Karbon fiber destekli (CFRP) lamine ağaç malzemenin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ahşap yapı elemanlarının güçlendirilmesinde kullanılan karbon fiber takviye uygulamasının lamine elemanların fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Doğu kayını (Fagus orientalis L.) odunundan hazırlanan örneklere çift bileşenli epoksi ve nem kürlenmeli poliüretan yapıştırıcıları kullanılarak lamine çalışması yapılmıştır. Lamine elemanların mukavemetini artırmak amacıyla karbon fiber (CFRP) uygulanmıştır. Deney örneklerine TS 2474 standardına göre, eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü, BS EN 204 ve BS EN 205 standartlarına göre, yapışma direnci, ASTM E-69 standardına göre, yanma direnci, TS 2477 standardına göre, dinamik eğilme (şok) direnci ve TS EN 317 standardına göre, boyutsal kararlılık testleri uygulanmıştır. Deney sonuçlarına göre, statik eğilme direnci en fazla katmanlar arası CFRP malzemeli ve Epoksi yapıştırıcısı kullanılan lamine örneklerde (132,80 N/mm2) tespit edilmiştir. Eğilmede elastikiyetmodülü en fazla katmanlar arası Epoksi ve etrafı CFRP kaplanarak elde edilen örneklerde (14004,83 N/mm2) belirlenmiştir. Yapışma deneyi sonucunda, en fazla CFRP+Epoksi ile yapıştırılan örneklerde (22,77 N/mm2) bulunmuştur. Yanma deneyinde, en fazla ağırlık kaybı, poliüretan yapıştırıcılı örneklerde (%31,38) belirlenmiştir. Örneklerin yanmasında en yüksek sıcaklık CFRP+Epoksi yapıştırıcılı örneklerde (551,23 oC) elde edilmiştir. Dinamik eğilme (şok) direnci değerleri en fazla epoksi ile yapıştırılan etrafı CFRP kaplamalı örneklerde (0,62 kgm/cm2) tespit edilmiştir. Boyutsal kararlılık testlerinde, en fazla ağırlık artışı 96 saat su buharına maruz bırakılan poliüretan yapıştırıcılı örneklerde (% 48,81) belirlenmiştir.. Sonuç olarak, karbon fiber (CFRP) yapı malzemesi ve epoksi yapıştırıcısı, ahşap yapıların eğilme ve zorlanmaya maruz kalan köprü, merdiven, kolon, kiriş ve çatı gibi kısımlarında bölgesel güçlendirme amaçlı kullanılabilir.

In this study, it was aimed to determine the effect of physical and mechanical properties of structural laminated wood reinforced with carbon fiber. Samples prepared from oriental beech (Fagus orientalis L.) were laminated using moisture curing polyurethane and two component epoxy adhesives. Carbon fiber (CFRP) structural material applied to laminated samples in order to increase their strength. Bending strength and elasticity modulus in bending (TS 2474), bonding strength (BS EN 204 and BS EN 205), combustion resistance (ASTM E-69), dynamic bending (shock) strength (TS 2477) and dimensional stability (TS EN 317) properties of the samples were determineted. According to results of the experiments; the highest static bending strength (132.80 N/mm2) was obtained in laminated samples used CFRP building material between layers and epoxy adhesive. The highest elasticity modulus in bending value (14004.83 N/mm2) was obtained in laminated samples epoxy between layers and covered with CFRP. As a result of bonding strength tests, the highest value (22.77 N/mm2) was found in laminated samples bonded with epoxy and reinforced CFRP. In combustion test, the highest weight loss (31.38%) was determined in laminated samples with polyurethane adhesive. Also, the highest temperature (551.23 oC) was obtained in laminated samples bonded with epoxy adhesive and CFRP in combustion of samples. The highest dynamic bending (shock) strength value (0.62 kgm/cm2) was determined in laminated samples covared with CFRP and bonded with epoxy. In the dimensional stability tests, the highest increase in weight (48.81%) was obtained in laminated samples after 96 hours bonded with polyurethane adhesive. Consequently, CFRP building material and epoxy adhesive can be used in sections which are exposed to bending and stress such as bridge, stair, column, beam and roofs for local reinforcement.