Ένα πλήρως επεξεργασμένο παράδειγμα επίγειας τοποθέτησης Υπολογισμός φορτίου ανέμου και πίεσης χιονιού ηλιακού πίνακα με χρήση ASCE 7-16
Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα δεδομένα, Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα δεδομένα. Εξάλλου, Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα δεδομένα. Σε ισχύ, Οι εγκαταστάσεις ηλιακών πάνελ σε στέγες σπιτιών και η κατασκευή ηλιακών πάρκων που χρησιμοποιούν ηλιακούς συλλέκτες στο έδαφος αυξάνονται σε αριθμό. Η ανάγκη υπολογισμού του φορτίου ανέμου σε ηλιακούς συλλέκτες καθώς και οι πιέσεις χιονιού είναι κρίσιμης σημασίας για την επίτευξη ανθεκτικότητας. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε πώς να υπολογίσουμε τα φορτία χιονιού και ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες χρησιμοποιώντας ASCE 7-16.
Το SkyCiv αυτοματοποιεί τους υπολογισμούς της ταχύτητας του ανέμου με μερικές παραμέτρους. Δοκιμάστε μας Υπολογιστής φορτίου ανέμου ηλιακού πάνελ
Δεδομένα δομής
Σε αυτό το παράδειγμα, θα χρησιμοποιήσουμε τα παρακάτω δεδομένα:
Τραπέζι 1. Στοιχεία κτιρίου που απαιτούνται για τον υπολογισμό του φορτίου ανέμου και χιονιού.
| Τοποθεσία | 395 Rocky Point Rd, Κόρδοβα, Μέμφις, Τενεσί |
| Χωρητικότητα | Διάφορα – Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα δεδομένα |
| Εδαφος | Επίπεδη χωράφια |
| Πλάτος πίνακα | 16.25 πόδια |
| Πλάτος πίνακα | 13.33 πόδια |
| Πλάτος πίνακα | 8.33 πόδια |
| Πλάτος πίνακα | 30° |
Φιγούρα 1. Τοποθεσία ιστότοπου (από τους Χάρτες Google).
Φιγούρα 2. Πλάτος πίνακα.
Φόρτωση ανέμου
Στον υπολογισμό του φορτίου ανέμου σε ηλιακούς συλλέκτες, θα χρησιμοποιήσουμε το ASCE 7-16 Κεφάλαιο 27 – Φορτίο ανέμου – θα θεωρήσουμε το επίγειο ηλιακό πάνελ ως ένα ανοιχτό μονόκλιτο κτίριο όταν η γωνία κλίσης είναι μικρότερη ή ίση με 45° και ως σταθερό σημάδι για γωνία κλίσης μεγαλύτερη από 45°. Θα θεωρήσουμε το επίγειο ηλιακό πάνελ ως ανοιχτό κτίριο με μονόκλινη στέγη όταν η γωνία κλίσης είναι μικρότερη ή ίση με 45° και ως σταθερό σημάδι για γωνία κλίσης μεγαλύτερη από 45°.
Ο τύπος για τον προσδιορισμό των πιέσεων ανέμου σχεδιασμού είναι ο ακόλουθος:
Για γωνία κλίσης ≤ 45° (👁️🗨️ Αγοράστε Coreg Online 🙌 www.WebMD.shop 🙌):
\(p = {q}_{h}G{C}_{N}\) (1)
Για γωνία κλίσης > 45° (👁️🗨️ Αγοράστε Coreg Online 🙌 www.WebMD.shop 🙌):
\(p = {q}_{h}G{C}_{f}\) (2)
Οπου:
\(G\) = συντελεστής ριπής
\({C}_{N}\) = καθαρός συντελεστής δύναμης για ανοιχτή μονόκλιση στέγη
\({C}_{f}\) = καθαρός συντελεστής δύναμης για συμπαγή πρόσημα
\({q}_{h}\) 👁️🗨️ Αγοράστε Coreg Online 🙌 www.WebMD.shop 🙌, \(h\), σε psf, δίνεται από τον τύπο:
\({q}_{h} = 0.00256{K}_{z}{K}_{zt}{K}_{d}{K}_{e}V^2\) (3)
\({K}_{z}\) = συντελεστής πίεσης ταχύτητας
\({K}_{zt}\)= τοπογραφικός παράγοντας
\({K}_{d}\) = συντελεστής κατεύθυνσης ανέμου
\({K}_{e}\) = υψομετρικός συντελεστής εδάφους
\(V \) = βασική ταχύτητα ανέμου σε mph
Λάβετε υπόψη ότι για τη γωνία κλίσης > 45°, εμείς οι διαστάσεις που θα χρησιμοποιηθούν είναι η κατακόρυφη προβολή του ηλιακού πάνελ και στη συνέχεια χρησιμοποιούμε τον τύπο για καθαρούς συντελεστές δύναμης για συμπαγή σημάδια. Θα εμβαθύνουμε στις λεπτομέρειες κάθε παραμέτρου παρακάτω.
Κατηγορία κινδύνου
Το πρώτο βήμα είναι ο προσδιορισμός της Κατηγορίας Κινδύνου του ηλιακού πάνελ με βάση τη χρήση ή την κατοχή. Από τον πίνακα 1.5-1 του ASCE 7-16, μπορούμε να ταξινομήσουμε το επίγειο ηλιακό πάνελ σε αυτό το παράδειγμα στην Κατηγορία Κινδύνου Ι.
Βασική ταχύτητα ανέμου, \(V\)
Το ASCE 7-16 παρέχει έναν χάρτη ανέμου όπου μπορεί να ληφθεί η αντίστοιχη βασική ταχύτητα ανέμου μιας θέσης από τα Σχήματα 26.5-1A έως 1C. Από το Σχήμα 26.5-1Α, Κόρδοβα, Μέμφις, Το Τενεσί είναι κάπως κοντά στο σημείο όπου η κόκκινη κουκκίδα στο Σχήμα 3 παρακάτω, και από εκεί, τη βασική ταχύτητα του ανέμου, \(V\), είναι 100 μίλι / ώρα. Λάβετε υπόψη ότι η βασική τιμή της ταχύτητας ανέμου παρεμβάλλεται από τα πλησιέστερα περιγράμματα ανέμου.
Φιγούρα 3. Βασικός χάρτης ταχύτητας ανέμου από το Σχήμα 26.5-1Α του ASCE 7-16 (Κατηγορία κινδύνου Ι) με κόκκινη κουκκίδα για να υποδείξει τη θέση του ηλιακού μας πάνελ.
Το SkyCiv αυτοματοποιεί τους υπολογισμούς της ταχύτητας του ανέμου με μερικές παραμέτρους. Δοκιμάστε μας Υπολογιστής φορτίου ανέμου ηλιακού πάνελ
Κατηγορία έκθεσης
Ανάλογα με την κατεύθυνση του ανέμου που αναλύεται, η κατηγορία έκθεσης του ηλιακού πάνελ θα προσδιορίζεται από τον τομέα των 45° αντίθετου ανέμου με βάση την ενότητα 26.7 του ASCE 7-16. Εξάλλου, Η ενότητα C26.7 παρέχει αεροφωτογραφίες που δείχνουν παραδείγματα εκθέσεων Β, ντο, και D στα Σχήματα C26.7-5 έως C26.7-7.
Σε αυτό το παράδειγμα, θα χρησιμοποιήσουμε μόνο άνεμο που έρχεται από τη νότια κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, με βάση τα παραδείγματα αεροφωτογραφιών, μπορούμε να ταξινομήσουμε το αντίθετο έδαφος στην έκθεση C με βάση το σχήμα C26.7-6(σι) ή “Ανοιχτό έδαφος με διάσπαρτα εμπόδια που έχουν ύψη Γενικά μικρότερο από 30 πόδια (9.1 Μ)” όπως φαίνεται στο σχήμα 4 παρακάτω. Θα χρησιμοποιήσουμε την κατηγορία έκθεσης για τον υπολογισμό του συντελεστή πίεσης ταχύτητας \({K}_{z}\)σπιθαμή> ή/και Τοπογραφικός παράγοντας \({K}_{zt}\) αν χρειαστεί.
Φιγούρα 4. Αεροφωτογραφία εδάφους με άνεμο που έρχεται από Νότο.
Παράγοντας κατεύθυνσης ανέμου, \( {K}_{d} \)
Ο παράγοντας κατευθυντικότητας του ανέμου, \({K}_{d} \), για το ηλιακό πάνελ ισούται με 0.85 αφού το ηλιακό πάνελ μπορεί να θεωρηθεί ως MWFRS (ανοιχτή μονόκλιση) όταν η γωνία κλίσης είναι μικρότερη ή ίση με 45° και ως σταθερό σημάδι για γωνία κλίσης μεγαλύτερη από 45° με βάση τον Πίνακα 26.6-1 του ASCE 7-16.
Συντελεστής υψομέτρου εδάφους, \( {K}_{e} \)
Ο συντελεστής ανύψωσης εδάφους, \({K}_{e} \), μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον Πίνακα 26.9-1 του ASCE 7-16. Για αυτό το παράδειγμα, αφού το υψόμετρο της τοποθεσίας είναι ίσο με 350.48 πόδια, \({K}_{e} \) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:
\( {K}_{e} = {e}^{-0.0000362{z}_{g}} \) (4)
\( {K}_{e} = {e}^{-0.0000362(350.48)} = 0.987\)
\( {K}_{e} = 0.987 \)
Χρησιμοποιώντας εξίσωση (4), \({K}_{e} \) είναι ίσο με 0.987.
Τοπογραφικός παράγοντας, \( {K}_{zt} \)
Οι παράμετροι για τον υπολογισμό του τοπογραφικού συντελεστή, \({K}_{zt}\), αναλύονται στο Σχήμα 26.8-1 του ASCE 7-16. Για να προσδιορίσετε εάν απαιτούνται περαιτέρω υπολογισμοί του τοπογραφικού παράγοντα, πρέπει να το ελέγξουμε χρησιμοποιώντας την ενότητα 26.8.1. Εάν ο ιστότοπος δεν πληροί όλες τις προϋποθέσεις που αναφέρονται, τότε ο τοπογραφικός παράγοντας μπορεί να ληφθεί ως 1.0. Από την ανύψωση του εδάφους που δημιουργείται από τα υψόμετρα της Google, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το έδαφος είναι επίπεδο, επομένως, \({K}_{zt}\) μπορεί να υποτεθεί ότι είναι 1.0 για άνεμο που έρχεται από Νότο.
Φιγούρα 5. Υψομετρικό προφίλ τοποθεσίας στη διεύθυνση Ν-Β ανέμου.
Συντελεστής πίεσης ταχύτητας, \({K}_{z}\)
Ο συντελεστής πίεσης ταχύτητας, \({K}_{z}\), μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον Πίνακα 26.10-1 του ASCE 7-16. Αυτή η παράμετρος εξαρτάται από το ύψος πάνω από το επίπεδο του εδάφους του σημείου όπου λαμβάνεται υπόψη η πίεση του ανέμου, και την κατηγορία έκθεσης. Εξάλλου, Οι τιμές που εμφανίζονται στον πίνακα βασίζονται στον ακόλουθο τύπο:
Για 15 πόδια < \({z}\) < \({z}_{g}\): \({K}_{z} = 2.01(z/{z}_{g})^{2/α}\) (5)
Για \({με}\) < 15πόδια: \({K}_{z} = 2.01(15/{z}_{g})^{2/α}\) (6)
Οπου:
Τραπέζι 3. Τιμές α και \({z}_{g}\) από τον πίνακα 26.11-1 του ASCE 7-16.
| Εκθεση | α | \({z}_{g}\) (πόδια) |
|---|---|---|
| σι | 7 | 1200 |
| ντο | 9.5 | 900 |
| ρε | 11.5 | 700 |
Για αυτό το παράδειγμα, 💕⬛ Αγορά Indocin από.
\({K}_{z} = 2.01((15)/(900))^{2/(9.5)} = 0.85 \)
\({K}_{z} = 0.85 \)
Πίεση ταχύτητας
Από την εξίσωση (3), μπορούμε να λύσουμε για την πίεση ταχύτητας, \( {q}_{h}\) σε psf, 💕⬛ Αγορά Indocin από 8.33 πόδια.
\({q}_{h} = 0.00256{K}_{z}{K}_{zt}{K}_{d}{K}_{e}V^2\)
\({q}_{h} = 0.00256(0.85)(1.0)(0.85)(0.987)(100)^2 = 18.256 psf\)
\({q}_{h} = 18.256 psf\)
💕⬛ Αγορά Indocin από, 💕⬛ Αγορά Indocin από (1). 💕⬛ Αγορά Indocin από.
Συντελεστής επίδρασης ριπών, \(G\)
Στον προσδιορισμό του παράγοντα επίδρασης ριπής, \(G\), πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε τη θεμελιώδη φυσική συχνότητα της δομής \( {n}_{1} \). Αν \( {n}_{1} \) είναι λιγότερο από 1 Ηζ, θα ταξινομηθεί ως ευέλικτη δομή, επομένως θα χρειαστεί να υπολογίσουμε για \(G\) χρησιμοποιώντας Ενότητα 26.11.5. Σε αυτό το παράδειγμα, για απλοποιημένη προσέγγιση, θα υποθέσουμε ότι το ηλιακό μας πάνελ είναι άκαμπτο, όπου \(G\) είναι ίσο με 0.85 με βάση την Ενότητα 26.11.1 του ASCE 7-16. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι απαιτείται η δέουσα επιμέλεια στον έλεγχο της θεμελιώδους φυσικής συχνότητας της κατασκευής για τον προσδιορισμό του συντελεστή ριπής, ειδικά για εύκαμπτες κατασκευές, καθώς θα μεγεθύνει αυτήν την παράμετρο.
Συντελεστής Καθαρής Πίεσης, \({C}_{N}\), Γωνία κλίσης ≤ 45°
Για τον προσδιορισμό των καθαρών συντελεστών πίεσης, \( {C}_{N} \), θα υποθέσουμε το ηλιακό πάνελ ως ανοιχτό κτίριο με μονόκλιτη στέγη. Μπορούμε να πάρουμε αυτές τις τιμές από το Σχήμα 27.3-4 του ASCE 7-16 με την παραδοχή του “Καθαρή ροή ανέμου.” Λάβετε υπόψη ότι αυτές οι τιμές ισχύουν μόνο για ηλιακούς συλλέκτες με γωνία κλίσης μικρότερη ή ίση με 45°
Φιγούρα 6. Συντελεστής καθαρής πίεσης, \( {C}_{N} \), τιμές από το Σχήμα 27.3-4 του ASCE 7-16 για ανοιχτό κτίριο με μονόκλιτη στέγη.
Φιγούρα 7. Προσήνεμες και υπήνεμες ζώνες για γωνία κατεύθυνσης ίση με 0° .
Φιγούρα 8. Προσήνεμες και υπήνεμες ζώνες για γωνία κατεύθυνσης ίση με 180°.
Δεδομένου ότι η γωνία κλίσης του ηλιακού πάνελ είναι ίση με 30°, τους αντίστοιχους καθαρούς συντελεστές πίεσης, \( {C}_{N} \), που θα χρησιμοποιηθούν είναι οι εξής:
Τραπέζι 4. Τιμές του \( {C}_{N} \) να χρησιμοποιηθεί με βάση το σχήμα 27.3-4 του ASCE 7-16.
| Θήκη φόρτωσης | Κατεύθυνση = 0° | Κατεύθυνση = 180° | ||
|---|---|---|---|---|
| \( {C}_{N,windward} \) | \( {C}_{N,leeward} \) | \( {C}_{N,windward} \) | \( {C}_{N,leeward} \) | |
| ΕΝΑ | -1.8 | -1.8 | 2.1 | 2.1 |
| σι | -2.5 | -0.5 | 2.6 | 1.0 |
Σημειώστε ότι μια αρνητική τιμή σημαίνει ότι η πίεση του ανέμου δρα μακριά από την επιφάνεια και η θετική τιμή υποδηλώνει την πίεση του ανέμου που δρα προς την επιφάνεια. Από τον πίνακα 4, μπορεί να συναχθεί ότι θα εξετάσουμε τέσσερα (4) θήκες φόρτωσης για φορτίο ανέμου στον ηλιακό μας πάνελ.
Σχεδιασμός Ανεμοπιέσεις – Γωνία κλίσης ≤ 45°
Στον υπολογισμό του φορτίου ανέμου σε ηλιακούς συλλέκτες με γωνία κλίσης > 45°, 💕⬛ Αγορά Indocin από (1), ως εκ τούτου, τα φορτία του ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες:
\({q}_{h} = 18.256 psf\)
\( G = 0.85\)
Τραπέζι 5. Τα υπολογιζόμενα φορτία ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες που θα εφαρμοστούν στην κατασκευή.
| Θήκη φόρτωσης | Κατεύθυνση = 0° | Κατεύθυνση = 180° | ||
|---|---|---|---|---|
| Προς τον άνεμο, psf |
Υπήνεμος, psf | Προς τον άνεμο, psf | Υπήνεμος, psf | |
| ΕΝΑ | -27.932 | -27.932 | 32.587 | 32.587 |
| σι | -38.794 | -7.759 | 40.346 | 15.518 |
Επομένως, τα φορτία ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες όταν εφαρμόζονται είναι τα εξής:
Φιγούρα 9. Σχεδιάστε τις πιέσεις ανέμου για γωνία διεύθυνσης 0° – Υπόθεση φορτίου Α.
Φιγούρα 10. Σχεδιάστε τις πιέσεις ανέμου για γωνία διεύθυνσης 0° – Φορτίο Β.
Φιγούρα 11. Σχεδιάστε τις πιέσεις ανέμου για γωνία διεύθυνσης 180° – Υπόθεση φορτίου Α.
Φιγούρα 12. Σχεδιάστε τις πιέσεις ανέμου για γωνία διεύθυνσης 180° – Φορτίο Β.
Συντελεστής Καθαρής Δύναμης, \({C}_{f}\), – Πλάτος πίνακα > 45°
Ας πούμε ότι η γωνία κλίσης του ηλιακού μας πάνελ άλλαξε σε 60°. Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την κατακόρυφη προβολή του ηλιακού πάνελ και να τη θεωρήσουμε ως ένα συμπαγές πρόσημο με την πίεση ταχύτητας να υπολογίζεται μέχρι την κορυφή αυτής της προβολής.
Φιγούρα 13. Η κατακόρυφη προβολή του ηλιακού πάνελ να θεωρείται ως συμπαγές σημάδι.
Δεδομένου ότι το ύψος από το έδαφος μέχρι την κορυφή του έργου είναι ακόμα μικρότερο από 15 πόδια, μπορούμε ακόμα να χρησιμοποιήσουμε τον υπολογισμό μας \( {K}_{z}\) πάνω από. Ως εκ τούτου, η υπολογιζόμενη τιμή του \( {q}_{h}\) θα ήταν ακόμα το ίδιο. Το καθαρό για τον συντελεστή, \( {C}_{f}\), που θα χρησιμοποιηθεί μπορεί να ληφθεί από το σχήμα 29.3-1 του ASCE 7-16. Εξάλλου, στον υπολογισμό αυτών των συντελεστών δύναμης, θα εξετάσουμε μόνο την περίπτωση Α για απλοποιημένη προσέγγιση. Από το σχήμα 29.3-1:
\({q}_{h} = 18.256 psf\)
\( B = 16.25 ft\)
\( s = 11.544 ft\)
\( h = 14.102 ft\)
\( s/h = 0.818\)
\( B/s = 1.408\)
Από τις πινακοποιημένες τιμές του \( {C}_{f} \) στο Σχήμα 29.3-1, θα παρεμβάλουμε τις γνωστές τιμές του \( B/s \) ίσο με 1 και 2, και \( s/h \) ίσο με 0.9 και 0.7.
Φιγούρα 14. Καθαρός συντελεστής δύναμης, \( {ντο}_{φά} \), τιμές από το Σχήμα 29.3-1 του ASCE 7-16 για σταθερά σημάδια.
Με παρεμβολή των επισημασμένων τιμών για να ληφθούν \( {C}_{f} \) απο το δικό μας \( B/s \) και \( s/h \), τα αποτελέσματα της τροπικής μαζικής συμμετοχής μιας δομής:
\( {C}_{f} = 1.5706 \)
Σχεδιασμός Ανεμοπιέσεις – Πλάτος πίνακα > 45°
Στον υπολογισμό του φορτίου ανέμου σε ηλιακούς συλλέκτες με γωνία κλίσης > 45°, 💕⬛ Αγορά Indocin από (2), ως εκ τούτου, τα φορτία του ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες:
\({q}_{h} = 18.256 psf\)
\( G = 0.85\)
\( {C}_{f} = 1.5706 \)
\(p = {q}_{h}G{C}_{f} = (18.256)(0.85)(1.5706) = 24.372 psf\)
\(p = 24.372 psf\)
Επομένως, τα φορτία ανέμου σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες όταν εφαρμόζονται: 
Φιγούρα 15. Η πίεση ανέμου σχεδιασμού για το ηλιακό πάνελ ως συμπαγές σημάδι – εφαρμόζεται στην κατακόρυφη προβολή.
Φιγούρα 16. Η μετατροπή της πίεσης ανέμου σχεδίασης για το ηλιακό πάνελ ως συμπαγές σημάδι – εφαρμόζεται στην επιφάνεια του ηλιακού πάνελ.
Όλοι οι υπολογισμοί ανέμου μπορούν να εκτελεστούν χρησιμοποιώντας τη SkyCiv Load Generator για ASCE 7-16 (υπολογιστής φορτίου ανέμου ηλιακού πάνελ). Οι χρήστες μπορούν να εισαγάγουν την τοποθεσία του ιστότοπου για να λάβουν την ταχύτητα του ανέμου και τα δεδομένα του εδάφους, εισαγάγετε τις παραμέτρους του ηλιακού πάνελ και δημιουργήστε τις σχεδιαστικές πιέσεις ανέμου. Με την αυτόνομη έκδοση, μπορείτε να απλοποιήσετε αυτή τη διαδικασία και να λάβετε μια λεπτομερή αναφορά υπολογισμού φορτίου ανέμου για ηλιακούς συλλέκτες!
Φόρτωση χιονιού
Για περιοχές που έχουν χιόνι, Τα φορτία χιονιού στο ηλιακό πάνελ θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη. Για τον υπολογισμό των φορτίων χιονιού για το ηλιακό μας πάνελ, θα χρησιμοποιήσουμε το Κεφάλαιο 7 του ASCE 7-16. Θα θεωρήσουμε τη δομή του ηλιακού πάνελ ως κτίριο με μονόκλιση στέγη και θα εξετάσουμε μόνο το ισορροπημένο φορτίο χιονιού (φορτίο χιονιού σε κεκλιμένη οροφή). Οι τύποι για τον προσδιορισμό του φορτίου χιονιού για το ηλιακό μας πάνελ είναι οι εξής:
Για τον υπολογισμό του φορτίου χιονιού σε επίπεδη οροφή \({p}_{f} \):
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g} \) (7)
Οπου:
\({C}_{e} \) = παράγοντας έκθεσης
\({C}_{t} \) = θερμικός παράγοντας
\({I}_{s} \) = συντελεστής σημασίας για το φορτίο χιονιού
\({p}_{g} \) = φορτίο χιονιού εδάφους, σε psf
Για τον υπολογισμό του φορτίου χιονιού σε κεκλιμένη οροφή \({p}_{s} \):
\({p}_{s} = {C}_{s}{p}_{f} + {p}_{r} \) (8)
Οπου:
\({C}_{s} \) = συντελεστής κλίσης στέγης
\({p}_{r} \) = επιβάρυνση βροχής σε χιόνι
Συντελεστής έκθεσης, \({C}_{e} \)
Ο παράγοντας έκθεσης, \({C}_{e} \), μπορεί να προσδιοριστεί από τον Πίνακα 7.3-1 του ASCE 7-16 με βάση την τραχύτητα επιφάνειας και την έκθεση της οροφής. Από τη δορυφορική εικόνα της τοποθεσίας που πήραμε από τους Χάρτες Google, μπορούμε να ταξινομήσουμε ότι η τοποθεσία είναι Τραχύτητα επιφάνειας Γ (ανοιχτό έδαφος με διάσπαρτα εμπόδια που έχουν ύψη γενικά μικρότερα από 30 πόδια) και με την υπόθεση ότι τα ηλιακά πάνελ είναι πλήρως εκτεθειμένο και χωρίς εμπόδια. Ως εκ τούτου, ο Συντελεστής έκθεσης, \({C}_{e} \), της δομής ισούται με 0.9.
Θερμικός Συντελεστής, \({C}_{t} \)
Ο Θερμικός Συντελεστής, \({C}_{t} \), μπορεί να προσδιοριστεί από τον Πίνακα 7.3-2 του ASCE 7-16 με βάση τη θερμική κατάσταση της κατασκευής κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Από το τραπέζι, μπορούμε να ταξινομήσουμε το ηλιακό μας πάνελ ως “Μη θερμαινόμενες και υπαίθριες κατασκευές.” Επομένως, το αντίστοιχο του Θερμικός Συντελεστής, \({C}_{t} \), είναι για τη δομή ισούται με 1.2.
Συντελεστής Σημασίας για Φορτίο Χιονιού, \({I}_{s} \)
Ο παράγοντας σημασίας για το φορτίο χιονιού, \({I}_{s} \), μπορεί να προσδιοριστεί από τον Πίνακα 1.5-2 του ASCE 7-16 με βάση την Κατηγορία Κινδύνου της δομής. Δεδομένου ότι η δομή ταξινομείται ως κατηγορία κινδύνου Ι, από το τραπέζι, \({I}_{s} \) είναι ίσο με 0.8.
Φορτίο χιονιού εδάφους, \({p}_{g} \)
Το φορτίο χιονιού στο έδαφος, \({p}_{g} \), μπορεί να προσδιοριστεί από το σχήμα 7.2-1 του ASCE 7-16 όπως φαίνεται παρακάτω. Από αυτό το σχήμα, ο φορτίο χιονιού στο έδαφος, \({p}_{g} \) για το ηλιακό μας πάνελ ισούται με 10 psf.
Φιγούρα 17. Χάρτης φορτίου χιονιού εδάφους από την εικόνα 7.2-1 του ASCE 7-16 με κόκκινη κουκκίδα για να υποδείξει τη θέση του ηλιακού μας πάνελ.
Το SkyCiv αυτοματοποιεί επίσης τους υπολογισμούς του φορτίου χιονιού εδάφους με μερικές παραμέτρους. Δοκιμάστε μας Υπολογιστής φορτίου ανέμου ηλιακού πάνελ
Φορτίο χιονιού επίπεδης οροφής, \({p}_{f} \)
Από τις παραπάνω παραμέτρους, μπορούμε ήδη να υπολογίσουμε το φορτίο χιονιού σε επίπεδη οροφή, \({p}_{f} \), χρησιμοποιώντας την εξίσωση (7):
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g} \)
\({p}_{f} = 0.7(0.9)(1.2)(0.8)(10) = 6.048 psf \)
\({p}_{f} = 6.048 psf \)
Συντελεστής κλίσης οροφής, \({C}_{s} \)
Ο συντελεστής κλίσης στέγης μπορεί να υπολογιστεί από το σχήμα 7.4-1 του ASCE 7-16 ανάλογα με τη γωνία κλίσης, το εμπόδιο κάτω από την επιφάνεια της οροφής, και την τιμή του θερμικού συντελεστή \({C}_{t} \). Για το ηλιακό μας πάνελ, θα υποθέσουμε ότι το ηλιακό μας πάνελ ταξινομείται ως “Γλιστερή επιφάνεια.” Από τον θερμικό παράγοντα \({C}_{t} \) είναι ίσο με 1.2, μπορούμε ήδη να παρεμβάλουμε την τιμή του \({C}_{s} \) από 7-2c. Από το γράφημα, οι γνωστές τιμές είναι:
\({C}_{s} = 1.0 \) for 15°
\({C}_{s} = 0.0 \) for 70°
Παρεμβολή αυτών των τιμών μπορούμε να πάρουμε:
\({C}_{s} = 0.727 \) for 30°
Επομένως, \({C}_{s} = 0.727 \) για το ηλιακό μας πάνελ.
Επιπρόσθετο φορτίο βροχής σε χιόνι, \({p}_{r} \)
Ενα επιπλέον 5 Επιπρόσθετο φορτίο βροχής σε χιόνι psf, \({p}_{r} \), θα πρέπει να ληφθούν υπόψη για τοποθεσίες όπου \({p}_{g} \) είναι μικρότερο ή ίσο με 20 psf αλλά όχι μηδέν, για όλες τις στέγες με γωνία κλίσης (σε μοίρες) λιγότερο από \( W/50 \) βαθμούς όπου \( W \) είναι η οριζόντια απόσταση από μαρκίζα έως κορυφογραμμή. Η αξία του \({p}_{r} \) ισχύει μόνο για την κεκλιμένη στέγη (ισορροπημένη) θήκη φόρτωσης. Για αυτό το παράδειγμα:
\(W = 13.33 cos 30° = 11.544 ft \)
\( W/50 =0.231° \)
Από \({p}_{g} = 10 psf \) αλλά η γωνία κλίσης 30° είναι μεγαλύτερη από \( W/50 =0.231° \), \({p}_{r} \) μπορεί να παραμεληθεί και ισούται με 0.0
Πού μπορεί να αγοράσει ⣫ Κρέμα Κετοκοναζόλης στο Διαδίκτυο, \({p}_{s} \)
Από την εξίσωση (8), μπορούμε να υπολογίσουμε το φορτίο χιονιού στην κεκλιμένη οροφή \({p}_{s} \):
\({p}_{s} = {C}_{s}{p}_{f} + {p}_{r} \)
\({p}_{s} = (0.727)(6.048) + 0.0 = 4.397 psf \)
\({p}_{s} = 4.397 psf \)
Φιγούρα 18. Πού μπορεί να αγοράσει ⣫ Κρέμα Κετοκοναζόλης στο Διαδίκτυο (φορτίο χιονιού σε κεκλιμένη οροφή) για το ηλιακό πάνελ που εφαρμόζεται στην οριζόντια προβολή της κατασκευής.
Σημειώστε ότι \({p}_{s} \) εφαρμόζεται στην οριζόντια προβολή της κατασκευής. Θα χρειαστεί να μετατρέψουμε αυτήν την τιμή σε ισοδύναμο φορτίο πίεσης με κλίση, ώστε να μπορούμε να την εφαρμόσουμε στο μοντέλο μας.
Φιγούρα 19. Το μετατρεπόμενο ισορροπημένο φορτίο χιονιού (φορτίο χιονιού σε κεκλιμένη οροφή) για το ηλιακό πάνελ που θα εφαρμοστεί στο μοντέλο μας.
Οι υπολογισμοί του φορτίου χιονιού μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν στο SkyCiv Load Generator για ASCE 7-16. Ωστόσο, είναι διαθέσιμο μόνο στην αυτόνομη έκδοση και στον Επαγγελματικό Λογαριασμό μας.
Γεννήτρια φορτίου SkyCiv
ποικίλλει ανάλογα με το υψόμετρο από το έδαφος του υπό εξέταση ύψους, μπορείτε να λάβετε φορτία ανέμου και φορτία χιονιού σε επίγειους ηλιακούς συλλέκτες με λίγα μόνο κλικ και εισόδους. Όταν αγοράζετε την αυτόνομη έκδοση ή εγγραφείτε στον λογαριασμό Professional, θα μπορείτε να δημιουργήσετε τη λεπτομερή αναφορά υπολογισμών ανέμου και χιονιού για το έργο ηλιακών πάνελ σας!
Μπορείτε να ελέγξετε τη λεπτομερή αναφορά φορτίου ανέμου και χιονιού για το ηλιακό πάνελ μέσω αυτών των συνδέσμων:
Επί πλέον, μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε τη δική σας αριθμομηχανή φορτίου αέρα ηλιακού πάνελ χρησιμοποιώντας το SkyCiv Load Generator API όπως ακριβώς δημιουργήσαμε μια λύση για έναν από τους πελάτες μας. Με λίγες μόνο εισόδους, θα σχεδιάσει αυτόματα το σύστημα ηλιακών πάνελ για εσάς. Μπορείτε να ελέγξετε την τεκμηρίωση του API μέσω αυτού Σύνδεσμος.
Φιγούρα 20. Η προσαρμοσμένη μας λύση για ηλιακούς συλλέκτες που δημιουργήθηκε για την MT Solar χρησιμοποιώντας το SkyCiv API.
Για επιπλέον πόρους, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτούς τους συνδέσμους:
- Εισαγωγή στο SkyCiv Load Generator
- ASCE 7-16 Υπολογισμοί φορτίου ανέμου (Ηλιακούς συλλέκτες)
- ASCE 7 Υπολογισμοί φορτίου χιονιού
- Πώς να υπολογίσετε και να εφαρμόσετε φορτία χιονιού οροφής με ASCE 7-10
- Υπολογισμός φορτίων χιονιού οροφής με ASCE 7-10
Δομικός μηχανικός, Ανάπτυξη προϊόντων
MS Πολιτικών Μηχανικών
βιβλιογραφικές αναφορές:
- Κούλμπουρν, Δ. ΜΕΓΑΛΟ., & Stafford, Τ. μι. (2020, Απρίλιος). Φορτία ανέμου: Οδηγός για τις διατάξεις φόρτωσης ανέμου της ASCE 7-16. Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών.
- Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών. (2017, Ιούνιος). Ελάχιστα φορτία σχεδιασμού και συναφή κριτήρια για κτίρια και άλλες κατασκευές. Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών.
- = Απόσταση αντίθετα από τον άνεμο της κορυφής μέχρι όπου η διαφορά στο υψόμετρο του εδάφους είναι το μισό του ύψους του λόφου ή του λόφου
- MT Solar
