1998. Çatılarda seçenek özelliklerinin tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
3. Avlar, E., 1995. Türkiye’deki konut açığının giderilebilmesinde ön yapımlı ahşap konut üretiminin uygulanabilirliği yönünde bir model araştırması (Bursa örneği). Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
4. Ayata, İ., 1974. Ahşap Yapı ve Kafes Sistemlerinin Hesap Esasları. Diner Matbaası, İstanbul.
5. Binan, M., 2010. Ahşap çatılar. Birsen Yayınevi, Lord Matbaası, İstanbul.
6. Can, Ö., Tokgöz, H., 2008. Ahşap çatı makaslarının düğüm noktalarında ön ahşap uzunluğun deneysel yöntemle tayini. Technological Applied Sciences, 3(4): 571-579.
7. Erdoğmuş, E., 2003. Ahşap: Mükemmel bir yapı malzemesi. Türkiye Mühendislik Haberleri Dergisi, 427: 89-92.
8. Eriç, M., 1972. Dünün ve bugünün ahşap ve ahşaptan üretilmiş malzemesinin Türkiye şartları içinde yapıda rasyonel kullanılma imkanlarının araştırılması. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

9. Günay, R., 2002. Geleneksel Ahşap Yapılar Sorunları ve Çözüm Yolları. Birsen Yayınevi, İstanbul.
10. Güneş, M., 2022. Ön ısıl işlem uygulanmış ahşap taşıyıcı yapı elemanlarının farklı iklim şartlarındaki davranışlarının incelenmesi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
11. Gür, Ö. Ş., Batur, A., 2000. Rural Architecture in the Eastern Black Sea Region. İstanbul: Milli Reasürans Yayınları, İstanbul.
12. Hasol, D., 1995. Ansiklopedik Mimarlık Sözlüğü. YEM Yayınları, İstanbul.
13. Kern, A., Kowarik, K., Rausch, A. W., 2008. Salz-Reich:7000 Jahre Hallstatt-Softcover. Naturhistorisches Museum Wien, Austria.
14. Kolbay, S. D., 2010.Çatılarda ahşap strüktür bileşenlerinin tasarım etkenleri. Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
15. Kutlu, İ., Ergün, R., 2020. Geleneksel Anadolu yapılarında ahşap üst örtü gelişiminin değerlendirilmesi. International Journal of Mardin Studies, 1(1): 93-109.
16. Kütükçü, D. E., 2019. Düzlem çerçeve ahşap yapı sistemlerinin bazı mekanik özelliklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
17. Morton, F., 1984. Hallstatt, Verlag des Musealvereins. Austria.
18. Odabaşı, Y., 1981. Ahşap Çatıların Hesap ve Detayları. Teknik Kitaplar Yayınevi, İstanbul.
19. Öztürk, Y., Altunok, M., 2024. Ahşap yeşil ev konsepti tasarımına özgün yaklaşımlar. Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 12(3): 550-569. https://doi.org/10.29109/gujsc.1496217
20. Palma, P., Garcia, H., Ferreira, J., Appleton, J., Cruz, H., 2012. Behaviour and repair of carpentry connections–Rotational behaviour of the rafter and tie beam connection in timber roof structures. Journal of Cultural Heritage, 13(3): S64-S73. http://dx.doi.org/10.1016/j.culher.2012.03.002
21. Şekercioğlu, T., 2017. Makine Elemanları Çözümlü Problemler. Birsen Yayınevi, İstanbul.
22. Toydemir, N., Bulut, Ü., 2004. Çatılar. Yapı Yayın, İstanbul, Türkiye.
23. Toydemir, N., Gürdal, E., Tanaçan, L., 2001. Yapı Elemanı Tasarımında Malzeme. Literatür Yayıncılık, İstanbul, Türkiye.
24. TS EN 408+A1, 2014. Ahşap yapılar- yapı kerestesi ve yapıştırılmış lamine kereste – Bazı fiziksel ve mekanik özelliklerinin tayini. T.S.E., Ankara.
25. TS ISO 13061-1, 2021. Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri – Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri- Bölüm 1: Fiziksel ve mekanik deneyler için nem muhtevasının belirlenmesi. T.S.E., Ankara.
26. TS ISO 13061-2, 2021. Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri – Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri- Bölüm 2: Fiziksel ve mekanik deneyler için yoğunluğun belirlenmesi. T.S.E., Ankara.
27. TS ISO 13061-3, 2021. Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri- Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri - Bölüm 4: Statik eğilmede elastikiyet modülünün tayini. T.S.E., Ankara.
28. TS ISO 13061-10, 2021. Odunun fiziksel ve mekanik özellikleri - Kusursuz küçük ahşap numunelerin deney yöntemleri - Bölüm 10: Çarpmaya karşı eğilme mukavemetinin tayini. T.S.E., Ankara.
29. Turgay, F.M., 2003. Endüstrileşmiş çatı bileşenleri üzerine bir inceleme. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
30. Yaman, B., Akyol, A. A., Aktaş, K., 2019. Akseki Sarıhacılar köyü ahşap teşhisi. Bartın University International Journal of Natural and Applied Sciences JONAS, 2(1): 44-49.
31. Yeh, M.C., Lin, Y.L., 2011. Structural performance of roof trusses assembled with Japanese Cedar lumber using nailed steel gussets. Taiwan J. For. Sci., 26(4): 383-397.