+48 71 780 42 71 | sales@nedcon.pl

WSPÓŁCZYNNIK BEZPIECZEŃSTWA SZYTY NA MIARĘ

Regały magazynowe na palety są stalowymi, cienkościennymi konstrukcjami, które przenoszą bardzo duże obciążenia – niejednokrotnie większe od obciążeń stropów w budynkach biurowych, czy mieszkalnych. W rozumieniu prawa budowlanego nie są one konstrukcjami budowlanymi, ale ich projektowanie wymaga wiedzy i umiejętności inżyniera budownictwa.
Paletowe regały magazynowe są przestrzenną, przechyłową konstrukcją ramową, którą od typowych układów stalowych wyróżnia stosowanie głównych elementów nośnych, z profili giętych na zimno z blach o grubości nawet poniżej 2mm, często perforowanych na całej swojej długości. Stosuje się tu także połączenia zaczepowe – niedopuszczone w konstrukcjach budowlanych. Projektuje się je zgodnie z normą EN 15512, która rozszerza Eurokody o informacje uwzględniające te różnice, a także sposób ich użytkowania. Normę tą należy stosować łącznie ze znanymi Eurokodem 0, 1 i 3.

Projektowanie regałów magazynowych wyróżnia tzw. „filozofia bezpieczeństwa”, czyli szczególne podejście do określania możliwych oddziaływań i współczynników bezpieczeństwa. Opiera się ona na założeniu, że regały magazynowe będą użytkowane bezpiecznie, czyli zgodnie z normą EN 15635 oraz że są projektowane i wykonywane z zachowaniem odpowiednich tolerancji i luzów manipulacyjnych określonych w normie EN 15620. Te lekkie i bardzo smukłe konstrukcje są wrażliwe na niewielkie nawet obciążenia poziome oraz efekty II-go rzędu. Przy projektowaniu uwzględnia się siły horyzontalne o wartości zaledwie 50kgf na wysokości do 3m i 25kgf na wysokości powyżej 6m. Wartości pomiędzy należy interpolować. Siły te reprezentują oddziaływania przy prawidłowym załadunku lub pobraniu jednostki. Absolutnie NIE OBEJMUJĄ one przypadkowych uderzeń ładunkiem lub widłami w regał lub w składowany ładunek, gdyż siły generowane przez takie uderzenia mają dużo większe wartości, mogące przewyższać nawet ciężar ładunków. Zakłada się więc odpowiednie szerokości ścieżek transportowych, wymiary gniazd składowania, luzy między ładunkami itp. oraz wymaga dobrego wyszkolenia i wysokich umiejętności operatorów wózków, wszystko to uznając za wystarczające do zabezpieczenia przed uderzeniami. Ostateczne spełnienie tych założeń jest jednak odpowiedzialnością użytkownika systemu regałowego, a więc najczęściej inwestora.

Regały magazynowe nie są w ogóle odporne na uderzenia ciężkimi wózkami do składowania. Norma EN 15512 pozwala odstąpić od wymagań EC1 (EN 1991-1-7), które w projektowaniu elementów konstrukcji narażonych na takie uderzenia, nakazują uwzględnić obciążenie siłą poziomą o wartości równej pięciokrotności ciężaru wózka wraz z ładunkiem. Nie jest realne, aby z takim obciążeniem poradziły sobie lekkie, cienkościenne słupy regałów magazynowych. Spełnienie tego warunku wymagałoby stosowania ciężkich, gorącowalcowanych profili, co skutkowałoby wielokrotnie wyższą ceną każdego systemu regałowego. Uniemożliwiłoby to opłacalne funkcjonowanie całej branży logistycznej, bez której trudno wyobrazić sobie współczesną gospodarkę.

Przy tej okazji należałoby zwrócić uwagę na ograniczniki przestrzeni składowania, czyli tzw. „back stopy”. Sama norma określa ich stosowanie jako niepożądane, gdyż zachęcają/ośmielają one do nieprawidłowego użytkowania regału, na przykład poprzez pozycjonowanie ładunku do momentu kiedy konstrukcja stawia wyczuwalny opór. Należy być świadomym, że w przypadku stosowania takich ograniczników norma nakłada obowiązek określenia wartości siły statycznej reprezentujących uderzenie w ogranicznik na osobę specyfikującą, czyli najczęściej klienta lub integratora. W przypadku braku takich informacji projektant przyjmuje ją równą 25% ciężaru jednostki ładunkowej do wymiarowania elementów ogranicznika i tylko 10% tego ciężaru do wymiarowania ramy regału. Tak przyjęte obciążenie może być niewystarczające, a i tak skutkuje mocniejszym i droższym regałem. Pozytywny wpływ na bezpieczeństwo tego rozwiązania pozostaje jednak co najmniej wątpliwy.

Do sprawdzenia nośności regału magazynowego obsługiwanego wózkami zgodnie z normą EN 15512 stosuje się współczynnik obciążenia γF=1,4, czyli ciężar każdej jednostki ładunkowej przyjmuje się o 40% większy niż dopuszczalny do składowania. Należy rozumieć jednak, że nie świadczy to o żadnym zapasie nośności konstrukcji, a jedynie reprezentuje niedokładności i uproszczenia modelu obliczeniowego. Absolutnie niebezpieczne jest zarówno składowanie ładunków cięższych niż wyspecyfikowane przez projektanta jak i jakakolwiek redukcja współczynnika bezpieczeństwa.

Wspomniane niedokładności modelu obliczeniowego są dopuszczone przez normę i wynikają między innymi ze stosowania w analizie globalnej charakterystyk brutto przekroju (bez redukcji ze względu na perforacje i niestateczność miejscową) oraz liniowej charakterystyki sztywności połączenia belek ze słupami zamiast rzeczywistej krzywej M(φ). W analizie pomija się (w dopuszczalnych granicach) mimośrodowość połączeń elementów nośnych. Nie uwzględnia się także wszelkich imperfekcji związanych z umieszczeniem ładunku, które zwiększają wytężenie belek o mniej niż 12% w porównaniu z wytężeniem belki obciążonej symetrycznie umieszczonym ładunkiem.

Ponadto obliczając nośność regału nie bierze się pod uwagę uszkodzeń, które norma EN 15635 określa jako „poziom zielony”. Oczywiście każde zniszczenie elementu konstrukcyjnego redukuje jego nośność. „Poziom zielony” dotyczy niewielkich wygięć słupów i stężeń, które występują rzadko i nie we wszystkich ramach rzędu regałowego. Elementy tak uszkodzone uważa się za bezpieczne i zdatne do użytku także dzięki określonemu współczynnikowi bezpieczeństwa. Ostatecznie należy rozumieć, że wartość współczynnika bezpieczeństwa jest określona na podstawie probabilistycznych analiz uwzględniających prawdopodobieństwo wystąpienia wszystkich niekorzystnych zdarzeń, a przede wszystkim uwzględnia ona społecznie akceptowany poziom ryzyka zniszczenia regału i całego systemu regałowego. Awaria, czy nawet katastrofa systemu regałowego niesie za sobą straty materialne, rzadziej utratę zdrowia lub życia ludzi. Współczynnik bezpieczeństwa na poziomie 1,4 jest mniejszy niż dla obciążenia konstrukcji budowlanych (gdzie γF=1,5) ponieważ normy społeczne akceptują większe ryzyko katastrofy regału magazynowego, której konsekwencje są wyraźnie mniej dotkliwe.
Oczywiście delikatne przeciążenie poprawnie zaprojektowanego regału nie powinno prowadzić do jego natychmiastowego zawalania się. Jest to jednak równoznaczne z przyjęciem na siebie większego ryzyka, że bardziej dynamiczna niż założono obsługa albo delikatne uszkodzenia kwalifikujące regał do dalszego użytkowania bez napraw doprowadzą do katastrofy. Odpowiedzialność za takie zdarzenie automatycznie przenosi się z dostawcy systemu regałowego na osoby które dopuściły do nadmiernego obciążenia – bezpośrednio na operatora wózka widłowego, ale często w większym nawet stopniu na kierownika magazynu, dyrektora firmy, czy prezesa zarządu, którzy zaniedbali odpowiednich szkoleń personelu, regularnych inspekcji lub właściwego, świadomego wyboru systemu składowania.

Inwestor, dostawca systemu regałowego, jak również użytkownik powinni rozumieć tzw. „filozofię bezpieczeństwa” towarzyszącą projektowaniu regałów magazynowych. Muszą wiedzieć, po pierwsze, że regał w magazynie jest wystarczająco bezpieczny tylko wtedy, gdy jest zaprojektowany i użytkowany zgodnie z obowiązującymi normami. Po drugie, że stosowanie współczynników bezpieczeństwa nie skutkuje zapasem nośności, a jedynie pozwala zaprojektować bezpieczne konstrukcje. I w końcu, że bezpieczeństwo całego systemu regałowego powinno być ich wspólną troską.

Od autora
W nawiązaniu do mojego artykułu, który ukazał się w poprzednim wydaniu tego pisma, w ramach zwiększenia świadomości wśród wszystkich stron procesu inwestycji w systemy składowania, tym razem chciałbym podzielić się z Państwem wiedzą, która pozwala odpowiedzialnie oceniać bezpieczeństwo regałów magazynowych, a przede wszystkim uwrażliwia na to jak  „pracują” te wyjątkowe konstrukcje.
Mam nadzieję, że przedstawienie Państwu kilku podstawowych założeń do projektowania zaowocuje zwiększeniem poczucia kompetencji i satysfakcji przy użytkowaniu lub inwestowaniu w regały.

mgr inż. Mariusz Kołodziejczak


Copyright © Nedcon Silesia 2015
KONTAKT DO OPIEKUNÓW INWESTYCJI
OPIEKUNOWIE INWESTYCJI
Woj. dolnośląskie, opolskie, śląskie, łódzkie, świętokrzyskie, małopolskie, wielkopolskie

Andrzej Włodarczyk
+48 602 483 108
sales@nedcon.pl
Woj. wielkopolskie, lubuskie,
zachodnio-pomorskie

Ruben Nooitgedagt
+ 48 602 258 800
sales@nedcon.pl
Woj. dolnośląskie, opolskie, śląskie, łódzkie, świętokrzyskie, małopolskie, podkarpackie

Anna Iwanowicz
+48 512 112 171
sales@nedcon.pl
Woj. pomorskie, mazowieckie,
lubelskie, kujawsko-pomorskie,
łódzkie, podlaskie

Zbigniew Marcjaniak
+48 602 483 109
sales@nedcon.pl