Otobüs konstrüksiyonlarında mukavemet arttırıcı takviye malzeme kullanımının kalite ve güvenlik standartlarına uygunluğunun tespiti
The effect of usage of reinforcement materials in bus structures according to quality and safety regulations
Yazar: EMRE BAŞTÜRK
Danışman: PROF. DR. ANIL AKDOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Güvenlik = Security ; Kalite = Quality ; Kompozitler = Composites ; Standartlar = Standards ; Tasarım = Design

Özet:
Ulaşma ve ulaştırma eylemi insanlığın varoluşundan bu yana her zaman için önemli bir konu, bir ihtiyaç olmuştur. Toplu taşıma denilince ise yaygın olarak kullanılan otobüsler bu ihtiyaca etkili çözümler sunmaktadır. Gerek ekonomik olmaları gerekse de sundukları pratik çözümler ile dünya üzerinde en yaygın kullanılan ulaşım araçlarından biridir. Trafikteki otobüs sayısı ve yolcu sayısı arttıkça ise kaza sayılarında benzer bir artış olmuştur. Maalesef ki yine bu kazalar can kayıplarını veya ağır yaralanmaları beraberinde getirebilmektedir. Özellikle otobüs kazaları istatistikleri ve verileri incelendiğinde can kaybına yol açan en tehlikeli senaryonun devrilme durumu olduğu görülmüştür.
Bu kapsamda çeşitli komisyonlar otobüs üreticileri ve otobüs üreticileri tarafından otobüslerin güvenli bir seyahat aracı olabilmesi için çeşitli aktif veya pasif güvenlik standartları oluşturulmuştur, uygulanması zorunlu hale getirilmiştir. Bu çalışmada ise otobüslerin devrilmesi ile ilgili pasif güvenlik regülasyonu olan ve UNECE(United Nations Economic Commision for Europe) tarafından ilk olarak 1997 yılında oluşturulan veya sonra çeşitli güncellemeler alan ECER66 (Economic Commision for Europe–Regulation66) regülasyonu incelenmiştir, en güncel versiyon olan ECR66.02 hedef alınmıştır. İlgili güvenlik standartlarını sağlamak için gerekli şartların neler olduğu, yaşam alanının korunma kavramına açıklık getirilmiştir.
Devrilme durumunda en kritik öneme sahip olan konstrüksiyon ögesi yan duvar profilleridir, devrilme anında en büyük yük bu bölgede oluşur ve yaşam alanını korunması için kalkan görevi görür. Yaşam alanı bütünlüğü korumak ve oluşan bu devrilme kuvvetini absorbe etmek için ise yan duvar profilleri kalın, ağır profillerden imal edilir. Çalışmanın yapıldığı otobüs konstrüksiyonundaki en kalın profillerde yan duvarda kullanılır ve et kalınlığı 5 mm'dir. Çalışmanın asıl amacı 5 mm kalınlığındaki bu boruları kompozit malzeme ile takviye ederek dayanım değerlerinin arttırılması, başarılı olması durumunda yan duvar profillerinin kalınlığının azaltılarak 3 mm olarak inceltilmesidir.
Bu noktada öncelikle takviye malzemenin çelik profil üzerine en uygun nasıl uygulanabileceğini araştırmak adına, çeşitli parametreler belirlenerek üç nokta büküm testleri uygulanmış çelik profiller test edilmiştir. Tüm bu deneyler Mercedes Benz Türk A.Ş. Malzeme Test Laboratuvarında yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda en yüksek performansı gösteren sonuç seçilip devrilme testinde uygulanması hedeflenmiştir.
Devrilme testi yöntemi için ise "Yapı Parçaları Üzerine Yarı statik Gerilim Testi " yöntemi seçilmiştir. Toplam 6 adet devrilme testi yapılmıştır. Devrilme testleri standartlara uygun şekilde tamamlanarak yaşam alanına etkisi incelenmiştir.
Elde edilen veriler ile takviye malzemenin devrilme testindeki mukavemet arttırıcı etkisi kanıtlanmıştır. Takviye malzeme uygulanmış karoseride yaşam alanının takviyesiz çözüm ile karılaştırıldığında daha fazla yaşam alanı yarattığı görülmüş, takviye çözüm başarıya ulaşmıştır. Başarılı sonuca rağmen test sonrası incelenen numunelerde yapıştırıcı ve bağlantı metodu kaynaklı bazı sorunlarda tespit edilmiş, bu sorunlar çözüldüğünde başarılı sonucun daha da artacağı tahmin edilmiştir. Yapıştırma metodu optimizasyonundan sonra kalın boruların takviye edilerek inceltilebileceği ve ağırlık tasarrufu sağlayabilirken regülasyon şartlarını yerine getirebileceği kanıtlanmıştır.

Abstract:
Public transportation is the most common transportation method, especially for big cities, with this method that enables people going in the same direction and same time to be transported collectively and with large vehicles. Buses, which are the first solution that comes to mind when public transportation is mentioned, offer effective solutions to this need. As the number of buses and passengers in traffic increased, there was a similar increase in the number of traffic accidents.
When the bus accident statistics and data are examined, it is seen that the most dangerous scenario that causes loss of life is the turn over situation. Active or passive safety standards have been established by commissions and bus manufacturers around the world to make buses a safe means of travel. In this study, ECER66.02, which is a passive safety regulation related to the rollover of buses and created by UNECE, has been examined. In order to protect the integrity
of the living space and absorb this turn over force, the side wall profiles are manufactured from thick profiles. The wall thickness of the side wall pillars in the bus construction where the study was carried out is 5 mm.
The main aim of the study was to research the possibility of increasing the durability values and make possible to decrease of the sidewall profile thicknesses by reinforcing these 5 mm thick tubes with composite material.
At this point, in order to determine application method of FRP material to steel rectangular tubes, various parameters were determined and three point bending tests were applied. For the rollover test method, the " Quasi-Static Calculation Based On Testing of Components as an Equivalent Approval Method" was chosen. In total, 6 rollover tests have been completed with this method.
The results which obtained after the tests showed that the reinforcement material has a strength-enhancing effect in the roll over test requirements. It has been observed that the living area creates more space when the reinforced material-applied to structure compared to the non-reinforced solution, so the FRP reinforced solution could be as succeeded. Despite the successful result, some problems due to adhesive and connection method were detected in the samples examined after the test, and it was estimated that the successful result would increase even more when these problems were resolved. It has been proven that after the optimization of the joining method, thick pipes can be reinforced and thinned and can meet the regulation requirements while saving weight.