Yeni Ahşap Yapı Elemanları

Yeni Ahşap Yapı Elemanları

1- Tabakalı Kereste (Glulam)
2- Kaplama Tabakalı Kereste (LVL)

Doç. Dr. Turgay AKBULUT
İ.Ü. Orman Fakültesi

Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü
takbulut@istanbul.edu.tr

GİRİŞ
Ahşap soyma kaplamaların lif yönleri birbirine dik gelecek şekilde yapıştırılmasıyla elde edilen kontrplak ile yan yana dizilmiş ya da yapıştırılmış çıtaların üzerine kaplama yapıştırılmasıyla elde edilen kontrtabla uzun yıllardan beri üretilen levha şeklindeki tabakalı ağaç malzemeler olup genelde kalıp tahtası, yapı elemanları ve mobilya üretiminde değerlendirilmektedir.
Daha sonraki yıllarda ahşap kaplamalar lif yönleri birbirine paralel olacak şekilde üst üste yapıştırılarak düz ya da çeşitli formlarda nispeten ince tabakalı ağaç malzemeler üretilmiş ve bunlar daha çok mobilya ve dekorasyonda kullanılmışlardır.
2-5 mm kalınlıklardaki soyma kaplamaların lif yönleri yine birbirine paralel olacak şekilde, uygun bir tutkalla basınç altında yapıştırılmasıyla üretilen ve genelde bina yapımında kullanılan, ancak mobilya ve dekorasyonda kullanılanlara göre daha kalın ve büyük boyutlu olan bir başka yapı malzemesi ise Kaplama Tabakalı Kereste (Laminated Veneer Lumber), kısaca LVL’dir (Şekil-1)

Son yıllarda taşıyıcı yapı malzemesi olarak yaygın bir şekilde üretilmeye ve kullanılmaya başlanan bir başka tabakalı ağaç malzeme ise, 25-50 mm kalınlıklardaki kerestelerin uygun bir tutkalla basınç altında yapıştırılmasıyla elde edilen Tabakalı Kereste (Glued laminated timber), kısaca Glulam’dır (Şekil-2).

Tabakalı ağaç malzemelerden kontrplak ve kontrtabla Türkiye’de yaklaşık 70-80 yıldır üretilirken, LVL ve Glulam ülkemiz için çok yeni ürünlerdir. Bu makalede laminasyon (tabakalandırma) sistemi ile üretilen LVL ve Glulam’ ın faydalı ve sakıncalı yönleri, üretimi ve kullanım yerleri kısaca ele alınmıştır.

2. LAMİNASYON SİSTEMİNİN FAYDALI VE SAKINCALI YÖNLERİ

Faydaları:
1. Masif ağaç malzemeden üretilecek yapı malzemelerinin boyutları sınırlıdır. Oysa laminasyon sistemi ile daha büyük boyutlu ürünler elde etmek mümkündür.

2. Gerek mimaride gerekse iç dekorasyonda istenilen stilde ve sınırsız formlarda çalışma imkanı sağlanmaktadır.

3. Yapısal elemanların tasarımında, yüke bağlı olarak kesit alanında farklılık yapmak mümkündür. Örneğin kavisli elemanlarda yükün geldiği yerde (kritik kesitte) daha büyük boyut uygulanabilmektedir.

4. En ve boy birleştirme yöntemlerinin uygulanması ile çok küçük boyutlardaki (minimum 20 cm) ağaç malzemenin kullanımına imkan sağlandığından, zayiat oranı azalmaktadır. Ayrıca masif ağaç malzeme, bünyesindeki kusurlarından (budak, çatlak, kurt yeniği, lif kıvrıklığı, çürüklük, reaksiyon odunu, sulama v.b.) arındırılarak değerlendirilebilir.

5. Aynı ahşap lamine eleman üzerinde çeşitli katlarda farklı kalınlık ve renkte ağaç malzemenin kullanımına imkan sağladığından daha fazla estetik oluşum temin edilebilir.

6. Tabakalı ağaç malzeme aynı cins masif ağaç malzemeye göre daha az çalışmaktadır (şişme-daralma). Buna neden olarak laminasyonda ağaç malzemenin katları arasında kullanılan tutkalın su itici özelliği gösterilebilir. Bunun sonucu tabakalı ağaç malzeme, aynı cins masif ağaç malzemeye nazaran boyutsal bakımdan daha stabildir.

7. Geniş ve tek açıklıklı yapılarda kubbe, piramit, tonoz vb. geometrik strüktür oluşturulmasına imkan sağlamaktadır.

8. Kolon, kiriş, kemer, makas ve aşık gibi parçalar üretilebilmekte, birleşmeleri için gerekli tüm detaylar ve metal aksesuarlar fabrikada tamamlanabilmektedir.

Sakıncaları:
1. Ahşabın tutkallanmaya hazırlanması ve tutkallanması, son ürün üzerinde ek bir işçilik maliyeti getirmektedir. Fakat aynı boyutlardaki yekpare bir ağaç malzemeye göre bu kabul edilebilir bir durumdur.

2. Tabakalı ağaç malzemenin direnci, en-boy birleştirmede ve yapıştırmada kullanılan tutkalın kalitesine de bağlıdır. Yüksek dayanımlı tutkalların fiyatlarının fazla olması da ek bir maliyet getirmektedir.

3. Tabakalı ağaç malzeme üretimi için, fabrika binasının özel planda yapılması, özel ekipmanlar gerektirmesi ve kalifiye işçiye olan ihtiyacın fazla olması da dezavantaj olmaktadır.

4. Yüksek kaliteli tabakalı ağaç malzemelerin üretilmesi imalatın bütün aşamalarında yapılan işlemlerin özenle ve dikkatli bir şekilde yapılmasıyla mümkün olmaktadır.
5. Büyük boyutlu kavisli taşıyıcı elemanların nakliyesi sırasında büyük güçlüklerle karşılaşılmaktadır.

6. Lamine edilecek ağaç malzemenin belirli sonuç rutubete kadar kurutulması gerektiğinden kurutma tesisi ve ek bir işçilik maliyeti gerektirmektedir.

3. LVL ve GLULAM ÜRETİM TEKNOLOJİSİ
Ağaç Türü Seçimi
LVL ve Glulam’ ın direnç değerleri büyük oranda katları oluşturan kereste ya da kaplamaların ve dolasıyla bunların elde edildiği ağaç türü ve tomrukların özelliklerine bağlıdır. Çeşitli odun kusurları (lif kıvrıklığı, çatlak, budak, kurt yeniği, çürüklük v.b.) içeren tomruklardan elde edilen kereste ya da kaplamalardan üretilen LVL ve Glulam’ ın direnç değerlerinde kusurun derecesine göre bir azalma olmaktadır. Bunu önlemek için direnç değerlerini önemli miktarda azaltıcı etki yapan kusurlardan arındırılmış kereste ya da kaplamaların kullanılması tavsiye edilmektedir.
LVL ve Glulam yapılarda taşıyıcı olarak kullanıldığı için yüksek mekanik direnç gereklidir. Bu bakımdan ağaç türünün direnç değerleri ve yapışma kabiliyeti büyük önem taşımaktadır. Ağaç türünde reçine ve ekstraktif madde oranının fazla olması tutkal bağını zayıflatıcı etki yapar. Bu da direnç azalmasına neden olur. Ayrıca ağaç türünün bükülebilme özelliği özellikle kavisli yapı elemanlarında aranan bir özelliktir. Yapraklı ağaçlar iğne yapraklılara göre daha iyi bükülebilme özelliğine sahiptir.
LVL ve Glulam üretiminde ağaç cinsi olarak Avrupa’da genellikle Ladin ve Göknar, A.B.D. de ise Douglas Göknarı ve Güney çamları (Southern pine) kullanılmaktadır. Ülkemizde de Ladin, Göknar ve Çam cinsleri kullanılabilir.
Mobilya ve dekorasyon amaçlı küçük boyutlu lamine malzeme üretiminde genelde yapraklı ağaçlardan Kayın ve Huş değerlendirilmektedir.

Kaplama ve Kerestelerin Hazırlanması
LVL üretiminde kullanılan kaplamalar, uygun ağaç türlerinden seçilmiş tomruklardan soyma kaplama makinelerinde yaklaşık 2-4 mm kalınlıklarda elde edilirler. Kaplamalar elde edildikten sonra direnç azaltıcı kusurlu kısımlar kesilerek uzaklaştırılır ve boyutlandırılarak kurutma makinelerinde yaklaşık % 6-12 rutubete kadar kurutulur. Kurutulan kaplamalar üretilecek malzemenin boyutları dikkate alınarak istenilen genişliklerde makaslarda kesilerek gerekirse uc uca ve/veya yan yana ekleme işlemine hazırlanır (Şekil-3).

Glulam üretiminde kullanılan keresteler ise şerit testere veya katrakta yaklaşık 20-50 mm kalınlık, 25-30 cm genişlik ve 3-4 m uzunluklarda üretildikten sonra direnç azaltıcı kusurlu kısımlar kesilerek uzaklaştırılır. Kerestelerin kurutulması kaplamalar gibi kolay ve risksiz olmayıp, özel tekniklerle yapılmaktadır. Bunun için kerestelerin kurutulması; ağaç türü, kereste kalınlığı, kerestenin başlangıç ve sonuç rutubeti dikkate alınarak hazırlanan kurutma programları ile kurutma fırınlarında yapılmalıdır. Üretilecek Glulam’ ın kalitesi kerestenin tekniğine uygun şekilde kurutulmasına ve tutkallamadan önce kereste rutubetinin bütün katlarda eşit olmasına da bağlıdır.
Aslında kaplama ve kerestelerin hangi rutubete kadar kurutulacağı üretilecek malzemenin kullanım yerine bağlıdır. Aşağıdaki tabloda çeşitli kullanış yerlerine göre kereste ve kaplamaların sahip olması tavsiye edilen rutubet miktarları verilmiştir:

Kullanım yeri rutubetine uygun olarak kurutulan kereste ve kaplamalar rutubet derecelerini muhafaza edecek şekilde depolanmalıdır.

Her tarafı açık yapılar % 18 ± 6
Yalnız üstü kapalı yapılar % 15 ± 3
Kalorifersiz kapalı yapılar % 12 ± 3
Kaloriferli kapalı yapılar % 9 ± 3

İyi bir tutkal bağlantısı sağlayabilmek için kereste ve kaplama yüzeylerinin düzgün ve temiz, tutkal tabakası kalınlığının da yeterli olması gerekmektedir. LVL üretilecek kaplama yüzeylerinin düzgünlüğü soyma makinasındaki ayarlar ile kaplamanın elde edildiği tomruğun özelliklerine bağlıdır. Benzer şekilde Glulam üretilecek kereste yüzeylerinin düzgünlüğü biçme şartları ve tomruk kalitesiyle ilgilidir. Kaplama yüzeyleri kerestelere göre çok daha iyi olduğu için her hangi bir işlem yapılmazken, kereste yüzeylerinin planya ile düzeltilmesi gerekir.
Planya yapılırken lif kopmaları olmamalıdır. Bunun için planya işlemi grup bıçak takılmış yüksek devirli (min. 4000 dev/dak) planya makinelerinde yapılmalıdır. Planya bıçakları keskin olmalı ve köreldikleri anda değiştirilmelidir. Kör bıçaklar, tutkallamayı olumsuz yönde etkileyebilecek yüzey pürüzlülüklerine neden olurlar. Yapışma kalitesinin yüksek olabilmesi için yüzeyler hazırlandıktan sonra 48 saat içerisinde tutkallama işlemi yapılmalıdır. Kullanılan ağaç türü reçineli ise planyalama işleminden sonra maksimum 24 saat içinde yapıştırma işlemi yapılmalıdır.

Uç Uca Ekleme
LVL üretiminde kullanılan kaplamalar gerekirse alın alına ya da bindirme suretiyle uç uca eklenebilir. Glulam üretiminde ise keresteler boyuna yönde genellikle planya edilmeden önce bindirmeli veya kama dişli ekleme şekilleri ile birleştirilmektedir. Üst üste gelen katlarda boyuna birleştirme yerleri kereste kalınlığının 20 katı mesafeden şaşırtılmış olmalıdır. Yani boyuna birleştirme yerleri üst üste gelmemelidir. Kerestelerde uç uca ekleme işlemi özel makinalarda yapılmaktadır.

Tutkal Sürme
LVL ve Glulam üretiminde genellikle normal hava şartlarında (soğukta) sertleşen sentetik tutkallar kullanılmaktadır. Üretilecek malzemenin kullanım yerine uygun yapıştırıcı seçilmelidir. Bunların üretiminde fenol-formaldehit (PF), melamin-üre formaldehit (MUF), fenol-rezorsin formaldehit (PRF) gibi yapıştırıcılar yanında PVA, poliüretan, ve epoksi türü yapıştırıcılar da kullanılmaktadır. Kullanılacak tutkal türüne göre presleme/kalıplama şartları değişir. Kullanılacak yapıştırıcı şu özelliklere sahip olmalıdır (Bozkurt ve Kurtoğlu 1979):

1. Tutkalla yapıştırılmış malzeme çeşitli dış etkilerin uzun süreli tesirinden sonra da direncini kaybetmemelidir.

2. Tutkal tabakası direnci yapıştırılmış odunun direncinden daha büyük olmalıdır.

3. Tutkal yapıştırılan malzeme dış hava şartlarına, kimyasal maddelere, mantar ve küflere karşı dayanıklı olmalıdır.

4. Tutkalın hazırlanması kolay ve basit olmalıdır.

5. Tutkalın kullanma süresi oldukça uzun olmalıdır.

6. Tutkal ağaç malzeme üzerine ince bir tabaka halinde el aletleri ve makinelerle kolayca sürülebilmelidir.

7. Sürülme esnasında tutkal viskozitesinin düşük, fakat sertleşmesi esnasında ise yüksek olması gerekmektedir. Yani sürülen yüzeyin iç kısımlarına geçerek yapıştırma yüzeyindeki miktarı azalmamalıdır.

8. Tutkal miktarı ve tutkallama süresi kaliteyi etkilemeyecek şekilde az olmalıdır. Bu malzemenin maliyeti bakımından önemli bulunmaktadır.

9. Tutkal normal sıcaklıkta sertleşmeli, sertleşme sırasında ve daha sonra gerilmelere neden olabilen ölçü değişmelerine sebebiyet vermemelidir.

10. Tutkal ucuz olmalıdır.

11. Tutkalın depolama süresi uzun olmalıdır.

Bununla beraber yukarıdaki tüm şartları aynı zamanda yerine getiren tutkal bulunmamaktadır.
Sürülmeye hazır duruma getirilmiş tutkal küçük yüzeylere basit bir fırça ile, elle hareket ettirilebilen levha veya silindir ile sürülmekte, büyük yüzeylerin tutkallanmasında ise özel otomatik ayarlı püskürtme ve akıtma makineleri kullanılmaktadır. Seri üretimde otomatik ayarlı modern makinelerin kullanılması daha ekonomik olmaktadır. Tutkal karışımının kullanma süresi tutkal türüne bağlı bulunmaktadır. Bu süre tutkallama esnasında hakim olan sıcaklık ile azalmaktadır. Sıcaklığın 15 ºC’nin altına düşmemesi gerekmektedir. Tutkalın sürülme şekli, tutkal tabakasının yeknesaklığı, tutkallanan yüzeyin özellikleri ve sürülme hızı göz önünde tutularak seçilmelidir. Tutkallamada tutkallanan yüzeyin tutma yeteneği, tutkalın malzeme içine nüfuzu, bir metrekare için tutkal sarfiyatı ve fiyat önemli rol oynamaktadır. Tutkal kullanımı g/m2 olarak verilmektedir. Yüzeylerinden yapıştırılan kerestelerin her iki yüzünün de ayrı ayrı tutkallanması gerekmektedir. Basınç ile sıkıştırmadan sonra tutkal tabakası kenarından ince bir çizgi halinde tutkal sızmalıdır. Hiç sızıntı olmaması halinde eksik tutkal sürümüş olabilir (Bozkurt ve Kurtoğlu 1979).
Tutkallama işlemi yapılacak yerin sıcaklığı 15-20 ˚C olmalı, 20 ˚C’nin üzerindeki sıcaklıklarda tutkalın sürülme özelliğini kaybetmemesine dikkat edilmelidir. Tutkalın hazırlama aşamasında kirlenmemesi için tutkal hazırlama ünitesinin üretim hattından ayrı bir yerde olması tavsiye edilir.

Katların Birleştirilmesi (Presleme/Kalıplama)
LVL üretiminde, tutkallanan ve uç uca eklenen kaplamalar lifleri birbirine paralel olacak şekilde ve üretilmek istenen malzemenin kalınlığına göre yeterli sayıda üst üste konulmak suretiyle taslak hazırlanır. Hazırlanan taslaklar düz veya form verilmiş preslere nakledilerek, kullanılan tutkala göre yalnız basınç ya da sıcaklık ve basınç altında preslenmek suretiyle yapıştırma işlemi sağlanır. Çoğunlukla sürekli presler kullanılır (Şekil-4).

Glulam üretiminde ise tutkallanan ve uç uca eklenen keresteler yıllık halkaların yönü dikkate alınarak üretilecek malzemenin formuna göre hazırlanmış düz, kavisli veya eğrisel kalıpların içine yerleştirilir. Daha sonra bu kalıplar mekanik, hidrolik veya pnömatik olarak kilitlenir ve basınç uygulanır.
Yapıştırma için gerekli basınç miktarı 0.6-1.2 N/mm2 arasında değişmektedir. Yeterli olmayan basınç tutkal tabakasının daha kalın olmasına sebebiyet vermektedir. Gereğinden fazla basınç ise tutkalın yan taraflardan dışarıya sızmasına veya odun içine nüfuzuna neden olmakta ve böylece de hatalı yapışmalara sebebiyet vermektedir.
Presleme veya kalıplama süresi soğukta sertleşen tutkallar için, tutkalın sertleşme süresi ve ortamın sıcaklığına bağlı olup, tutkal türüne göre 2-8 saat arasındadır. LVL üretiminde sıcakta sertleşen tutkallar da kullanılmakta olup, buhar veya kızgın yağ ile ısıtılan preslerde presleme süresi üretilen malzemenin kalınlığına bağlı olarak 105-150ºC’de yaklaşık 5-20 dakikada gerçekleşebilmektedir. Sıcakta sertleşen tutkallar için yüksek frekansla ısıtılan preslerin kullanılması daha uygun olabilmektedir.

Bitirme İşlemleri ve Emprenye
Kalıptan veya presten çıkarılan malzemeler üzerinde gerekli boyutlandırma, dekopaj, delik vb. işlemleri yapılır.
Bu malzemelerin emprenyesinde iki yöntem uygulanmaktadır. Birinci yöntem; malzemeyi oluşturan kereste ve kaplamaların tutkal ile birleştirilmeden önce emprenye edilmesi, ikinci yöntem ise; bitmiş malzemenin emprenye edilmesidir. Son şeklini almış büyük boyutlu malzemenin teknik olarak emprenye edilmesi hemen hemen imkansızdır. Bundan dolayı, bitirilmiş büyük boyutlu malzemeler fırça ya da püskürtme yöntemiyle emprenye edilmektedir. Lamine elemanı oluşturan katmanların birleştirilmeden önce emprenye edilmesi yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde keresteler basınç uygulayan emprenye metodlarıyla emprenye edilebilmektedir.


4. LVL VE GLULAM’IN UYGULAMA ALANLARI
Kemer şeklindeki kirişlerde dayanak açıklığı 150 m’ye kadar çıkabilmekte, düz kirişlerde ise 40 m’ye kadar dayanak açıklığı kullanılabilmektedir. Elde edilen kirişlerin yüksekliği 2 m’yi dahi aşabilmektedir. Düz kirişler genellikle kendisini oluşturan tabakanın yatık ya da dikine olarak yerleştirilmesi ile imal edilmektedir. Özellikle kullanım yerinde yapılması zor ve ekonomik olmayan makas, kolon gibi birden çok elemandan oluşan birleşik yapı elemanları, üretim yerinde monte edilebilir. Güzel biçim verilebilmesi, estetik olması, bakımının kolaylığı, montaj süresinin kısalığı nedeni ile LVL ve Glulam bir çok yerde kullanılmakta olup, en yaygın kullanım alanları aşağıda sıralanmış bulunmaktadır:

l Köprü inşası, hipodrom, gemi kısımları

l Okul, cami, alışveriş merkezi gibi yapılar

l Spor salonları, kapalı yüzme havuzu, kapalı tribün yapıları

l Büyük depo ve hangar yapımı , fabrika binaları

l Sinema, tiyatro, konser, teşhir ve gösteri salonları

l Konut, otel, bahçe mobilyası, pergole yapımı

Kaynaklar
Bozkurt Y., Kurtoğlu A. 1979: Yapıştırılmış tabakalı ağaç malzemeler. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, Seri B.
Çolakoğlu, G. 2001: Tabakalı Ağaç Malzeme teknolojisi Ders Notu. K.T.Ü. Orman Fakültesi
Şenay A.1996: Lamine Edilmiş Ağaç Malzemenin Özellikleri.
İ.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü
Tokyay V. Tutkallı Tabakalanmış Ahşap Teknolojisi Nedir?
Anonim 1999: Handbook of wood and wood based materials . USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, USA.


Yazar : Doç. Dr. Turgay AKBULUT

Döküman Arama

Başlık :

Kapat