Analiza wybranych czynników w ramach projektowania magazynów wysokoregałowych

Mariusz Kostrzewski 1 Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, Zakład Podstaw Budowy Urządzeń Transportowych, Zespół Naukowo Dydaktyczny Modelowania i Diagnostyki Technicznych Środków Transportu Analiza wybranych czynników w ramach projektowania magazynów wysokoregałowych 1. WPROWADZENIE Rozwój technologicznych rozwiązań stosowanych w logistyce w magazynach spowodował, że budynki o tego typu przeznaczeniu również ulegają zmianom pod względem rozwiązań konstrukcyjnych. Rozważania nad ich konstrukcją powinny być prowadzone z dbałością o czynniki mające wpływ zarówno na proces projektowania jako takiego, ale przede wszystkim powinny brać pod uwagę późniejszą, wieloletnią ich eksploatację z uwzględnieniem ewentualnych zmian funkcjonalno przestrzennych. Zagadnienie klasyfikacji problemów w zakresie projektowania magazynów wysokoregałowych podjęto w poprzednim artykule, tj. Kostrzewski (2014). Przy czym ujęcie tematu w poprzedniej pracy dotyczyło zgrubnego omówienia niektórych aspektów związanych z projektowaniem magazynów wysokoregałowych. W artykule przedstawiono rozważania dotyczące wybranych czynników zewnętrznych wpływających na konstrukcję magazynów wysokoregałowych (głównie w oparciu o źródła w literaturze zagranicznej). Klasyfikacja czynników mających wpływ na projektowanie oraz funkcjonowanie magazynów wysokoregałowych w niniejszym artykule zostaje wzbogacona oraz uporządkowana względem przedstawionej w poprzedniej pracy. Owa klasyfikacja zagadnień, jaką zaproponowano uprzednio, przybrała postać wg następujących punktów: - obciążenie wiatrem, - obciążenie śniegiem, - obciążenia sejsmiczne, - naprężenia wewnętrzne, - temperatura, - nasłonecznienie, - osiadanie budynku, - pole elektromagnetyczne. - ogrzewanie, - ochrona przeciwpożarowa, - inne. Jak podano w artykule Kostrzewski (2014), z braku szczególnych unormowań dla regałów stanowiących istotę konstrukcji magazynów wysokoregałowych 2, należałoby posługiwać się przy ich projektowaniu, eksploatacji i nadzorowaniu co najmniej polską normą PN EN 15635:2010 Stalowe statyczne systemy składowania. Zastosowanie i utrzymanie urządzeń do składowania, a przy tym także normami: PREN 15512 2006 Steel static storage systems adjustable pallet racking systems. Principles for structural design, EN 15620 Steel static storage systems Adjustable pallet racking. Tolerances, 1 markos@wt.pw.edu.pl 2 [M]agazyn wysokoregałowy (w języku angielskim: a high-bay warehouse, a high-rack warehouse lub kolokwialnie a pallet silo, akronim: HBW; w języku niemieckim zaś: Hochregallager, akronim: HRL) to magazyn, którego wysokość minimalna wynosi 12 metrów wg Fijałkowskiego (1995) (bądź też 14 metrów wg VoestAlpine, 2007 ), a obecnie maksymalna wysokość wynosi blisko 50 metrów wg [austriackiego zm. M. Kostrzewski] przedsiębiorstwa VoestAlpine (2007), czego potwierdzenie stanowi niejako informacja podana na stronie VoestAlpine (2014), że najwyższym magazynem wysokoregałowym, skonstruowanym przez jej inżynierów, jest magazyn firmy Krems Finaltechnik GmbH, mierzący 47 m wysokości. Regały w przypadku magazynów wysokoregałowych stanowią stalowe lub żelbetowe (obecnie forma ta jest rzadziej stosowana) konstrukcje nośne dachów i podparcia dla ścian, Kostrzewski (2014, p. 22). Logistyka 4/2015 481

deformations and clearances i EN 15629: 2010 Stalowe statyczne systemy składowania. Specyfikacja urządzeń do składowania. Przedstawiona w niniejszej pracy klasyfikacja jest jednym z jej zasadniczych celów, jako że pozwoli na uszeregowanie zagadnień w zakresie przyszłych rozważań i prac autora. 2. METODA BADAWCZA Za metodę badawczą posłuży tu jedna z metod stosowana w naukach humanistycznych i im pokrewnych. W ramach prac nad artykułem wykorzystana została m.in. metoda jakościowa, której celem była próba zgromadzenia możliwie pełnych informacji dotyczących rozpatrywanego zagadnienia, dostępnych w literaturze krajowej i zagranicznej (kwerenda biblioteczna, w tym zasoby internetowe, odpowiednio weryfikowane). Z kolei przy omówieniu przykładowych czynników zastosowana metoda to metoda analityczna z wykorzystaniem istniejącego oprogramowania komercyjnego. Metody stosowane w badaniach określonych czynników (w przyszłych pracach) zostaną podane w momencie omawiania tychże. 3. KLASYFIKACJA CZYNNIKÓW MAJĄCYCH WPŁYW ZARÓWNO NA PROCES PROJEKTOWANIA JAK I EKSPLOATACJI MAGAZYNÓW WYSOKOREGAŁOWYCH JAKO KONSTRUKCJI PRZESTRZENNYCH Za podstawę opracowania klasyfikacji czynników mających wpływ zarówno na proces projektowania jak i eksploatacji magazynów wysokoregałowych posłużyć może klasyfikacja obciążeń, którym poddawane są budynki i konstrukcje budowlane. Zgodnie z definicją podaną w pracy Szymańskiego (2015), konstrukcja to struktura obiektu, składająca się z ustrojów konstrukcyjnych (kompleksu elementów nośnych), zapewniająca jego stateczność, przenosząca zarazem na podłoże gruntowe ciężar własny budowli czy budynku, oraz działających na nie obciążeń otoczenia atmosferycznego. W przypadku budowli podziemnych, konstrukcja przenosi dodatkowo obciążenie ze strony otaczającego ją ośrodka gruntowego lub górotworu. Podział konstrukcji ze względu na schemat konstrukcyjny jest następujący: - konstrukcja prętowa np. wszelkiego rodzaju układy słupów, podpór, konstrukcje szkieletowe elementy, w których wartość przekroju elementu konstrukcyjnego jest znacznie mniejsza niż jego drugi wymiar czyli długość (np. belki, łuki, ramy, kraty), - konstrukcja powierzchniowa np. parkany, osłony akustyczne autostrad, budynki z wielkiej płyty gdzie dwa wymiary charakteryzujące powierzchnię są znacznie większe od trzeciego wymiaru grubości. W tej grupie wyróżnia się: o powłoki, tj. konstrukcje, których powierzchnia środkowa jest swobodną powierzchnią, w tym także powierzchnią zamkniętą, o konstrukcje płaskie: płyty, gdzie obciążenie zewnętrzne przyłożone jest prostopadle do powierzchni środkowej, tarczownice, gdzie obciążenie zewnętrzne przyłożone jest w płaszczyźnie powierzchni środkowej, - konstrukcja przestrzenna np. zbiorniki, konstrukcje mostów, większość ustroi nośnych budynków i budowli. Wedle powyższego, magazyny wysokoregałowe to zatem konstrukcje przestrzenne. Jako takie muszą przenosić zróżnicowane obciążenia o pochodzeniu z zewnątrz, spoza struktur konstrukcji, oraz z wewnątrz, wywodzących się bezpośrednio z tych struktur. Obciążenia to z kolei wszelkie działania fizyczne, które doprowadzają do zmian postaci układów konstrukcyjnych. W przypadku jednego z podziałów obciążeń wyróżnia się statyczne i dynamiczne. Za statyczne uznaje się obciążenia, których wartość zwiększa się powoli od zera do wartości maksymalnej (np. obciążenie ławy fundamentowej murowaną na niej ścianą, a w przypadku magazynów wysokoregałowych: obciążenie ławy fundamentowej pod wpływem konstrukcji 482 Logistyka 4/2015

stalowych regałów osadzonych na niej), natomiast za dynamiczne uznaje się obciążenia, których wartość zmienia się nagle lub cyklicznie (np. obciążenie mostu spowodowane przejeżdżającym pociągiem, a w przypadku magazynów wysokoregałowych: obciążenie posadzki spowodowane przemieszczeniem się układnicy regałowej). Jest to podział ze względu na dynamikę przyłożenia do konstrukcji. Bardziej adekwatnym wydaje się tu być podział obciążeń ze względu na czas trwania oraz sposób działania. Podając za Wapińską i Popek (2009), podział ten jest następujący: obciążenia stałe, zmienne, wyjątkowe. Obciążenia stałe to takie, których wartość, kierunek i miejsce przyłożenia do konstrukcji nie zmieniają się w czasie ani na etapie jej wznoszenia, ani też w okresie eksploatacji. Zaliczane są do tej grupy np.: ciężar własny stałych elementów konstrukcji budowlanej, ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcie wynikające z ciężaru własnego gruntu. Z kolei obciążenia zmienne charakteryzuje taka zależność, że ich kierunek działania, wartość lub położenie mogą ulegać zmianie w czasie, co dotyczyć może zarówno etapu wznoszenia konstrukcji jak i okresu jej eksploatacji. Obciążenia zmienne dzieli się przede wszystkim na technologiczne oraz środowiskowe. Pierwsze z dwóch rodzajów zależne są od funkcji i sposobu użytkowania budowli, zaś drugie uzależnione są od wpływu środowiska, w którym budowla jest wznoszona i następnie poddawana eksploatacji. W grupie obciążeń zmiennych wyróżnia się także obciążenia zmienne w całości długotrwałe, zmienne w części długotrwałe oraz zmienne w całości krótkotrwałe. Obciążenia zmienne w całości długotrwałe to np.: ciężar własny tych części konstrukcji, których położenie może ulegać zmianie w czasie trwania budowy (w przypadku magazynów wysokoregałowych: ciężar własny konstrukcji regałów stalowych przyrastający w czasie budowy tego typu obiektów logistycznych), ciężar własny urządzeń na stałe związanych z użytkowaniem budowli, ciężar własny i parcie ciał sypkich, cieczy i gazów wypełniających urządzenia lub transportowanych przez nie w czasie użytkowania, obciążenie gruntem budowli zagłębionych w gruncie, obciążenie temperaturą powstałą podczas użytkowania urządzeń stałych, parcie wody o stałym poziomie zwierciadła. Obciążenia zmienne w części długotrwałe to np. obciążenia pochodzące od suwnic, ładowarek, wyciągarek i innych urządzeń używanych w czasie eksploatacji konstrukcji (w przypadku magazynów wysokoregałowych: układnic regałowych wysokiego podnoszenia), obciążenia stropów w pomieszczeniach magazynowych, mieszkalnych itp., co w przypadku magazynów wysokoregałowych ma nieznaczny wpływ, bowiem obciążenia pochodzące od ciężaru własnego dachu mogą być pomijalne z racji lekkości dachu, ciężar ludzi, urządzeń i materiałów w miejscach remontu maszyn i urządzeń, parcie wody o zmiennym poziomie zwierciadła, siły wywołane nierównomiernym osiadaniem podłoża, ciężar pyłu, gdy się gromadzi itp. Obciążenia zmienne w całości krótkotrwałe to np. obciążenie termiczne pochodzenia klimatycznego: oblodzenie, obciążenie wiatrem, parcie kry lodowej, obciążenie śniegiem, obciążenie wywołane specyfiką produkcji materiałów budowlanych, obciążenia powstające w czasie transportu i montażu konstrukcji. Obciążenia wyjątkowe są to obciążenia wynikające ze zdarzeń o niskim prawdopodobieństwie wystąpienia, ale możliwych w czasie eksploatacji budowli (np. uderzenia pojazdów, w przypadku magazynów wysokoregałowych potencjalnie stosowanych środków transportu wewnętrznego innych niż układnice regałowe, trzęsienia ziemi, powódź, wiatr huraganowy, wybuch pożaru lub spowodowane nierównomiernym osiadaniem konstrukcji). Traktując powyższe treści jako punkt wyjścia opracowano, wraz z ujęciem zagadnień zawartych we wspomnianych wyżej normach, klasyfikację czynników mających wpływ zarówno na proces projektowania i eksploatacji magazynów wysokoregałowych jako konstrukcji przestrzennych. Klasyfikacja czynników mających wpływ zarówno na proces projektowania i proces eksploatacji magazynów wysokoregałowych jako konstrukcji przestrzennych, nie publikowana w poprzednich pracach autora, przyjmuje następującą postać: - Obciążenia stałe: A.1. Obciążenie ławy fundamentowej pod wpływem konstrukcji stalowych regałów osadzonych na niej, A.2. Ciężar własny stałych elementów konstrukcji stalowych regałów w okresie eksploatacji, A.3. Ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcie wynikające z ciężaru własnego gruntu wokół konstrukcji magazynu wysokoregałowego, Logistyka 4/2015 483

A.4. Inne, niezdefiniowane powyżej, - Obciążenia zmienne: B.1. Zmienne technologiczne, zależne od funkcji obiektu i sposobu jego użytkowania, B.2. Zmienne środowiskowe, zależne od środowiska, w którym obiekt się znajduje, B.3. Obciążenia zmienne w całości długotrwałe: B.3.1. Ciężar własny konstrukcji regałów stalowych, przyrastający w czasie budowy tego typu obiektów logistycznych, B.3.2. Ciężar własny urządzeń na stałe związanych z użytkowaniem magazynu wysokoregałowego, B.3.3. Ciężar własny i parcie ciał sypkich, cieczy i gazów wypełniających urządzenia lub transportowanych przez nie w czasie użytkowania, B.3.4. Obciążenie gruntem budowli zagłębionych w gruncie, B.3.5. Obciążenie temperaturą powstałą podczas użytkowania urządzeń stałych, B.3.6. Parcie wody o stałym poziomie zwierciadła, B.3.7. Inne, niezdefiniowane powyżej, B.4. Zmienne w części długotrwałe: B.4.1. Obciążenia pochodzące od suwnic, ładowarek, wyciągarek i innych urządzeń używanych w czasie eksploatacji konstrukcji, w przypadku magazynów wysokoregałowych: układnic regałowych wysokiego podnoszenia, B.4.2. Obciążenia stropów w pomieszczeniach magazynowych, mieszkalnych itp., co w przypadku magazynów wysokoregałowych ma nieznaczny wpływ, bowiem obciążenia pochodzące od ciężaru własnego dachu mogą być pomijalne z racji lekkości dachu w porównaniu z konstrukcją regałów, na których dach jest oparty, B.4.3. Ciężar ludzi, urządzeń i materiałów w miejscach remontu maszyn i urządzeń, w przypadku magazynów wysokoregałowych dotyczyć może głównie okresu wznoszenia budowli, B.4.4. Parcie wody o zmiennym poziomie zwierciadła, siły wywołane nierównomiernym osiadaniem podłoża, ciężar pyłu, gdy się gromadzi, B.5. Zmienne w całości krótkotrwałe: B.5.1. Obciążenie wiatrem, B.5.2. Obciążenie śniegiem, B.5.2. Obciążenie wywołane oblodzeniem, B.5.3. Naprężenia wewnętrzne, B.5.4. Oddziaływanie termiczne klimatyczne, B.5.5. Oddziaływanie termiczne środowiskowe, w tym nasłonecznienie, B.5.6. Obciążenie wywołane specyfiką produkcji materiałów budowlanych, B.5.7. Obciążenia powstające w czasie transportu i montażu konstrukcji. - Obciążenia wyjątkowe: C.1. Obciążenia sejsmiczne, w tym trzęsienia ziemi, tąpnięcia ziemi, C.2. Uderzenia pojazdów, a w przypadku magazynów wysokoregałowych potencjalnie stosowanych środków transportu wewnętrznego innych niż układnice regałowe lub środków transportu zewnętrznego, C.3. Powódź, C.4. Wiatr huraganowy, C.5. Wybuch pożaru, C.6. Spowodowane nierównomiernym osiadaniem konstrukcji (wewnętrzne/zewnętrzne). W artykule Kostrzewski (2014) omówieniu poddano przegląd literatury dotyczący wybranych zagadnień powyższej klasyfikacji. Były to: obciążenie wiatrem, zwane tamże oddziaływaniem Kostrzewski (2014, pp. 24-25), a także obciążenie śniegiem Kostrzewski (2014, pp. 25) oraz naprężenia wewnętrzne Kostrzewski (2014, pp. 26-27), także w Kostrzewski (2013) zgrupowane w bieżącym artykule jako obciążenia zmienne w całości krótkotrwałe. Ponadto omówieniu podległ przegląd literatury w zakresie obciążeń sejsmicznych Kostrzewski (2014, pp. 25-26) znajdujących się w bieżącym artykule 484 Logistyka 4/2015

w grupie obciążeń wyjątkowych. Omówieniu podległy zatem jedynie wybrane typy obciążeń z grupy obciążeń zmiennych. W kolejnym rozdziale omówieniu poddany zostanie jeden z przypadków obciążeń o stałym charakterze. Będzie nim ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcie wynikające z ciężaru własnego gruntu, upatrywane tu jako obciążenia pochodzenia zewnętrznego. 4. CIĘŻAR WŁASNY GRUNTU W STANIE RODZIMYM, W TYM NASYPÓW I ZASYPÓW ORAZ PARCIE WYNIKAJĄCE Z CIĘŻARU WŁASNEGO GRUNTU, JAKO OBCIĄŻENIA MAJĄCE WPŁYW NA FUNDAMENTY MAGAZYNU WYSOKOREGAŁOWEGO Ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcie wynikające z ciężaru własnego gruntu, upatrywane tu są jako obciążenia typu stałego. Zagadnienie rozpatrywane jest na ogół z uwzględnieniem parcia wody o stałym poziomie zwierciadła, które co prawda przynależy do grupy obciążeń zmiennych w całości długotrwałych niemniej jednak dla porównania doprowadzono do uzyskania wyników raz z uwzględnieniem tego rodzaju obciążeń, a raz bez ich uwzględnienia. Zagadnienie zostało rozpatrzone w dwóch punktach. W pierwszym z nich wzięto pod uwagę obciążenia spowodowane ciężarem nawierzchni, gruntu, budowli i wody gruntowej w pierwszym przypadku bez występowania zwierciadła wody gruntowej, natomiast w drugim przypadku uwzględniono występowanie zwierciadła wody gruntowej (poruszono zagadnienie tzw. piezometrycznego poziomu zwierciadła wody gruntowej). W drugim punkcie omówieniu poddano obciążenia wynikające z obciążenia naziomu, w pierwszym przypadku bez uwzględnienia narzuconego pola powierzchni oddziaływania, a w drugim przypadku przeciwnie. Na potrzeby rozpatrywanego zagadnienia przyjęto, że magazyn wysokoregałowy jest zamkniętą bryłą o wymiarach: 115 m (długość) x 18 m (szerokość) x 30 m (wysokość); wymiary na podstawie PhaidonAtlas (2003). Rozpatrywana jest tu tylko ta część magazynu wysokoregałowego, która jest zagłębiona w gruncie na głębokości 3,5 m (wymiar nie wliczony do wysokości budynku, oszacowany na podstawie rysunku w PhaidonAtlas (2003); oszacowanie poczynione zostało z uwagi na brak dostępnych informacji na temat szczegółów technicznych budynku). Wyniki obliczeń poczynionych z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego przedstawiono poniżej. 4.1. Obciążenie spowodowane ciężarem nawierzchni, gruntu, budowli i wody gruntowej W przypadku obciążenia spowodowanego ciężarem nawierzchni, gruntu, budowli i wody gruntowej w pierwszym przypadku nie uwzględniono występowania zwierciadła wody gruntowej. Rozważając tytułowe obciążenie części ściany pionowej magazynu wysokoregałowego, zagłębionej w gruncie, w przypadku jej górnej krawędzi, dla następujących danych: o zagłębienie płyty dolnej z d = 3,5 m, o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5 (wartość współczynnika zależy od podłoża i w innych przypadkach wynosi: żwir lub pospółka K 0 = 0,5, piasek gruby lub średni K 0 = 0,5, piasek drobny lub pylasty K 0 = 0,5, grunt mało spoisty K 0 = 0,6, grunt średnio spoisty K 0 = 0,6); o ciężar objętościowy γ = 26,0 kn/m 3, przyjęto na podstawie informacji podanych w publikacji: Cała (2015); - nawierzchnia o ciężarze g n = 8,5 kn/m 2 ; - piezometryczny poziom zwierciadła wody gruntowej (PPW, Pectore-Eco (2012, p. 12)): o poniżej dolnej płyty (zatem nie jest brany pod rozwagę), uzyskano następujące wartości obciążeń: - obciążenie charakterystyczne: g h = g n K 0 = 8,5 kn/m 2 0,5 = 4,250 kn/m 2 ; - Obciążenie obliczeniowe: g h,0 = g h γ f = 4,250 kn/m 2 1,2 = 5,100 kn/m 2. W przypadku gruntu o kontrolowanym sposobie zagęszczenia γ f = 1,1. Sytuację i uzyskane wyniki prezentuje rys. 1.a. Logistyka 4/2015 485

a. b. Rys. 1. Obciążenia spowodowanego ciężarem nawierzchni, gruntu, budowli i wody gruntowej a. bez uwzględnienia występowania zwierciadła wody gruntowej, b. z uwzględnieniem występowania zwierciadła wody gruntowej (na rysunkach znajdują się wartości charakterystyczne obciążeń) Źródło: Kalkulator obliczeń normowych, wersja demonstracyjna v. 1.5.1.1830. W przypadku obciążenia spowodowanego ciężarem nawierzchni, gruntu, budowli i wody gruntowej w drugim przypadku uwzględniono występowanie zwierciadła wody gruntowej. Rozważając tytułowe obciążenie części ściany pionowej magazynu wysokoregałowego, zagłębionej w gruncie, w przypadku jej górnej krawędzi, dla następujących danych: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; o ciężar objętościowy γ = 26,0 kn/m 3 ; - nawierzchnia o ciężarze g n = 8,5 kn/m 2 ; - piezometryczny poziom zwierciadła wody gruntowej (PPW): o powyżej dolnej płyty, h w = 1,0 m; uzyskano następujące wartości obciążeń: - obciążenie charakterystyczne: g h = g n K 0 = 8,5 kn/m 2 0,5 = 4,250 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: g h,0 = g h γ f = 4,250 kn/m 2 1,2 = 5,100 kn/m 2 ; Sytuację i uzyskane wyniki prezentuje rys. 1.b. Jako że wody gruntowe znajdują się znacznie niżej niż górna krawędź ściany pionowej, wyniki nie odbiegają od poprzednich. Rozważając tytułowe obciążenie części ściany pionowej magazynu wysokoregałowego, zagłębionej w gruncie, w przypadku jej dolnej krawędzi, przy braku uwzględnienia występowania zwierciadła wody gruntowej, dla następujących danych: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; o ciężar objętościowy γ =26,0 kn/m 3 ; - nawierzchnia o ciężarze g n = 8,5 kn/m 2 ; - piezometryczny poziom zwierciadła wody gruntowej (PPW): o poniżej dolnej płyty (zatem nie jest brany pod rozwagę), uzyskano następujące wartości obciążeń: 486 Logistyka 4/2015

- obciążenie charakterystyczne: g h = (g n + γ z d ) K 0 = (8,5 kn/m 2 +26,0 kn/m 3 3,5 m) 0,5 = 49,750 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe (γ f współczynnik obciążena): g h,0 = g h γ f = 49,750 kn/m 2 1,2 = = 59,700 kn/m 2. Rozważając tytułowe obciążenie ściany pionowej w przypadku jej dolnej krawędzi, przy uwzględnieniu występowania zwierciadła wody gruntowej, dla następujących danych: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; o ciężar objętościowy γ =26,0 kn/m 3 ; - nawierzchnia o ciężarze g n = 8,5 kn/m 2 ; - piezometryczny poziom zwierciadła wody gruntowej (PPW): - powyżej dolnej płyty, h w = 1,0 m; uzyskano następujące wartości obciążeń: - obciążenie charakterystyczne (z w głębokość na której znajduje się zwierciadło wody): g' h = (g n + γ z w ) K 0 + (γ' K 0 + γ Dw) h w = (8,5 kn/m 2 + 26,0 kn/m 3 2,50 m) 0,5 + + (16,00 kn/m 3 0,5+10,0 kn/m 3 ) 1,0 m= 54,750 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: g' h,0 = g' h γ f = 54,750 kn/m 2 1,2 = 65,700 kn/m 2. Rozważając tytułowe obciążenie ściany pionowej w przypadku poziomu zwierciadła wody gruntowej, przy uwzględnieniu występowanie zwierciadła wody gruntowej, dla następujących danych: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; o ciężar objętościowy γ =26,0 kn/m 3 ; - nawierzchnia o ciężarze g n = 8,5 kn/m 2 ; - piezometryczny poziom zwierciadła wody gruntowej (PPW): - powyżej dolnej płyty, h w = 1,0 m; uzyskano następujące wartości obciążeń: - obciążenie charakterystyczne: g h = (g n + γ z w ) K 0 = (8,5 kn/m 2 +26,0 kn/m 3 2,50 m) 0,5 = = 36,750 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: g h,0 = g h γ f = 36,750 kn/m 2 1,2 = 44,100 kn/m 2. a. b. Rys. 2. Obciążenia wynikające z obciążenia naziomu: a. w polu o nieograniczonej powierzchni, b. w polu o ograniczonej powierzchni (na rysunkach znajdują się wartości charakterystyczne obciążeń) Źródło: Kalkulator obliczeń normowych, wersja demonstracyjna v. 1.5.1.1830. Logistyka 4/2015 487

Obciążenie narasta liniowo, a w przypadku występowania wód gruntowych, poniżej ich górnego poziomu wód gruntowych, narasta szybciej (rys. 1. a, b). A zatem odpowiednio wytrzymałe wzmocnienie fundamentów byłoby w tym przypadku wskazane (oddzielnie należałoby rozważyć także wzmocnienie fundamentów dla konstrukcji regałów). 4.2. Obciążenie wynikające z obciążenia naziomu Naziomem jest grunt przylegający do bocznych ścian fundamentu. Rozważając obciążenie wynikające z obciążenia naziomu ściany pionowej w przypadku jej górnej krawędzi, dla następujących danych: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; n = 1,4; - obciążenie naziomu: o obciążenie p n = 5,000 kn/m 2 w polu o nieograniczonej powierzchni, - nawierzchnia o grubości h n = 0,2 m; o obciążenie równomierne w poziomie spodu nawierzchni p t = 5,000 kn/m 2 ; uzyskano następujące wartości obciążeń (rys. 2.): - obciążenie charakterystyczne: p h = 3,000 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: p h,0 = p h γ f = 3,000 kn/m 2 1,2 = 3,600 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: p h,0 = p h γ f = 3,000 kn/m 2 1,2 = 3,600 kn/m 2. Przy narzuconym polu powierzchni oddziaływania wyniki przyjmują następującą postać: o piasek gruby lub średni K 0 = 0,5; n = 1,4; - obciążenie naziomu: o obciążenie p n = 5,00 kn/m 2 w polu o powierzchni a x b = 115,0 m x 18,0 m; - nawierzchnia o grubości h n = 0,2 m; o obciążenie równomierne w poziomie spodu nawierzchni p t = 4,870 kn/m 2 w polu o powierzchni a t x b t = 115,40 m x 18,40 m, - obciążenie charakterystyczne: p h = 3,000 kn/m 2 ; - obciążenie obliczeniowe: p h,0 = p h γ f = 3,000 kn/m 2 1,2 = 3,600 kn/m 2. W przypadku dolnej krawędzi ściany pionowa oraz płyty dolnej wyniki nie odbiegają od przytoczonych powyżej, zatem nie zostają tu zamieszczone. 5. PODSUMOWANIE W artykule przedstawiono rozważania dotyczące wybranych czynników zewnętrznych wpływających na konstrukcję magazynów wysokoregałowych. Podano przykład obliczeniowy dotyczący ciężaru własnego gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcia wynikającego z ciężaru własnego gruntu jako obciążenia typu stałego. Zagadnienie rozpatrzono także z uwzględnieniem parcia wody o stałym poziomie zwierciadła, które z kolei przynależy do grupy obciążeń zmiennych w całości długotrwałych. Obliczeń dokonano na przykładzie magazynu wysokoregałowego z odniesieniem do zaleceń zawartych w polskich normach. Koniecznym byłoby porównanie przedstawionych obliczeń z dokonanymi przez projektantów wspomnianego powyżej magazynu wysokoregałowego, niemniej jednak utajnienie dokumentacji projektowej uniemożliwia dokonanie analizy komparystycznej. 488 Logistyka 4/2015

Omówiony czynnik tj. ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, w tym nasypów i zasypów oraz parcie wynikające z ciężaru własnego gruntu wokół konstrukcji magazynu wysokoregałowego, nie ma w szerszym rozumieniu nic wspólnego z podstawowymi zagadnieniami skupionymi wokół logistyki, w tym w szczególności z funkcjami magazynowymi pełnionymi w systemie logistycznym. Niemniej jednak czynnik, jako obciążenie stałe, wpływa na długookresową eksploatację budynku, a dotyczące go obliczenia w zakresie etapu projektowania budynku (a następnie jego odbioru wobec późniejszej eksploatacji) są wedle mniemania autora niezwykle istotne. W artykule zaproponowano także klasyfikację czynników mających wpływ na projektowanie jak i późniejszą eksploatację magazynów, w szczególności wysokoregałowych. Dokonana została w oparciu o obszerny, a mimo to wciąż fragmentaryczny przegląd literatury, a zatem nie wyklucza się przepracowania klasyfikacji w późniejszych artykułach. PODZIĘKOWANIA Autor pragnie wyrazić wdzięczność Dziekanowi Wydziału Transportu w Politechnice Warszawskiej za przyznanie pro rozwojowego grantu dziekańskiego na rok 2015 (źródło finansowania artykułu), a ponadto Panom: prof. Andrzejowi Chudzikiewiczowi, prof. Tomaszowi Ambroziakowi oraz dr. Januszowi Fijałkowskiemu za liczne inspiracje. Streszczenie Rozważając tematykę projektowania magazynów wysokoregałowych należy wziąć pod uwagę nie tylko stosowane technologie, organizację pracy, wyposażenie techniczne, a przede wszystkim infrastrukturę. Powodem ku temu jest fakt, że infrastruktura tego typu magazynów stanowi jednolitą część z otaczającymi ją elementami, tj. dachem i ścianami. Wobec tego rozważyć warto szereg czynników mających wpływ na wieloletnie, sprawne i, co równie istotne, bezpieczne funkcjonowanie takiego budynku. W związku z tym w artykule omówiona została klasyfikacja czynników zewnętrznych i wewnętrznych rozpatrywanych przy projektowanie magazynów wysokoregałowych. Podana i omówiona została także przykładowa analiza jednego z czynników dotycząca bliskiego otoczenia budynku. Słowa kluczowe: magazyn wysokoregałowy, infrastruktura magazynowa Analysis of chosen issues in high bay warehouse designing Abstract Considering the issues of high bay warehouses designing not only the technologies, work organization, technical equipment should be taken into account. The most of all infrastructure should be. The reason for this is the fact that infrastructure in this type of warehouses provides a single part with the surrounding elements, i.e. its roof and walls. Therefore, it is worth to consider a number of factors affecting the long term, efficient and, more importantly, safe operation of such a building. Therefore, in the paper the classification of internal and external factors considered in high-bayefe warehouse designing is discussed. An example analysis of one of the factors, connected to building surrounding, is given and discussed. Key-words: high-bay warehouse, warehouse infrastructure LITERATURA [1] Cała M., 2015, Mechanika gruntów, http://home.agh.edu.pl/~cala/prezentacje/1wyklad_zg.pdf, dostęp on line: 8 maja 2015 r. [2] EN 15620: 2010 Steel static storage systems Adjustable pallet racking. Tolerances, deformations and clearances. [3] EN 15629: 2010 Stalowe statyczne systemy składowania. Specyfikacja urządzeń do składowania. [4] Fijałkowski J., 1995, Technologia magazynowania, wybrane zagadnienia, Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1995, ISBN 8386569336. [5] Kostrzewski M., 2014, Przegląd problemów w zakresie projektowania magazynów wysokoregałowych, Gospodarka Materiałowa & Logistyka, No. 11/2014, ISSN 1231 2037, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, pp. 22 30 (płyta CD). Logistyka 4/2015 489

[6] Kostrzewski M., 2013, Loads Analysing In Pallet Racks Storage Elevation, CLC 2013: Carpathian Logistics Congress Proceedings (reviewed version), ISBN 978 80 87294 50 5, pp. 260 265. [7] Pectore Eco, 2012, Identyfikacja oddziaływań zmian poziomów wód podziemnych w regionie wodnym Dolnej Wisły z uwzględnieniem zmian klimatu, raport, Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Gdańsku, Gliwice [8] PhaidonAtlas, 2003, http://phaidonatlas.com/building/high bay warehouse sedus stoll/1200, dostęp on line: 8 maja 2015 r. [9] PN 77 B 02011: 1997 Obciążenia w obliczeniach statycznych Obciążenie wiatrem. [10] PN 80/B 02010 Obciążenie w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem. [11] PN 81/B 03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie. [12] PN 82/B 02001 Obciążenia stałe. [13] PN 82/B 02003 Podstawowe obciążenia technologiczne i montażowe. [14] PN 88/B 02014 Obciążenie gruntem. [15] PN 90/B 03200 Konstrukcje stalowe. [16] PN EN 1991 1 3: 2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje Cześć 1 3: Oddziaływania ogólne Obciążenie śniegiem. [17] PN EN 1991 1 4: 2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje Cześć 1 4: Oddziaływania ogólne Oddziaływania wiatru. [18] PN EN 15635:2010 Stalowe statyczne systemy składowania. Zastosowanie i utrzymanie urządzeń do składowania. [19] PREN 15512 2006 Steel static storage systems adjustable pallet racking systems. Principles for structural design. [20] SSI SCHAEFER, 2012, Construction of a Clad Rack High Bay Warehouse in Fast Motion, 12 października 2012 r., https://www.youtube.com/watch?v=juepjfm22ew, dostęp on line 20 kwietnia 2015 r. [21] Szymański (2015), Budowle i konstrukcje w ochronie zabytków, http://zasoby.open.agh.edu.pl/~08tszymanski/ data/konstrukcja.html, dostęp on line 20 kwietnia 2015 r. [22] Wapińska B., Popek M., 2009, Podstawy budownictwa, WSiP Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2009. [23] VoestAlpine, 2007, http://www.voestalpine.com/finaltechnik/de/products/storage_technology/highbay_ warehouse/highbay_warehousing.html, dostęp on line: 5 stycznia 2007 r. [24] VoestAlpine, 2014, http://www.voestalpine.com/blog/en/commitment/openspace commitment/voestalpine krems finaltechnik high bay warehousing data facts/, dostęp on line: 6 sierpnia 2014 r. 490 Logistyka 4/2015