На какую высоту и как укладывать ящики из гофрокартона
Несмотря на 21 век ситуация с паллетированием грузов на железнодорожном транспорте далека от идеальной. Работа с паллетированным грузом подразумевает использованием специальной погрузочной техники, которая не везде есть. Кроме того, затраты на обслуживание этой техники могут себе позволить относительно крупные предприятия, такие как терминально-логистические центры, склады торговых сетей. Вместе с тем скоропортящиеся грузы характеризуются очень распыленной географией и мелкой величиной отправки.
Еще одной причиной, побуждающей грузоотправителей не использовать паллетирование (или даже разбирать паллетированный груз перед погрузкой), - желание по максимуму загрузить вагон или контейнер, то есть полностью использовать вместимость его кузова и/или грузоподъемность (особенно актуальным это становится в условиях высоких тарифов перевозчика на использование специализированных вагонов и контейнеров для перевозки скоропортящихся грузов).
Основной транспортной упаковкой в последние годы стали ящики из многослойного гофрированного картона. Они почти полностью вытеснили менее удобные пластмассовые ящики и тяжелые деревянные. Разумеется, гофрокартон не идеальная замена, он тоже имеет свои недостатки, к числу которых можно отнести: намокание (даже если ящик не контактировал с жидкостями он намокает от влаги в воздухе), невозможность выдерживать значительные вертикальные нагрузки, легкая деформируемость вследствие любых внешних воздействий. Не стоит забывать, что качество упаковки, в том числе транспортной, является одним из параметров качества груза. Груз в деформированном или разорванном ящике из гофрированного картона может быть принят грузополучателем с претензией по качеству.
В данной статье я расскажу как определить максимальную высоту укладки ящиков из гофрированного картона плотным штабелем (то есть вплотную ящик к ящику с опорой на ребра и грани), а также как определить параметры горизонтального сепарирования штабеля прокладками из гофрированного картона, которые могут использоваться с целью предотвращения смятия ящиков по причине их смещения в горизонтальной плоскости (в процессе движения или в ходе маневровых операций). Прошу заметить, что часть, посвященная расчету горизонтального сепарирования, является моим авторским подходом к решению этой задачи. Если кому-нибудь понадобится использовать данный подход в своих собственных публикациях, просьба сослаться.
Итак, вооружаемся ГОСТ Р 52901-2007 и ГОСТ 9142-2014 (они нам понадобятся в практической части расчетов) и начинаем.
Определение максимальной высоты укладки ящиков из гофрированного картона
Расчет будем проводить по условиям прочности транспортной упаковки.
Считаем, что вертикальные динамические нагрузки в штабеле воспринимаются только материалом стен указанных ящиков (то есть груз не обладает несущей способностью). Следовательно, для ящиков, уложенных в нижнем ярусе, должно выполняться неравенство:
где слева неравенства - расчетное сопротивление торцевому сжатию гофрированного картона вдоль гофров, Н/м; справа - сопротивление торцевому сжатию вдоль гофров для гофрированного картона, из которого изготовлены стенки ящика, Н/м (определяется в соответствии с данными для соответствующей марки гофрированного картона, приведенными в ГОСТ Р 52901-2007.
Расчетное сопротивление торцевому сжатию гофрированного картона вдоль гофров определяется в соответствии с данными, приведенными в таблице Д.1 ГОСТ 9142-2014 исходя из геометрии рассматриваемого ящика, а также расчетной величины усилия сопротивления ящиков нижнего яруса сжатию. Усилие сопротивления ящиков нижнего яруса сжатию, Н, определяется в соответствии с ГОСТ 9142-2014 по следующей формуле:
где K - коэффициент запаса прочности, учитывающий нагрузки, возникающие при транспортировании; K_0 - коэффициент запаса прочности при хранении грузов в помещении с повышенной влажностью (75‑80 %); m - масса (брутто) упаковки с продукцией, кг; n_max - максимальное (искомое) количество ящиков по высоте штабеля.
Расчет параметров горизонтального сепарирования листами гофрированного картона
Вследствие воздействия на грузовые места, уложенные плотным штабелем, вибрации, продольных и поперечных ускорений, имеющих место в процессе перевозки, уложенные изначально строго «одно на одно» грузовые места могут смещаться в горизонтальной плоскости. Данное смещение приводит к неравномерному распределению вертикальной нагрузки при ее передаче на грузовые места нижних ярусов в штабеле, что, в свою очередь, может вызвать деформацию ящиков из гофрированного картона вплоть до полного смятия их стенок, продавливания верхней или нижней поверхностей и, как следствие, разрушению штабеля с потерей товарных качеств груза.
Для предотвращения опасного деформирования грузовых мест может быть использована относительно простая мера – сепарирование в горизонтальной плоскости отдельных ярусов штабеля груза листами гофрированного картона (горизонтальное сепарирование). Параметры горизонтального сепарирования, определяемые отдельно для каждого яруса штабеля груза, зависят от способности используемого для сепарирования гофрированного картона воспринимать расчетные вертикальные нагрузки, выравнивая их действие по поверхности грузовых мест.
Горизонтальное сепарирование должно использоваться только в сочетании с мерами по предотвращению значительного смещения грузовых мест в штабеле груза (использование распорок при укладке груза и др.). Опасное воздействие от значительных горизонтальных смещений в штабеле груза не учитывается в приведенной ниже методике по установлению параметров горизонтального сепарирования.
Принято, что грузовое место, воспринимающее воздействие смещенной части штабеля груза, (далее – расчетное грузовое место) испытывает повышенное механическое напряжение в зоне контакта со смещенной частью штабеля груза, прежде всего с частью периметра основания верхнего смещенного ящика из гофрированного картона (далее – расчетное воздействие от горизонтального смещения груза).
Несмотря на то, что величина этого расчетного воздействия может быть достаточно точно определена, прогнозирование последствий этого воздействия на расчетное грузовое место является сложной многофакторной задачей, решаемой, обычно, численными методами с использованием компьютерного моделирования. Однако для компьютерной модели требуются дополнительные параметры ящиков из гофрированного картона, отсутствующие в известных нормативных и технических документах. Кроме того, моделирование (пусть и компьютерное) - достаточно трудоемкий процесс и подразумевает высокую квалификацию персонала. Альтернативой расчетам может служить проведение стационарных испытаний, в ходе которых имитируется расчетное воздействие от горизонтального смещения груза на расчетное грузовое место. Однако стационарные испытания сложны в организации и являются, как правило, весьма дорогостоящими.
Наиболее целесообразным при расчете параметров горизонтального сепарирования является принятие определенных расчетных условий и выполнение дальнейших расчетов с использованием известных параметров картона и расчетных грузовых мест при этих указанных условиях:
- расчетное горизонтальное смещение груза показано ниже:
- конструкция грузовых мест в смещенной части штабеля груза жесткая, усилия в ней передаются по ребрам и граням без деформаций;
- снижением механического напряжения вследствие применения горизонтального сепарирования в верхних ярусах смещенной части штабеля груза пренебрегаем;
- прокладочный гофрированный картон удовлетворяет требованию выравнивания расчетных вертикальных нагрузок (от смещенной части штабеля) при условии сохранения его целостности.
Таким образом, используемый прокладочный картон соответствующей марки должен иметь абсолютное сопротивление продавливанию, Па, не менее следующей величины:
где N_асд - абсолютное сопротивление продавливанию для гофрированного картона соответствующей марки, выбранному для горизонтального сепарирования (определяется в соответствии с ГОСТ Р 52901-2007), Па; k - количество слоев при укладывании гофрированного картона; P_i - расчетное усилие сопротивления ящиков i‑го яруса сжатию, Н, определенное по формуле (2) в соответствии c ГОСТ 9142-2014; s - расчетная площадь передачи усилия P_i на расчетное грузовое место, кв.м.
где L, B - наружные размеры ящика из гофрированного картона, м; d - толщина стен ящика из гофрированного картона, м, в соответствии с ГОСТ Р 52901-2007.
Пример расчета (MathCAD)
Пример расчета в виде файла MathCAD можно скачать тут. Не забываем про геометрию ящика! (вычисляется для каждого типа ящика отдельно) А также про различные свойства различных марок картона.
P.S.:
Перевел также для удобства использования весь расчет в Excel. Кому интересно, скачивайте .xlsx.
