Antresola magazynowa – zasady projektowania i przegląd systemów

1 rok temu

Antresola magazynowa – typologia rozwiązań

Zagadnieniem jakim jest antresola magazynowa, jej projektowanie i sposób przeznaczenia były dotychczas domeną firm budowlanych, które wykonywały je na bazie założeń statycznych oraz planowania pochodzącego jeszcze z lat–70. Antresola magazynowa była najczęściej masywną konstrukcją żelbetową lub stalową bazującą na kształtownikach gorącowalcowanych. Taka budowa miała wpływ na konstrukcję posadzek magazynowych, które dobierano głównie na podstawie jednego parametru – obciążenia roboczego wyznaczonego na 1 m² powierzchni.

Klasyczna antresola magazynowa była posadowiona na słupach żelbetowych lub z profili gorącowalcowanych, dlatego konstruktorzy przyjmowali, iż mają one własne posadowienia w postaci fundamentów punktowych lub wyznaczali obciążenia na posadzce bazujące na masywnych płytach spawanych od dołu słupa.

W latach 80. i 90. pojawiły się na rynku firmy oferujące rozbudowane systemy regałowe o bardzo wielu przeznaczeniach, w zależności od typu składowanego towaru, które można konfigurować w złożone systemy statyczne mogące stanowić podstawę nośną dla antresol.

Rodzaje antresoli magazynowych w zależności od parametrów technicznych i użytkowych

Ze względu na rodzaj zabudowy lub obranego modelu statycznego wyróżnia się następujące antresole magazynowe:

posadowione na słupach nośnych hali lub własnych o dużym rozstawie osi (w zakresie od 4 do 10 m),
samonośne posadowione na bazie regałów do składowania,
mieszane z udziałem regałów i wsparte, np. przy krawędziach słupami nośnymi.

Antresola magazynowa może charakteryzować się różną nośnością użytkową powierzchni roboczej. Mając to na uwadze można wyróżnić modele:

lekkie – do 300 kg /m² powierzchni roboczej,
średnie – do 800 kg/m²,
duże – powyżej 800 kg/m².

Przyjęte powyżej kryteria nośności są subiektywne i bazują na doświadczeniach kilkunastu lat pracy autora z dostawcami antresoli magazynowych, którzy realizowali projekty opracowane przez jego firmę i praktycznie rozwiązywały zagadnienia dotyczące przeniesienia danych obciążeń na posadzkę hali magazynowej. W tych określonych zakresach pojawiają się kwestie techniczne i statyczne (np. rozstawy osi słupów, przekroje słupa oraz belek poprzecznych układu nośnego konstrukcji, obciążenia punktowe itd.), które skłaniają do takiego grupowania antresoli magazynowych. Widełki dotyczące nośności użytkowej dobrano przy przyjęciu maksymalnych obciążeń na posadzkę do 60 kN/m², co jest typowym przedziałem dla posadzek hal magazynowych budowanych pod wynajem.

Ze względu na przeznaczenie antresola magazynowa może służyć jako powierzchnia:

robocza – jej wykorzystanie jest ukierunkowane na wykonywanie pomocniczych prac magazynowych, np. dla sezonowych spiętrzeń z wykorzystaniem dostawianych stanowisk do pakowania lub przygotowania produkcji, jak składanie kartonów lub operacje VAS (ang. Value Added Services),
maszynowa – może służyć do ustawiania na niej dodatkowych urządzeń, np. automatycznych układaczy kartonów lub służących do ich sklejania, desztaplarek i magazynów pojemnikowych,
do kompletacji – jedne z najbardziej rozpowszechnionych konstrukcji mających za zadanie powiększenie aktywnej powierzchni magazynowej w celu realizacji zamówień podczas procesu kompletacji manualnej lub wspartej maszynowo,
serwisowa – dodatkowa powierzchnia przeznaczona na wydzielenie ścieżek dostępu dla obsługi serwisowej innych urządzeń, przejść serwisowych pomiędzy określonymi obszarami.

Można dokonać jeszcze jednego typu grupowania antresol stosując jako kryterium typ pokrycia powierzchni roboczej, która może być wykonana z betonu, metalu (pełna lub kratownicowa), materiałów drewnopochodnych lub z połączenia tych materiałów.

Antresola magazynowa – zagadnienia statyki

Rozpatrując zagadnienia statyki budowy antresoli magazynowej należy zacząć od założeń konstrukcyjnych posadzki. Niestety, kwestia ta przy większości projektów magazynowych okazuje się być pierwszym i największym ograniczeniem przy doborze konstrukcji, jeszcze zanim przystąpi się do obliczeń pojemności lub procesu projektowania wykorzystania antresoli.

Utarło się przekonanie, iż wynajem hali sprowadza się do porównania stawki wynajmu m² powierzchni i/lub kosztów utrzymania oraz zużycia energii. Niezmiernie rzadko inwestorzy dokonują głębszej analizy inwestycji, skierowanej na sprawdzenie parametrów użytkowych, wykorzystania lub zagęszczenia powierzchni czy sposobu użytkowania i związanych z tym, typem urządzeń możliwych do instalacji w danym obiekcie.

Charakterystycznym przykładem są hale wielkopowierzchniowe budowane przy węzłach komunikacyjnych, ze standardową siatką słupów i wysokością w świetle konstrukcji do 10–12 m wysokości (lub do 24 m, w przypadku hal o powierzchni powyżej 10 000 m²). Tutaj parametrem, który powinno się poddać analizie jest stopień zagęszczenia urządzeniami oraz konstrukcjami służącymi do składowania oraz kompletacji, możliwy do osiągnięcia w danej kubaturze budynku. Niestety, zamiast niej inwestor wychodzi z założenia, iż wystarczy postawić antresolę lub kilka regałów paletowych w celu zajęcia powierzchni składowania i przeznaczenia dodatkowych obszarów dla przyjęcia oraz wydania.

Dużo bardziej efektywne jest sprawdzenie, jakie efekty można uzyskać poprzez zwiększenie nośności posadzki i niewielkie podwyższenie hali (tzw. Master Planning, czyli etap planowania, podczas którego rozpatrywane są alternatywne sposoby składowania i przebiegu procesu przy uwzględnieniu wzajemnej zależności parametrów CAPEX, OPEX i ROI dla projektu). Często zabiegi te zapewniają możliwość wybudowania dodatkowego poziomu antresoli i zmniejszenie wymaganej na nią powierzchni. Jednocześnie pozwalają lepiej wykorzystać pozostałą powierzchnię hali przez zastosowanie wyższych regałów paletowych, innego typu wózków widłowych lub automatyzacji procesu przyjęcia.

Wspomniane obliczenia przy udziale statyków, logistyków i specjalistów zagadnień ppoż. mogą pomóc w optymalizacji kosztów całej inwestycji, obejmujących wydatki związane ze wzniesieniem obiektu, wyposażeniem go w urządzenia oraz ostatecznie – ceny pobrania jednostki magazynowej. W swojej praktyce planistycznej autor niezmiernie rzadko spotyka się z tego typu podejściem, dlatego też w pracy zawodowej stara się przekonywać inwestorów do kompleksowego planowania logistyki, nie oddzielając sposobu budowy obiektu od procesu logistycznego.

Powyższe przykłady oraz przedstawienie sposobu projektowania posadzek pozwalają podkreślić znaczenie kluczowego parametru, jakim jest nośność posadzki. Zwyczajowo w dokumentach wykonawczych posadzek podawana jest wartość równomiernego obciążenia roboczego w zakresie 50–60 kN/m² i punktowego (skupionego) w przedziale 50–65 kN, na stopę o powierzchni 150 x 150 mm. O ile 20–30 lat temu występujące konstrukcje słupów nośnych antresoli opierały się na masywnych profilach gorącowalcowanych i wymiar podstawy był określony przez wielkość strefy koniecznej dla procesu spawania, o tyle w nowoczesnych konstrukcjach regałowych (przy antresolach samonośnych) wymiar stopy słupa regałowego bardzo różni się pomiędzy poszczególnymi dostawcami. W tej sytuacji na etapie projektowania konieczne jest podanie wartości dopuszczalnych nacisków powierzchniowych na posadzkę betonową. Niestety, w dokumentacjach wykonawczych najczęściej tej wielkości brakuje. Błędem jest także przyjęcie, iż możliwe jest wyliczenie tego parametru na podstawie danych o siłach osiowych i wielkości płyty stopy słupa. Na przeszkodzie stoi bowiem tzw. czynna powierzchnia przenoszenia obciążeń słupa na stopę. Zależy ona od kilku parametrów, w tym od grubości materiału użytego do wykonania stopy oraz samego kształtu profilu słupa.

W praktyce powierzchnia czynna mieści się w granicach pomiędzy 50 a 60% powierzchni całkowitej stopy regałowej i brak danych o rzeczywistych naciskach powierzchniowych dla przygotowanej posadzki prowadzi do jej miejscowych uszkodzeń. Także tutaj potwierdza się zasada wstępnego projektowania systemu regałowego lub antresoli magazynowej oraz przekazanie firmie budowlanej adekwatnych parametrów.

Skutecznym sposobem rozkładu obciążeń na posadzkę, zabezpieczającym ją przed uszkodzeniami, jest tzw. rozproszenie obciążenia na wiele punktów pośrednich. W ten sposób antresola magazynowa może być realizowana jako samonośna bazująca na konstrukcji regałowej stanowiącej jej szkielet. Liczba zastosowanych oparć słupów regału na posadzce skutecznie rozprasza siły osiowe na wiele punktów. Podczas projektowania należy także pamiętać o innych parametrach, takich jak koszty w przeliczeniu na powierzchnię czynną składowania, grubości profilu słupa wprost wpływające na cenę instalacji oraz przyszłe zabezpieczenie ppoż.

Dokonując wstępnych analiz obciążenia posadzki w projekcie antresoli magazynowej na przykładzie konstrukcji samonośnej trzeba pamiętać o złożeniu wszystkich składowych przyszłych obciążeń występujących w trybie operacyjnym. Autor w swojej praktyce projektowej, oprócz analizy wyznaczenia pojemności antresoli, dokonuje także wstępnej analizy obciążeń uwzględniających m.in:

masę własną ładunków składowanych w regałach,
masę własną konstrukcji regałowej (uwaga – istotne różnice przy porównywaniu konstrukcji wielu dostawców należy sprowadzić do wspólnego mianownika bazując o powierzchnię aktywną składowania, rozmiary słupa i grubości ścianki profilu),
obciążenia pochodzące od powierzchni antresoli mocowanej do danej sekcji regałowej,
dodatkowe obciążenia robocze, np. przy użytkowaniu wózków widłowych,
masę mocowanych do słupów regałowych rurociągów tryskaczowych, instalacji elektrycznych lub wentylacyjnych.

Antresola magazynowa samonośna – projektowanie z uwzględnieniem zabezpieczeń ppoż.

Antresola magazynowa może być rozpatrywana jako urządzenie służące do realizacji procesu lub część realizowanego budynku. W zależności od tej kwestii oraz od lokalnego spojrzenia na przepisy, wynikają konieczne do spełnienia wymagania ppoż. Artykuł przedstawi drugi przypadek, ponieważ coraz częściej występuje on w trakcie realizacji projektów, gdy do budowy antresoli podchodzi się z punktu widzenia prawa budowlanego i musi ona zostać zatwierdzona w ramach zezwolenia na budowę. Taki proces projektowania powinien uwzględniać:

przeznaczenie użytkowe (procesowe) z obliczeniem liczby osób przebywających ciągle lub czasowo na antresoli magazynowej,
typ składowanego towaru (obciążenia ogniowe),
szerokości korytarzy roboczych,
proces oddymiania,
obliczenia statyczne konstrukcji z uwzględnieniem obciążenia ogniowego,
odległości i czas ewentualnej ewakuacji pracowników z antresoli magazynowej,
odległości od urządzeń sanitarnych w hali,
sposoby zabezpieczenia ppoż. antresoli oraz montowanych na niej urządzeń np. przenośników.

Chcąc uwzględnić wszystkie wspomniane zagadnienia nie wystarczy przygotowanie projektu geometrii oraz zagospodarowania antresoli magazynowej. Należy również przeprowadzić analizę możliwości zamontowania wszystkich dodatkowych elementów, zaprojektowania odpowiedniej liczby klatek schodowych i sposobu pokrycia podłóg. Ponadto, trzeba także uwzględnić oraz podzielić składowane produkty na grupy w zależności od klasyfikacji zagrożenia ppoż. (aerozole, łatwopalne, zawierające tworzywa sztuczne itd.).

Istotną zmianą w procesie planowania są zasady doboru szerokości korytarzy roboczych na antresolach magazynowych. O ile jeszcze kilka lat temu obowiązywała zasada, iż wyjście z korytarza do drogi ewakuacji nie mogło być węższe niż 1200 mm, a sam korytarz roboczy musiał jedynie odpowiadać zasadom ergonomii pracy (w praktyce spotykano korytarze o szerokości do 850 mm pomiędzy przenośnikami i regałami), to w świetle obecnych przepisów korytarze robocze powinny mieć już szerokość 1500 mm.

Wsparciem prawidłowego procesu projektowania jest wykonanie symulacji oddymiania oraz przeprowadzenie obliczeń statycznych w warunkach pożaru. Dane tych symulacji pozwalają na określenie czasu potrzebnego do bezpiecznego opuszczenia przez pracowników swoich miejsc pracy na antresoli magazynowej, co jest wynikiem obliczenia czasu stabilności konstrukcji w warunkach oddziaływującej na nią podwyższonej temperatury. Symulacja oddymiania z kolei pozwala na adekwatne dobranie typu i schematu rozmieszczenia tzw. kominów oddymiania na powierzchni podłogi antresoli magazynowej.

Zalecenia przy współtworzeniu projektu magazynu logistycznego z antresolą roboczą

Na podstawie wspomnianych aspektów przenikania doświadczeń budowlanych, wytycznych zabezpieczenia przeciwpożarowego oraz logistycznego można sformułować wiele postulatów dla zespołów wielobranżowych uczestniczących przy realizacji podobnych projektów, które znacząco ułatwią i jednocześnie pozwolą zoptymalizować procesy projektowania.

W celu odzwierciedlenia potrzeb przyszłego użytkownika obiektu, przy jednoczesnym zabezpieczeniu zdrowia oraz życia pracowników przyszłego magazynu, należy:

przed przystąpieniem do prac budowlanych przygotować wstępny projekt operacji logistycznych (określenie kluczowych parametrów, takich jak wysokość hali, rozstaw osi słupów, liczby koniecznych bram wjazdowych oraz załadunkowych, położenie punktów skrzyżowania strumieni towarowych i ich zabezpieczenie technologiczne, konieczne powierzchnie operacyjne oraz do składowania towaru itp.),
wesprzeć prace planowania logistycznego analizą zabezpieczenia przeciwpożarowego i BHP (symulacje oddymiania oraz statyka w warunkach pożaru),
przekazać zespołowi projektującemu posadzki w hali wstępne wyniki planowania i wyboru typu konstrukcji antresoli magazynowej, w celu przygotowania adekwatnych założeń dotyczących typu betonu oraz jego charakterystycznych obciążeń (zasada wychodząca od potrzeb użytkowych do wymagań technicznych budynku znacząco poprawia wyniki zwrotu z inwestycji ROI (ang. Return of Investment) całego projektu),
wprowadzić strefy potencjalnej rozbudowy infrastruktury w przypadku wzrostu natężenia strumienia towarowego lub zabezpieczyć strefy operacyjne dla spiętrzeń sezonowych.

Idź do oryginalnego materiału