محاسبه حداکثر بار مجاز (WLL یا Working Load Limit) برای نقاط اتصال (Anchor Points) در کار در ارتفاع، یک فرایند حیاتی ایمنی است که تضمین می‌کند تجهیزات در محدوده ظرفیت ایمن خود کار می‌کنند. این محاسبه صرفاً بر اساس وزن فرد نیست، بلکه عمدتاً بر اساس فاکتور ایمنی (Safety Factor) و نیروی دینامیک احتمالی (نیروی حاصل از سقوط) انجام می‌شود.
۱. تعریف و اهمیت WLL
حداکثر بار مجاز (WLL)، حداکثر باری است که یک نقطه اتصال، طناب یا تجهیزات می‌تواند به طور ایمن و مستمر تحمل کند. این مقدار همیشه به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از حداکثر بار شکست (MBS یا Minimum Breaking Strength) یا مقاومت نهایی تجهیزات است.
- هدف اصلی: اطمینان از اینکه نقطه اتصال هرگز به نقطه شکست خود نزدیک نمی‌شود، حتی در شرایط اضطراری.
رابطه WLL با فاکتور ایمنی (SF)
WLL با استفاده از MBS و SF به صورت زیر محاسبه می‌شود:
WLL = fracMBSSF
- MBS (حداقل مقاومت شکست): نیروی واقعی که تجهیزات در آن نقطه دچار شکست می‌شوند (بر حسب کیلو نیوتن - kN).
- SF (فاکتور ایمنی): عددی است که برای در نظر گرفتن خطا، سایش، نقص‌های ساختاری احتمالی، و مهم‌تر از همه، نیروهای دینامیک استفاده می‌شود.
۲. تعیین فاکتور ایمنی (Safety Factor)
در حوزه کار در ارتفاع و بالابری، فاکتور ایمنی یک پارامتر استاندارد است که نوع کاربری و بار وارده را لحاظ می‌کند.
الف) فاکتور ایمنی برای بارهای استاتیک (Static Loads)
برای بارهایی که حرکت یا شوک ناگهانی ندارند (مانند تجهیزات ثابت یا بار آویزان شده):
- مقدار: معمولاً SF = 5:1 (یا 5) در نظر گرفته می‌شود.
- مثال: اگر یک طناب دارای MBS برابر با 25 kN باشد، WLL آن برابر است با:
WLL = frac25 kN5 = 5 kN
ب) فاکتور ایمنی برای نقاط اتصال نجات و سیستم‌های ایمنی
بر اساس استانداردهای بین‌المللی (ANSI، OSHA، IRATA)، نقاط اتصال اصلی در سیستم‌های حفاظت در برابر سقوط (جایی که احتمال سقوط و ایجاد نیروی دینامیک وجود دارد) باید بسیار قوی‌تر باشند.
- استاندارد IRATA/EN (سیستم Rope Access):
- نقطه اتصال برای توقف سقوط باید قادر به تحمل حداقل 15 kN باشد.
- استاندارد OSHA (ایالات متحده):
- نقطه انکر باید قادر به تحمل 5000 پوند (22.2 kN) بار بدون نیاز به محاسبه توسط یک فرد شایسته باشد، یا دو برابر حداکثر نیروی توقف (بسته به نیروی توقف سیستم).
نتیجه کلیدی: در عمل راپل، به دلیل نیاز به مازاد ایمنی (Redundancy)، نقطه اتصال باید بسیار قوی‌تر از WLL طناب باشد و اغلب باید توانایی تحمل 15 kN تا 22 kN را داشته باشد.
۳. تأثیر نیروی دینامیک (نیروی سقوط)
مهم‌ترین دلیل برای فاکتور ایمنی بالا، در نظر گرفتن نیروی ضربه‌ای است که در اثر سقوط ایجاد می‌شود (Impact Force).
الف) نیروی سقوط (Fall Factor)
نیروی وارده بر نقطه اتصال بستگی به فاکتور سقوط (Fall Factor) دارد که با فرمول زیر محاسبه می‌شود:
Fall Factor = fracDistance of FallLength of Rope between Anchor and Worker
فاکتور سقوط | توصیف | نتیجه نیروی وارده |
صفر (FF 0) | فرد همیشه پایین‌تر یا هم‌سطح نقطه انکر است. | کمترین نیروی ضربه، رایج در راپل. |
یک (FF 1) | فرد از هم‌سطح نقطه انکر سقوط می‌کند و طول سقوط برابر با طول طناب تا انکر است. | نیروی ضربه‌ای متوسط. |
دو (FF 2) | فرد از بالای نقطه انکر سقوط می‌کند و طول سقوط دو برابر طول طناب تا انکر است (بالاترین نیروی ضربه). | بیشترین و خطرناک‌ترین نیروی ضربه. |
ب) نقش طناب دینامیک
- طناب‌های استاتیک در راپل برای جذب نیروی سقوط طراحی نشده‌اند.
- به همین دلیل، استفاده از ابزار خودقفل‌شونده (Backup Device) که به سرعت قفل شده و سقوط را قبل از رسیدن به FF 2 متوقف می‌کند، و همچنین نیاز به SF بالا در خود انکر ضروری است.
۴. محاسبه عملی بار مجاز در Rope Access
در عمل، به جای محاسبه WLL برای کل سیستم از صفر، از استانداردهای ظرفیت از پیش تعیین شده استفاده می‌شود که خود این استانداردها فاکتورهای ایمنی را لحاظ کرده‌اند:
- ظرفیت طناب‌ها (استاتیک): با فرض WLL حدود 5 kN (طبق SF=5:1), ظرفیت طناب‌ها برای تحمل وزن یک یا دو نفر کافی است.
- ظرفیت انکر (دینامیک): نقطه اتصال باید حداقل 15 kN (برای تک‌طناب) تحمل کند.
سیستم افزونگی (Redundancy)
قانون اصلی کار در ارتفاع بیان می‌کند که هر سیستم باید دارای دو مسیر مستقل باشد:
- مسیر کار: طناب کار، ابزار فرود/صعود، انکر کار.
- مسیر ایمنی: طناب پشتیبان (ایمنی)، ابزار خودقفل‌شونده، انکر پشتیبان.
نقطه اتصال باید قادر باشد تا در صورت شکست طناب کار، کل نیروی دینامیک سقوط را که از طریق طناب ایمنی منتقل می‌شود، تحمل کند. این تضمین می‌کند که حتی در صورت بروز بدترین حالت (سقوط کامل)، زندگی کارگر حفظ می‌شود.
آیا تمایل دارید در مورد "بازرسی، سوابق و نگهداری از نقاط اتصال (Anchor Points)" اطلاعاتی ارائه دهم؟
