Ahşap Mobilya Tasarımında Ebatları Etkileyen Faktörler

Yrd. Doç. Dr. Ergün Güntekin
SDÜ Orman Fakültesi
eguntekin@orman.sdu.edu.tr

Özet

Ahşap mobilya yapımında daima dominant bir malzeme olmuştur ve olmaya devam edecektir. Masif ahşap malzemenin mobilya yapımında ekonomik kullanılabilmesi için bazı faktörlerin hesaba katılması gerekmektedir. Konfor sadece mobilya elemanlarının insan vücuduna göre ayarlanması ile elde edileceğinden ergonomi mobilya elemanlarının tasarımının başlangıç noktasını oluşturmaktadır. Diğer bir faktör ahşap malzemenin mobilya tasarımında etkili olarak kullanılmasıdır. Kullanımda karşılaşılacak olan yükleme durumları ile mobilyada kullanılacak malzemelerin müsaade edilen gerilmelerin bilinmesi de gerekmektedir. Birleştirmeler etkili bir tasarımda anahtar elemandırlar ve birleştirmelerin özellikleri eleman özelliklerinden daha önemli olabilmektedir. Mobilyada elemanların estetik tasarımı çoğu zaman diğer faktörlerin önüne geçebildiği için mobilya elemanları gereğinden fazla büyük yapılabilmektedir.

Abstract

Wood always has been, and will continue to be, a dominant material in furniture construction. Combinations of some aspects should be taken into account to create cost-effective use of solid wood for furniture. Ergonomics is the first starting point in designing elements of a piece of furniture, since comfort can only be achieved by fit of member sizes of human body. Another aspect is that effective use of wood material in the construction of a piece of furniture. Service load conditions for furniture and allowable design values for material to be used in furniture construction should be known. Joints are also key element in effective design, their properties are more important than member’s properties. Esthetic design of members in a piece of furniture in most cases will dominate all other factors, and the members may be oversized for this reason.

1. Giriş

Mobilyanın tarihi insanlık tarihi kadar eskidir. İnsanlık tarihinde her bir dönemin farklı bir mobilya sitili vardır. Her dönemin mobilyası o dönemde yaşayan insanların hayatlarını yansıttığı gibi sitillerde isimlerini o dönemin yöneticilerinden almıştır. Eski dönemlerde de tasarlanan mobilyaların bugünkünden çok farklı olmadığı dikkat çekicidir. Tutankhamen’in mezarında bulunan sandalye, kabin ve yatağın bugünkü çağdaşları ile benzediği görülmektedir. Daha da ilginci bugün bile sıklıkla kullanılan lamba-zıvana birleştirmelerin 3000 yıl önce bilindiği ve kullanıldığı görülmektedir (Eckelman, 1997).

Mobilya tasarımı ve yapımı uygulamalı bir sanat olduğu için estetik, fonksiyonel ve moda özelliklerinin yanında direnç ihtiyaçlarının da göz önünde bulundurulmalıdır. Mobilyada mühendislik tasarımının objektif fonksiyonu malzeme kullanımını azaltırken elemanlarının ve birleştirmelerin dirençlerini yükseltmektir (Smardzewski, 1998). Mobilya tasarımında ayrı fakat birbirleriyle alakalı üç alan vardır. Bunlardan ilki belki de en önemlisi estetik tasarımdır. İkincisi, fonksiyonel planlamadır. Üçüncüsü ise mobilyanın üzerine gelen yükleri emniyetli bir şekilde taşımasının sağlandığı mühendislik tasarımıdır (Eckelman, 1997). Mobilya tasarımı aynı zamanda ergonomi ve emniyet çalışmalarını da içerir. Şekil 1’de mobilya tasarımına etki eden faktörler gösterilmiştir.

Mobilya tasarımı çoğu zaman geleneksel üretimdeki deneyimlere dayanmıştır (Gustafsson, 1997). Literatürdeki bulgulara bakıldığında hiçbir marangozluk işinin mobilya elemanlarındaki iç gerilmeleri bulmak için statiği kullandığı görülmemiştir. Günümüz mobilya tasarımcıları üretilen ürünün son şeklini etkileyen birçok faktörü göz önünde bulundurmak zorundadırlar. Başarılı bir çözüme ulaşmak için tasarımcı birçok faktörü göz önünde bulundurarak bunların harmoni içinde olduğu çözümü bulmak zorundadır.

Mobilya tasarımında elemanların minimum ebatlarını etkileyen faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Ergonomi,
• Kullanımda mobilya üzerine etki eden yükler veya kullanımda elemanlarda oluşan gerilmeler,
• Kullanılan malzemelerin mekanik özellikleri,
• Elemanları birbirine bağlayan birleştirmeler,
• Standartlar veya kurallar,
• Estetik amaçlar.

2. Ergonomi

Mobilya tasarımının en önemli başlangıç noktası insanlar için konforun yakalanmasıdır. Tasarımcı açısından insanların fiziksel ve kültürel karakteristiklerinin çalışılması rahat mobilya tasarımı için önemlidir. Böyle bir veriye tasarımcı kendi deneyimini kullanarak ulusal veya geleneksel fikirler ekleyebilir (Laatikanien, 1989). İnsan bedeninin değişik bölgeleri ölçümlerin ve birimlerin temelini oluşturmaktadır. Günümüzde bu bilime antropometri (Yunancada anthropos = insan, metria = ölçmek) denmektedir. Pratikte atropometrik verilerin mobilya tasarımına uygulanması oldukça basittir. Çoğu zaman ergonomik olarak kullanılabilecek verilerin doğrudan antropometriden alınabileceği düşünülmektedir. Gerçekte ise bu yöntem tasarımcının içgüdülerine güvenmekten daha kötü sonuçlar doğurabilir. En çok yapılan hata ise bir tasarımın ortalama vücut ölçülerine göre yapılmasıdır. Hâlbuki antropometride ortalama bir değer fizikselden daha çok istatistiksel olarak önemlidir. Toplumun 5. diliminden 95. dilimine kadar olan kısmı veya % 90 ını hesaba katmak tasarım açısından daha iyidir. Kaçınılmaz olarak mobilya ayarlanabilir değildir ve ebatlar için bazı kararların alınması gereklidir ve bunların küçük veya büyük kullanıcı guruplarının faydası yönünde olacağına karar verilmelidir.

Örneğin oturma genişliği düşünüldüğünde geniş bireylere göre yapıldığında küçük kullanıcılarda yararlanabilir (Dillon, 1974). Mobilya tasarımında kullanılacak veri her türlü bilgiyi içermelidir. Cinsiyetin yanında farklı ebatları ve ırkları temsil edebilmelidir. Tasarımcı için önemli olan doğru guruba mobilya ebatlarının tasarlanmasıdır.

3. Mobilyada Mühendislik Tasarımı

Mobilya’da mühendislik tasarımını ilk düşünenlerin başında Hart (1965) gelir. Eckelman (1997) Hart’ın geliştirdiği prosedüre benzeyen daha organize bir yöntem geliştirmiştir. Eckelman’a (1997) göre mobilyada mühendislik tasarımı aşağıdaki gibidir.

• Kullanımda ne kadar yükün etki edeceği,
• Bu yükleri taşıyabilecek elemanların tahmini ve ilk tasarım,
• Dış yükler altında elemanlarda oluşan iç gerilmelerin analizi,
• Gerekirse ilk tasarımın gözden geçirilmesi ve yukarıdaki aşamaların tekrarı,
• Birleştirmelerin emniyetli olarak iç gerilmeleri ve dış yükleri taşıması için tasarımı.

Deneme – yanılma metotlarına göre yukarıdaki prosedür mobilya tasarımında belirli kullanım koşullarını karşılayabilecek bir yöntemdir. Şekil 2’de mühendislik tasarımındaki aşamalar gösterilmiştir.

3.1. Yükler

Yukarıda kısaca bahsedilen prosedürün ilk aşamasını mobilyanın servis (kullanım) süresince taşıması gereken yüklerin belirlenmesi oluşturmaktadır. Bu yükler çoğu zaman tahmin edilemez ve tahminleri mobilyanın tasarımından daha zordur (Eckelman, 1997). Eğer yükler ve malzemenin mekanik özellikleri bilinirse mobilya yükleri taşıyacak kadar sağlam tasarlanabilir. Hart (1970) mobilya üzerine etki eden yükleri, fonksiyonel, fonksiyonel olmayan ve çevresel olarak ayırır. Fonksiyonel yükler de kendi arasında statik ve dinamik olarak ikiye ayrılır. Fonksiyonel olmayan yükler sıra dışı olan (mesela; oturma elemanın üzerinde birinin dikilmesi gibi) yüklerdir. Çevresel yükler ise rutubet ve sıcaklık değişiminden dolayı olanlardır. Bu tür yüklerin bilinebilmesi için tasarımcının mobilyanın serviste karşılaşacağı durumları iyi bilmesi gerekir.

3.2. İlk Tasarım

Prosedürün ikinci aşamasını yükleri taşıyabileceği beklenen ilk tasarım (trial structure) oluşturmaktadır. Oldukça yoğun bir fikir akışı bu ilk tasarımın çizime aktarılmasında görülmektedir. İlk tasarımın oluşturulmasında elemanların yaklaşık enine kesitleri herhangi ölçüde olabilir, fakat final enine kesit ebatlarına yakın olması çoğu zaman istenmektedir. İçgüdüler, deneyim, iyi karar verebilme ilk tasarımın oluşturmada kullanılan enstrümanlardır (Eckelman, 1997).

3.3. Eleman Tasarımı

Eleman ebatlarının tahmininde elemanlar üzerine etki eden yükler ve kullanılan malzemenin direnç, yorulma direnci, sünme gibi mekanik özellikleri hesaba katılmalıdır. Elemanların ebatlarının belirlenmesinde genellikle kullanılan malzemelerin elastikiyet ve dirençleri hesaba katılmaktadır. Mobilya yapımında kullanılan malzemelerin elastik ve direnç özellikleri genellikle bilinmektedir. Bu malzemelerin emniyet gerilme değerleri yeteri kadar oluşturulmuş değildir ve bu yüzden olması gereken tasarım seviyelerinin belirlenmesinde hala bazı belirsizlikler mevcuttur (Eckelman, 1997).

3.4. Birleştirme Tasarımı

Prosedürün son ve en önemli aşamasını birleştirmelerin tasarımı oluşturmaktadır. Bu aşama elemanların final ebatları hesaplandıktan sonra işleme konulmaktadır, böylece her bir birleştirmeye ne kadar yük etki ettiği bilinecektir. Genel olarak birleştirmeler mobilyanın en zayıf noktasıdırlar, bu yüzden birçok mobilya diğer sebeplerden çok birleştirmeler sebebiyle kullanılamaz hale gelmektedir. Ayrıca birleştirme tasarımı hakkında da diğer noktalara göre daha az bilgi mevcuttur (Eckelman, 1997).

4. Mobilya Tasarımında Masif Ahşap Malzeme

Geleneksel olarak masif ahşap malzeme mobilya yapımının temel malzemesiydi. Bu günümüzde kısmen doğrudur, çünkü birçok mühendislik ürünü malzeme pazara girmiştir. Bu ürünler genellikle ahşap – esaslı kompozit levhalar olarak bilinirler ve bu ürünlerin yüzeylerinin çeşitli şekillerde kaplanması daha kolaydır. Masif malzemeye göre bu ürünlerin ebatsal kararlılığı daha iyidir. Paavola’ya (1989) göre masif malzeme seçiminde aşağıdaki özellikler hesaba katılmalıdır:

• rijitlik ve sertlik ile beraber direnç,
• lif yapısı,
• kurutma özellikleri (daralma, genişleme),
• kesici aletler üzerinde olan etkisi,
• yapışma özellikleri,
• yüzey işlem özellikleri,
• bükme özellikleri,
• mantar ve böceklere karşı direnci,
• yoğunluk.

5. Gerilmelerin Eleman Ebatları Üzerine Etkisi

Mobilya iskeletindeki çeşitli elemanların tasarımında elemanlar üzerine etki eden yükler ilk önce birim gerilmelere çevrilerek emniyet gerilmeleri ile karşılaştırılırlar. Elemanlar basit iç kuvvet durumlarıyla karşılaştığı sürece gerilmeler standart formüller yardımıyla hesaplanabilir. Hesaba katılması gereken dört farklı iç kuvvet vardır. Bunlar eğilme, eksenel, kesme ve bükme kuvvetlerdir. Bu iç kuvvetler hesaplandıktan sonra, elemanlar ihtiyaç duyulan direnç ve elastik özellikleri karşılamak üzere ebatlandırılabilir. Birçok durumda elemanların ve birleştirmelerin ebatlarının belirlenmesi statik direnç özelliklerine dayanmaktadır (Eckelman, 1997).

5.1. Mekanik Özellikler

Mobilya elemanlarındaki emniyet gerilemelerinin hesaplanması için kullanılan ahşap malzemenin mekanik özelliklerinin bilinmesi önemlidir. Ahşap orto-tropik malzeme olduğu için üç farklı yönde (lif, radyal, teğet) farklı mekanik özelliklere sahiptir.

Elemanların ebatlarının belirlenmesinde en önemli elastik özellik elastikiyet modülüdür. Kesme modülü ve Poisson oranı diğer elastik özelliklerdendir. Elastikiyet modülü (E) gerilme-şekil değiştirme grafiğindeki doğrusal bölgedir. Kesme modülü (G) de benzer olarak kesme gerilmesi – şekil değiştirmesi grafiğindeki doğrusal bölgedir. Yük yönündeki şekil değiştirmesine aktif şekil değiştirme diğer yönlerdeki şekil değiştirmelerine pasif şekil değiştirme denir. Pasif şekil değiştirmenin aktif şekil değiştirmeye oranına ise Poisson oranı (ν) olarak isimlendirilir (Bodig ve Jayne, 1982).

Elemanların ebatlandırılmasında en önemli direnç özelliği eğilmede kırılma direncidir, diğer direnç özellikleri liflere paralel basma direnci, liflere dik basma direnci, liflere paralel kesme direnci, şok direnci, liflere dik çekme direnci, bükme, yorulma ve sünme olarak sıralanabilir.

Yorulma tekrarlı olarak yüklenen bir elemanın kırılmasıdır. Malzemeler belirli bir süre tekrarlı yüklere maruz kaldıklarında direnç özellikleri statik yüklemedekilere göre azalma göstermektedir. Bütün malzemeler yorulma özelliği gösterir ve bir gerilme noktasında yüklemeler ne kadar süreyle devam etse bile kırılma meydana gelmez, Bu noktaya yorulma dayanım noktası denir.

Mobilyadaki kırılmalar (veya kullanım dışı kalma) birçok faktöre bağlıdır, fakat çoğu zaman kırılmalar tekrarlı yüklemelerden kaynaklanan yorulmalar nedeniyledir. Yorulma sandalye vb. oturma elemanlarında tespit edilen ana kırılma sebebidir (Eckelman, 1988). Bir malzemenin yorulma performansını ölçmede en önemli parametre yük tekrarının sayısı yani yorulma ömrüdür (Ratnasingam vd., 1997).

Malzemeler bir yükü uzun bir süre boyunca taşıması gerektiğinde bu yük altında şekil değiştirmeye devam eder ve bir noktada kırılır. Bu zamana bağlı kalıcı şekil değiştirme özelliğine sünme adı verilir. Sünme genelde metal ve seramik gibi malzemelerin yüksek sıcaklığa maruz kaldıklarında görülür, ancak ahşap dahil bazı polimer ve kompozit malzemeler için sıcaklık önemli bir faktör değildir ve sünme uzun süreli yüklemeler sonucu oluşabilir. Sünme direnci; sünme denemelerinde belirli süre ve çevre şartlarında kırılmaya sebep veren gerilmedir (River ve Gillespie, 1977).

Ahşap ve kompozitlerinde iki tip sünme görülebilir; visko-elastik ve mekano-sorptive sünme. Visko-elastik veya geri kazanılabilir sünme zamanla artan ve yük kaldırıldığında şekil değişmesinin ortadan kalktığı sünme türüdür. Mekano-sorptive sünme ise kalıcı şekil değişmenin oluştuğu şekil değiştirme şeklidir (Rice ve Youngs, 1990).

5.2. Birleştirmelerin Eleman Ebatları Üzerine Etkisi

Mobilya elemanlarının ebatlarını etkileyen bir faktörde kullanılan birleştirme tipidir. Bazı araştırmacılar (Hart, 1970; Eckelman, 1997; Gustafsson, 1997) birleştirmelerin mobilyada en zayıf nokta olduğunu ve eleman direncinin dörtte bir oranında dirence sahip olduklarını belirtmişlerdir. Birleştirmeler genellikle gerilmelerin yoğunlaştığı bölgelerdir. Mobilya birleştirmeleri de eksenel, çekme veya basınç, kesme, ve eğilme veya rotasyonel kuvvetlere maruz kalmaktadırlar. Eğilme kuvvetleri diğerleri içinde en önemli olanıdır. Mobilya birleştirmeleri yarı-rijit birleştirmeler olarak karakterize edilirler ve yarı-rijit birleştirmelerin en büyük özelliği moment-rotasyon ilişkileridir.

Eckelman (1997) tarafından yapılan çalışmalarda kavela tipi birleştirmelerin dirençlerinin genellikle çekme (withdrawal) direnci olarak ölçülebileceği gösterilmiştir. Bu tip birleştirmelerde kavela çapı, kavela uzunluğunun, kavela ve eleman kesme dirençlerinin kullanılan tutkal türüyle beraber büyük ölçüde çekme direncini etkilediği bulunmuştur. Yine Eckelman (1997) yapılan çalışmalarda kavela tipi birleştirmelerde eğilme direncinin kavela çekme direnci, eleman genişliği ve kavelalar arası mesafe ile alakalı olduğu bulunmuştur. Eckelman‘ın (1997) yaptığı çalışmalarda da birleştirme eğilme direncinin lamba genişliği, derinliği, kesme direnci, eleman ebatları ve kullanılan tutkal ile alakalı olduğunu göstermiştir.

Son yıllarda sıkça kullanılan mekanik bağlayıcılar (vida, soket vb.)  içinde benzer yaklaşımlar söz konusudur. Birleştirmelerde istenilen dirence ulaşmak için elemanların belirli ölçülerde (kesit) olması gerektiği görülmektedir.

6. Mobilya Performans Testleri ve Standartlar

Ürün testleri birçok Avrupa ülkesinde ve ABD’de yaygınlaşmıştır. Mobilyada ürün testleri ürün geliştirme ve müşteriler açısından önem taşımaktadır. Müşteri açısından testler güvenilir ve kaliteli ürünlerin bilgisini sağlamaktadır. Performans testleri aynı zamanda mobilya elemanlarında direncin ve sürdürülebilirliğinin bir göstergesi olabilir. Böylece bu elemanlar istenilen performansı karşılayacak şekilde ölçülendirilebilir. Performans testlerini bir ürünün kullanımdaki fonksiyonlarını yerine getirme derecesini ölçen hızlandırılmış kullanım testleri olarak isimlendirebiliriz. Eckelman’a (1988) göre performans testlerinin geliştirilmesinde sadece statik veya dinamik modeller uygun değildir ve aşağıdaki prosedür uygulanabilir.

• mobilyanın nasıl kullanıldığını gözlem,
• uygulanan yüklerin büyüklüğünün ve sıklığının tahmini,
• kullanıcının aksiyonları benzeten bir prosedürün geliştirilmesi.

---

5846 sayılı yasa gereği lütfen gerektiği gibi kaynak göstermeden alıntı yapmayınız.!

---

Kaynaklar

Bodig, J, and Jayne, B.A. 1982. Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold Company.

Dillon, J. 1978. Ergonomics and furniture design. FIRA Bulletin 61.

Eckelman, C.A. 1988. Performance testing of furnitıre. Part 1. Underlying concepts. Forest Products Journal. 38(3): 44-48.

Eckelman, C.A. 1997. Textbook of product engineering and strength design of furniture. Purdue University, W. Lafayette, IN.

Gustafsson, S.I. 1997. Optimizing of ash wood chairs. Wood Science and Technology, 31: 291-301.

Hart, D. 1965. Some structural aspects of furniture design. FIRA Bulletin 10.

Hart, D. 1970. Structural performance testing. FIRA Bulletin 29.

Honey, C. 1990. Design mind. FIRA Bulletin 110.

Laatikainen, H. 1989. Furniture design and dimensioning for serial production. Furniture and joinery industries for developing countries. UNIDO Publication. ID/108/Rev.2.

Paavola, P. 1989. Solid wood as a raw material for furniture and joinery industries. Furniture and joinery industries for developing countries. UNIDO Publication. ID/108/Rev.2.

Ratnasingam, J., Perkins, M, and Reid, H. 1997. Fatigue: it’s relevance to furniture. Holz als Roh-und Werkstuff. 29: 297-300.

Rice, R.W. and Youngs, R. L. 1990. The mechanism and development of creep during drying of red oak. Holz als Roh-und Werkstuff. 48:73-99

River, B.H. and Gillespie, R.H. 1991. Behaviour of construction adhesives under long-term load. FPL Reserach Paper. FPL 400.

Smardzewski, J. 1998. Numerical analysis of furniture construction. Wood Science and Technology, 32(4): 273-286.