I. Identifikujte typy a zdroje zaťaženia
Pri návrhu-konštrukčnej nosnosti fotovoltaických držiakov je potrebné zvážiť tieto hlavné typy zaťaženia:
| Typy zaťaženia | Popisy |
| Trvalé zaťaženie | Hmotnosť fotovoltaických modulov, držiakov, káblov atď. pri dlhodobom{1}}pôsobení sa zvyčajne považuje za 0,12 – 0,20 kN/m² |
| Zaťaženie vetrom | Tlak alebo sanie vyvíjané vetrom na konzoly a moduly je kľúčovým kontrolným faktorom v dizajne pre oblasti južne od rieky Yangtze (ako je Wuxi) |
| Zaťaženie snehom | Vyžaduje osobitnú pozornosť v severných alebo{0}}nadmorských výškach, vo všeobecnosti menej na juhu |
| Konštrukčné/údržbové zaťaženie | Dočasné zaťaženie personálu a zariadenia počas inštalácie alebo údržby, zvyčajne vypočítané na 1,0 kN/m² |
| Seizmické zaťaženie | Vyžaduje sa v zónach seizmického opevnenia, ale vo všeobecnosti nie je dominantným faktorom |
✅ Špeciálna poznámka: V oblastiach s vysokou -vlhkosťou, na pobreží a v oblastiach náchylných na tajfúny-, ako sú Wuxi, Jiangsu, je často rozhodujúcim faktorom zaťaženie vetrom a výpočty musia vychádzať z miestneho základného tlaku vetra s 50-ročnou dobou návratu.
II. Vzorec na výpočet zaťaženia vetrom
Podľa "Kódexu pre navrhovanie stavebných konštrukcií" (GB50009-2012) sa štandardná hodnota zaťaženia vetrom vypočíta takto:
Wk= z.μs.μz.W₀
Wk: Štandardná hodnota zaťaženia vetrom (kN/m²)
W₀: Základný tlak vetra (približne 0,45 kN/m² v oblasti Wuxi)
μz: Koeficient zmeny výšky tlaku vetra (vzťahujúci sa na výšku inštalácie)
μs: Koeficient tvaru zaťaženia vetrom (určený tvarom konzoly a modulu, zvyčajne sa berie ako 1,3)
z: Koeficient nárazu vzduchu vo výške Z
Príklad: Pre pozemný{0}}fotovoltaický projekt s inštalačnou výškou 8 metrov a uhlom sklonu 25 stupňov z tabuľky získame μz=1.0, μs=1.3, W₀=0.45, potom Wk=1.0 x 1,3 x 1,0 x0.45 =0.585 kN/m²
III. Návrh kombinácie zaťaženia a medzného stavu únosnosti
Podľa NB/T 10115-2018 „Kód pre navrhovanie fotovoltaických konzolových konštrukcií“ sú potrebné dva výpočty medzného stavu únosnosti:
1. Konečný limitný stav únosnosti (pevnosť a stabilita)
Používa sa na overenie, či držiak zlyhá, pomocou základnej kombinácie:
Sd=YG.Gk+Yw.ψw.Wk+Ys.ψs.Sk
Pozrite si stavy kombinovaného zaťaženia:
- 1,3 × maximálne zaťaženie + 1.5 × zaťaženie vetrom + 1.5 × 0,6 × zaťaženie snehom
- 1,3 × maximálne zaťaženie + 1.5 × zaťaženie snehom + 1.5 × 0,7 × zaťaženie vetrom
✅ Najnepriaznivejším zaťažovacím stavom býva kombinácia silného vetra a protivetru; maximálna hodnota účinku by sa mala použiť na overenie konštrukcie.
2. Hraničný stav použiteľnosti (kontrola deformácie) Používa sa na kontrolu, či konzola nie je vystavená nadmernej deformácii, čo ovplyvňuje inštaláciu komponentov a estetiku; používa sa štandardná kombinácia.
Sk= Gk+Wk+0.7xSk
Hranica vychýlenia je vo všeobecnosti 1/250 rozpätia komponentu (napr. pre rozpätie 4800 mm je prípustné vychýlenie menšie alebo rovné 19,2 mm).
IV. Overenie pevnosti konštrukčného dielu Na kľúčových komponentoch (stĺpy, hlavné nosníky, väznice) sa vykonávajú nasledujúce kontroly:
1. Pevnosť v ohybe: σ=M/Wn{<}f (Design value of bending strength of steel)
2. Pevnosť v šmyku: τ=VS/(It){<}fv
3. Kontrola pomeru štíhlosti: Pomer štíhlosti kompresných členov by nemal presiahnuť 220, aby sa zabránilo nestabilite.
4. Pevnosť spojovacieho uzla: Skrutky, zvary a iné spojovacie časti musia spĺňať požiadavky na únosnosť.
Experimentálne údaje ukazujú, že maximálna nosnosť vysoko{0}}kvalitnej konštrukcie sekundárneho nosníka môže dosiahnuť 110 % projektovaného zaťaženia a únavová životnosť presahuje 100 000 cyklov.
V. Optimalizačné návrhy pre praktické inžinierstvo (konkrétne pre projekty Wuxi)
Vzhľadom na to, že možno navrhujete fotovoltaický projekt vo Wuxi v provincii Jiangsu, sú na základe miestnych klimatických charakteristík vytvorené nasledujúce návrhy:
Výber materiálu: Uprednostňujte konzoly zinku{0}}hliníka{1}} alebo ocele zo zliatiny horčíka- so žiarovo pozinkovanou vrstvou väčšou alebo rovnajúcou sa 120 μm a povrchovou úpravou práškovou-povrchovou úpravou, aby odolali korózii so soľou pri vysokej-vlhkosti.
Hrúbka konzoly: Hrúbka hlavného nosníka by nemala byť menšia ako 2,5 mm a hrúbka sekundárnej väznice by nemala byť menšia ako 1,5 mm.
Návrh odolnosti proti vetru: Zvážte vplyv uhla smeru vetra; pri malých uhloch sklonu (0 stupňov – 20 stupňov) sa koeficient tvaru zaťaženia vetrom zvyšuje lineárne s uhlom sklonu.
Výber základov: Pre základy z mäkkej pôdy sa odporúčajú špirálové pilóty alebo mikro-injektované pilóty, aby sa znížilo riziko výkopov a sadenia.
