Jak obliczyć liczbę pasów mocujących? Przykład krok po kroku wg EN 12195-1

„Dwa pasy na paletę, bo zawsze tyle dajemy” to najczęstsza metoda doboru mocowania w polskim transporcie. Problem w tym, że liczba pasów nie jest kwestią zwyczaju, tylko wynikiem prostego rachunku sił, a wynik tego rachunku potrafi zaskoczyć. Poniżej liczymy kompletny przykład według EN 12195-1: skrzynia 2000 kg na naczepie, mocowana zwykłymi pasami przez górę ładunku.

Co w ogóle decyduje o liczbie pasów

Cztery rzeczy, w tej kolejności:

  1. Masa ładunku i kierunek, w którym działa siła (najgorszy jest kierunek jazdy: przy hamowaniu ładunek napiera do przodu z siłą 0,8 swojego ciężaru).
  2. Tarcie między ładunkiem a podłogą. To ono wykonuje większość pracy, zanim jakikolwiek pas zacznie cokolwiek trzymać.
  3. Sposób mocowania. Przepasanie górne (pas przez górę ładunku, napinacz z boku) nie trzyma ładunku bezpośrednio: dociska go do podłogi i zwiększa tarcie. Odciągi proste (pas od punktu na ładunku do punktu na naczepie) pracują inaczej i liczą się inaczej.
  4. Parametry pasa: dla przepasania górnego liczy się napięcie wstępne STF z etykiety napinacza, nie wytrzymałość LC.

Krok 1: siły, które chcą ruszyć ładunek

EN 12195-1 dla transportu drogowego każe przyjąć następujące współczynniki przyspieszeń (ułamek ciężaru ładunku):

KierunekWspółczynnikSiła dla 2000 kg
Do przodu (hamowanie)0,815,7 kN
Do tyłu (ruszanie)0,59,8 kN
Na boki (zakręty)0,59,8 kN

Siła to po prostu F = c × m × g, czyli do przodu: 0,8 × 2000 kg × 9,81 m/s² = 15,7 kN. Kierunek jazdy jest wymiarujący, bo 0,8 to najwyższy współczynnik; jeśli mocowanie wystarcza do przodu, zwykle wystarcza wszędzie (co i tak trzeba sprawdzić).

Krok 2: ile trzyma samo tarcie

Siła tarcia to ciężar ładunku pomnożony przez współczynnik tarcia µ pary materiałów podłoga/ładunek. Kilka typowych par:

Para materiałówµ
Drewno / drewno0,45
Drewno / metal0,30
Metal / metal0,20
Mata gumowa / cokolwiek0,60

Przy mocowaniu pasami tekstylnymi tarcie liczy się dodatkowo ze współczynnikiem korekcyjnym 0,75 (redukcja tarcia w warunkach dynamicznych dla pasa; łańcuch i lina mają 1,0). Dla naszej skrzyni (drewno na drewnianej podłodze, pasy):

FF = m × g × µ × 0,75
FF = 2000 × 9,81 × 0,45 × 0,75 = 6,6 kN

Bilans do przodu: potrzeba 15,7 kN, tarcie daje 6,6 kN. Brakuje 9,1 kN i dokładnie tyle muszą dostarczyć pasy.

Krok 3: co daje jeden pas przepasania górnego

Pas biegnący przez górę ładunku dociska go do podłogi siłą zależną od napięcia wstępnego STF i kąta alfa między pasem a podłogą:

Przekrój naczepy: pas przepasania górnego biegnie od punktu mocowania przez górne krawędzie ładunku, z podłogą tworzy kąt alfa, a napięcie STF dociska ładunek w dół
Przepasanie górne w przekroju: im kąt alfa bliższy pionu, tym większa część napięcia STF pracuje jako docisk
docisk  = STF × (sin αL + sin αR)
zysk tarcia = docisk × µ × 0,75 / 1,1

Współczynnik 1,1 to wymagany przez EN 12195-1 zapas bezpieczeństwa dla mocowania ciernego. Dla typowego pasa z napinaczem STF 400 daN (4 kN) i ładunku prawie na całą szerokość naczepy (pas biegnie niemal pionowo, alfa około 80 stopni, sin α = 0,98):

docisk  = 4 × (0,98 + 0,98) = 7,9 kN
zysk    = 7,9 × 0,45 × 0,75 / 1,1 = 2,4 kN

Jeden pas STF 400 daN dokłada więc w tych warunkach 2,4 kN zdolności mocowania. Nie 4 kN z etykiety i tym bardziej nie 2500 daN wytrzymałości LC. Przy płaskim kącie (szeroki, niski ładunek, alfa 45 stopni) zysk spada do około 1,7 kN, bo liczy się sinus kąta.

Krok 4: liczymy pasy

liczba pasów > brakująca siła / zysk z jednego pasa
liczba pasów > 9,1 / 2,4 = 3,8  →  4 pasy

Sprawdzenie: 6,6 kN tarcia + 4 × 2,4 kN = 16,3 kN > 15,7 kN. Warunek jest ostry: wynik „równo” oznacza ładunek niezabezpieczony, dostępna zdolność musi być większa od wymaganej. Trzy pasy dają 13,9 kN i to jest za mało, choć „na oko” trzy pasy na dwutonową skrzynię wyglądają solidnie.

Mata antypoślizgowa zmienia więcej niż kolejny pas

Ta sama skrzynia postawiona na przekładkach z maty gumowej (µ = 0,60 zamiast 0,45):

tarcie: 2000 × 9,81 × 0,60 × 0,75 = 8,8 kN   (brakuje 6,9 kN)
zysk z pasa: 7,9 × 0,60 × 0,75 / 1,1 = 3,2 kN
liczba pasów > 6,9 / 3,2 = 2,1  →  3 pasy

Kilka pasków maty za kilkanaście złotych robi tu robotę czwartego pasa, a przy cięższych ładunkach potrafi zaoszczędzić kilka pasów naraz. To nie jest trik marketingowy producentów mat, tylko prosta konsekwencja wzoru: wszystkie składniki mocowania ciernego rosną proporcjonalnie do µ.

Czego ten rachunek nie obejmuje

Policzyliśmy wyłącznie przesunięcie. Pełna ocena mocowania wymaga jeszcze:

Kalkulator cargosecurity.pl liczy to wszystko w kilka sekund na podstawie wymiarów, masy i materiałów, pokazuje ładunek w 3D i wypisuje raport z wynikami dla każdego kierunku. Rachunek z tego artykułu możesz w nim powtórzyć jednym formularzem i od razu zobaczyć, co się zmieni przy innym kącie, macie albo cięższej skrzyni.