Mühendislik tasarımı yaklaşımı ile farklı tiplerdeki ev sandalyelerinin mekanik performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of the strength performance of different types of household chairs according to engineering design concepts
Yazar: HARUN DİLER
Danışman: PROF. DR. HACI HASAN EFE ; PROF. DR. YUSUF ZİYA ERDİL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Endüstri Ürünleri Tasarımı = Industrial Design

Özet:
Bu çalışmanın amacı, Türkiye Mobilya Sektöründe üretilen sandalyelerin performanslarının belirlenmesi ve sandalyelerin performanslarına göre sınıflandırılabilmesi için gerekli sayısal veri tabanının oluşturulmasıdır. Bu amaçla, Türkiye Mobilya Sektörünün önemli bir bölümünü oluşturduğu düşünülen Ankara (Siteler), Kayseri ve Bursa (İnegöl), piyasalarından tesadüfî örnekleme yöntemi ile 21 değişik Modeli Sandalye temin edilmiştir. Temin edilen sandalyeler, ALA (American Library Association) ve GSA (General Services Administration) standartlarında belirtilen esaslara uygun olarak devirli basamaklı artan yükleme yöntemiyle, önden arkaya, arkadan öne ve yanal yönde olmak üzere performans testlerine tabi tutulmuşlardır. 21 model sandalye, 3 farklı yükleme yönü ve her bir Modeli Sandalyenden 5 yineleme olmak üzere toplam (21 x 3 x 5) 315 sandalye test edilmiştir. 

Çalışmanın en önemli çıktısı, test edilen tüm sandalyelerin önemli sayıdaki performans test sonuçları ile ciddi bir sayısal veri tabanı elde etmek olmuştur. Sandalyeler; önden arkaya yüklemelerde 845 ile 2802 N arasında, arkadan öne yüklemelerde 445 ile 1352 N arasında, yanal yüklemelerde ise 489 ile 1423 N arasında performans değerleri vermişlerdir. Deney sonuçlarına bakıldığında, sandalye modelleri arasında mukavemet açısından büyük farklılıklar olduğu görülmektedir. Bu bağlamda, Türkiye'de aynı fonksiyona hizmet etmek adına üretilmiş, bir başka deyişle ev içi kullanımlar için üretilmiş sandalyelerin, gösterdikleri mukavemet özellikleri bakımından ne kadar büyük bir varyasyona sahip olduğu, firmalar ve modeller arasında büyük bir istikrarsızlık olduğu açıkça ortaya çıkmıştır. Bu durumun, firmalarda AR-GE kültürünün olmaması, performans test yöntemlerinin bilinmemesi veya sistematik olarak uygulanmamasından kaynaklandığı düşünülmektedir.

Çalışmada elde edilen sayısal veri tabanı, bilimsel ve istatistiksel analizlere tabi tutulmak suretiyle değerlendirilmiş olup, sandalyeler için gösterdikleri performanslara göre sınıflandırma yapılmıştır. Türkiye'de üretilen sandalyelerin performansı için, önden arkaya yüklemelerde; 932 – 1449 N arası zayıf mukavemetli, 1450 – 1968 N arası orta mukavemetli (ev içi kullanıma uygun), 1968 N ve üstü ise yüksek mukavemetli (otel lobileri, restoran, kütüphane vb. için uygun) olarak belirlenmiştir. Arkadan öne yüklemelerde, 625 – 895 N arası zayıf mukavemetli, 896 – 1167 N arası orta mukavemetli, 1168 N ve üstü ise yüksek mukavemetli bulunurken, yanal yüklemelerde de 649 – 934 N arası zayıf mukavemetli, 935 – 1221 N arası orta mukavemetli, 1222 N ve üstü ise yüksek mukavemetli olarak sınıflandırılmıştır. Sonuçta, sandalye performans değerleri için kabul edilebilir zayıf, orta ve yüksek tasarım yük değerleri tespit edilmiş ve ALA standardında verilen hafif, orta ve ağır kullanım yüklerinde tutarlı olduğu belirlenmiştir.

Çalışmada ayrıca, her bir Modeli Sandalye için mühendislik tasarımı yaklaşımı ile tekil irdeleme yapılmış olup, mukavemet zaaflarının ve gereksiz sağlamlıkların giderilmesi için optimizasyon önerileri yapılmıştır. Tekil irdelemelerde bilgisayar destekli üç boyutlu yapısal analizlerden yararlanılmıştır. Çalışmada bilgisayar destekli yapısal analizlerden elde edilen sonuçlar, gerçek deneylerdeki hasar görme şartları ile tutarlı/uyumlu çıkmıştır. Buna göre sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan analizlerin mobilya mühendislik tasarımında kullanılması önerilebilir.

Türkiye mobilya sektöründe faaliyet gösteren sandalye üretici firmalarda, üretilen sandalyelerin kullanım yerine uygun olarak gereken mukavemete sahip olacak şekilde üretilebilmesi için performans testlerini de kapsayan ürün mühendisliği metodolojileri uygulanmalıdır. Ayrıca mühendislik işlemlerinde, bilgisayar destekli yapısal analizlerden de yararlanılmalıdır. Bu sayede ne yetersiz mukavemetli, ne de kullanım yerinin gerektirdiğinden daha fazla mukavemetli sandalyeler üretilmeyecek olup, teknik ve ekonomik faydalar sağlanmış olacaktır.

Abstract:
The aim of this study is to determine the performances of chairs which are produced in Turkish furniture industry, and to develop numerical quantity for categorization of chairs according to their performances. For this purpose, 21 different types of chairs have been randomly obtained from the Ankara (Siteler), Kayseri, and Bursa (İnegöl) markets that are considered to be the most important places of Turkish furniture industry and have been tested according to ALA (American Library Association) and GSA (General Services Administration) standards which were developed for chair performance testing. A total of 315 chairs (21 x 3 x 5) of 21 different models were tested with 3 different loadings and 5 replications for each chair.

The most important output of this study is to obtain a serious numerical database from the performance tests results of chairs being tested. Chairs demonstrated performance values between 845N to 2802N for front to back loadings, 445N to 1352N for back to front loadings and 489N to 1423N for lateral loadings. According to test results, there is huge differences between chair types in terms of strength. In this context, it has been revealed that the chairs produced to serve the same function in Turkey, in other words home-use chairs, have a huge variation of performance differences in terms of strength properties, and a great instability between manufacturers and models has clearly emerged. It is believed that the reason of this situation depends on the lack of R&D culture of manufacturers or lack of knowledge/non-implementation of performance testing methods.

This numerical database has been scientifically and statistically analyzed and then classified according to performances. It is agreed that the performance values for chairs produced in Turkey are as follows; for front to back loadings values between 932 to 1449N are weak strength, 1450 to 1968N are medium strength (suitable for home use), 1968N and above are high strength (suitable for hotel lobbies, restaurants, libraries etc...). For back to front loadings, values between 625 to 895N are weak strength, 896 to 1167 are medium strength, 1168N and above are high strength. For lateral loadings, values between 649 to 934N are weak strength, 935 to 1221 are medium strength, 1222N and above are high strength. As a result, acceptable light, medium and heavy design load values have been determined for chair performance values and agreed that these values are coherent with the service loads that were mentioned in ALA standards. 

Furthermore, an examination with an engineering design approach has been done for each chair model and optimization suggestions have been made for eliminating strength weaknesses and unnecessary robustness. Computer-aided three-dimensional structural analysis was used in individual examinations. The results obtained from computer-aided structural analysis were consistent with the damage conditions that occurs in real tests. According to this, it is suggested that the analysis with finite elements method can be used in furniture engineering design.

It is advised to Turkish furniture industry companies that the product engineering methodologies including performance tests should be used for producing chairs appropriate to service conditions. Besides, computer-aided structural analysis should also be utilized in engineering processes. Thereby, chairs with neither insufficient, nor higher than necessary durability will be produced, technical and economic benefits will be provided.