Hibrit çapraz lamine kerestelerinin deneysel ve numerik analizi
Experimental and numerical analysis of hybrid cross-laminated timbers
- Tez No: 956612
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MESUT UYSAL, DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDEF KOCAKAPLAN SEZGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ağaç İşleri, Wood Products
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Orman Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bu çalışma, farklı odun türleri ve katman kalınlıklarının hibrit çapraz lamine kereste (ÇLK) panellerin yapısal performansı üzerindeki etkilerini deneysel ve nümerik yöntemlerle incelemeyi amaçlamaktadır. Araştırmada, Uludağ göknarı, ladin ve kavak türleri kullanılarak homojen ve hibrit ÇLK konfigürasyonları oluşturulmuş; bu panellerin mekanik özellikleri detaylı olarak analiz edilmiştir. Deneysel testler kapsamında eğilme direnci, elastikiyet modülü, kayma modülü, vida tutma kapasitesi, yuvarlanma kesme dayanımı, basma dayanımı ve bindirme kayma dayanımı gibi kritik parametreler ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, ladin odununun özellikle eğilme direnci, elastikiyet modülü, basma dayanımı ve vida tutma kapasitesi açısından diğer türlere kıyasla üstün performans sergilediğini ortaya koymuştur. Göknar ve kavak odunları ise daha düşük yoğunluk ve mekanik özelliklere sahip olmakla birlikte, hibrit panellerde uygun kombinasyonlarla mekanik performans iyileştirilebilmiştir. Katman kalınlığı, özellikle dış katmanlarda kullanılan malzemenin kalınlığı, panellerin eğilme direnci ve kayma modülü gibi mekanik özelliklerinde belirleyici bir rol oynamaktadır. 20 mm dış katman kalınlığına sahip paneller, 18 mm kalınlığa göre genellikle daha yüksek mekanik dayanım ve rijitlik değerleri sunmuştur. Ayrıca, hibrit katman dizilimlerinin panellerin hafiflik ve mekanik performans açısından optimizasyonuna olanak sağladığı belirlenmiştir. Tahribatsız muayene yöntemiyle elde edilen dinamik elastikiyet modülü değerleri, homojen panellerde statik ölçümlerle yüksek uyum gösterirken, hibrit panellerde ölçüm noktaları arasındaki varyasyonun önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Bu durum, farklı odun türlerinin mekanik uyumsuzluğu ve katman geçiş bölgelerinin dalga yayılımı üzerindeki etkisiyle açıklanmıştır. Sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan nümerik analizler, özellikle homojen 18-18-18 mm katman kalınlığına sahip panellerde deneysel sonuçlarla yüksek uyum göstermiştir. Ancak, 20-14-20 mm gibi asimetrik kalınlığa sahip hibrit panellerde deneysel ve nümerik sonuçlar arasındaki farklar belirgin şekilde artmıştır. Bu durum, nümerik modellerin malzeme heterojenliği, katman geçişleri ve yapısal asimetrileri tam anlamıyla yansıtamadığını göstermektedir. Araştırma, hibrit ÇLK sistemlerinin yapısal performansını artırmak için uygun odun türü kombinasyonlarının ve katman kalınlıklarının seçilmesinin önemini vurgulamaktadır. Ayrıca, nümerik modellemelerde malzeme ve geometrik heterojenliklerin daha detaylı ele alınmasının gerekliliği ortaya konmuştur. Sonuç olarak, hibrit ÇLK paneller, sürdürülebilir ve verimli yapı malzemesi olarak ahşap yapı sektöründe geniş uygulama potansiyeli taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
This study aims to investigate the effects of various wood species and layer thicknesses on the structural performance of hybrid cross-laminated timber (CLT) panels through experimental and numerical methods. In the research, both homogeneous and hybrid CLT configurations were prepared using Uludağ fir, spruce, and poplar species. The mechanical properties of these panels were thoroughly analyzed. Within the scope of the experimental tests, critical parameters such as bending strength, modulus of elasticity, shear modulus, screw withdrawal resistance, rolling shear strength, compressive strength, and lap shear strength were measured. The results revealed that spruce exhibited superior performance, particularly in terms of bending strength, modulus of elasticity, compressive strength, and screw-holding capacity compared to the other species. Although fir and poplar presented lower density and mechanical properties, suitable combinations in hybrid panels allowed for significant improvements in mechanical performance. Layer thickness—especially that of the outer layers—played a decisive role in mechanical characteristics such as bending resistance and shear modulus. Panels with 20 mm outer layer thickness generally demonstrated higher mechanical strength and stiffness than those with 18 mm thickness. Furthermore, it was determined that hybrid layer configurations enabled optimization in terms of lightweight design and mechanical performance. The dynamic modulus of elasticity values obtained through non-destructive testing showed high agreement with static measurements in homogeneous panels, whereas in hybrid panels, the variation between measurement points significantly increased. This phenomenon is explained by the mechanical incompatibility of different wood species and the effect of interlayer transitions on wave propagation. Numerical analyses performed using the finite element method showed strong agreement with experimental results, particularly in homogeneous panels with 18-18-18 mm layer thickness. However, in asymmetric hybrid panels with thicknesses such as 20-14-20 mm, discrepancies between experimental and numerical results became more pronounced. This indicates that numerical models cannot fully reflect material heterogeneity, layer transitions, and structural asymmetries. The research emphasizes the importance of selecting appropriate wood species combinations and layer thicknesses to enhance the structural performance of hybrid CLT systems. Furthermore, it highlights the necessity of more detailed consideration of material and geometric heterogeneities in numerical modeling. In conclusion, hybrid CLT panels possess high potential for widespread application in the timber construction sector as sustainable and efficient structural materials.
Benzer Tezler
- Çapraz lamine ahşabın strüktürel kullanımının ve performans özelliklerinin incelenmesi
Examination of cross laminated timberin terms of structural use and performance features
EBRU ŞANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
MimarlıkKaradeniz Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLHAN VURAL
- Investigation of fire spread in industrial wooden buildings with numerical simulation
Endüstriyel ahşap binalarda yangın yayılımının sayısal benzetimle incelenmesi
CEYDA BECENİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ SERTESER
- Çok katlı ahşap yapılarda strüktürel kurgunun analizi
Analysis of structural system in multi-storey wood structures
HAKAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MimarlıkKaradeniz Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLHAN VURAL
- Çapraz akışlı mikrofiltrasyon ile bakır analizi
Copper removal with hybrid crossflow micro filtration
GÖZDE SEÇKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KARAGÜNDÜZ
- Development of supramolecular hydrogels with adjustable viscoelastic, mechanical and self-recovering properties
Ayarlanabilir viskoelastik, mekanik ve kendi-kendini onarma özelliklerine sahip supramoleküler hidrojellerin geliştirilmesi
ESRA SU