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:
- Masa ładunku i kierunek, w którym działa siła (najgorszy jest kierunek jazdy: przy hamowaniu ładunek napiera do przodu z siłą 0,8 swojego ciężaru).
- Tarcie między ładunkiem a podłogą. To ono wykonuje większość pracy, zanim jakikolwiek pas zacznie cokolwiek trzymać.
- 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.
- 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):
| Kierunek | Współczynnik | Siła dla 2000 kg |
|---|---|---|
| Do przodu (hamowanie) | 0,8 | 15,7 kN |
| Do tyłu (ruszanie) | 0,5 | 9,8 kN |
| Na boki (zakręty) | 0,5 | 9,8 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 materiałów | µ |
|---|---|
| Drewno / drewno | 0,45 |
| Drewno / metal | 0,30 |
| Metal / metal | 0,20 |
| Mata gumowa / cokolwiek | 0,60 |
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:
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:
- przewrócenia: wysoki ładunek może się przewrócić, zanim się przesunie; liczy się momenty względem krawędzi przewracania,
- posadowienia: masa całkowita, nacisk powierzchniowy i liniowy na podłogę jednostki,
- rodzaju nadwozia: kurtynowa naczepa kod L nie ma burt nośnych, więc blokowanie boczne o ścianę nie istnieje; certyfikat XL zmienia tę ocenę,
- kształtu ładunku: walec leżący nie przewraca się w kierunku toczenia, za to się toczy i wymaga klinów, nie tylko pasów,
- geometrii każdego pasa z osobna: rzeczywiste kąty alfa, punkty mocowania i ich wytrzymałość.
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.