T.C

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ERGONOMİ

YÜK KALDIRMA-TAŞIMA

KUVVET VE MOMENT UYGULAMA

Hazırlayanlar:

HAMZA DAYAN 09060490

ANIL TEPE 09370244

ERCAN TUNALI 09370260

SAMSUN 2012

1

İçindekiler

1.Giriş..............................................................................................................................................3

2.Yük Kaldırma...............................................................................................................................3

3.Sağlığa Uygun Yük Kaldırma ve Taşıma Yöntemleri.................................................................6

3.1 Yük Kaldırma, Taşıma ve İndirme........................................................................................6

4.Yük Kaldırma ve Taşıma Sınır Değerleri Hesaplama Yöntemleri...............................................9

4.1 Refa Önerileri........................................................................................................................9

4.2. NIOSH Yöntemi İle Maksimum Yük Hesaplama..............................................................10

4.3. RWL Yöntemi ile Maksimum Yük Hesabı........................................................................11

4.4. Federal Almanya İş Güvenliği ve İş Hekimliği Kurumunun Değerlendirme Yöntemi.....14

5.4.Çeşitli İşlerde Uygulanabilecek Kuvvetlerin ve Momentlerin Belirlenmesi.......................16

5.4.1.Kuvvet ve Momentin En Büyük Değerlerinin Belirlenmesi........................................18

6.Uygulama....................................................................................................................................24

Kaynakça.......................................................................................................................................26

Ekler...............................................................................................................................................26

2

YÜK KALDIRMA-TAŞIMA, KUVVET VE MOMENT UYGULAMA

1.GirişErgonomi, çalışan ile teknik sistem arasındaki ilişkiyi inceleyen; bilimsel verilere göre iş

ve iş yeri düzenlemeleri yapan; ana amacı insanın özellikleri ve kapasitesini uygun iş

düzenlemeleri gerçekleştirmek olan uygulamaya yönelik bir bilim dalıdır.

Ergonominin amacı, çalışanın doğal sınırlarını da dikkate alarak onun yeteneklerinden en

iyi biçimde yararlanma yöntemini bulmaktır.

İş yerlerinde iş görenler iş yapabilmek için süreleri ve büyüklükleri farklı olarak kuvvet

ve moment uygulamak zorundadırlar. Tüm iş faaliyetlerinde olduğu gibi kuvvet ve moment

uygulamada da olduğu gibi ekonomiklik ve insancıllık prensibi göz önünde tutulur. İnsancıllık

prensibine göre cinsiyet, yaş, antremanlı olma, işte deneyin sahibi olma, sağlık durumu ve

engellilik hali gibi nedenlerden dolayı kuvvet ve moment uygulamalarında farklılıklar vardır.

(Babalık, 2011). Uygulanması gereken kuvvet ve momentleri belirleyebilmek için çeşitli

araştırmalar ve deneyimler sonucu ortaya konulmuş çok sayıdaki hesap yöntemi aşağıda

anlatılmıştır.

2.Yük KaldırmaBir yükü elle manuel olarak bir yerden başka bir yere taşıdığımızda, taşınmış olan yükün

ağırlığı omurgaya basınç ve kayma kuvveti şeklinde etki eder. Yükü hızlı taşındığında kuvvet

daha fazladır. Yavaş taşımaktan ziyade bir nesneyi hızlı bir şekilde transfer etmek için daha

büyük kuvvetlere ihtiyaç duyulur fakat bu ağır yüklemelerden oluşan kuvvetler omurgaya etki

eder. Ek olarak yerçekimi etkisini yok etmek için daha büyük kas kuvvetlerine ihtiyaç duyulması

yüzünden duruşta bozukluk ve dengesizlik gibi olumsuzluklar meydana gelmektedir.(Bridger,

2009). Omurlara ve arasındaki disklere gelen yük yukarıdan başlayarak aşağıya doğru gittkçe

artar, en çok yük, dolayısıyla da gerilme en son beş omurda maksimum değere ulaşır. Şekil 1’de

kuvvet etkisinde omurlar arasında meydana gelen yüklemeler gösterilmiştir.

3

Şekil 1.Omurlarda meydana gelen gerilmeler.

Disklere gelen basınç sadece taşıdığımız yüke değil aynı zamanda konumumuza, duruş

şeklimize, kaldırılan yükün ağırlığına, yükün kaldırıldığı yüksekliğe ve tutuş pozisyonlarına

bağlıdır.(Babalık, 2011) Bir insan eğildiğinde, kaldıraç etkisinden ve farklı pozisyonlardaki

yüklemelerden dolayı bel omurlarına büyük basınç kuvvetleri oluşur. Şekil 2’de meydana gelen

bu kuvvetler gösterilmiştir.

di

Şekil 2.Beden konumunun disk zorlanmasına etkisi

Dik ve eğilmiş sırt konumunda yük kaldırırken L3 ve L4 omurları arasındaki disk içinde basıncın değişimi farklılık göstermektedir. Örneğin herhangi bir yük taşımayan bir kişinin dik ayakta dururken L3-L4 diskleri arasındaki basınç 100 birim ise, 20kg ağırlığındaki bir kütleyi dizlerini kırarak ve dik olarak(doğru biçimde) kaldıran kişide basınç 230 birim, yine 20 kg lık yükü kırılmamış düz diz ve eğik sırt ile (hatalı biçimde) kaldıran kişide basınç 375 birimdir (Şekil 3).

4

Şekil 3. 20 kg yük kaldırmada L3 ve L4 omurlarının iç kısmına gelen basınç

Şekil 4’te dizleri kırmadan eğilerek yük kaldırmada basınç aniden çok büyük değerlere, kırılmış diz ve düz sırt konumunda kaldırmanın iki katına yakın değerlere çıktığı gösterilmiştir.

Şekil 4. 20 kg yük kaldırmada L3 ve L4 omurlarının iç kısmına gelen basınç.

A: Eğilerek, B: Diz kırarak

5

Yapılan hesaplara göre L3-L4 omurları arasındaki diske gelen kuvvetin konuma ve yüke bağlı olarak alabileceği değerler yaklaşık tablo 1’deki gibidir.

Tablo 1.Kuvvetin konuma ve yüke bağlı olarak alabileceği değerler.

Konum Yük[N]Dik durma 860Yavaş yürüme 920Gövde yan tarafa 20 eğik 1140Gövde 45 dönmüş 1140Gövde 30 öne eğik 1470Gövde 30 öne eğik, 20kg yük 2400Her elde 10 kg ile dik durma 1220Kırılmış diz ve dik sırt ile 20kg yük kaldırma 2100Diz kırılmamış, öne eğilmiş sırt ile 20kg yük kaldırma 3270

3.Sağlığa Uygun Yük Kaldırma ve Taşıma Yöntemleri

İşçilerin taşıma, kaldırma, itme, mekanik aletle çalışma gibi işleri yaparken ortaya

çıkabilecek kas-iskelet sistemi problemlerini engellemek için, bu hareketleri en doğru

pozisyonda nasıl uygulayabileceklerinin öğretilmesi ve işe başlamadan önce dominant olan

kaslara yönelik ısınma ve stertching egzersizlerinin uygulanmasının önemini amaçlanmıştır(M.,

2003).

Stertching egzersizleri ağır yük kaldırma ve taşıma işlemi öncesinde kasların esnekliğini

arttırarak ani kasılmaları engeller ve sakatlıkları ortadan kaldırmaya yardımcı olur. Genellikle

sporcuların ısındıktan sonra kaslarını gevşettiği egzersizler olarak bilinir.

3.1 Yük Kaldırma, Taşıma ve İndirmeGünümüze kadar yapılan çalışmalar, yük kaldırmada, fonksiyonel anatomi açısından

zayıf olan bel kasları yerine, daha kuvvetli ve biyo-mekanik bakımda da daha avantajlı olan

bacak kaslarının kullanılması gerektiğini ortaya çıkarmıştır. Gövdenin olabildiği ölçülerde dik

kalmasına olanak verecek bir şekilde, dizleri bükerek yüklere yaklaşmak ve bacakların gücü ile

yük kaldırmak, endüstrilerde ilk öğretilen biyo-mekanik prensiplerden biridir. Doğru kaldırma ve

yanlış kaldırma işlemi şekil 5’te gösterilmiştir.

6

Şekil 5. Doğru ve yanlış yük kaldırma durumları

Yük taşımaya başlamadan önce yapılması gerekenler şunlardır:

Yük kaldırımını planlayın.

Yük nereye yerleştirilecek sorgulayın

Uygun yardımcı ekipmanlar kullanın

Yardıma ihtiyaç olup olmadığını sorgulayın

Yük üzerinde varsa engelleri çıkarın

Ayaklarınızı bacaklarınızı açarak dengeli şekilde yerleştirin

Eğilirken dizler bükülmeli ve sırt düz tutulmalıdır. Bu durumda vücudun dengesini

sağlamak için harcanacak güç an aza indirilecektir.

Sağlam şekilde kavrayın

Kollarınızı bacaklarınız tarafından oluşturulan sınırlar içinde tutmaya çalışın

Kanca kavrayışı yaparak parmaklarınızı düz tutun.

Taşınacak gereçler bütün avuç içiyle kavranıp kollar düz tutulduğunda yük bütün vücuda

dağılacağından harcanacak kuvvet daha az olacaktır.

Çene içeride tutulmalıdır. Boynu uzatarak çeneyi içeri çekmek omurgayı kilitleyecektir.

Böylece belde meydana gelebilecek sakatlıklar önlenir.

Sırt düz tutulmalıdır. Böylece karın bölgesindeki baskı azalacak, diskler üzerindeki

basınç eşit derecede olacak ve sırt kaslarının çalışması tehlikeli bir pozisyonda

olmayacaktır.

Yükü ani itmeyin, çekmeyin ve kaldırmayın

Yük taşıma hareketini yavaşça yapın

7

Doğru Kaldırma Yanlış Kaldırma

Kalkarken yükün kontrolünüz altında kalmasını sağlayın

Yükü ani itmeyin, çekmeyin ve kaldırmayın

Yük taşıma hareketini yavaşça yapın

Kalkarken yükün kontrolünüz altında kalmasını sağlayın

Yükü kendinize yakın tutun

Dönüş yaparken gövdenizi döndürmeyin

Yükün ağır kısmını gövdenize yakın tutun

Sırt, yükü kaldırırken nasıl düzgün duruyorsa, indirirken de sırt düzgün, mümkün

olduğunca dik, kambursuz olmalı

Yükü düzgün ve yavaş yere indirmeli

Yükü yere koymak üzereyken yeniden yakalamaya çalışmamalı

Parmakların ezilmesini önleyecek bir platform üzerine yük indirilmeli

Yerleştirmeyi sonrasında yapılmalıdır.

Anlatılan tüm işlemler görsel olarak şekil 6’da gösterilmiştir.

Şekil 6. Yükün kaldırılması, taşınması ve indirilmesi

Hacmi büyük veya ağır yükler birkaç kişi tarafından birlikte taşınabilir. Bu durumda;

Taşıyıcılardan biri yönetimi üstlenmeli,

Yük kumanda ile birlikte kaldırılmalı, birlikte indirilmelidir,

Taşıyıcılar boylarına uygun eşleşmelidir,

Uzun yükler aynı omuzda, örneğin ön ve arkada iki kişinin sağ omzu üzerinde

taşınmalıdır.

8

4.Yük Kaldırma ve Taşıma Sınır Değerleri Hesaplama Yöntemleri

Yük kaldırma, tutma ve taşıma insanı en çok yoran, en çok zorlayan ve en çok da sağlık

sorunlarına neden olan bir iş olduğu için bu konuda çok sayıda araştırmalar yapılmıştır ve

yapılmaya da devam edilmektedir. Bu çalışmaların bir çoğunda bir tek kriter dikkate alındığı için

alınan kritere göre hemen her çalışmanın sonucuda farklıdır. Bunun sebebi ise işçinin cinsiyeti

yaşı, kaldırılacak cismin geometrisi, kişinin hareket serbestliği, tutamakların oluşu gibi etmenler

bu sınır değerlerini etkileyen etmenlerdir(Babalık, 2011). Bu belirlemek için geliştirilen

yöntemleri ise;

Refa Önerileri

NIOSH Yöntemleri ile Maksimum Yük Hesabı

RWL Yöntemi ile Maksimum Yük Hesabı

Almanya İş Güvenliği ve İş Hekimliği Kurumunun Değerlendirme Yöntemi

Çeşitli İşlerde Uygulanabilecek Kuvvetlerin ve Momentlerin Belirlenmesi

Kuvvet ve Momentin en büyük değerlerinin belirlenmesi

4.1 Refa ÖnerileriYükün bedene yakın, orta uzaklıkta veya uzak olması da yük sınırını etkilemektedir.

Sırtın dik konumunda ve maksimum kuvvet uygulayarak yük kaldırma ve yük taşımada sınır

değerler verilmiştir. Bunlar cinsiyet, yükün kütlesi, yaş, frekans, yükün vücut eksenine

uzaklığıdır.

Tablo 2. Kaldırma ve taşımada sınır değerler

9

kg

kg

kg

kg

kg kg

kg kg

kg

kg

kg

kg

Sınır DeğerlerTavsiye edilen Sınır Değerler

4.2. NIOSH Yöntemi İle Maksimum Yük Hesaplamaİş alanın darlığı nedeniyle rahat hareket edilemediği, beden konumunun uygun pozisyonu

alamadığı durumlarda yük kaldırma sınırlarını belirleyen çeşitli yöntemler vardır. Bu

yöntemlerden biri de Amerika Ulusal İş Güvenliği ve Sağlığı Enstitüsü NIOSH (National

Institute for Occupational Safety and Health)

Eğer kaldırılacak yük sınır değeri hesaplanan SD’nin, L5-S1 omurları arasındaki diske

gelen bası yükü 3500 N’dan azdır, dolayısıyla sakatlanma, hasar görme söz konusu değildir. Bu

genelleme erkeklerin hemen hemen tamamı için geçerli olduğu görülmekle birlikte kadınların

sadece %75’i hesaplanan sınır değeri eşit yükü kaldırabilirler. SD denklemindeki ifadeler ise

şekil 7’de gösterilmektedir. Bahsedilen yükün sınır değeri SD aşağıdaki denklemle hesaplanır:

10

SD:40 * ( 15/H) * (1-0,004 * |V-75 | ) * ( 0,7 + 7,5 / D ) * ( 1 – f / fmax )

Bu denklemdeki ifadelerin açıklaması ise:

H: Yükü tutma anında ellerin beden ekseninden yatay uzaklığı [cm]

V: Tutma anında el ile basılan taban arasındaki dikey mesafe [cm]

D: Yükün kaldırılacağı yükseklik 25 cm ile (200- V) cm arasında olabilir. Bu değer 25 cm’in

altındaysa D=25 alınmalıdır.

f: Dakikada yük kaldırma sayısı. f 0,2 ile fmax arasında olabilir. (f=0,2 olması 5 dk’da bir defa yük

kaldırılıyor demektir. Daha küçük değerlerde f=0 alınır.

fmax: İşin süresi ve beden konumuna göre tablo 3’ten okunur.

Tablo 3. Beden konumu ve işin süresine göre Fmax

11

İş SüresiBeden Konumu

Dik V>75cm Eğilmiş V<75cm1 sa kadar

(zaman zaman)18 15

8 sa kadar(sürekli)

15 12

Şekil 7. NIOSH Yönteminde boyutlar

4.3. RWL Yöntemi ile Maksimum Yük HesabıNIOSH bel ağrıları riski artmadan belirlenmiş periyotlar için bir işçinin performans

gösterebileceği bir belirlenmiş taşıma konuları için RWL(recommended weight limit) denklemini geliştirmiş. Bu denklem deneysel olarak elde edilmiştir. Bu denklem için kullanılan üç kriter tablo 4’de gösterilmiştir.

Tablo 4. RWL denkleminde kriter kullanımı

Değerlendirme Kriter Üst Sınır Değer

Biyomekanik Maks disk sıkıştırması 3.4 kN

Psikolojik Maks. Enerji tüketimi 2.2-4.7 kcal/dk

PsikofizikselMaks. Kabul edilebilir

ağırlık  

Bu tablo kadınların %75’i ve erkeklerin %99’a göre oluşturulmuştur(Bridger, 2009).

NIOSH ilk yönteminde doğrudan kadın erkek ayrımı yapmadığı gibi, yük kaldırıken bedenin birde dönme hareketi yapıp yapmadığı gibi önemli bazı hususları dikkate almamıştır. Bu eksikliği gidermek için yine NIOSH tarafından RWL (tavsiye edilen yük sınırı) geliştirilmiştir. RWL denklemi şu şekildedir:

RWL=LC x CM x HM x VM x DM x AM x FM

Bu denklemdeki ifadelerin anlamları ise;

LC: Yük sabitidir. Yaşa ve cinsiyete göre farklılık göstermektedir.

CM: Tutma faktörüdür. Tutma olanağının iyi, orta, kötü ve elin yerden dikey yüksekliğine göre değişmektedir(Tablo 5)

HM: Yatay çarpandır. Elin orta noktası ile omurga ekseni arasındaki yatay mesafeye bağlıdır.

VM: Dikey çarpandır. Yükün tutuma noktasının tabana olan mesafesine bağlıdır.

DM: Mesafe çarpanıdır. Kaldırmanın başladığı ve bittiği nokta arasındaki yükseklik farkı D’ye bağlı faktördür.

AM: Asimetri çarpanıdır(Şekil 8).

FM: Tekrarlama faktörüdür. Dakikada kaç defa kaldırma işlemi yapıldığına ve kaldırma mesafesine bağlı faktördür (Tablo 6).

12

Şekil 8. RWL yönteminde boyutlar

Tablo 5. CM değerleri

V<75 cm V75 cm

1.0

.95

.90

1.0

1.0

.90

Good

Fair

Poor

Coupling

Initial load height

13

Tablo 6. Çalışmasa süresine göre FM (tekrarlama faktörü) değerleri

V<75 V75

0.85 0.85

Frequency lifts/min

0.950.951.001.000.2

V75V<75V75V<75

Š 1 hour Š 2 hour Š 8 hour

0.81 0.810.920.920.970.970.50.75 0.750.880.880.940.94 10.65 0.650.840.840.910.91 20.55 0.550.790.790.880.88 30.45 0.450.720.720.840.84 40.35 0.350.600.600.800.80 50.27 0.270.500.500.750.75 60.22 0.220.420.420.700.70 70.18 0.180.350.350.600.60 80.00 0.150.300.300.520.52 90.00 0.130.260.260.450.45 100.00 0.000.230.000.410.41 110.00 0.000.210.000.370.37 120.00 0.000.000.000.340.00 130.00 0.000.000.000.310.00 140.00 0.000.000.000.280.00 150.00 0.000.000.000.000.00>15

initial load height

ÖRNEK: (Bridger, 2009)Bir işçi bir gıda ürünü acil olarak boşaltmak zorundadır. İşçi yükü kaldırır, 45o dönerek konveyörün üzerine koyar. Bu işlemi 8 saat boyunca dakikada 3 defa tekrarlar. Aşağıdaki ölçüleri alarak bu araştırmayı yap.( H=45cm, V=60 cm, D=70cm, A=450)

1.Adım Çarpanların hesaplanması

HM=25/45=0,56

VM=1-(0,003|v-75|)=1-(0,003|60-65|)=1-0,045=0,955

DM=0,82+(4,5/D)=0,82+(4,5/70)=0,82+0,06=0,88

AM=1-0,0032A=1-0,0032(45)=1-0,144=0,856

FM=0,55 (tablo 6)

CM=1 (Tablo5)

2.Adım

RWL=23x0,56x0,955x0,88x0,856x0,55x1=5,08 [kg]

14

4.4. Federal Almanya İş Güvenliği ve İş Hekimliği Kurumunun Değerlendirme Yöntemi

Bu kurum tarafından hazırlanan ve İsviçre Ergonomi Birliği tarafından da kullanılması önerilen bu yöntemle iş yerinde kaldırma, tutma, taşıma işlemleriyle, iterek veya çekerek yüke yerdeğiştirtme işlemlerinde işçinin ne kadar zorlandığını belirlemek mümkündür. Temel özellikler metodu olarak adlandırılan bu yöntemlerde işçi için bir “Risk Faktörü” hesaplanmaktadır. Bu faktör ise;

Frekans Taşıma mesafesi Yük miktarı Cinsiyet Vücut postürü Uygulama koşullarına

bağlıdır.

Bu yönteme göre değerlendirme yapabilmek önceden belirlenmiş veriler doğrultusunda bir hesaplama yapılır. Bu nedenle bu verilere göre değerlendirme yapabilmek için iş ve iş akışı hakkında yeterli bilgiye sahip olmak gerekir. Hesaplamalarda yapılan işler ikiye ayrılmaktadır. Bunlar;

a) Kaldırma, tutma ve taşıma işlemlerinde risk faktörünün işin temel özelliklerine göre belirlenmesi.

(Yük önemliliği+ Konum Ağırlığı+ Uygulama Şartları Ağırlığı)xZaman Ağırlığı= Değer

Yük Önemliliği: Yük miktarı arttıkça yük önemliliği kademeli olarak artmaktadır. Yani her yük aralığının belirli bir önem aralığı vardır. Örnek erkekler için 10-20kg aralığının yük önemliliği 2 iken bayanlarda bu aralık 5-10 kg arasındadır.

Konum Ağırlığı: Vücut duruşu ve yükün pozisyonuna göre belirlenen konum ağırlığı derecesidir.

Uygulama Şartları Ağrılığı: Ortamın ergonomik koşullarına göre belirlenen uygulama derecesidir. Ortam ne kadar ergonomikse derece o kadar küçüktür.

Zaman Ağırlığı: Bir günde yapılan iş sayısına göre belirlenen zaman ağırlığı derecesidir.

b) Yük çekme, itme işlemlerinde risk faktörünün işin temel özelliklerine göre belirlenmesi.

(Kütle/Yardımcı Araç + Pozisyon Hassasiyeti/Hareket Hızı + Beden Konum Değerlendirmesi + Uygulama Şartları Değerlendirmesi) x Zaman Değerlendirmesi x (Kadınlar için x1,3) = Sonuç

15

Kütle/Yardımcı Araç: Kullanılacak yardımcı aracın çeşidine göre hareket ettirilecek kütle miktarına bağlı tablo değerleridir.

Hassasiyeti/Hareket Hızı: Konum hassasiyeti ve hareket hızına bağlı olarak belirlenen katsayılardır.

Beden Konum Değerlendirmesi: Vücut duruşu ve yükün pozisyonuna göre belirlenen konum ağırlığı derecesidir.

Uygulama Şartları Değerlendirmesi: Ortamın ergonomik koşullarına göre belirlenen uygulama derecesidir. Ortam ne kadar ergonomikse derece o kadar küçüktür.

Zaman Değerlendirmesi: Bir günde yapılan iş sayısına göre belirlenen zaman ağırlığı derecesidir.

Hesaplamada verilen işlerin bu özelliklerine göre verilen puanlar sonucu risk değeri hesaplanır. Kaldırma, tutma ve taşıma işlerinde 2 ile 80 arası, yükü iterek veya çekerek yerdeğiştirme işlemlerinde de 3 ile 100 arası bir sonuç elde edilir. Elde edilen sonuç değer <25 ise işçi için bir risk söz konusu değildir. Sonuç 25 ile 50 arasında ise çalışan zorlama kapasitesine bağlı olarak bir risk ile karşılaşabilir.(İşte ne kadar zorlandığı ve sağlık durumu incelenmelidir.) Eğer sonuç 50’den büyük ise önemli oranda risk mevcuttur. Bu durumda iş ya teknik açıdan ya da organizasyon açısından iyileştirme önlemleri alınarak risk faktörü mutlaka düşürülmelidir(Tablo 6). Örnek risk analizi Ek 1 ‘ de verilmiştir.

Tablo 7.Değerlendirme tablosu

16

İki tür ergonomik iyileştirme vardır :

1-) Mühendislik İyileştirmeleri

2-) İdari İyileştirmeler

Mühendislik İyileştirmeleri

Malzemelerin yerlerinin değiştirilmesi, yeniden tasarlanması, araçların sağlanması veya yenilenmesini sağlayarak iyileştirme yapılmasıdır.

Ayrıca ekipmanlar, iş istasyonları, paketleme, parçalar, süreçler, ürünler veya malzeme iyileştirmeleri yapılarak da manüel kaldırma için daha ergonomik koşulların sağlanmasını kapsar.

İdari İyileştirmeler

İş uygulamalarını geliştirmek veya işi organize etmek için benzer işlerde farklı çalışanların performanslarını gözlemleyerek fikirler elde edilir.

5.4.Çeşitli İşlerde Uygulanabilecek Kuvvetlerin ve Momentlerin BelirlenmesiBir cismi bir yerden başka bir yere götürmek veya hareket halindeki bir cismi durdurmak

ve yavaşlatmak aynı zamanda bir cismi serbest halde iken yerçekimin karşı statik olarak tutmak ve sabit bir cisim üzerinde şekildeğişimine neden olan vektörel bir büyüklüğe kuvvet denir.

Katı cismin dönme hareketini sağlayan veya değiştiren bir kuvvetin davranışını belirleyen niceliğinin değerine tork denir(Hugh.D. Young, 2009).

Statik iş, bir yükü sabit duracak şekilde tuttuğumuz zaman kaslarda bu sabit duruştan dolayı zorlanma meydana gelir bu da kasların gergin bir şekilde kalmasına sebep olur. Kasların gergin olması kan damarlarının sıkışmasına neden olur bu yüzden kasa temiz kan gelmemesine, kasın oksijen ve enerji verecek besinlerle beslenememesine ve atıklarında geri götürülememesine neden olur. Kas bünyesinde bulunan besinleri yapısından tüketerek yorulmaya ve ağrımaya başlar. Bu sebeplerden dolayı statik istenmeyen bir iş şeklidir.

Dinamik iş, Dinamik iş statik işin aksine iş gören kasların kısa süren kısalmalarını bir gevşeme süreci takip eder. Dinamik zorlanmada kas sürekli olarak gerginleşip gevşerken bir pompa gibi hem kasın yeterince kanla beslenmesini sağlar hem de kan dolaşımını destekler.

Biyomekanik, klasik mekaniğin biyolojik ve fizyolojik sistemlerdeki uygulamalarının analizini inceler. Biyomekaniğin çeşitli halleri mekanik uygulamaların farklı bölümlerinden faydalanır. Örneğin statik prensipleri, iskelet-kas sistemindeki çeşitli eklemlerin ve kasların üzerine etkiyen kuvvetlerin şiddetleri ve durumlarını analiz etmek için uygulanır.

17

Şekil 9.Tendon yerleşimleri için kullanılan koordinat sistemleri

her tendonun(kasların iskelete bağlandığı yer) yerleşimi ve orientasyonu ham verilerden belirlenen 2 parametre kullanılır. Bu iki parametre; kuvvet potansiyeli ve moment potansiyelidir. Kuvvet potansiyeli; tendonun distal sisteme göre kosinüsüdür ve işlem potansiyeli tendonun eklem merkezine göre moment kolu ile distal sistemdeki her koordinat ekseninin yönünü belirler. Açıkça, kuvvet potansiyeli ; eklemsel kısıt kuvvetlerinin meydana gelmesindeki belirli tendonun katkısını sağlar ve moment potansiyeli eklemi birbirine dik üç yönde döndüren her tendonun fonksiyonel momentini belirler.

Kuvvet ve moment potansiyeli uygulamaları, elin izometrik fonksiyonlar altındaki statik kuvvet analizi ile ispatlanabilir.Eklem merkezinin dönmesi ile ilgili denge denklemleri türetilirse aşağıdaki eşitlikler ortaya çıkar.

Kuvvet denklemleri;

∑ αi F i+Cx+Rx=0

∑ β i F i+C y+R y=0

∑ γi F i+C z+R z=0

18

Moment denklemleri;

∑ ai Fi+ M x+T x=0

∑ bi Fi+M y+T y=0

∑ ci F i+M z+T z=0

Burada;

α i , βi , γ i

= Kuvvet potansiyel parametreleri ,

a i ,b i , ci

= Moment potansiyel parametreleri ,

Cx ,C y ,C z

= Bilinmeyen eklem kısıt kuvvetleri ,

M x , M y , M z

= Bilinmeyen eklem kısıt momentleri ,

F i

= Bilinmeyen tendon veya kas kuvvetleri ,

Rx ,R y , R z

= Dışarıdan uygulanan kuvvetler ,

T x , T y , T z

= Dışarıdan uygulanan momentlerdir.

19

Modeldeki parametrelere dayanarak, statik kuvvet analizi, bilinmeyen tendon kuvvetleri, eklem kısıt kuvvetleri ve momentlerinin belirlenmesinde kolayca kullanılabilir.

5.4.1.Kuvvet ve Momentin En Büyük Değerlerinin BelirlenmesiÖzdeş düğmelere, parklı parmaklarla uygulanan kuvvetler farklı olur(şekil 13). Aynı

şekilde düğmenin sertliğine ve şekline göre de bu kuvvet farklılıklarının oluştuğu deneylerle ortaya konulmuştur. Kolayca yorulabilen birçok küçük kasa bağlı parmak hareketlerinin kontrolü , Kasların hareketlerin kontrolü kolayca yorulabilen birçok kasa bağlıdır. Özellikle molasız uzun iş sürelerinde kötü dizayn edilmiş araçlar şekil 10’da gösterilmiştir.

Şekil 10.Elin ve parmağın şekline göre güçlü ve hassas kavrama

Moment ifadesi de kuvvetin sabit bir noktaya göre uzaklığı ifadesi anlamına geldiği için moment uygulanan cismin büyük olması ve kuvvetin doğrultusu gibi parametreler momenti etkiler. Düğme çapına göre değişen moment etkisi şekil de gösterilmiştir.

20

Şekil 11.Düğme şekline göre moment

Şekil 12.Elle moment uygulama

Bir vidayı gevşetmek veya sıkmak için ona bir açısal ivme vermek, yani bir tork uygulamak gerekir. Geniş saplı torna vidayı kullanmak işinizi kolaylaştıracaktır; böylece elinizle uyguladığınız kuvvete daha büyük bir moment kolu sağlamış olursunuz(şekil 12).

21

Şekil 13. El-Parmak sisteminde kuvvet uygulama şekline göre en büyük değerler

Bir aracın direksiyon simidi yatay veya yataya çok yakın değilde, dikey düzenlenmiş olsaydı, sürücü için direksiyon çevirmek bu sebepten dolayı çok zor olurdu. Sağ elle sol yana yani kişinin kendine doğru kuvvet uygulamada da kuvvet potansiyelinin (maksimum kuvvet miktarı) %50’si mevcuttur ama sağ ile sağ veya sol ile sağa doğru kuvvet uygulamada kuvvet potansiyeli maksimum değerinin ancak %25’i kadardır. Bu hareket yönü el ile en az kuvvet uygulanabilinen yöndür(şekil 14).

22

Şekil 14.Araç kullanırken bileklerin ön kol ile aynı pozisyonda olması zorlanmaları ortadan kaldırır.

Direksiyonun iki ayrı yerinden birbirine paralel olarak tutarak çevirdiğimiz zaman bir kuvvet çifti meydana gelmektedir. Bu kuvvet çifti direksiyonun miline göre dönme momenti oluşturarak aracın istenilen yere daha az kuvvetle(sürücünün uyguladığı kuvvet) dönmesini sağlar.

Elle uygulanan kuvvet sayesinde yapılan işler düzenlenir veye değerlendirilirken kuvvetin yönü(yukarı-aşağı; sağ-sol, ön-arka) kadar dirsek açısınında önemli bir değişken olarak dikkate alınması gerekir. Dirsek açısının 180o yani kolun tüm açık olduğu noktada öne ve arkaya doğru kuvvet maksimum değerdedir, açı küçüldükçe kuvvette küçülür, açı ve kuuvet arasındaki bağıntı lineer sayılabilir. Frontal istikamette kollarla sağ veya sol yöne doğru uygulanabilecek kuvvetler ise dirsek açısının değişmesiyle çok az değişir. Vücudun temel ekseni yönünde, tam acil kol ile yukarı veya aşağıya doğru kuvvet uygulamada ise maksimum değer omuz açısının 120o-150o olduğu bölgede elde edilir. Bu anlatılan kuvvet değişimleri kolun median düzleme ( vücudu tam ortadan ikiye ayıran düzlem) paralel dikey bir düzlemde hareketi için geçerlidir. Kolun yana doğru 0-90o ve düşey yönde 60-150o’lik konumlarında ve kuvvet uygulama noktasının farklı 30-70 cm uzaklıklarında da maksimal kuvvet değişmektedir(şekil 15).

23

Şekil 15.Kola uygulanan kuvvetin kol açılarına göre değişimi

Ayakta çalışan kişinin omuz açısı değiştikçe kendi ağırlığının yüzdesi cinsinden ne kadar bası veya çeki kuvveti uygulayabileceğinin gösteren sonuçlar şekil 16’da gösterilmektedir. Buna göre sırtı bir yere dayamadan iş gören, vücut ekseni doğrultusunda ağırlığının %20 veya %30 daha fazlasını uygulayabilir. Yatay yönde ise ağırlığının %10’u kadar çeki ve %15’i kadar bası kuvveti uygulayabilir. Dikey yöndeki kuvvet ve yatay yöndeki 9-10 katıdır(Babalık, 2011).

Şekil 16. Uygulanan çekme ve itme kuvvetinin işçinin kendi ağırlığının yüzdesi olarak omuz açısına göre değişimi

24

Bacak ayak sistemi ile uygulanabilecek en büyük kuvvet ise kumanda elemanının ayakla hareket ettirilme şekline göre farklılık gösterir.

Ayakla bir pedala uygulanabilen maksimum kuvvet oturan kişinin sandalyesinin oturma düzleminin kuvvet uygulama noktasına, yani pedalın seviyesine göre ne kadar aşağıda veya yukarıda olmasına bağlıdır(şekil 17). Pedalın seviyesi sandalye seviyesinden yaklaşık 50 cm aşağıda iken, (bu konumda diz-ayak arası düşeyle yaklaşık 20o’lik açı yapar.) pedala uygulanan kuvvet 900N kadar iken, oturma düzlemi ve pedal düzlemleri birbirleriyle çakışıyor veya arada çok az bir mesafe var ise(bu durumda da bacak neredeyse yatay konumda, pedalda karşısındadır.) pedala 2000N kuvvet uygulanabilmektedir. Bacağın konumuna, açısına göre uygulanabilen kuvvet 2.2 kat değişebilmektedir. Uygulanabilecek kuvvetin maksimum olması elbette arzu edilir ancak bu kuvveti uygulayabilmek için gerekli oturma şekli, insanın uzun süre rahat oturabileceği bir konum değildir. Böyle bir oturma şeklinde kalçanın çok az bir kısmı sandalyeye temas edecek ve bu kısımda da çok büyük bir basınç oluşarak rahatsızlık doğuracaktır. Sandalye üzerinde vücudu etkiyen basınç dağılımını nispeten dengeli bir biçime getirmek, buna karşıda uygulanabilecek kuvvetten çok fazla fedakarlıkta bulunmamak, koltuk oturma düzleminin pedaldan 20 cm kadar yukarda olduğu bir düzleme yapmakla mümkündür(şekil17).

Şekil 17. Oturarak aykta kuvvet uygulamada bacağın konumuna göre kuvvetin(N) değişimi

25

6.Uygulama İncelediğimiz ve araştırmasını yaptığımız; yük kaldırma-taşıma kuvvet ve moment uygulama konusuna ilişkin uygulamamız anket çalışması olmuştur. Anket çalışmasında iş yerlerinde çalışan işçilere yönelik kişisel bilgileri ile birlikte yaptıkları işler ve sürekliliği hakkında bilgi edinmek için çeşitli sorular yöneltilmiştir. (Ek1:anket soruları)

5 işletmede 100 işçi üzerinde yapılan anket değerlendirmesine göre;

Ankete katılan işçilerin %51’nin 30-40 yaş aralığında olduğu ve aynı zamanda işçilerin %12’sinin de 45 yaş üstü olduğu görülmüştür. Eğitim durumu sorusuna verilen cevaplar neticesinde ise işçilerin %72’sinin ilkokul ya da ortaokul mezunu olduğu, %28’nin ise lise ya da üniversite mezunu olduğu tespit edilmiştir.

Bir başka soruda yöneltilen medeni durum sorusuna %83 evli,%15 ise bekâr yanıtını vermiştir. Yapılan işin tanımı sorusuna da işçilerin %85’i sürekli yanıtını vermiştir. Bu cevaplardan yola çıkarak evli olan işçilerin büyük bir bölümünün sürekli bir işte çalıştığı görülmektedir.

Ankete katılan işçilerden %40’ı yaptığı işi kendisinin öğrendiği yanıtını verirken %31’i işvereninden öğrendiğini belirtmektedir.

İşçilerin yaptığınız iş sorusuna verdiği cevap yüzdesi ise aşağıda görüldüğü gibi çoğunlukla %50’si taşıma-kaldırma işini yapmaktadır:

0

10

20

30

40

50

60 56 55

20

52

29

49

42 1

25

8

Hangi Fiziksel Güce Dayalı İş Yapmaktasınız ?

AD

ET

.

26

Anketten çıkan bir diğer sonuçta ise işçilerin %55’in sağlığı etkileyen alışkanlığının olmadığı saptanmakla birlikte %43’ü sigara kullanmaktadır. Anketi cevaplayan işçilerin %50’si son 1 yılda en az 1 kez hastaneye gittiğini belirtmiştir.

En önemli hususu belirleyecek soru olan; iş yaparken herhangi bir zorlanma(kemik, disk) ile karşılaşıyor musunuz? Sorusuna işçilerin %73’ü evet yanıtını vermiştir. Bu zorlanmayı eğitim düzeyi ile karşılaştırdığımızda paralel sonuçlar verdiği görülmektedir.

Evet

Hayır

0

10

20

30

40

50

60

70

80 73

27

Çalışırken Herhangi Bir Ortepedik(,Kemik,Disk) Zorlaması Oluyor mu?

ADET

Zorlanma sorusuna paralel ve tamamlayıcı soru olsun diye işçilere yönelttiğimiz işçi performansını ve sağlığını etkileyen ergonomi eğitimi aldınız mı? Sorusuna verilen yanıtlarda eğitim düzeyi ve zorlama yüzdeleri ile paralellik göstermekte olup işçilerin %79’u hayır yanıtını vermiştir.

EvetHayır

Bilgim YokDiğer

0

10

20

30

40

50

60

70

80

21

79

00

Yaptığınız İşe Yönelik Ergomi Eğitimi Aldınız mı?

ADET

27

Yapılan anket çalışmasının genel değerlendirilmesi dikkat alındığında ankete katılanların ortalama %75’i herhangi bir ergonomi eğitimi almamakla birlikte eğitim durumlarının ilkokul-ortaokul olduğu ve iş yaparken fiziksel zorlanma ile karşılaştıkları tespit edilmiştir.

Bir diğer noktada bu zorlanmaların işçi performansını ve sağlığını etkilediği, işçilerin %33’ün bu zorlanmadan dolayı işten uzak kaldığı belirlenmiştir. Endüstriyel anlamda da bu iş gücü kaybı büyük zararların kaynağı oluşturmaktadır.

Yapılan tespitler neticesinde; işçi performansından sağlıklı bir şekilde yararlanmak için çalışan işçilere eğitim düzeyleri ve yapılan işler dikkate alınarak, iş performansı ve işçi sağlığını etkileyen etmenler üzerinde ergonomi eğitimleri belli aralıklarla verilmeli ve uygulamaları kontrol edilmelidir.

KaynakçaBabalık, F. C. (2011). Mühendisler için Ergonomi İşbilimi. Bursa: Dora.

Bridger, R. (2009). Introduction To Ergonomics . Newyork: CRC Press.

Hugh.D. Young, R. A. (2009). Üniversite Fiziği Cilt 1. İstanbul: Pearson Education Yayıncılık.

M., G. (2003). Good Management Practice as a Means of Preventing BackDisorders in the Construction Sector.

Ekler1.Anket

2.Muskeloskeletal Problems among Workers of Iranian Rubber Factory

3.Occupational Low Back Pain among Workers in Some Small Sized Factories in Ardabil, Iran

28

http://youtu.be/Kes-v9RknR0

29