OPINIA KONSTRUKCYJNO-BUDOWLANA DOTYCZĄCA MOŻLIWOŚCI USTAWIENIA PANELI FOTOWOLTAICZNYCH NA DACHU BUDYNKU WRAZ Z PROPOZYCJĄ KONSTRUCJI Temat/obiekt: WSPORCZEJ POD PANELE PV PROJEKT WYKONAWCZY INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ O MOCY 4,9 kwp DLA BUDYNKU SZKOŁY PODSTAWOWEJ W MINODZE Adres: Zamawiający: Szkoła Podstawowa w Minodze 32-043 Skała, Minoga 12 Dz.nr 308, obręb Minoga Gmina Skała ul. Rynek 29, 32-043 Skała Branża: KONSTRUKCJA Skład zespołu projektowego: Opis Imię i nazwisko, nr uprawnień Podpis Opracował: Dr inż. Rafał Szydłowski MAP/0083/POOK/08 luty 2016 rok 01-249 Warszawa, ul. Gizów 6, tel. 801 500 525, kom. 500 096 462 e-mail: biuro@novista.pl, www.novista.pl
SPIS ZAWARTOŚCI PROJEKTU 1. OPIS TECHNICZNY... 3 1.1. Podstawa opracowania... 3 1.2. Przedmiot opracowania... 3 1.3. Zakres opracowania... 3 1.4. Opis obiektu... 3 1.5. Opis szczegółowy dachu... 3 1.6. Analiza nośności dachu... 3 1.7. Opis systemy montażowego paneli PV... 3 2. OBLICZENIA... 5 2.1. Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe... 5 2.2. Wymagane wzmocnienie danych elementów konstrukcji dachu... 9 3. DOKUMENTACJA FOTOGRAFICZNA... 11 4. RYSUNKI Rys nr K-1 Schemat rozmieszczenia paneli PV na budynku... 13 2
1. OPIS TECHNICZNY 1.1. Podstawa opracowania Podstawę do opracowania niniejszej dokumentacji stanowiły następujące materiały wyjściowe: - Zlecenie Zamawiającego; - Dokumentacja rysunkowa przygotowana na potrzeby projektu adaptacyjnego instalacji elektrycznej; - Wywiad techniczny i dokumentacja fotograficzna przedmiotowego budynku przeprowadzona przez przedstawicieli Novista oraz Urzędu Gminy w Skale; - Protokół projektowy instalacji PV dla budynku Szkoły Podstawowej w Minodze, gmina Skała; - Projekt koncepcyjny Montaż instalacji fotowoltaicznej o mocy 4,9 kwp dla budynku Szkoły Podstawowej w Minodze - Aktualne normy, przepisy oraz literatura techniczna. 1.2. Przedmiot opracowania Przedmiotem opracowania jest ocena możliwości ustawienia paneli fotowoltaicznych (PV) wraz z systemem montażowym na dachu budynku Szkoły Podstawowej w Minodze. 1.3. Zakres opracowania Niniejsze opracowanie obejmuje swym zakresem tylko konstrukcję dachu budynku na którym projektuje się ustawienie paneli fotowoltaicznych instalacji PV. Ocena przedmiotowego dachu dokonana zostanie w oparciu o obliczenia statyczne jego nośności. Wpływ dodatkowego obciążenia na pozostałe elementy konstrukcyjne budynku jest znikomy. 1.4. Opis obiektu Obiekt objęty opracowaniem jest budynkiem użyteczności publicznej, sala gimnastyczna. Ściany zewnętrzne przyziemia wykonane zostały z cegły ceramicznej pełnej o grubości 51 cm, ściany parteru i piętra z gazobetonu o grubości 24 cm licowanego 12 cm cegły. Stropy między kondygnacjami żelbetowe. Budynek przykryty dwuspadowym dachem pokrytym blachą trapezową, na deskowaniu. Budynek posiada: - ściany zewnętrzne i wewnętrzne z gazobetonu oraz cegły ceramicznej, - dach pokryty blachą trapezową, - okna i drzwi zewnętrzne z profili pcv, - ściany zewnętrzne pokryte tynkiem, - rury spustowe rynny stalowe ocynkowane. 1.5. Opis szczegółowy dachu Dach nad budynkiem opiera się na konstrukcji stalowej (sala gimnastyczna). Dach pochyły, o wymiarach 13m x 25,8 m, pokryty jest blachą trapezową. Kąt nachylenia dachu wynosi 30. 1.6. Analiza nośności dachu Na podstawie dokonanych obliczeń konstrukcji dachu stwierdza się, że ich nośność jest przekroczona, a dodatkowe obciążenia spowodowane montażem paneli instalacji 3
fotowoltaicznej na dachu budynku Szkoły Podstawowej w Minodze, gmina Skała, sugeruje się wpływ na bezpieczeństwo użytkowania. Należy wykonać projekt wzmocnienia. Z przekazanej dokumentacji fotograficznej oraz wyników wywiadu technicznego wynika, budynek jest w dobrym stanie technicznym. Nie zauważono niepokojących zawilgoceń, rys ani odkształceń jego konstrukcji. 1.7. Opis systemu montażowego paneli PV Panele fotowoltaiczne montuje się na dachach skośnych (o nachyleniu powyżej 20 ) za pomocą specjalnych systemów montażowych. Mocowane są one bezpośrednio do konstrukcji dachu. W zależności od rodzaju pokrycia dachu (tj. dachówka ceramiczna, dachówka betonowa, blachodachówka, dachówka karpiowa, dachówka łupkowa, blacha trapezowa itp.) należy zastosować odpowiedni system montażowy; dobrać należy odpowiednie elementy systemu tj. szyny, klemy, wpusty, śruby itp. W niniejszym projekcie zakłada się system montażowy dla blachy trapezowej. Zmiany założeń dla systemu montażowego oraz sposobu montażu, można dokonać w ramach projektu wykonawczego zamiennego, pod warunkiem, że zmiana zostanie wykonana przez osobę posiadającą uprawnienia w branży konstrukcyjnej, oraz zostanie ona poparta odpowiednimi obliczeniami, przedstawionymi w projekcie. 4
2. OBLICZENIA 2.1. Zestawienia obciążeń Krokiew drewniana Schemat statyczny WYMIAROWANIE OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 3 KOMB1 1*1.35+2*1.00 MATERIAŁ C24 gm = 1.30 f m,0,k = 24.00 MPa f t,0,k = 14.00 MPa f c,0,k = 21.00 MPa f v,k = 4.00 MPa f t,90,k = 0.40 MPa f c,90,k = 2.50 MPa E 0,moyen = 11000.00 MPa E 0,05 = 7400.00 MPa G moyen = 690.00 MPa Klasa użyteczności: 1 Beta c = 0.20 PARAMETRY PRZEKROJU: ht=12.0 cm bf=7.0 cm Ay=30.95 cm2 Az=53.05 cm2 Ax=84.00 cm2 ea=3.5 cm Iy=1008.00 cm4 Iz=343.00 cm4 Ix=867.8 cm4 es=3.5 cm Wely=168.00 cm3 Welz=98.00 cm3 NAPRĘŻENIA NAPRĘŻENIA DOPUSZCZALNE Sig_c,0,d = N/Ax = 1.23/84.00 = 0.15 MPa Sig_m,y,d = MY/Wy= 1.62/168.00 = 9.61 MPa f c,0,d = 9.69 MPa f m,y,d = 11.58 MPa f v,d = 1.85 MPa Tau z,d = 1.5*2.99/84.00 = 0.53 MPa Współczynniki i parametry dodatkowe kh = 1.16 kh_y = 1.05 kmod = 0.60 Ksys = 1.00 kcr = 0.67 PARAMETRY ZWICHRZENIOWE: lef = 6.99 m Lambda_rel m = 0.84 Sig_cr = 33.70 MPa k crit = 0.93 PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi Y: LY = 2.89 m Lambda Y = 83.43 Lambda_rel Y = 1.41 ky = 1.61 LFY = 2.89 m kcy = 0.42 5
FORMUŁY WERYFIKACYJNE: Sig_c,0,d/(kc,y*f c,0,d) + Sig_m,y,d/f m,y,d = 0.15/(0.42*9.69) + 9.61/11.58 = 0.87 < 1.00 (6.23) Sig_m,y,d/(kcrit*f m,y,d) = 9.61/(0.93*11.58) = 0.90 < 1.00 (6.33) (Tau z,d/kcr)/f v,d = (0.53/0.67)/1.85 = 0.43 < 1.00 (6.13) PRZEMIESZCZENIA GRANICZNE Ugięcia przęsło u fin,y = 1,08 cm < u fin,max,y = L/200.00 = 1,45 cm Ugięcia wspornik u fin,y = 0,54 cm < u fin,max,y = 2L/200.00 = 0,93 cm Profil poprawny!!! Schemat statyczny Kratownica WYMIAROWANIE Pas górny OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 4 KOMB1 1*1.10+2*1.00 MATERIAŁ: S 235 ( S 235 ) fy = 215.00 MPa PARAMETRY PRZEKROJU: 2 LR 70x70x6 h=7.0 cm gm0=1.00 gm1=1.00 b=15.0 cm Ay=8.40 cm2 Az=7.56 cm2 Ax=16.26 cm2 tw=0.6 cm Iy=73.80 cm4 Iz=169.83 cm4 Ix=1.93 cm4 tf=0.6 cm Wely=14.56 cm3 Welz=22.64 cm3 SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI: N,Ed = 99.05 kn My,Ed = 0.17 kn*m Nc,Rd = 349.59 kn My,Ed,max = 0.17 kn*m Nb,Rd = 135.46 kn My,c,Rd = 3.13 kn*m Vz,Ed = 0.01 kn Vz,c,Rd = 93.84 kn KLASA PRZEKROJU = 3 6
PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi y: względem osi z: Ly = 2.90 m Lam_y = 1.39 Lz = 2.90 m Lam_z = 0.91 Lcr,y = 2.90 m Xy = 0.39 Lcr,z = 2.90 m Xz = 0.65 Lamy = 136.12 kyy = 1.45 Lamz = 89.73 kzy = 0.00 FORMUŁY WERYFIKACYJNE: Kontrola wytrzymałości przekroju: My,Ed/My,c,Rd = 0.06 < 1.00 (6.2.5.(1)) N,Ed/Nc,Rd + My,Ed/My,c,Rd = 0.34 < 1.00 (6.2.1(7)) sqrt(sig,x,ed*^2 + 3*Tau,z,Ed^2)/(fy/gM0) = 0.33 < 1.00 (6.2.1.(5)) Vz,Ed/Vz,c,Rd = 0.00 < 1.00 (6.2.6.(1)) Kontrola stateczności globalnej pręta: Lambda,y = 136.12 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 89.73 < Lambda,max = 210.00 STABILNY N,Ed/(Xy*N,Rk/gM1) + kyy*my,ed,max/(xlt*my,rk/gm1) = 0.81 < 1.00 (6.3.3.(4)) N,Ed/(Xz*N,Rk/gM1) + kzy*my,ed,max/(xlt*my,rk/gm1) = 0.43 < 1.00 (6.3.3.(4)) Profil poprawny!!! Pas dolny OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 4 KOMB1 1*1.10+2*1.00 MATERIAŁ: S 235 ( S 235 ) fy = 215.00 MPa PARAMETRY PRZEKROJU: 2 LR 60x60x6 h=6.0 cm gm0=1.00 gm1=1.00 b=13.0 cm Ay=7.20 cm2 Az=6.48 cm2 Ax=13.82 cm2 tw=0.6 cm Iy=45.54 cm4 Iz=111.93 cm4 Ix=1.53 cm4 tf=0.6 cm Wply=19.65 cm3 Wplz=30.69 cm3 SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI: N,Ed = -100.45 kn My,Ed = -0.09 kn*m Nt,Rd = 297.13 kn My,pl,Rd = 4.22 kn*m My,c,Rd = 4.22 kn*m MN,y,Rd = 3.74 kn*m Vz,Ed = -0.05 kn Vz,c,Rd = 80.44 kn KLASA PRZEKROJU = 1 PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi y: względem osi z: FORMUŁY WERYFIKACYJNE: Kontrola wytrzymałości przekroju: N,Ed/Nt,Rd = 0.34 < 1.00 (6.2.3.(1)) My,Ed/My,c,Rd = 0.02 < 1.00 (6.2.5.(1)) My,Ed/MN,y,Rd = 0.03 < 1.00 (6.2.9.1.(2)) Vz,Ed/Vz,c,Rd = 0.00 < 1.00 (6.2.6.(1)) Profil poprawny!!! 7
Krzyżulce OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 4 KOMB1 1*1.10+2*1.00 MATERIAŁ: S 235 ( S 235 ) fy = 215.00 MPa PARAMETRY PRZEKROJU: 2 LR 60x60x6 h=6.0 cm gm0=1.00 gm1=1.00 b=13.0 cm Ay=7.20 cm2 Az=6.48 cm2 Ax=13.82 cm2 tw=0.6 cm Iy=45.54 cm4 Iz=111.93 cm4 Ix=1.53 cm4 tf=0.6 cm Wely=10.56 cm3 Welz=17.22 cm3 SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI: N,Ed = 40.90 kn My,Ed = 0.04 kn*m Nc,Rd = 297.13 kn My,Ed,max = 0.04 kn*m Nb,Rd = 80.69 kn My,c,Rd = 2.27 kn*m KLASA PRZEKROJU = 3 PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi y: względem osi z: Ly = 3.07 m Lam_y = 1.72 Lz = 3.07 m Lam_z = 1.10 Lcr,y = 3.07 m Xy = 0.27 Lcr,z = 3.07 m Xz = 0.54 Lamy = 169.24 kyy = 1.37 Lamz = 107.95 kzy = 0.00 FORMUŁY WERYFIKACYJNE: Kontrola wytrzymałości przekroju: My,Ed/My,c,Rd = 0.02 < 1.00 (6.2.5.(1)) N,Ed/Nc,Rd + My,Ed/My,c,Rd = 0.16 < 1.00 (6.2.1(7)) Kontrola stateczności globalnej pręta: Lambda,y = 169.24 < Lambda,max = 210.00 Lambda,z = 107.95 < Lambda,max = 210.00 STABILNY N,Ed/(Xy*N,Rk/gM1) + kyy*my,ed,max/(xlt*my,rk/gm1) = 0.53 < 1.00 (6.3.3.(4)) N,Ed/(Xz*N,Rk/gM1) + kzy*my,ed,max/(xlt*my,rk/gm1) = 0.26 < 1.00 (6.3.3.(4)) Profil poprawny!!! Płatew Schemat statyczny WYMIAROWANIE OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 3 KOMB1 1*1.35+2*1.00 MATERIAŁ: S 235 fd = 215.00 MPa E = 210000.00 MPa 8
PARAMETRY PRZEKROJU: CEOW_1 h=14.0 cm b=6.0 cm Ay=7.20 cm2 Az=7.68 cm2 Ax=14.88 cm2 tw=0.6 cm Iy=428.28 cm4 Iz=48.92 cm4 Ix=1.70 cm4 tf=0.6 cm Wely=61.18 cm3 Welz=11.13 cm3 SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI: My = 4.84 kn*m Mz = 10.93 kn*m Mry = 13.15 kn*m Mrz = 2.39 kn*m Mry_v = 13.15 kn*m Mrz_v = 2.39 kn*m KLASA PRZEKROJU = 1 PARAMETRY ZWICHRZENIOWE: z = 1.00 La_L = 1.08 Nw = 370.89 kn fi L = 0.69 Ld = 3.70 m Nz = 74.06 kn Mcr = 14.78 kn*m PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi Y: względem osi Z: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- FORMUŁY WERYFIKACYJNE: My/(fiL*Mry)+Mz/Mrz = 0.37 + 4.57 = 4.93 > 1.00 (54) Profil niepoprawny!!! 2.2. Wymagane wzmocnienie danych elementów konstrukcji dachu Projektuje się wzmocnienie płatwi poprzez dospawanie do niej teownika o wymiarach podanych poniżej: OBCIĄŻENIA: Decydujący przypadek obciążenia: 3 KOMB1 1*1.35+2*1.00 MATERIAŁ: S 235 fd = 205.00 MPa E = 210000.00 MPa PARAMETRY PRZEKROJU: TEOW_1 h=15.0 cm b=10.0 cm Ay=20.00 cm2 Az=26.00 cm2 Ax=46.00 cm2 tw=2.0 cm Iy=1008.70 cm4 Iz=175.33 cm4 Ix=54.61 cm4 tf=2.0 cm Wely=103.34 cm3 Welz=35.07 cm3 SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI: My = 11.65 kn*m Mz = -4.72 kn*m Mry = 39.47 kn*m Mrz = 7.19 kn*m Mry_v = 39.47 kn*m Mrz_v = 7.19 kn*m KLASA PRZEKROJU = 1 PARAMETRY ZWICHRZENIOWE: z = 1.00 La_L = 0.46 Nw = 9995.09 kn fi L = 0.99 Ld = 3.70 m Nz = 265.45 kn Mcr = 130.13 kn*m PARAMETRY WYBOCZENIOWE: względem osi Y: względem osi Z: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- FORMUŁY WERYFIKACYJNE: My/(fiL*Mry)+Mz/Mrz = 0.30 + 0.66 = 0.95 < 1.00 (54) 9
PRZEMIESZCZENIA GRANICZNE Ugięcia uy = 1.3 cm < uy max = L/250.00 = 1.5 cm Decydujący przypadek obciążenia: 5 sgu (1+4)*1.00 uz = 0.6 cm < uz max = L/250.00 = 1.5 cm Decydujący przypadek obciążenia: 5 sgu (1+4)*1.00 Profil poprawny!!! Dopuszcza się zastosowanie systemu instalacji paneli fotowoltaicznych po wcześniejszym wykonaniu projektu wzmocnienia danych elementów konstrukcji dachu. 10
Opinia konstrukcyjno budowlana do projektu instalacji fotowoltaicznej 3. Dokumentacja fotograficzna Rys. 3.1 Rys. 3.2. 11
Opinia konstrukcyjno budowlana do projektu instalacji fotowoltaicznej Rys. 3.3. Rys. 3.4. 12