25 listopada 2019

mgr inż. Mariusz Kołodziejczak, NEDCON Silesia

PSTM, jako stowarzyszenie które powstało by promować właściwe standardy przy projektowaniu i użytkowaniu systemów składowania za fundament uznaje postępowanie zgodne z normami PN-EN 151512, PN-EN 15620, PN-EN 15629 i PN-EN 15635. Spełnienie wszystkich warunków określonych w zestawie tych norm gwarantuje bezpieczeństwo składowanych ładunków, a przede wszystkim bezpieczeństwo osób obsługujących urządzenia do składowania.

 

1.    WSTĘP

Niniejszy dokument jest adresowany do użytkowników, osób specyfikujących oraz dostawców (sprzedawców, projektantów i wykonawców) stalowych systemów składowania i posadzek przemysłowych w halach gdzie montowane są takie systemy. Ma on na celu wskazanie zakresu odpowiedzialności wynikającego z norm regałowych dla wszystkich powyżej wymienionych stron w procesie inwestycji w urządzenia do składowania.

PSTM zauważa, że na dzień dzisiejszy temat posadzki jest często omijany przy inwestycji w systemy składowania, a ponadto PSTM dostrzega trudności w rozwiązywaniu zagadnień na styku konstrukcja regałów – posadzka które wynikają przede wszystkim z braku świadomości i wiedzy użytkowników oraz sprzedawców co do swoich obowiązków w tej właśnie kwestii. Tymczasem należy pamiętać, że jednym z podstawowych aspektów bezpiecznego i komfortowego użytkowania systemów składowania jest zadbanie o to, by posadzka bezawaryjnie przenosiła specyficzne obciążenia.

 

2.    ODPOWIEDZIALNOŚĆ PODMIOTU SPECYFIKUJĄCEGO

Podmiot specyfikujący (inwestor lub pośrednik działający w jego imieniu, np. integrator) odpowiada za wyspecyfikowanie wymagań dla dostawców regałów i wózków magazynowych jak również dla projektanta i wykonawcy posadzki. Jego podstawowym zadaniem jest więc zagwarantowanie sprawnego przepływu informacji między tymi wszystkimi stronami.

Zgodnie z normą PN-EN 15629 dotyczącą specyfikacji urządzeń do składowania podmiot specyfikujący jest odpowiedzialny za potwierdzenie że posadzka jest zdolna do przeniesienia obciążeń od regałów i mechanicznych urządzeń do ich obsługi. Musi on zagwarantować że jest ona wystarczająco wytrzymała i sztywna. Powinien otrzymać listę wymagań dotyczących posadzki od dostawców wózków przemysłowych i regałów magazynowych, a te wymagania powinien przekazać do projektanta posadzki w celu uwzględnienia ich przy projektowaniu, lub w celu zweryfikowania, czy istniejąca posadzka je spełnia. Trzeba rozumieć, że nośność posadzek zależy od ich konstrukcji, charakterystyki podłoża, oraz od rozkładu obciążenia. Tylko uprawniony i doświadczony projektant po uwzględnieniu danych od dostawców wózków i regałów ma wiedzę i umiejętnościami do określenia czy dana posadzka nadaje się do użytkowania w planowany sposób. Żaden przedstawiciel firm handlujących systemami składowania lub mechanicznymi urządzeniami do ich obsługi nie może odpowiedzialnie zapewnić o jakości posadzki.

Zgodnie z normą PN-EN 15629 dotyczącą specyfikacji urządzeń do składowania podmiot specyfikujący ma obowiązek poinformowania dostawcę regałów o kilku charakterystykach posadzki:

– powinien on określić materiał z jakiego wykonana jest posadzka i czy ma ona jakieś dodatkowe warstwy wierzchnie,

– w przypadku posadzek betonowych należy podać grubość  posadzki, klasę betonu oraz określić czy beton będzie zarysowany gdyż wpływa to na zaprojektowanie stopy słupów regałowych oraz dobór odpowiednich kotew,

– istotne jest zweryfikowanie czy w betonie stosowano chemiczne dodatki które mogą powodować korozję stóp i kotew, gdyż może to wymagać stosowania stali nierdzewnych lub innych rozwiązań skutecznie zabezpieczających przed agresją chemiczną,

– podmiot specyfikujący powinien przekazać informacje o możliwym osiadaniu posadzki, tak by projektant regałów mógł zweryfikować czy osiadanie ma istotny wpływ na konstrukcję,

– ponadto podmiot specyfikujący powinien przekazać rysunek z naniesioną siatką dylatacji i informacją o projektowanych ruchach względnych oddylatowanych części posadzki w miejscach gdzie może być to istotne dla regałów,

– w końcu podmiot specyfikujący powinien przekazać informacje o obecności cięgien sprężających, zbrojenia, przewodów elektrycznych czy innych instalacji wewnątrz płyty których należałoby unikać przy wierceniu.

 

3.    ODPOWIEDZIALNOŚĆ DOSTAWCY SYSTEMÓW SKŁADOWANIA

Dostawca systemów składowania powinien określić swoje wymagania co do posadzki, przede wszystkim co do jej wytrzymałości i sztywności.

3.1. Wymagania dostawcy systemów składowania co do wytrzymałości posadzki

Projektant regałów powinien przekazać podmiotowi specyfikującemu wartości nacisków punktowych, zarówno długotrwałych, jak i krótkotrwałych, tj. z uwzględnieniem obciążeń od obsługi. Naciski te powinny być oczywiście obliczone za pomocą analizy II-go rzędu, która bierze pod uwagę wpływ odkształceń na rozkład sił wewnętrznych w konstrukcji. Powinny być podane w jednostkach siły wraz z geometrią słupa i stopy jak na przykładowym rysunku poniżej.

Przykładowy rysunek przedstawiający naciski na posadzkę systemu regałowego

Dopełnieniem tych informacji jest plan kotwienia, czyli rzut konstrukcji hali z dokładnie zwymiarowanymi punktami położenia stóp systemu regałowego, naniesionymi maksymalnymi wartościami nacisków w każdym punkcie, oraz szczegółem kotwienia regałów. Taki plan pozwala optymalnie zaprojektować posadzkę z uwzględnieniem rozmieszczenia dylatacji i ewentualnych kolizji kotew ze zbrojeniem.

Mimo, że przy projektowaniu regałów połączenie słupa z posadzką modelowane jest z użyciem rotacyjnej więzi sprężystej moment zginający uzyskany na tej podporze może zostać pominięty przy projektowaniu posadzki. Jego wartość jest pomijalnie mała w stosunku do momentów zginających w płycie posadzki spowodowanych obciążeniem pionowym. Bardzo istotne jest też, aby projektant regałów magazynowych przekazał wartości nacisków dla projektanta posadzki wyrażone w jednostkach siły (np. w kN), a nie naprężeń (np. MPa) wyznaczonych zgodnie z metodą z normy do projektowania regałów PN-EN 15512. Metoda ta bowiem służy tylko dobraniu odpowiedniej grubości stopy ze względu na wytrzymałość na docisk betonu. Nie jest ona niestety zgodna z metodami Eurokodu 2 stosowanego przy projektowaniu konstrukcji betonowych, a więc i posadzek przemysłowych. Projektant posadzki znając wartości sił, oraz geometrię słupa i stopy powinien sam wyznaczyć efektywne pole naprężeń potrzebne do  określenia nośności posadzki.

 

3.2. Wymagania dostawcy systemów składowania co do sztywności posadzki

Na dzień dzisiejszy, zgodnie z PN-EN 15512 projektant regałów może założyć, jeśli nie zostanie poinformowany inaczej, że posadzka jest quasi-sztywna, czyli że jej odkształcenia są pomijalnie małe. Norma ta niestety nie określa dokładnie kiedy nie wolno posadzki uznać za quasi-sztywną, ani jak ewentualnie uwzględniać wpływ odkształcenia posadzki na regał pozostawiając to do rozpatrzenia indywidualnie przez kompetentnego projektanta-statyka.

Przede wszystkim jednak należy odróżniać odkształcenia posadzki od tolerancji jej wykonania. Odkształcenia powstają na skutek przyłożonego obciążenia, w czasie użytkowania i są tym większe im mniej sztywna jest sama płyta posadzki lub podłoże pod nią. O ile równomierne osiadanie posadzki nie jest problemem z punktu widzenia bezpieczeństwa obsługi regałów, o tyle osiadanie nierównomierne generuje wzrost kąta obrotu powierzchni posadzki w stosunku do poziomu, czyli „przewraca” regał.

Wpływ osiadania posadzki na konstrukcję regału

Osiadanie nierównomierne przy założeniu stałej sztywności płyty posadzki i podłoża może występować na skrajach płyty, oraz w miejscach jej nierównomiernego obciążenia, np. przy słupach regałów, podestów czy maszyn. Pochylenie posadzki prowadzi do odchylenia od pionu ram regału, zwłaszcza gdy występuje w kierunku w poprzek drogi transportowej. Przy wysokości ramy sięgającej nawet kilkanaście metrów już niewielki kąt obrotu φ skutkuje znacznym wychyleniem δ, które nie może być pominięte w analizie muszącej przecież uwzględniać efekty II-go rzędu.

Norma PN-EN 15620 dotycząca tolerancji, odkształceń i luzów manipulacyjnych określa, że przy projektowaniu regałów obsługiwanych automatycznie (przez układnice) posadzkę można uznać za quasi-sztywną, a więc jej odkształceń można nie uwzględniać w obliczeniach zachowując wymagany poziom bezpieczeństwa jeśli:

– kątowy obrót płyty posadzki w każdym jej miejscu nie przekracza arctg 1/2000,

– odkształcenie pionowe posadzki nie przekracza nigdzie 1/2000 wysokości magazynu,

– odkształcenie pionowe posadzki nie przekracza nigdzie 1/2000 szerokości magazynu.

Są to dość restrykcyjne wymagania, które oczywiście zwiększają cenę posadzki. Powodowane są one nawet nie tyle względem wytrzymałości regału co ograniczeniem jego odkształceń. Systemy automatyczne nie dość, że często są bardzo wysokie (nawet ponad 20 metrów), projektowane są z minimalnymi luzami manipulacyjnymi aby zajmować jak najmniej przestrzeni, oraz obsługiwane są bez udziału człowieka co z jednej strony eliminuje możliwość błędu ludzkiego, ale z drugiej nie pozwala uwzględniać na bieżąco ewentualnych odkształceń przy pozycjonowaniu ładunku. Już nawet tak małe osiadanie, jak 1mm na odcinku 2m przy regale o wysokości 20 metrów powoduje odchylenie szczytu regału o 1 cm. Większe odchylenie wraz z odchyleniem masztu układnicy i wszelkimi imperfekcjami montażowymi może doprowadzić do kolizji, awarii, a nawet tragedii.

Niestety na dzień dzisiejszy norma PN-EN 15620 podobnie jak norma do projektowania PN-EN 15512, ani żadne inne wytyczne branżowe nie precyzują jasno kiedy posadzkę można uznać za quasi-sztywną dla innych systemów regałowych. Obowiązkiem inwestora jest więc poinformowanie projektanta regałów o możliwych odkształceniach posadzki, a obowiązkiem projektanta regałów jest uwzględnienie ich przy projektowaniu bezpiecznej konstrukcji.

Podobnie jest w przypadku dylatacji w posadzce. Normy regałowe zalecają unikać dylatacji przebiegających pod konstrukcją regałów. W przypadku gdy jest to niemożliwe podmiot specyfikujący musi powiadomić dostawcę systemu regałowego o projektowanych przemieszczeniach względnych oddzielonych dylatacją płyt posadzki. Problem stanowią tu najczęściej dylatacje konstrukcyjne, gdzie w przeciwieństwie do dylatacji przeciwskurczowych przemieszczenia te mogą mieć znaczący wpływ na stateczność lekkich i wrażliwych konstrukcji regałów. Niezależnie od sprawdzenia wytrzymałości regałów zawsze należy rozpatrywać siatkę dylatacji w posadzce aby zapewnić minimalne odległości od krawędzi płyt przy kotwieniu. Kotwy umieszczone zbyt blisko dylatacji mogą powodować pękanie posadzki w tym miejscu.

Przykłady zachowania odpowiedniej i zbyt małej odległości kotew od dylatacji

 

3.3. Wymagania dostawcy systemów składowania co do tolerancji wykonania posadzki

Kolejnym, bardzo ważnym kryterium dotyczącym posadzki jest tolerancja jej wykonania. Norma PN-EN 15620 prezentuje wymagania co do płaskości i wypoziomowania posadzki w zależności od klasy regałów. Nie zawiera ona niestety informacji dotyczących wszystkich typów systemów składowania. Oczywiście tolerancja wykonania posadzki w większości przypadków nie wpływa ani na stateczność, ani na możliwość zmontowania regałów, gdyż wszelkie nieznaczne nierówności można zniwelować za pomocą stalowych podkładek lub podlewek z zaczynu cementowego. Kryteria dokładności wykonania posadzek gwarantują jednak bezpieczeństwo obsługi regału przy założonych w projekcie współczynnikach bezpieczeństwa. Zwłaszcza w przypadku regałów z bardzo wąską ścieżką transportową (VNA) niewielkie nawet pochylenie przy wysokim regale prowadzi do znacznego wychylenia masztu wózka od pionu i grozi kolizją. Jazda wózkiem w wąskiej ścieżce z podniesionym ładunkiem po niewystarczająco płaskiej nawierzchni może z kolei doprowadzić do niebezpiecznego „rozhuśtania” ładunku. Ostatecznie należy zawsze spełniać bardziej restrykcyjne spośród wymagań co do tolerancji wykonania posadzki dostawców wózków i systemów składowania.

 

4.    PODSUMOWANIE

Zapewnienie bezpiecznej i komfortowej obsługi regałów magazynowych wymaga aby inwestor zagwarantował, że posadzka jest odpowiednia, to znaczy, że jest wystarczająco wytrzymała, sztywna i dokładnie wykonana. Odpowiedzialnością inwestora w świetle norm regałowych jest dostarczenie właściwych danych do dostawcy regałów, wózków oraz projektanta i wykonawcy posadzki i wymaganie od tych stron ich uwzględnienia.

 

5.    BIBLIOGRAFIA

PN-EN 15878 Stalowe statyczne systemy składowania. Terminy i definicje.

PN-EN 15512 Stalowe statyczne systemy składowania. Regały paletowe o zmiennej konfiguracji. Zasady projektowania konstrukcji.

PN-EN 15620 Statyczne systemy składowania. Regały paletowe o zmiennej konfiguracji. Tolerancje, odkształcenia i luzy manipulacyjne

PN-EN 15629 Statyczne systemy składowania. Specyfikacja urządzeń do składowania.

PN-EN 15635 Statyczne systemy składowania. Zastosowanie i utrzymanie urządzeń do składowania.