Erfahren Sie, was jeder Eingabe bedeutet, wo Sie den richtigen Wert finden und wie Sie Wind-, Schne-, Stress-, Verformungs- und Tracker-Drehmoment-Ergebnisse ohne Verwirrung in der technischen Terminologie lesen können.
Schnelle Antwort: Beginnen Sie mit der Auswahl des Montagesystems. Geben Sie die Modulgröße, das Layout, die Wind- und Schneedaten für die Baustelle ein und fügen Sie anschließend die tatsächlichen Eigenschaften und Analysekräfte für Ihre Bauteile hinzu. Der Rechner aktualisiert sich sofort. Ein grünes “Pass” bedeutet, dass die angegebene Nachfrage innerhalb der angegebenen Grenze liegt; “Überprüfen” bedeutet, dass die Nachfrage diese Grenze überschreitet. Keine der beiden Status bedeutet eine Baugenehmigung.
Was prüft der Solar-Montage-Strukturlast-Rechner?
Die LuminVolt Solar Mounting Strukturelle Lastenrechner ist ein vorläufiges Engineering-Tool für zwei gängige PV-Montagesysteme: ein fest geneigtes System und ein einachsiger Tracker. Es wandelt die bereitgestellte Engineering-Arbeitsmappe in ein browserbasiertes Formular um, sodass jede abhängige Berechnung sofort aktualisiert wird, sobald Sie eine Eingabe ändern.
Für eine Struktur mit fester Neigung berechnet das Werkzeug den Grundwinddruck, die zulässige Windlast, die zulässige Schneelast, verteilte Lasten, die Gesamtbeanspruchung der Bauteile, die Auslastung und die Grenzwert für die Verformung. Für einen Tracker berechnet es den Winddruck in zwei Betriebssituationen, das Wind-eccentrische Drehmoment, das Schwerkraft-eccentrische Drehmoment, das Drehmoment entlang der Drehmoment-Rolle und einen Schneelastwert.
Diese Berechnung dient vorläufigen Überprüfungen und technischer Diskussionen. Sie wählt für Sie keine lokalen Windgeschwindigkeiten, Expositionskategorien, Wichtigkeitsschwellenwerte, Lastfälle, Verbindungsfestigkeiten, Widerstand der Gründung oder Code-Regeln aus. Der endgültige Entwurf muss gemäß dem in dem Projektort geltenden Code überprüft und von einem qualifizierten Bauingenieur unterzeichnet werden, wenn dies erforderlich ist.
In den Vereinigten Staaten, ASCE/SEI 7-22 beinhaltet Umweltlasten und Lastkombinationen für die statische Berechnung. Die ASCE veröffentlicht außerdem entwickelte Anleitungen für seine Wind- und Schneebestimmungen. Projekte in anderen Ländern können von anderen nationalen Standards abweichen. Verwenden Sie den in Ihren Projektunterlagen genannten Standard, anstatt davon auszugehen, dass eine Methode überall funktioniert.
Was sollten Sie vor dem Verwenden des Rechners vorbereiten?
Sie können das Tool mit seinen Standardeinstellungen erkunden, aber eine echte Projektprüfung erfordert überprüfte Eingaben. Sammeln Sie zunächst die folgenden Informationen:
- Länge, Breite, Masse und Anzahl der PV-Module
- Tabellenlayout, Mitgliederabstände und Länge der Drehmoment-Röhre
- Web-Design, Windgeschwindigkeit und Luftdichte
- Geländedaten oder -exposition und der korrekte Höhenkoeffizient
- Schneebedeckung, Schneehöhe, Neigung des Daches oder der Paneele
- Bereich, Querschnittsmodul und Festigkeitswert des Materials
- Analysekräfte, Biegemomente und tatsächliche Durchbiegungen
- Gültige Lastkombinationen und Projektentwurfsstandard
Die Modulwerte stammen normalerweise aus den Datenblättern des Herstellers. Die Eigenschaften der Bauteile sollten aus den genehmigten Zeichnungen für Stahl- oder Aluminiumprofile entnommen werden. Die Werte für Wind, Schnee, Gelände und Lastkombinationen sollten aus der Grundlage des Projekts, Daten der lokalen Behörden oder einer Berechnung eines Ingenieurs entnommen werden.
Das Modul für den festen Neigungswinkel und die Längen der Elemente werden in Millimetern angegeben, während die Schneetiefe in Metern angegeben wird. Die Geometrie des Trackers wird in Metern angegeben. Der Abschnittsmodul ist in cm³, die Fläche in cm², die Momente in N·m, die Spannung in MPa und das Drehmoment in N·m oder N·m/m. Lesen Sie die Einheit, die neben jedem Feld angegeben ist, bevor Sie eingeben.
Schritt 1: Wählen Sie einen festen Neigungswinkel oder einen einachsigen Tracker aus
| Modus | Wählen Sie es, wenn | Hauptausgabe |
|---|---|---|
| Festneigungsstruktur | Die Module bleiben an den Trägern, Sparren, Stützen und Diagonalstreben in einem Winkel. | Wind- und Schneelasten, Belastungsberechnungen für die Bauteile und Überprüfungen der Verformung. |
| Tracker mit einer Achse | Eine Reihe dreht sich um eine Torspindel und muss in verschiedenen Tracker-Ecken überprüft werden. | Wind und Schwerkraft erzeugen ein Drehmoment, die Einheitsdrehzahl und das gewünschte Drehmoment. |
Wenn Ihr Projekt eine herkömmliche Boden- oder Dachmontage verwendet, beginnen Sie mit der festen Neigung. Wenn es eine rotierende Montage wie die Systeme, die wir beschrieben haben, verwendet Seite für Solar-Tracker, wählen Sie den Tracker aus. Die beiden Tabs behalten ihre eigenen Eingabewerte, sodass Sie zwischen ihnen wechseln können, ohne die Modelle zu vermischen.
Wie man den Kalkulator für feste Neigung verwendet
Geben Sie das Modul- und Tabellenlayout ein
Geben Sie die Modulgröße, die Modulbreite und die Modulmasse aus dem Datenblatt des Moduls ein. Geben Sie dann die Anzahl der Rasterzeilen und die Anzahl der Module in jeder Zeile ein.
Gesamtlänge der Dachsparren ist die modellierte Länge, die zur Verteilung der Modulgrößen entlang der Dachsparren verwendet wird. Sparrenlänge ist der relevante Dachsparrenabstand, der von der Berechnung der verteilten Last im Arbeitsblatt verwendet wird. Geben Sie die Gesamtprojektlänge nur ein, wenn sie mit der modellierten Länge übereinstimmt.
Geben Sie die Winddaten ein
Das Werkzeug berechnet zunächst den grundlegenden Winddruck w = 0.5 × ρ × V². Hier, ρ ist die Luftdichte und V ist die Windgeschwindigkeit für das Design.
Die Windlast berücksichtigt dann den Faktor für plötzliche Windböen βz, Formkoeffizient µs, und Höhenfaktor μz. Diese Koeffizienten sind keine universellen Konstanten. Wählen Sie sie aus der Projektstandard- und Ausführungsbasis. Die μz-Tabelle weiter auf der Rechner-Seite enthält die für die Geländekategorien A bis D angegebenen Werte aus dem bereitgestellten Arbeitsbuch.
Geben Sie die Schneeeingaben ein
Geben Sie den Schneefaktor ein μr, Schneedeckendichte und Schneetiefe. Das Werkzeug berechnet die grundlegende Schneedeckendruck aus Dichte, Schwerkraft und Tiefe und multipliziert ihn dann mit μr.
Nutzen Sie die Pultdach-Tabelle des Rechners, um μr an den Dachneigungswinkel α der bereitgestellten Arbeitsmappe anzupassen. Beispielsweise liefert diese Tabelle μr = 1,00 bei Neigungen bis 25°, 0,85 bei 30°, 0,70 bei 35° und 0 bei 60° oder mehr. Verwenden Sie diese Werte nur, wenn sie für Ihre Projektnorm und Lastesituation gültig sind.
Fügen Sie die Eigenschaften für den Mitgliederbereich hinzu
Öffnen Eigenschaften des Mitgliedsbereichs. Für die Dachsparren, die Sparren und die Stütze: Geben Sie den Nettoquerschnittsmodul um jede Achse einWnx und Wny), Nettofläche Ein, und die von der Arbeitsmappe verwendeten γ-Faktoren. Geben Sie auch den Bereich für das Brücken-Design und die Materialfestigkeit ein.
Hier verwenden Anfänger am häufigsten falsche Daten. Geben Sie die äußere Breite oder Höhe eines Profils nicht in ein Abschnittsmodul-Feld ein. Wnx und Wny sind berechnete geometrische Eigenschaften, die normalerweise in einer Profiltabelle oder einem technischen Zeichnung aufgeführt sind.
Fügen Sie Kräfte, Momente und tatsächliche Durchbiegungen hinzu
Öffnen Mitgliederkräfte und -momente. Geben Sie die axiale Kraft N und die Biegemomente Mx und My für den betrachteten Lastfall ein. Geben Sie dann die Bauteil-Längen und die tatsächlichen Durchbiegungen aus Ihrer statischen Berechnung ein.
Die Berechnung erzeugt keine vollständige Rahmenanalyse aus dem Modullayout. Sie prüft die Kräfte und Durchbiegungen, die Sie eingeben. Diese Unterscheidung ist wichtig: Umweltparameter berechnen Lastwerte, während die Werte für die Bauteilbeanspruchung immer noch aus einem geeigneten statischen Modell oder einem verifizierten Arbeitsblatt stammen müssen.
Lesen Sie die Ergebnisse bei fester Neigung
Die oberen Karten zeigen den Windlast, den Grundlast und die Schneelast. Die Liste der verteilten Lasten zeigt, wie diese Lasten mithilfe der Formeln im Arbeitsblatt auf die Dachlatte, die Platte und den Sparren verteilt werden.
Die Stabilitäts-Tabelle vergleicht die kombinierte Belastung der Bauteile mit der eingegebenen Bemessung. Die Ausnutzung ist die Nachfrage geteilt durch die Kapazität. Die Durchbiegetabelle vergleicht die tatsächliche Durchbiegung mit der im Arbeitsblatt festgelegten Grenze für jedes Bauteil.
Beispiel mit fest verstellbarer Neigung, das die Standardwerte verwendet
Das Standard-Festneigungsmodell verwendet ein 1.650 × 991 mm schweres Modul von 16,5 kg, angeordnet als 2 Reihen zu 11 Modulen. Die Windgeschwindigkeit beträgt 26,84 m/s, die Luftdichte 1,25 kg/m³, βz = 1,00, μs = 1,30 und μz = 1,00. Die Schneedichte beträgt 130 kg/m³, die Schneehöhe 0,11 m und μr = 0,85.
Mit diesen Werten gibt die App folgende Ergebnisse zurück:
| Ergebnis | Standardausgabe | Bedeutung in einfacher Sprache |
|---|---|---|
| Grundwinddruck | 450.24 Pa | Druck durch die eingegebene Luftdichte und die Windgeschwindigkeit vor den drei Windkoeffizienten. |
| Bemessungswindlast | 585.31 N/m² | Grundlegende Druck nach Anwendung von βz, μs und μz. |
| Bemessungsschneelast | 121.55 N/m² | Der Schneelagerdruck nach der Anwendung des eingegebenen μr-Werts. |
| Höchste Standardstärke verwenden | Sparren: 80,4 % | Die Sparrenkonstruktion ist in diesem Beispiel das Element, das der dem eingegebenen Designwert am nächsten kommt. |
| Nächste Standard-Abweichungskontrolle | Pfette: 15,0 / 17,5 mm | Die tatsächliche Abweichung liegt unter dem angezeigten Grenzwert, aber sie ist näher als die anderen beiden Prüfungen. |
Alle Standardwerte für Festigkeit und Durchbiegung zeigen “Pass”, aber das bedeutet nur, dass die in der bereitgestellten Tabelle angegebenen Werte innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen. Wenn Sie die Designfestigkeit, die Abschnittseigenschaften, die Momente, Kräfte, Längen oder tatsächlichen Durchbiegungen ändern, kann sich das Ergebnis sofort ändern. Ein "Pass"-Ergebnis ist kein Beweis dafür, dass ein anderer Standort oder Profil ausreichend ist.
Wie man den Einachs-Tracker-Rechner verwendet
Geben Sie die Geometrie für Zeile und Modul ein
Geben Sie die Modul-Länge, die Modul-Breite, die Modul-Masse, die Anzahl der Module pro Reihe, die Länge der Tormentrieb-Rolle und die Modul-Breite ein. Das Tracker-Modell verwendet Meter, daher sollten Sie keine Millimeterwerte aus dem Tab "Feste Neigung" einfügen.
Definieren Sie den Fall mit 0° Wind
Geben Sie βz, μz, Luftdichte, Windgeschwindigkeit, positive Cp und negative Cp für die 0°-Position ein. Der Rechner verwendet den Durchschnitt der beiden Cp-Werte für die angezeigte Windlast und deren Differenz für das exzentrische Winddrehmoment.
Definieren Sie den Fall mit 45° Wind
Wiederholen Sie die Windangaben für die 45° Position. Nehmen Sie nicht automatisch die gleichen Windgeschwindigkeiten oder Druckkoeffizienten an. Verwenden Sie die Werte, die in der Auslegung des Trackers oder der Windstudie angegeben sind.
Fügen Sie Werte für Schwerkraft und Schnee hinzu
Die Exzentrizität der Schwerkraft ist der Abstand zwischen der Rotationsachse und dem relevanten Schwerpunkt. Der Tracker-Winkel steuert die Schwerkraft-Drehmomentkomponente. Geben Sie μr, die Schneedichte und die Schneetiefe für die Schneiausgabe ein.
Lesen Sie den Drehmoment des verantwortlichen Geräts
Die Ergebnisse trennen den Wind-eccentrischen Drehmoment und das Schwerkraft-eccentrische Drehmoment, teilen dann das Drehmoment durch die Wellenlänge, um N·m/m zu erhalten. Der relevante Wert ist der größere absolute Gesamtwert aus den beiden angezeigten Tracker-Fällen.
Beispiel für einen Tracker unter Verwendung der Standardeinstellungen
Die Standard-Tracker-Reihe hat 56 Module mit je 2,15 × 1,06 m und 30 kg auf einem 60,7 m langen Torque Tube. Der 0°-Windfall nutzt 25 m/s; der 45°-Fall nutzt 15 m/s. Das resultierende maßgebende Einzeldrehmoment ist 176.58 N·m/m.
| Standard-Tracker-Ergebnis | Wert |
|---|---|
| Wind-eccentrischer Drehmoment bei 0° | 10,718.42 N·m |
| Drehmoment der Windturbine bei 0° | 176.58 N·m/m |
| Wind-eccentrischer Drehmoment bei 45° | 3,858.63 N·m |
| Exzentrisches Drehmoment (Schwerkraft) | 1,513.43 N·m |
| Gesamt-Drehmoment bei 45° | 88.50 N·m/m |
| Bemessungsschneelast | 0.175 kN/m² |
Verwenden Sie das durch die Norm festgelegte Drehmoment als Eingabe für den nächsten Konstruktionsschritt, z. B. die Überprüfung des Drehmomentrohrs, der Antriebseinheit, der Lager, der Dämpfer und der Steifigkeit. Der Rechner bestätigt nicht, dass diese Komponenten ausreichend sind.
Wie man die drei Referenzabschnitte verwendet
Lastkombinationen
Die Tabelle mit den Lastkombinationen enthält 12 Faktoren aus dem bereitgestellten Arbeitsblatt. Die Kombinationen für die Tragfähigkeit umfassen berechnete Schwerkraft, positive oder negative Windlast und Schneelast. Die Kombinationen für die Durchbiegung verwenden Service-Level-Faktoren. Die Tabelle ist eine Referenz; sie erstellt nicht automatisch neue Kräfte für die Bauteile innerhalb des Browser-Tools. Wenden Sie die korrekte Kombination in Ihrer statischen Analyse an, geben Sie dann die resultierenden Kräfte und Momente in die Felder für die Bauteile ein.
Höhenbeiwert Winddruck μz
Finden Sie die Projekthöhe in der ersten Spalte, und gehen Sie dann zur Gelände A, B, C oder D. Die Notizen unter der Tabelle beschreiben die Kategorien des Arbeitsbuchs. Wenn die Höhe zwischen zwei Zeilen liegt, befolgen Sie die Interpolations- oder Auswahlarichtlinien im entsprechenden Standard, anstatt einen Wert nach Gefühl auszuwählen.
Mono-Pitch-Schnee-Koeffizient μr
Das Diagramm trennt die horizontale Schneeverteilung von der geneigten Dachfläche und zeigt α am unteren Rand des Daches. Wählen Sie den Wert für μr, der der Dachneigung entspricht, aus der Tabelle. Lesen Sie die lange horizontale Schneebar nicht als Dachoberfläche; sie stellt die gleichmäßige Schneeverteilung dar, die in den Quelldaten angegeben ist.
Was bedeuten “Pass”, “Review”, Nutzung und Abwehr?
Spannung ist die berechnete interne Nachfrage pro Fläche. Bemessungsfestigkeit ist der zulässige Vergleichswert, den Sie eingegeben haben. Auslastung ist die Belastung durch die Festigkeitsklasse geteilt? Ein Wert von 80% bedeutet, dass die berechnete Belastung 80% der eingegebenen Festigkeitsklasse entspricht; 105% bedeutet, dass sie 5% höher ist.
Das Werkzeug misst die Ausnutzung bei oder unter 100% als “Bestanden” und Werte über 100% als “Überprüfung erforderlich”. Für die Abweichung markiert es die Zeile “Bestanden”, wenn die tatsächliche Abweichung bei oder unter dem angezeigten Wert liegt. Dies sind numerische Vergleiche, keine technische Freigabe.
Ein echtes Design erfordert möglicherweise auch Prüfungen auf Verformung, lokale Verformung, seitliche Verformung, Ermüdung, Festigkeits der Verbindungen, Ausreißen, Belastung, Kippen der Gründung, Gleiten, Widerstand des Bodens, dynamische Reaktion des Trackers, Baubedingungen, Korrosionsverlust, Toleranzen und unvorhergesehene Fälle. Fragen Sie den Projektleiter, welche Prüfungen gelten.
Neun häufige Fehler bei der Eingabe, die Sie vermeiden sollten
- Mischen in Millimetern und Metern. Dies kann ein Ergebnis um den Faktor 1.000 oder mehr verändern.
- Eingabe des Winddrucks als Windgeschwindigkeit. Windgeschwindigkeit gehört in m/s; Druck ist ein berechneter Wert in Pa.
- Verwendung der Modulmaße für die gesamte Tabelle. Die Größe des Moduls und die Länge der Bauteile sind separate Eingaben.
- Schätzen von μz anhand der Höhe allein. Die Kategorie des Geländes ändert auch den Koeffizienten.
- Die Schneebedeckung ohne Bestätigung der Dichte verwenden. Gleiche Tiefen können unterschiedliche Lasten erzeugen, wenn die Schneedichte variiert.
- Die Abmessungen des Profils in Wnx oder Wny eingeben. Der Querschnittsmodul muss aus einer Berechnung oder Tabelle für Querschnittseigenschaften stammen.
- Das Verbleiben der Arbeitsmappen-Funktionen für ein neues Projekt. Standardwerte und -kräfte beschreiben die Probe, nicht Ihr Rahmen.
- Behandlung der Referenzkombinationen als automatische. Die Felder für die Anfragen der Mitglieder benötigen immer noch korrekt kombinierte Analyseergebnisse.
- Das Wort “Pass” als Genehmigung verstehen. Es zeigt nur den Vergleich an, der in dem Werkzeug codiert ist.
Speichern Sie einen Satz von verifizierten Eingaben, ändern Sie nur einen Wert gleichzeitig und notieren Sie, welcher Wert sich ändert. Dies erleichtert die Erkennung von Einheitfehlern und unerwarteten Abhängigkeiten. Verwenden Sie die Schaltfläche "Zurücksetzen", wann immer Sie zum Standardzustand des Arbeitsbuchs zurückkehren möchten.
Häufig gestellte Fragen
Kann ich den Rechner auch ohne Ingenieurkenntnisse verwenden?
Sie können es verwenden, um die Beziehungen zu verstehen und eine vorläufige Vergleichsanalyse vorzubereiten. Für eine Projektprüfung sollten die Koeffizienten, Abschnittseigenschaften, Analysekräfte und Akzeptanzkriterien entweder angegeben oder von einer qualifizierten Person im Bereich der Bauingenieurwesen überprüft werden.
Wo finde ich die richtige Bemessungswindgeschwindigkeit?
Verwenden Sie die Projektentwurfsbasis, die zuständige Behörde oder die Karte und Methode, die durch den lokal übernommenen Standard vorgeschrieben sind. Kopieren Sie nicht die Windgeschwindigkeit aus einer Wetter-App oder aus einer anderen Stadt.
Wendet der Rechner automatisch jede Lastkombination automatisch an?
Nein. Es zeigt die Tabellenkalkulation des Arbeitsblattes als Referenz an. Geben Sie die Kräfte und Momente der Mitgliedern ein, die aus dem entsprechenden kombinierten Strukturanalysefall entnommen wurden.
Was soll ich tun, wenn ein Ergebnis “Überprüfung” anzeigt?
Überprüfen Sie zunächst Einheiten und Quellendaten. Wenn die Eingaben korrekt sind, bitten Sie den Bauingenieur, den Abschnitt, die Spannweite, die Stützkonstruktion, den Lastweg, das Analysemodell und die Akzeptanzkriterien zu überprüfen. Lösen Sie kein Ergebnis, das die Grenzwerte überschreitet, indem Sie einen Koeffizienten ohne technische Unterstützung ändern.
Warum führt eine kleine Erhöhung der Windgeschwindigkeit zu einer so großen Veränderung des Drucks?
Die Grundwinddruck ist proportional zum Quadrat der Windgeschwindigkeit. Wenn sich die Geschwindigkeit um 10% erhöht, steigt der Druck um etwa 21%, bevor andere Koeffizienten angewendet werden.
Kann diese Rechnergröße für Fundamenten oder Dachanker berechnen?
Nein. Es prüft nicht den Boden, die Schotter, die Pfähle, den Ausfall der Anker, die Tragfähigkeit des Dachs oder die Detailplanung der Verbindungen. Verwenden Sie stattdessen unser separates Berechner für Wind- und Schneelasten für eine weitere vorläufige Überprüfung, anschließend spezifische Projektprüfungen für Fundament und Verbindung erhalten.
Kann ich es sowohl für Stahl- als auch für Aluminiumbauteile verwenden?
Die Spannungsvergleichsfunktion akzeptiert bearbeitbare Abschnittseigenschaften und Festigkeitswerte, aber die korrekten Widerstandsprüfungen unterscheiden sich je nach Material und Norm. Bestätigen Sie das Bauteilmodell, die Faktoren, die Regeln für das Ausknicken und die Festigkeitswerte mit dem Projektleiter.
Warum unterscheiden sich die fest geneigten und die Tracking-Einheiten?
Die beiden Modi reproduzieren unterschiedliche Arbeitsblatt-Modelle. Die Geometrie mit fester Neigung wird hauptsächlich in Millimetern eingegeben, während die Geometrie mit Verfolgung in Metern angegeben wird, da ihr Hauptziel der Drehmoment pro Meter des Rohrs ist.
Bereit, Ihre eigenen Projektdaten auszuprobieren?
Öffnen Sie den Taschenrechner in einem zweiten Tab, halten Sie diesen Leitfaden daneben und ersetzen Sie nur die Standardwerte durch verifizierte Werte. Für die Unterstützung bei einem festen Neigungswinkel, senden Sie LuminVolt Ihr Modullayout, Ihre Site-Ladepläne und Ihre Projektzeichnungen. Bei Projekten mit Tracking-Geräten, vergleichen Sie die Plattformen der Hersteller, bevor Sie ein Angebot anfordern.