ADVIES PLAATSING ZONNEPANELEN

Transcriptie

1 AMIVAL- TURNHOUT PROJECT: Advies voor plaatsing zonnepanelen BOUWPLAATS: Everdongenlaan Turnhout BOUWHEER: AMIVAL VZW Everdongenlaan Turnhout ADVIES PLAATSING ZONNEPANELEN (a) 2 maart 2017 : toevoeging advies Tieblokkenlaan Opgemaakt door : STUDIEBUREAU VAN HOORICKX bvba Deken Adamsstraat Turnhout Tel 014 / studiebureau@van-hoorickx.be Amival advies draagkracht daken 1

2 1. Inleiding Op verzoek van Amival werd de draagkracht van de daken in de Everdongenlaan en Tieblokkenlaan, ten behoeve van de plaatsing van PV-panelen onderzocht, meer bepaald : Everdongenlaan dakvlak 2.1 : 824 m² Everdongenlaan dakvlak 2.2 : 969 m² Everdongenlaan dakvlak 2.3 : 1008 m² Everdongenlaan dakvlak 3.3 : 728 m² Everdongenlaan dakvlak 4.1 : 721 m² Everdongenlaan dakvlak 4.2 : 1002 m² Tieblokkenlaan dakvlak magazijn ca m² 2. Aannames: Materialen: De stalen portieken worden verondersteld vervaardigd te zijn in staal type S23. De stalen strengen gebruikt voor de voorspanning van de vloerelementen worden verondersteld een spanning van 1100MPa aan te kunnen en het beton wordt verondersteld van het type C45/55 te zijn, dit laatste gebaseerd op de technische gegevens van de producent van de dakelementen. Belastingen: De belastingen worden begroot conform NBN EN :2002 of op basis van logische aannames - beton: 25kN/m³ - staal: 78,5kN/m³ - bitumen: 14kN/m³ (tabel A:12 uit NBN EN :2002) - isolatiemateriaal: 1kN/m³ Amival advies draagkracht daken 2

3 - Gewicht van de prefab elementen (type OU 200/600) wordt bekomen uit beschikbare technische documentatie. Gelijk aan 2kn/m² zonder druklaag en 3,25kN/m² met druklaag De dikte van de bitumineuze dakdichting of bitumineus dampscherm wordt telkens begroot op 4mm. Overige diktes worden overgenomen uit plannen van opdrachtgever en technische documentatie. Mobiele belasting en sneeuwbelasting worden begroot volgens de corresponderende normen. 3 Draagstructuur beton: Na destructief onderzoek en onderzoek van de gegevens bezorgd door de architect wordt geconcludeerd is dat de afdek gerealiseerd is in elementen van Structo, meer bepaald het type OU 200/ Dakvlak 2.1, dakvlak 2.2 en dakvlak 2.3 Dakvlak 2.1, dakvlak 2.2 en dakvlak 2.3 kennen volgende opbouw: - Draagstructuur met elementen OU 200/600 (al dan niet met druklaag) - Bitumineus dampscherm - Isolatie (PUR, 3cm dik) - 2- laagse bitumineuze dakdichting - Isolatie (PIR, 11cm dik) - Bitumineuze dakdichting Het totale gewicht van dit pakket wordt begroot op 0,31kN/m², samen met een sneeuwbelasting van 0,4kN/m² geeft dit een totale nuttige belasting van 0,71kN/m². Deze sneeuwbelasting bepaald conform NBN EN Gebruiksbelasting wordt begroot op 0,2kN/m² volgens NBN EN ANB (belasting categorie H), na combinatie conform NBN EN 1990 ANB:2005 wordt deze weggelaten (ψ0 en ψ2 voor mobiele belasting van categorie H is gelijk aan 0). Dit geeft uiteindelijk volgende nuttige belastingen; Nuttige belasting veld 2.1, veld 2.2 en veld 2.3 dikte (m) dichtheid (kn/³) gewicht (kn/m²) bitumineus dampscherm 0, ,056 PUR 0,03 1 0,03 bitumineuze dakdichting 0, ,056 PIR 0,11 1 0,11 bitumineuze dakdichting 0, ,056 Sneeuwbelasting 0,4 Totale nuttige belasting 0,708 kn/m² De belasting ten gevolge van de zonnepanelen wordt in eerste instantie begroot op 25kg/m² (= 0,25kN/m²), wat een gecombineerde nuttige belasting van 0,96kN/m² geeft in GGT 1. Veld 2.1 heeft een overspanning van 7,8m (opgemeten ter plaatse) HOH 2 van ligger tot ligger. Volgens de documentatie van Structo is een nuttige belasting tot 3kN/m² mogelijk indien geen 1 Gebruiksgrenstoestand volgens NBN EN HOH: Hart op hart - afstand Amival advies draagkracht daken 3

4 druklaag aanwezig is. Een nuttige belasting tot 3,1kN/m² kan opgevangen worden indien een druklaag van 50mm dik aanwezig is. Indien gewenst is het mogelijk te controleren of er al dan niet een druklaag aanwezig is op de prefab elementen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat nog een voldoende reserve voor handen is indien de zonnepanelen geplaatst worden. Volgens de technische documentatie van Structo zijn deze elementen begroot op een nuttige belasting van 23kN/m. Indien de vloerelementen mee in rekening worden gebracht wordt een lijnbelasting van 7.80 x ( ) = 23,1 kn/m bekomen wanneer geen druklaag van 5cm aanwezig is. Teruggerekend betekent dit dat het bijkomend gewicht ten gevolge van zonnepanelen als de waarde van 0.24 kn/m² (24 kg/m2) niet mag overschrijden. In deze belasting zitten volgende zaken vervat Eigengewicht zonnepanelen Eventuele ballast indien geen mechanische bevestiging Invloed van de windkracht, afhankelijk van de helling van de panelen en van het gegeven of het al dan niet een gesloten systeem is (systeem waarbij geen onderdruk onder de panelen wordt gecreëerd) Indien wel een druklaag aanwezig zou zijn wordt deze lijnbelasting begroot op 32,8kN/m en is de belasting op de liggers te groot. Dit dient voor alle veiligheid best afgetoetst te worden Veld 2.2 en 2.3 hebben beide een overspanning van 8m (opgemeten ter plaatse HOH van ligger tot ligger. Volgens de documentatie van Structo is een nuttige belasting tot 2,8kN/m² mogelijk indien geen druklaag aanwezig is. Indien er wel een druklaag aanwezig is kan een nuttige belasting tot 2,7kN/m² opgenomen worden door de U-vormige elementen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat een reserve van 123% voor handen is indien de zonnepanelen geplaatst worden. Zoals voor veld 2.1 wordt het nuttig draagvermogen van de dwarse liggers begroot op 23 kn/m wat bij een bijkomende belasting van 0.25 kn/m2 ten behoeve van de zonnepanelen oveschreden wordt. De lijnbelasting bedraagt immers 8.00 x ( ) = 23,7 kn/m wanneer geen druklaag van 5cm aanwezig is. Teruggerekend betekent dit dat het bijkomend gewicht ten gevolge van zonnepanelen als de waarde van 0.16 kn/m² (16 kg/m2) niet mag overschrijden. In deze belasting zitten volgende zaken vervat Eigengewicht zonnepanelen Eventuele ballast indien geen mechanische bevestiging Invloed van de windkracht, afhankelijk van de helling van de panelen en van het gegeven of het al dan niet een gesloten systeem is (systeem waarbij geen onderdruk onder de panelen wordt gecreëerd) We adviseren om die redenen om de zonnepanelen in deze zone sowieso mechanisch te bevestigen omdat naar alle waarschijnlijkheid een oplossing met ballast de waarde van 0.16 kn/m² overschreden zal worden Amival advies draagkracht daken 4

5 3.2 Dakvlak 4.1 en dakvlak 4.2 Dakvlak 4.1 en dakvlak 4.2 kennen volgende opbouw: - Draagstructuur met elementen OU 200/600 (verondersteld zonder druklaag te controleren) - Dakdichting in polyisobutyleen - Isolatie (10cm PIR. Vlak 4.2, geen gegevens) Het totale gewicht van dit pakket wordt begroot op 0,16kN/m², samen met een sneeuwbelasting van 0,4kN/m² geeft dit een totale nuttige belasting van 0,56kN/m². Deze sneeuwbelasting bepaald conform NBN EN Gebruiksbelasting wordt begroot op 0,2kN/m² volgens NBN EN ANB (belasting categorie H), na combinatie conform NBN EN 1990 ANB:2005 wordt deze weggelaten (ψ0 en ψ2 voor mobiele belasting van categorie H is gelijk aan 0). Dit geeft uiteindelijk volgende nuttige belastingen; Nuttige belasting veld 4.1 en veld 4.2 dikte (m) dichtheid (kn/³) gewicht (kn/m²) PIR 0,1 1 0,1 Polyisobuthyleen 0, ,056 Sneeuwbelasting 0,4 Totale nuttige belasting 0,556 kn/m² De belasting ten gevolge van de zonnepanelen wordt in eerste instantie begroot op 25kg/m² (= 0,25kN/m²), wat een gecombineerde nuttige belasting van 0,81kN/m² geeft in GGT 3. Veld 4.1 en 4.2 hebben beide een overspanning van 8m (opgemeten ter plaatse HOH van ligger tot ligger. Volgens de documentatie van Structo is een nuttige belasting tot 2,8kN/m² mogelijk indien geen druklaag aanwezig is. Indien er wel een druklaag aanwezig is kan een nuttige belasting tot 2,7kN/m² opgenomen worden door de U-vormige elementen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat een reserve van 203% voor handen is indien de zonnepanelen geplaatst worden. Zoals voor de dakvlakken 2.1, 2.2 en 2.3 wordt het nuttig draagvermogen van de dwarse liggers begroot op 23kN/m wat enkel voldoet indien geen druklaag op de U-vormige elementen werd geplaatst. (lijnlast 22,5kN/m zonder druklaag en 32,5kN/m indien wel een druklaag aanwezig is) 4. Veld 4.2 kent een kortere overspanning (+- 14m, met een draagvermogen van 33kN/m) wat eveneens toelaat om de zonnepanelen te plaatsen. 3 Gebruiksgrenstoestand volgens NBN EN Eigengewicht elementen begroot op 2kN/m² zonder druklaag en 3,25kN/m² met druklaag, volgens gegevens fabrikant Amival advies draagkracht daken 5

6 4 Draagstructuur staal: 4.1 Dakvlak 3.3 Dakvlak 3.3 kent volgende opbouw: - Geprofileerde staalplaat, type onbekend - Isolatie bestaande uit minerale vezels - PVC- dakdichting - Isolatie (PIR (8cm dik) - Bitumineuze dakdichting Het totale gewicht van dit pakket wordt begroot op 0,482kN/m², samen met een sneeuwbelasting van 0,4kN/m² geeft dit een totale nuttige belasting van 0,882kN/m². Deze sneeuwbelasting bepaald conform NBN EN Gebruiksbelasting wordt begroot op 0,2kN/m² volgens NBN EN ANB (belasting categorie H), na combinatie conform NBN EN 1990 ANB:2005 wordt deze weggelaten (ψ0 en ψ2 voor mobiele belasting van categorie H is gelijk aan 0). Dit geeft uiteindelijk volgende totale belasting; Totale belasting veld 3.3 dikte (m) dichtheid (kn/³) gewicht (kn/m²) Geprofileerde staalplaat 0,17 isolatie minerale vezels 0,06 2 0,12 PVC dakdichting 0, ,056 PIR 0,08 1 0,08 Dakdichting 0, ,056 Sneeuwbelasting 0,4 Totale nuttige belasting 0,882 kn/m² Na opmeten van de werkelijke situatie wordt geconstateerd dat de afzonderlijke spanten telkens op 5 meter van elkaar zijn geplaatst. Na mee inrekenen van de belasting ten gevolge van het plaatsen van zonnepanelen (=0,25kN/m²) wordt een totale lijnbelasting per spant bekomen van 5,66kN/m, samengesteld uit 2kN/m sneeuwbelasting en 3,66kN/m vaste belastingen. Windbelasting werkend op de structuur is begroot volgens NBN EN :2005. Kleine overspanning: De structuur is opgebouwd uit IPE330-profielen zoals weergegeven in onderstaande figuur. Hierbij is tevens verondersteld dat de knopen kolom-ligger ingeklemd werken (verzwaring aanwezig in huidige situatie). De aanzet is echter scharnierend beschouw vermits dit als courante benadering wordt beschouwd. De overspanning bedraagt 12,4m, gemeten van as profiel tot as profiel Amival advies draagkracht daken 6

7 De belastingen werkend op de structuur zijn overgenomen uit voorgaande paragraaf (gelijk aan deze voor de grote overspanning, behalve het eigengewicht van de structuur). Na berekening aan de hand van 2 combinaties (met sneeuw als dominante variabele belasting en met wind als dominante variabele belasting) wordt de vervorming begroot op 33,1mm, wat 1/375 e van de overspanning bedraagt. Verder worden geen onregelmatigheden opgemerkt met betrekking tot de spanningen (normaalspanning tot 118,7N/mm² en afschuiving tot 37N/mm² in uiterste grenstoestand) en tot de macrostabiliteit 5 van de structuur zoals weergegeven in onderstaande figuur: 5 Knik en kip, samen met andere 2 de ordefenomenen Amival advies draagkracht daken 7

8 Grote overspanning: De kolommen van de structuur zijn opgebouwd in IPE360-profielen en de dakliggers uit IPE400- profielen (zo in situ opgemeten). Een verzwaring is hierbij tevens aanwezig nabij de verbinding kolomdakligger waaruit geconcludeerd kan worden dat deze verbinding als ingeklemd beschouwd wordt. De verbinding van de kolom met de funderingszool/-plaat wordt als scharnierend beschouwd vermits dit de meest courante benadering behelst. De overspanning bedraagt 17,4m, gemeten van as profiel tot as profiel Amival advies draagkracht daken 8

9 De belastingen, werkend op de structuur worden overgenomen uit de voorgaande paragraaf (permanente lijnlast van 3,66kN/m en een mobiele lijnbelasting van 2kN/m). Dit samen met de windbelasting en het eigengewicht geeft een maximale verticale vervorming van 66,3mm in gebruiksgrenstoestand, wat overeen komt een relatieve vervorming van 1/262 e van de overspanning. Wat de spanningen in de liggers betreft wordt een maximale schuifspanning van 38,2N/mm² en een maximale normaalspanning van 186,6N/mm² bekomen, beide bepaald in UGT 6. Beide waarden vallen binnen de gestelde eisen volgens NBN EN Hierbij dient echter vermeld te worden dat de verwachte doorbuiging van de structuur vrij belangrijk wordt en dat men er op moet toezien dat de afschothelling voldoende blijft (3%) en de waterafvoer ongehinderd kan gebeuren.. 6 Uiterste grenstoestand volgens NBN EN Amival advies draagkracht daken 9

10 4.2 Staalstriutctuur magazijn Tieblokkenlaan De buitenkolommen zijn opgebouwd uit IPE400-profielen De middenkolom is een HEB 220 De dakliggers zijn IPE360 profielen Overspanning bedraagt ca. 2 x m Tussenafstand spanten 5.80 m Vaste Lasten Steeldeck + isolatie + dakdichting : 0.25 kn/m2 Secundair staal : 0.07 kn/m2 Technieken / verlichting : 0.03 kn/m² 0.35 * 5.80 = 2.03 kn/m IPE 360 : 0.57 kn/m => 2.60 kn/m Mobiele lasten (sneeuw) 0.40 x 5.80 = 2.32 kn/m Mobiele lasten (wind) Windzijde ( ) x x 5.80 = 4.03 Loefzijde ( ) x x 5.80 = Amival advies draagkracht daken 10

11 Spanningsverloop en eenheidscontrole bij vaste lasten + sneeuwcombinatie Spanningsverloop en eenheidscontrole bij windcombinatie Amival advies draagkracht daken 11

12 Uit de eenheidscontrole blijkt dat de spanning reeds voor 98 % benut werd. Dit betekent dat de reserve quasi nihil is en zeker onvoldoende om zonnepanelen op het dak te voorzien. Conclusie: Uit de berekeningen blijkt dat het plaatsen van de zonnepanelen allicht mogelijk is, doch dat de reserve vrij beperkt is. De betonnen U-vormige elementen hebben volgens de documentatie van Structo voldoende draagkracht. De draagkracht van de hoofdliggers is evenwel vrij beperkt, hetgeen concreet betekent dat de belasting ten gevolge van de zonnepanelen beperkt moet blijven tot 0.24 kn/m2 op dakvlak kn/m² op dakvlak 2.2 en dakvlak kn/m² op dakvlak 3.3, dakvlak 4.1 en dakvlak 4.2 De reserve op het dak van het magazijn aan de Everdongenlaan is quasi nihil. In deze belasting zitten volgende zaken vervat Eigengewicht zonnepanelen Eventuele ballast op plaatsen waar geen mechanische bevestiging voorzien is Invloed van de windkracht, afhankelijk van de helling van de panelen en van het gegeven of het al dan niet een gesloten systeem is (systeem waarbij geen onderdruk onder de panelen wordt gecreëerd) Om deze redenen zal het op bepaalde plaatsen nodig zijn niet enkel met ballast te werken maar ook mechanische bevestiging te voorzien. We adviseren dit te doen in dakvlak 2.2 en 2.3 en in de randzones van de overige dakvlakken (grotere impact van de windbelasting) Op het steeldeckdak dient gecontroleerd te worden dat er voldoende afschot aanwezig is en dat de regenwaterafvoer ongehinderd kan gebeuren, m.a.w. dat er geen plassen kunnen ontstaan. Gelet op de vrij kritische waarde is het tevens van belang voorafgaandelijk de belastingsaannames te controleren; in het bijzonder de opbouw bovenop de U-vormige elementen (geen druklaag, isolatietype en dikte, 1 laag bitumineuze roofing,.) Opgemaakt te Turnhout op Aangevuld te Turnhout op B. Van hoorickx C. Van Dievoort Amival advies draagkracht daken 12