Posadzka w hali magazynowej jest dla regałów tym samym, co stopy i ławy fundamentowe dla każdej konstrukcji budowlanej. Musi ona bezpiecznie i bez znaczących odkształceń przenieść obciążenie na podłoże. Systemy wysokiego składowania generują wielotonowe naciski, skupione na bardzo małej powierzchni, które muszą być wzięte pod uwagę przy projektowaniu posadzki lub przy sprawdzaniu jej nośności w przypadku, kiedy obiekt istnieje już przy planowaniu wyposażenia.
Od autora
Jestem inżynierem-statykiem w firmie NEDCON Silesia. Jestem także jej delegatem do prac w grupach technicznych Europejskiej Federacji Regałowej (ERF), która jest częścią struktury szerzej znanego FEM-u (Europejskiej Federacji Składowania), zajmującą się regałami magazynowymi. W grupach tych wspólnie z najlepszymi ekspertami na kontynencie pracujemy nad dokumentami wyznaczającymi standardy bezpiecznego projektowania, w tym także nad rewizją obowiązujących norm do projektowania, użytkowania i specyfikacji systemów regałowych.
Tym artykułem chciałbym zwrócić uwagę na często niestety zapomniany lub omijany temat posadzki w magazynie. Jednym z podstawowych aspektów bezpiecznego i komfortowego użytkowania systemów składowania jest zadbanie o to, by posadzka bezawaryjnie przenosiła specyficzne obciążenia od regałów magazynowych. Zagadnienie to nie jest jedynie drobnym szczegółem, ale wręcz fundamentem uczciwego i odpowiedzialnego planowania inwestycji.
Każdy inwestor musi być świadomy, że odpowiada za wyspecyfikowanie wymagań dla dostawców regałów i wózków magazynowych, jak również dla projektanta i wykonawcy posadzki. Jego zadaniem jest więc zagwarantowanie sprawnego przepływu informacji między tymi wszystkimi stronami. To pozwoli ostatecznie cieszyć się udaną i bezpieczną inwestycją.
Każdy inwestor musi być świadomy, że odpowiada za wyspecyfikowanie wymagań dla dostawców regałów i wózków magazynowych, jak również dla projektanta i wykonawcy posadzki. Jego zadaniem jest więc zagwarantowanie sprawnego przepływu informacji między tymi wszystkimi stronami. To pozwoli ostatecznie cieszyć się udaną i bezpieczną inwestycją.
mgr inż. Mariusz Kołodziejczak, NEDCON Silesia
Posadzka w hali magazynowej jest dla regałów tym samym, co stopy i ławy fundamentowe dla każdej konstrukcji budowlanej. Musi ona bezpiecznie i bez znaczących odkształceń przenieść obciążenie na podłoże. Systemy wysokiego składowania generują wielotonowe naciski, skupione na bardzo małej powierzchni, które muszą być wzięte pod uwagę przy projektowaniu posadzki lub przy sprawdzaniu jej nośności w przypadku, kiedy obiekt istnieje już przy planowaniu wyposażenia.
Posadzki przemysłowe muszą spełniać wiele wymagań. Powinny być estetyczne, łatwe w konserwacji, szczelne, antypoślizgowe, odporne na ścieranie i pylenie, a czasem odporne na działanie środków chemicznych. Przede wszystkim jednak muszą być trwałe i wytrzymałe. Muszą umożliwić bezawaryjne przenoszenie obciążeń przez długi okres czasu. To znaczy, że nie mogą one pękać ani zbytnio się odkształcać w czasie użytkowania. Jest to bardzo istotne dla bezpiecznego funkcjonowania systemów składowania.
Posadzki przemysłowe muszą spełniać wiele wymagań. Powinny być estetyczne, łatwe w konserwacji, szczelne, antypoślizgowe, odporne na ścieranie i pylenie, a czasem odporne na działanie środków chemicznych. Przede wszystkim jednak muszą być trwałe i wytrzymałe. Muszą umożliwić bezawaryjne przenoszenie obciążeń przez długi okres czasu. To znaczy, że nie mogą one pękać ani zbytnio się odkształcać w czasie użytkowania. Jest to bardzo istotne dla bezpiecznego funkcjonowania systemów składowania.
Zgodnie z normą EN15629 dotyczącą specyfikacji urządzeń do składowania to PODMIOT SPECYFIKUJĄCY, czyli inwestor lub jego przedstawiciel (np. integrator, inwestor zastępczy) 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. Inwestor powinien otrzymać listę wymagań dotyczących posadzki od dostawców wózków przemysłowych i regałów magazynowych. 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 dysponuje wiedzą 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 zapewnić o jakości posadzki.
Wymagania dostawcy regałów magazynowych odnośnie posadzki zawierają w sobie przede wszystkim warunki wytrzymałości i sztywności. Projektant regałów powinien określić charakterystyczne wartości nacisków punktowych, zarówno długotrwałych, jak i krótkotrwałych, tj. z uwzględnieniem obciążeń od obsługi. Naciski te powinny być oczywiście obliczone za pomocą analizy II 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.
Wymagania dostawcy regałów magazynowych odnośnie posadzki zawierają w sobie przede wszystkim warunki wytrzymałości i sztywności. Projektant regałów powinien określić charakterystyczne wartości nacisków punktowych, zarówno długotrwałych, jak i krótkotrwałych, tj. z uwzględnieniem obciążeń od obsługi. Naciski te powinny być oczywiście obliczone za pomocą analizy II 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.
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 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.
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 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.
Kryterium sztywności płyty posadzki jest aktualnie przedmiotem prac grup roboczych ERF, co zakończy się w niedługim czasie publikacją dokumentu FEM 10.2.14 dotyczącego posadzek przemysłowych. Na dzień dzisiejszy zgodnie z 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.
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.
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 ? skutkuje znacznym wychyleniem ?, które nie może być pominięte w analizie muszącej przecież uwzględniać efekty II rzędu.
Norma 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:
Norma 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 m), to 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 1 mm na odcinku 2 m przy regale o wysokości 20 m 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 norma EN15620, podobnie jak norma do projektowania EN15512, nie precyzuje jasno, kiedy posadzkę można uznać za quasi-sztywną dla innych systemów regałowych. Do czasu pojawienia się dokumentu FEM 10.2.14, o którym wspomniano wcześniej, obowiązkiem inwestora jest poinformowanie projektanta regałów o możliwych odkształceniach posadzki, aby mógł je uwzględnić przy projektowaniu bezpiecznej konstrukcji.
Niestety norma EN15620, podobnie jak norma do projektowania EN15512, nie precyzuje jasno, kiedy posadzkę można uznać za quasi-sztywną dla innych systemów regałowych. Do czasu pojawienia się dokumentu FEM 10.2.14, o którym wspomniano wcześniej, obowiązkiem inwestora jest poinformowanie projektanta regałów o możliwych odkształceniach posadzki, aby mógł je uwzględnić 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, inwestor 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.Zgodnie z normą EN15629, dotyczącą specyfikacji urządzeń do składowania, podmiot specyfikujący ma obowiązek poinformowania dostawcę regałów o kilku dodatkowych 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. W końcu należy przekazać informacje o obecności cięgien sprężających, zbrojenia, przewodów elektrycznych czy innych instalacji wewnątrz płyty, których należałoby unikać przy wierceniu.
Kolejnym, bardzo ważnym kryterium dotyczącym posadzki jest tolerancja jej wykonania. Norma EN15620 prezentuje wymagania co do płaskości i wypoziomowania posadzki, w zależności od klasy regałów. Nie zawiera ona niestety informacji dotyczących wszystkich typów systemów składowania, dlatego bardziej kompletnych wymagań należy spodziewać się we wspomnianym już dokumencie FEM 10.2.14. Oczywiście tolerancja wykonania posadzki w w
iększości 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.
iększości 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.Należy pamiętać, że określone w normie luzy manipulacyjne zapewniają bezpieczną obsługę tylko przy zachowaniu wskazanych przez nią tolerancji. Oczywiście bezpieczeństwo to zależy także od sztywności masztu wózka, dlatego należy zawsze się upewnić, czy wymagania dostawcy wózków co do posadzki nie są bardziej restrykcyjne od wymagań EN15620.
Podsumowując, 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 oraz wymaganie od tych stron ich uwzględnienia.
Podsumowując, 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 oraz wymaganie od tych stron ich uwzględnienia.
