Ağaç türü, tutkal çeşidi ve zıvana ölçülerinin l-tipi mobilya birleştirmelerinin moment kapasitesine etkileri ve gerçek deney sonuçlarının sonlu elemanlar analizi sonuçlarıyla karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada, çerçeve konstrüksiyonlu mobilyalarda, özellikle de sandalyelerde ön ayak–yan kayıt bağlantısını temsil eden L-tipi birleştirme elemanlarının, statik diyagonal basınç ve çekme altındaki moment kapasitelerinin ve elastikiyetlerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, 2 ağaç türü, 2 tutkal çeşidi, 9 zıvana ölçüsü, 3 genişlik (30, 40, 50 mm), 3 uzunluk (30, 40, 50 mm), 2 yükleme tipi ve her örnekten 5 adet olmak üzere toplam 360 adet deney örneği hazırlanmış ve test edilmiştir. Deney örnekleri, Türkiye Mobilya Endüstrisi'nde yaygın olarak kullanılan Doğu kayını (Fagus orientalis L.) ve Sarıçam (Pinus sylvestris L.) odunlarından üretilmiş olup, zıvanaların yapıştırılmasında, polivinilasetat (PVAc) ve poliüretan (PÜ) tutkallarından yararlanılmıştır. Çalışmada ayrıca, L-tipi deney örneklerinin bilgisayar destekli üç boyutlu yapısal analizleri bir sonlu elemanlar yazılımı olan ANSYS Workbench ile yapılıp, gerçek test sonuçları ile analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Son olarak da, birleştirmelerin basınç ve çekme altındaki moment kapasitelerinin, ağaç türü, tutkal çeşidi ve zıvana ölçülerine göre tahmin edilebileceği bir eşitlik geliştirilmiş ve kabul edilebilir tahmini değerlere ulaşılmıştır. Deney sonuçlarına göre, hem zıvana genişliği hem de zıvana uzunluğundaki artışın moment kapasitesini arttırdığı, Doğu kayınından hazırlanan birleştirmelerin sarıçamdan hazırlanan birleştirmelere, PU tutkallı birleştirmelerin de PVAc tutkallı birleştirmelere üstünlük sağladığı belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda, ön ayak – yan kayıt birleştirmesini temsil eden L-tipi zıvanalı birleştirmeler için optimum ölçüler basınç için 50x50 mm (genişlik x uzunluk), çekme için ise 40x50 mm olarak belirlenmiştir. Sonlu elemanlar metoduyla yapılan üç boyutlu yapısal analizlerin, L-tipi birleştirmelerin moment kapasitesi açısından yaklaşık % 50 tahmini değerler sağladığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Mobilya mühendislik tasarımı, sonlu elemanlar metodu, çerçeve konstrüksiyon, L-tipi birleştirmeler, zıvanalı birleştirmeler.

Tests were carried out to compare the bending moment capacities and rigidities of L-shaped mortise and tenon furniture joints that especially represent the front leg to side rail joint of a chair under both static diagonal compression and tension loadings. In the scope of study, a total of 360 L-shaped round-edge mortise and tenon joint specimens were constructed and tested including the 2 wood species, 2 adhesive types, 3 tenon width, 3 tenon length, 2 loading types and 5 replications for each group. The specimens were constructed of Turkish beech (Fagus oriesantalis L.) and Scoth pine (Pinussylvestris L.) that are commonly used in Turkish Furniture Industry and tenons were glued with polyvinylacetate (PVA) or polyurethane (PU) adhesives. In the study, also computer aided three dimensional structural analyses of test chairs were analyzed with ANSYS Workbench software that is a finite element method, and the results of analyses were compared to the actual test results. Furthermore, an empirically derived expression was developed to estimate average ultimate bending moment capacity of joints under compression and tension loads as a function of wood species, adhesive type, and tenon size, and acceptable estimated values were obtained by the developed predictive expression. Result of the tests indicated that moment capacity increased as either tenon widht or tenon length increased. The result also indicated that tenon lenght had a greater effect on moment capacity than tenon widht. In both compression and tension tests, Turkish beech joints were stronger than Scoth pine joints, and PU joints were stronger than PVA joints. At the end of the study, it was determined that for optimum tenon size; 50x50 mm (width x length) tenons for compression, and 40x50 mm tenons for tension and these dimensions could be applied for front leg to side rail joints in the production of chairs. It was observed that the three dimensional structural analyses by means of finite element method provide approximately 50 percent estimated values in terms of the bending moment capacities of L-type furniture joints.Keywords: L-shaped furniture joints mortise and tenon joints, tenon size, moment capacity, compression load, tension load.