blog

Magazijnvloer: de dragende functies

Warehousing

Magazijnvloer: de dragende functies

De componenten vloer, magazijntrucks en opslagmethodieken hebben een functioneel verband. Steeds meer wordt er aandacht gegeven aan de vloertoleranties die van belang zijn bij de toepassing van de geavanceerde en de standaard magazijntrucks; waarbij mag worden opgemerkt dat er inmiddels een aantal vloerbedrijven zijn die een hoogwaardige vloer kunnen afleveren, voor wat betreft de eisen van de vloertoleranties.

Hoe is het gesteld met de draagkracht en het ontstaan van de diverse soorten vloerbelasting? We moeten hierbij benadrukken, dat het doel waarvoor de vloer gebruikt gaat worden van groot belang is, ook in relatie tot de zich wijzigende omstandigheden. Het is gebruikelijk dat de gewenste draagkracht van de vloer wordt uitgedrukt in het aantal kilogrammen dat per m2 geplaatst kan worden (kg/m2).

Drukvastheid magazijnvloer

Behalve de draagkracht wordt ook nog de drukvastheid van de vloer aangege­ven. Deze drukvastheid wordt gezien als de zogenaamde puntdruklast, aangegeven met kg/cm2. Een dergelijke aanduiding is van belang omdat het in principe goed mogelijk is dat de vloer voldoende draagkrachtig is en er derhalve geen scheuren en breuken ontstaan, maar dat er wel een indrukking ontstaat als gevolg van de geringe drukvastheid.

Bij de toepassing van de vloerconstructie en vloersamenstelling is de bodemgesteldheid van belang. De grondsoort en de samenstelling van de lagen en het peil van de grondwaterstand hebben een grote invloed op de draagkracht van de vloer.

De grondsamenstelling kan bepaald worden door grondboringen. Hierbij kunnen we nauwkeurig vaststellen met welke grondsoort we te maken hebben en kunnen het humusaandeel en de korrelsamenstelling bepaald worden.

De ondergrond is lang niet altijd geschikt voor een bepaalde uitvoering van een vloer constructie. In veel situaties dient een extra grondlaag te worden aangebracht welke verdicht wordt. Hierbij dient de onderkant van de zandlaag op 70 cm boven het grondwaterpeil te liggen. Een dergelijke vloerconstructie waarbij de vloer op een laag aangebracht zand komt te liggen wordt ‘op staal’ funderen genoemd.

Hierbij wordt de draagkracht van de vloer ontleend aan de combinatie van de betonvloer en de onderlaag. Indien er op bepaalde plaatsen sprake is van een minder drukvaste onderlaag, dan zal het draagvermogen van de vloer op die plaatsen ook minder zijn.

Wanneer de grondsamenstelling geen garantie geeft voor een goede draagkracht, dan dient er een geheide fundering te worden toegepast. In zo’n situatie is er sprake van vrijdragende vloeren.

De vrijdragende vloeren ontlenen hun draagkracht aan de zogenaamde voorgespannen uitvoering, wat wil zeggen dat de bewapening in de vloer een zodanige spankracht is gegeven dat het draagvermogen wordt bereikt.

We dienen hierbij echter zeer voorzichtig te zijn met het boren in de vloer voor het veranke­ren van het stellingpatroon, dit vanwege het gevaar de spankabels te raken.

Vloerbelastingen

Op de magazijnvloer kan zowel een statische als dynamische belasting optreden. De statische belasting kan worden gezien als een belasting van een niet bewegende last. In de maga­zijnsector zijn dat vrijwel altijd opslagmiddelen en opslagsystemen.
De dynamische belasting ontstaat vooral door het gebruik van bepaalde typen magazijntrucks. Met een aantal voorbeelden zal worden aangegeven welke belasting kan worden uitgeoefend door opslagmiddelen, waaronder pallets, containers en magazijntrucks.

Statische belasting

De beladen pallets, welke direct op de vloer of in een stellingpatroon worden gezet, kunnen een grote druk veroorzaken op de vloer. In een situatie waar bijvoorbeeld blokstapeling wordt toegepast waarbij 100 pallets zijn geplaatst met een hoogte in 4 lagen, geeft dat een bepaalde vloerbelasting. Indien we hierbij uitgaan van een palletgewicht van 850 kilogram en een palletmaat van 100 x 120 centimeter, zal dit opslaggebied een belasting ondergaan van 85.000 kilogram.
Inclusief de inzetspaties, zal dit opslaggebied een oppervlakte van 42 m2 gaan beslaan. De hierbij optredende vloerbelasting bedraagt: 85.000/42 = 2024 kg/m2.
De vastgestelde statische belasting per m2 is het uitgangspunt voor de constructieberekening van de vloer.

Behalve deze vorm van blokstapeling kan er een andere opslagwijze plaatsvinden, bijvoorbeeld met behulp van stapelcontainers, postpallets of boxpallets. Bij deze stapelwijze wordt de reeds eerder vastgestelde belasting per pallet afgeleid naar een aantal draagpunten. Iedere postpallet, of andere draagpallet, heeft draagpunten of poten.
Bij de reeds eerder beschreven stapelhoogte van 4 pallets is de pootbelasting: 4 (lagen) x 850/4 (poten) = 850 kilogram. Indien er per poot sprake is van een raakvlak met een afmeting van 8 x 8 = 64 centimeter, dan zal hierbij een puntdruklast ontstaan van 850 kilogram/64 = 13,3 kg/cm2. Door middel van afbeelding 1 wordt een indruk gegeven van voormelde benaderingswijze.

 

Hierbij zou eventueel kunnen worden volstaan met een zwavelasfaltvloer.

Wanneer de goederen in een palletstelling worden geplaatst dan is er sprake van een enigszins andere situatie. Op afbeelding 2 wordt een indruk gegeven van deze plaatsingswijze. Hierbij zijn de onderste pallets op de vloer geplaatst en geven geen belasting aan het stellingpatroon.

 

Verder dient te worden opgemerkt dat bij de krachtenverdeling steeds de linker en rechter verticale palletrij toegerekend dient te worden aan de 2 staanders van het stellingjuk. De voorste en achterste ligger, waar de pallets op staan, zullen namelijk de krachten hierop afwentelen.
Bij de op afbeelding 2 weergegeven situatie is de pootbelasting per juk: 2 (verticale palletrijen) x 3 (palletlagen) x 850/2 (staanders stellingjuk) = 2550 kilogram.
Bij de palletstelling wordt veelal een voetplaat onder de jukpoot geplaatst van 8 x 12,5 centimeter. De hieruit voortkomende puntdrukbelasting is derhalve 2550/8 x 12,5 = 25,5 kg/cm2.

De toplaag van de vloeren dient derhalve deze belasting te kunnen verdragen, wat niet buitensporig is.

Situaties met bijvoorbeeld 7 palletlagen en een palletgewicht van 1100 kilogram komen veelvuldig voor. Hierbij ontstaat een pootbelasting van: 2 x 6 x 1100/2 = 6600 kilogram. De puntdruklast is hierbij te bepalen op: 6600/8 x 12,5 = 66 kg/cm2.

We kunnen hierbij constateren, dat de puntdruklasten en ook de gespreide belasting per m2 belangrijke verschillen laten zien in veelvuldig voorkomende situaties. We dienen dus vooraf vast te stellen welke druk toelaatbaar is op bestaande vloeren en anderzijds dienen nieuw aan te brengen vloeren te worden gebaseerd op de lastenberekening van het opslagsysteem.

In beide gevallen kunnen we de puntdrukbe­lasting enigszins verleggen door een grotere voetplaat toe te passen. De betreffen­de voetplaat dient dan wel voldoende stijfheid te hebben om de krachten gelijkma­tig te kunnen spreiden.

Bij de berekening van de m2 – belasting onder het stellingpatroon is men nog wel eens de mening toegedaan, dat ook de gangpaden volledig bij kunnen worden betrokken bij de zogenaamde belastingveldberekening. Dit is echter geen juiste conclusie, het drukspreidend vermogen van betonvloeren is gering. Waardoor slecht een beperkte bijtelling (ca. 20 cm) mag plaatsvinden op de maat van het belastingveld, dat zich onder het stellingpatroon bevindt.

Behalve dat de statische belasting van belang is bij de uitvoering van de vloeren, is dat ook het geval met de dynamische belasting.

Dynamische belasting

De meeste soorten heftrucks stellen specifieke eisen aan de magazijnvloer. Door de relatief hoge wieldrukken moet het draagvermogen van de vloer voldoende zijn om beschadigingen te voorkomen. De vloer kan in zijn geheel weliswaar sterk genoeg zijn om de totale druk te dragen, maar als het wielvlak waarop die druk ontstaat te klein wordt, dan ontstaan onherroepelijk beschadigingen. Die beschadigingen kunnen scheuren zijn maar veelal bestaan ze uit plaatselijke schade door vergruizing van de vloer.

De invloed van het intern-transportmaterieel op de vloer mag niet worden onderschat. Er kunnen, door de dynamische belasting aanzienlijke wieldrukken (dus vloerbe­lastingen) optreden. De hierbij optredende puntbelastingen zijn vaak hoger dan menig gebruiker zich realiseert.

Wielbelasting magazijnvloer

Verschillende soorten materieel geven elk voor zich weer een ander beeld voor wat betreft de vloerbelasting. We kunnen daartoe twee soorten materieel onderscheiden,

  • met gelijke wielbelasting: dit zijn de rolcontainers, transportwagentjes, inductiegestuurde voertuigen, elektro pallettrucks etc.
  • met ongelijke wielbelasting: dit zijn onder andere de vorkheftrucks, de stapelaars, de reachtrucks en de rota-reachtrucks (truck met zijwaartse afzet).

Hoe kleiner de wieldiameter en hoe harder het bandenmateriaal, des te kleiner is het contactvlak en des te hoger is de geconcentreerde wieldruk.

We kunnen hierbij in het onderling verband twee soorten belasting onderscheiden, namelijk:

  • statische belasting;
  • dynamische belasting.

Een statische belasting is een vaste belasting op één punt. Bijvoorbeeld bij het afzetten van een palletlast in een stellingpatroon.
Een dynamische belasting verplaatst zich en ontstaat tijdens het rijden en stoppen met bijvoorbeeld een heftruck. Een dynamische belasting is vrijwel altijd hoger (tot ongeveer 25%), dan een statische belasting. Een dynamische belasting is ook min of meer onvoorspelbaar ten opzichte van een statische belasting.

Dus kunnen we te maken krijgen met een gecombineerde belasting, bestaande uit een statische belasting + een dynamische belasting.

Bij heftrucks wordt voor de berekening van de dynamische belasting rekening gehouden met een stootfactor van 1,4. Dit om een extra belasting op de wielen als gevolg van het rijden mét last te kunnen incalculeren. De berekende wieldruk wordt dus nog eens met 1,4 vermenigvuldigd. Een extra factor waarmee rekening moet worden gehouden is een ongelijkmatige wieldruk doordat de last niet precies gecentreerd wordt opgenomen. De druk op het ene wiel zal daardoor iets hoger zijn dan op het ander wiel gevallen zelf In ieder geval een factor om rekening mee te houden.

Relatie reachtruck en vloer

Door de toepassing van de reachtruck bij een maximale afzethoogte komen we in principe reeds binnen de magazijnuitvoeringen welke kunnen worden gerangschikt in de categorie semi-hoogbouw, oftewel bij de mindere afzethoogtes in de top van de categorie laagbouw. Het verwerkingsprincipe van de reachtruck is nogal bepalend voor het uiteindelijke programma van eisen van de toe te passen vloer. Dit heeft dan vooral te maken met de ongelijke belasting welke kan optreden bij het gebruik van de reachtruck (schuifmasttruck).

Indien we de principeschets op afbeelding 3 bekijken, dan is vast te stellen dat door de schuivende beweging van de last er een verandering zal optreden van de belasting.

 

Deze concentratie van de belasting is in bepaalde mate afhankelijk van het soort/merk reachtruck en het gewicht van de palletlast. Als indicatie kunnen we hierbij echter aangeven dat er bij een vooruitgeschoven positie van de mast/last een concentratie zal ontstaan op de voorwielen van 65-75% van het totaalgewicht.

Deze bewegingsvorm/positie zal consequenties hebben voor de puntdrukbelasting welke dient te worden berekend. Het gewicht van een gemiddelde uitvoering van een reachtruck (inclusief batterij) kan veelal worden bepaald op 3400 kilogram. Indien we hier een palletgewicht aan toevoegen van 1100 kilogram dan kan een indicatie worden verkregen van het totaalgewicht, namelijk: 3400 + 1100 = 4500 kilogram (dit exclusief de bediener).

Hierbij kunnen we dus vaststellen dat ≤ 75% van de totaallast dient te worden toegerekend aan de twee voorwielen. De belasting per voorwiel is zodoende te bepalen op 75% van 4500 kilogram = 3375/2 = 1688 kilogram.

Een belangrijk aspect is vervolgens het bepalen van het raakvlak van het wiel. Dit heeft een functioneel verband met de indrukbaarheid van de zogenaamde wielbanden. Als positief element kunnen we hierbij melden dat de leveranciers van de reachtrucks geen grote verschillen laten zien in de toepassing van soort materiaal. Het geven van verdere indicaties is daarom op z’n plaats.

Bij een veel voorkomende omtrek van een reachtruckwiel van circa 85 centimeter kan een bepaalde toerekening worden gemaakt naar het nuttige raakvlak. Gezien de reeds vermelde gemiddelde hardheid van de wielbanden, kan proefondervindelijk worden vastgesteld dat circa 1/16 deel van de wielomtrek als een nuttig raakvlak kan worden gehanteerd. In het onderhavige rekenvoorbeeld is het raakvlak te bepalen op 85/16 ≈ 5,3 centimeter. Vanzelfsprekend is de breedte van de wielbanden mede bepalend voor het berekenen van de oppervlakte van het raakvlak. In veel gevallen blijkt een breedte van de wielband te worden gehanteerd van 10 cm. Derhalve is de oppervlakte van het raakvlak te bepalen op 10 x 5,3 ≈ 53 cm2.

De toepassing van de reachtruck zal in de gegeven situatie een puntdruklast veroorzaken van 1688/53 = 32 kg/cm2. Indien we hierbij vervolgens nog de algemeen aanvaarde stootfactor van 1,4 toepassen dan blijkt dat bij toepassing van de gangbare reachtrucks een vloer dient te worden toegepast met een functionele puntdruklast van 32 x 1,4 = 45 kg/cm2. Dergelijke puntdruklasten zijn vrij gemakkelijk te realiseren bij toepassing van diverse afgewerkte betonvloeren en zelfs bij sommige asfaltemulsie- vloeren.

Een andere situatie en benadering is hierbij vast te stellen met betrekking tot de vierkante meter belasting. Indien we het drukveld bepalen dat de onderhavige reachtruck veroorzaakt, dan is hierbij een oppervlakte aan de orde van circa 2,4 m2. Dus  is de vierkante meter belasting te bepalen op 4500/2,4 ≈ 1875 kilogram. Deze berekeningswijze is mede gebaseerd op het zeer beperkte lastspreidingsvermogen van de vloer.

Daar waar men denkt bij het bouwen van een magazijn met een draagvermogen van de vloer van 1400 kilogram ‘iets goeds in handen te hebben’, zoals zo vaak wordt verondersteld, is dat niet het geval. Bij de toepassing van een gemiddelde reachtruck blijkt dit reeds onvoldoende. Waarbij verder nog bekeken dient te worden wat de invloed is van de belading in het stellingpatroon.

Relatie truck met zijwaartse afzet en vloer

De toepassing van de truck met zijwaartse afzet, rota-reachtruck en hoogstapeltruck, heeft een bijzondere relatie met de vloer. Indien we allereerst de afzetbeweging van de betreffende truck bekijken dan is er sprake van een zeer ongelijke verdeling van de belasting. De truck zet namelijk z’n last zijwaarts af waarbij de last op een verder gelegen positie in het stellingpatroon wordt afgezet; door middel van afbeelding 4 wordt hiervan een indruk gegeven.

 

Bij de thans beschreven situatie zal deze concentratie een belangrijk uitwerking hebben op de belasting van de afzonderlijke linker en rechter voorwielen. Wanneer het moment is bereikt dat de palletlast z’n diepste uitschuifpositie heeft ingenomen, dan zal hierbij een concentratie ontstaan van ≤ 70% van truck/palletgewicht op één voorwiel (zie rode pijl afbeelding 4).
Het gewicht van een middenklasse truck met zijwaartse afzet kan worden bepaald op 6300 kilogram (inclusief batterij). Het totaal gewicht inclusief palletlast is in dit geval te bepalen op 6300 + 1100 = 7400 kilogram.

De belasting welke hierbij op één voorwiel kan ontstaan is 70% van 7400 kilogram = 5180 kilogram. Indien we hierbij wederom uitgaan van het, reeds bij de reachtruck, berekende raakvlak van 53 cm2 , dan ontstaat hierbij een puntdruklast van 5180/53 = 98 kg/cm2. De functionele puntdruklast (inclusief stootfactor) kan hierbij in principe oplopen tot 98 x 1,4 ≈ 137 kg/cm2.
We dienen hierbij direct op te merken dat dit geen realistische puntdruklast is, omdat de truck vrijwel nooit met een uitgeschoven vorkpartij zal rijden. De vorken bevinden zich dan namelijk in het stellingpatroon. Alleen in situaties waarbij men buiten het stellingpatroon een rijbeweging uitvoert met de last in de uitgeschoven positie kan de puntdruklast inclusief de stootfactor optreden. Dergelijke situaties zullen vrijwel niet voorkomen.

De eerder genoemde puntdruklast van 98 kg/cm2 vraagt de nodige aandacht bij de samenstelling van de magazijnvloer, anders kunnen er beschadigingen optreden. Dit kunnen scheuren zijn of vergruizing van de vloer. Mede afhankelijk van de situatie kan hierbij een verdere optimalisatie plaatsvinden tussen voornoemde eis met betrekking tot de puntdruklast van de vloer en het treffen van een bepaalde voorziening aan de truck. Deze voorziening is even eenvoudig als doeltreffend, namelijk: het plaatsen van een dubbel wielstel aan de linker- en rechtervoorzijde van de truck. Hierdoor kan de puntdruklast worden gehalveerd met 98 kg/cm2 naar 49 kg/cm2.

Met betrekking tot de hierbij bedoelde truck met zijwaartse afzetmogelijkheid is een drukveld aan de orde van circa 4,55 m2. In dit geval kan de vierkante meter belasting worden vastgesteld op 7400/4,55 ≈ 1626 kilogram.

– – – – – – – – – – – – –

Reageer op dit artikel