EKSPERTYZA KONSTRUKCYJNO - BUDOWLANA Nazwa i adres obiektu budowlanego: Budynek Przedsiębiorstwa Komunikacji Miejskiej Sp. z o. o. w Sosnowcu 41-219 Sosnowiec ul. Lenartowicza 73 Stadium i temat : EKSPERTYZA KONSTRUKCYJNO - BUDOWLANA Opracowanie dla potrzeb montażu instalacji fotowoltaicznej na dachu budynku mieszczącego się w Sosnowcu przy ul. Lenartowicza 73 Opracował : inż. Bartłomiej Nowakowski upr. bud. SLK/2012/PWOK/07 podpis... str. 1
1. WSTĘP Niniejsza ekspertyza techniczna dotyczy dachów dwóch budynków mieszczących się w Sosnowcu przy ulicy Lenartowicza 73. Budynki są siedzibą PKM Sosnowiec. 1.1. Podstawa opracowania. - zlecenie firmy SEMPER POWER Sp. z o.o. ul. Główna 7 42-693 Krupski Młyn 1.2. Cel opracowania. Celem opracowania jest ocena stanu technicznego budynków pod kątem możliwości montażu instalacji fotowoltaicznej na dachu. 1.3. Materiały wykorzystane przy opracowaniu. - Wizja lokalna z dnia 20.10.2016r - Archiwalna dokumentacja rysunkowa otrzymana od Zleceniodawcy rzuty dachów oraz przekroje poprzeczne. - Dokumentacja fotograficzna - Dane od projektowania przekazane przez Zleceniodawcę 2. OPIS 2.1. Stan istniejący. Budynek A administracyjno-socjalny, posiada 3 kondygnacje nadziemne i jedną podziemną, posadowiony jest na żelbetowej wannie fundamentowej, stropy z płyt kanałowych gr 24 cm, ściany murowane. Stropodach wykonany z typowych prefabrykowanych płyty korytkowych o wymiarach 300x60 cm opartych na ściankach ażurowych z cegły i posadowionych na stropie z płyt kanałowych. Spadek jednostronny 5,7%. Dach pokryty papą. Na dachu zainstalowane są klimatyzatory oraz konstrukcja logo PKM Sosnowiec str. 2
Zdjęcie 1 Budynek A Zdjęcie 2 Dach budynku A w dniu wizji lokalnej. str. 3
Zdjęcie 3 Dach budynku A w dniu wizji lokalnej Zdjęcie 4 Konstrukcja logo na dachu budynku "A" Budynek B jednokondygnacyjny, o wysokości 5,80m p.p.t., żelbetowy prefabrykowany. Dach wykonany z płyt korytkowych o wymiarach 587x149x30 cm (ozn KB131.6.3 /12/). Płyty oparte na na typowym dźwigarze żelbetowy o rozpiętości 12m (ozn. KB1-31.6.1 (9)-69 poz.2.) Spadek dachu 5% dwustronny. Dach pokryty papą. Na dachu zainstalowane są 4 wywietrzniki. Oba budynki połączone są ze sobą łącznikiem. str. 4
Zdjęcie 5. Dach budynku B widok z dachu budynku A 2.2. Planowane prace Planowana inwestycja obejmuje montaż paneli fotowoltaicznych na dachach obydwu budynków w schematu pokazanego na rysunku nr 1. Ilość na budynku A - 79 szt. w 3 rzędach (25 + 27 +27 szt.) Ilość na budynku B - 40szt w 4 rzędach po 10 sztuk. Rysunek 1. Plan lokalizacji paneli fotowoltaicznych na dachach. str. 5
Panele fotowoltaiczne wymiary 1650x992x40mm, masa 19kg. Sposób mocowania paneli konstrukcja wsporcza składająca się z trójkątnych ram o kącie nachylania od poziomu 30 i poziomych profili głównych mocowanych do ram trójkątnych (2 szt. na panel) wg. rys. nr 2 oraz bloczków z betonu o masie 20kg stanowiących balast, do których przymocowana jest trójkątna rama rys. nr 3. Ilość bloczków przypadających na 1 ramę 2 szt. Rozstaw bloczków wzdłuż boku ramy wynosi 101 cm. Bloczki posadowione bezpośrednio na dachu. Panele fotowoltaiczne mocowane są do profili głównych. Rysunek 2 Trójkątne ramy wraz z dwoma profilami głównymi rysunek poglądowy. Rysunek 3 Mocowanie ramy do bloczka betonowego rysunek poglądowy. Rysunek 4. Trójkątna rama wsporcza. str. 6
3. OBLICZENIA 3.1. Odziaływanie od paneli fotowoltanicznych wraz z konstrukcją wsporczą 3.1.1. Obciążenie wiatrem Sosnowiec strefa 1 q k=0,300 kn/m 2 Współczynnik ekspozycji teren B C e=0,95 Współczynnik działania porywów wiatru β = 2,2 Współczynnik obciążenia γ f = 1,5 Wartość współczynnika Cp wg Z1-10 a=2 ; b = tg 30 = 0,557 p k1 =q k x C e x C x β = 0,330 x 0,95 x 2 x 2,2 = 1,254 kn/m 2 p 1= p k1 x γ f = 1,254 x 1,5 = 1,881 kn/m 2 p k2 =q k x C e x C x β = 0,330 x 0,95 x 0,557 x 2,2 = 0,362 kn/m 2 p 2= p k1 x γ f = 0,362 x 1,5 = 0,543 kn/m 2 3.1.2. Obciążenia śniegiem na panele - wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem (Q k) Q k= 0,9 kn/m 2 miejscowość: Sosnowiec 2 strefa obciążenia śniegiem - wartość współczynnika kształtu dachu α = 30 - kąt nachylenia panela α < 30 C = 0,8 szerokość panela B = 1,65m - charakterystyczne obciążenie śniegiem ramy (S k) S k = Q k x C x B = 0,9 x 0,8 x 1,65 = 1,190 kn/m 2 - obliczeniowe obciążenie śniegiem ramy (S) γ f = 1,5 obliczeniowy współczynnik obciążenia śniegiem S = S k x γ f = 1,190 x 1,5 = 1,78 kn/m 3.1.3. Wyniki obliczeń statycznych. Obliczenia wykonano przy pomocy programu Specbud Rama wersja 1.2 str. 7
SCHEMAT RAMY 5 4 0,75 1 2 3 A B 0,14 1,01 0,14 1,29 OBCIĄŻENIA: (wartości obliczeniowe) Przypadek P1: stałe ( f = 1,0 wprowadzono wartości obliczeniowe obciążenia) 0,28 0,22 0,22 0,75 A B 0,14 1,01 0,14 1,29 L.p. element opis 1 konstrukcja ciężar własny ciężar paneli, ramy trójkątnej i profili głównych 2 węzły 2, 3 siła skupiona F = 0,22 kn; kąt nachylenia 0,0st. betonowe bloczki balastowe 3 pręt 5 obciążenie rozłożone q = 0,28 kn/m na całej długości pręta Przypadek P2: śnieg ( f = 1,5) str. 8
1,19 0,75 A B 0,14 1,01 0,14 1,29 L.p. element opis 1 pręt 5 obciążenie rozłożone równoległe do osi Y q = 1,19 kn/m o zasięgu a = 0,40 m, b = 1,39 m Przypadek P3: wiatr z lewej ( f = 1,5) 1,25 0,75 0,36 A B 0,14 1,01 0,14 1,29 L.p. element opis 1 pręt 5 obciążenie rozłożone q1 = -1,25 kn/m, q2 = -0,36 kn/m o zasięgu a = 0,40 m, b = 1,39 m Przypadek P4: wiatr z prawej ( f = 1,5) str. 9
0,36 0,75 1,25 A B 0,14 1,01 0,14 1,29 L.p. element opis 1 pręt 5 obciążenie rozłożone q1 = 0,36 kn/m, q2 = 1,25 kn/m o zasięgu a = 0,40 m, b = 1,39 m Tablica opisu kombinacji automatycznych: nazwa kombinacji składniki kombinacji K1: stałe 1,0 P1 K2: stałe+śnieg 1,0 P1+1,0 P2 K3: stałe+wiatr z lewej 1,0 P1+1,0 P3 K4: stałe+śnieg+0,90 wiatr z lewej 1,0 P1+1,0 P2+0,90 P3 K5: stałe+wiatr z lewej+0,90 śnieg 1,0 P1+1,0 P3+0,90 P2 K6: stałe+wiatr z prawej 1,0 P1+1,0 P4 K7: stałe+śnieg+0,90 wiatr z prawej 1,0 P1+1,0 P2+0,90 P4 K8: stałe+wiatr z prawej+0,90 śnieg 1,0 P1+1,0 P4+0,90 P2 WYNIKI: Obwiednia sił wewnętrznych Ekstremalne reakcje podporowe: węzeł (podpora) R y [kn] R x [kn] M [knm] kombinacja 2 (A) 1,30 0,05 -- -- -- -- K4: 1,0 P1+1,0 P2+0,90 P3 K6: 1,0 P1+1,0 P4 3 (B) 1,24 0,14 0,48-0,40 0,40 0,40 -- -- -- K5: 1,0 P1+1,0 P3+0,90 P2 K6: 1,0 P1+1,0 P4 K8: 1,0 P1+1,0 P4+0,90 P2 3.2. Sprawdzenie nośności płyt korytkowych 3.2.1. Obciążenia śniegiem na połać dachową - wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem (Q k) Q k= 0,9 kn/m 2 miejscowość: Sosnowiec 2 strefa obciążenia śniegiem - wartość współczynnika kształtu dachu α = 5,7 - kąt nachylenia połaci dachowej α < 5,7 C = 0,8 - charakterystyczne obciążenie śniegiem dachu (S k) str. 10
S k = Q k x C = 0,9 x 0,8 = 0,72 kn/m 2 - obliczeniowe obciążenie śniegiem dachu (S) γ f = 1,5 obliczeniowy współczynnik obciążenia śniegiem S = S k x γ f = 0,72 x 1,5 = 1,08 kn/m 2 3.2.2. Obciążenie własne od pokrycia - świetlica l.p. Rodzaj obciążenia Ciężar obj. Grubość Wartość charakterystyczna obciążenia Pk γf Wartość obliczeniowa obciążenia Pk jednostka [kn/m3] [m] [kn/m2] [kn/m2] 1 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 2 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 3 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 4 gładź cementowa 3cm 21,00 0,03 0,630 1,3 0,819 5 styropian 4cm 0,45 0,04 0,018 1,2 0,022 6 płyta żelbetowa 4 cm 24,00 0,04 0,960 1,1 1,056 RAZEM 1,773 2,095 Sprawdzenie nośności płyt korytkowych SCHEMAT STATYCZNY 1 5,87 OBCIĄŻENIA: (wartości obliczeniowe) Przypadek P1: Przypadek 1 ( f = 1,20) 3,11 1,30 1,30 1,30 3,11 5,87 Przypadek P2: śnieg ( f = 1,5) 1,07 1,07 5,87 Tablica opisu kombinacji automatycznych: nazwa kombinacji składniki kombinacji K1: Przypadek 1 1,0 P1 K2: Przypadek 1+śnieg 1,0 P1+1,0 P2 str. 11
WYNIKI: Kombinacja K1: 1,0 P1 Wykres momentów zginających: 11,07 16,90 5,87 Kombinacja K2: 1,0 P1+1,0 P2 Wykres momentów zginających: 11,07 14,22 21,52 5,87 Obwiednia sił wewnętrznych 14,22 Obwiednia momentów zginających: 14,22 11,07 21,52 5,87 14,22 11,07 Moment zginający płytę od obciążenia dopuszczalnego M dop = 0,125 x 3,30kN/m 2 x 1,49 m x 2,70 2 = 21,18 knm < M max = 21,52 knm Pomimo niewielkiego przekroczenia momentu dopuszczalengo o 1,8% z uwagi na okreslanie obciążenia dopuszczalnego metodą naprężeń dopuszczalnych można uzać, że nośność jest wystarczająca 3.2.3. Obciążenie własne od pokrycia - budynek administracyjno-socjalny l.p. Rodzaj obciążenia Ciężar obj. Grubość Wartość charakterystyczna obciążenia Pk γf Wartość obliczeniowa obciążenia Pk jednostka [kn/m3] [m] [kn/m2] [kn/m2] 1 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 2 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 3 1x papa 11,00 0,005 0,055 1,2 0,066 4 gładź cementowa 1cm 21,00 0,01 0,210 1,3 0,273 RAZEM 0,375 0,471 SCHEMAT BELKI str. 12
1 2,70 OBCIĄŻENIA: (wartości obliczeniowe) Przypadek P1: stałe ( f = 1,0) 0,28 1,30 1,30 0,28 Przypadek P2: śnieg ( f = 1,5) 2,70 0,43 0,43 2,70 WYNIKI: Przypadek P1: stałe Wykres momentów zginających: 1,68 Przypadek P2: śnieg 0,91 2,70 1,68 Wykres momentów zginających: 0,58 0,39 2,70 0,58 Obwiednia sił wewnętrznych Obwiednia momentów zginających: 1,68 0,58 0,91 1,68 0,58 2,70 Moment zginający płytę od obciążenia dopuszczalnego M dop = 0,125 x 1,8kN/m 2 x 0,6m x 2,70 2 = 0,984 knm > M max = 0,910 knm Nośność jest wystarczająca str. 13
4. WNIOSKI I ZALECENIA Konstrukcję wsporczą na budynku B należy posadowić w taki sposób aby oba punkty podparcia ramy trójkątnej oddalone od siebie o 101 cm nie znajdowały się na szerokości płyt korytkowej, która ma 149 cm obciążenie z jednej ramy ma się rozkładać na dwie sąsiednie płyty korytkowe. Rysunek 5 Sposób rozmieszczenia ram trójkątnych względem płyt korytkowych. W budynku A warunek rozłożenia obciążenia na dwie sąsiednie płyty jest spełniony ponieważ mają one szerokość 60cm a rozstaw podpór wynosi 101cm. Zaleca się zakotwienie ramy do konstrukcji dachu siły odrywające nie występują, jednak przy niekorzystnym układzie obciążeń siły dociskające konstrukcje od dachu przyjmują wartości bliskie zera (0,05kN). Dalsze zwiększenie balastu nie jest możliwe. 5. UWAGI Niniejsza ekspertyza może być wykorzystane jedynie w celu w jaki została opracowana patrz pkt. 2.2. Jakakolwiek zmiana w planowanym zakresie prac wymaga aktualizacji ekspertyzy (zmiana obciążeń, zmiana układu rozmieszczenia, zmiana ilości, itp). 6. WYKAZ NORM I LITERATURY PN-80/B-02010/Az-1 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem PN- 82/B-02001 - Obciążenia budowli. Obciążenia stałe PN- 82/B-02003 - Obciążenia budowli. Obciążenia technologiczne. Podstawowe obciążenia technologiczno-montażowe PN-77/B-02011/Az-1 - Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem. str. 14