日本太阳能支架完整计算书

太陽電池モジュール基礎架台の安定計算書大阪府富田林市 地表面粗度区分Ⅲ 設計用基準風速適用地域 34m/s 6段 10゜用 B3000 1. 風荷重の計算1.1 設計上準拠した指針、基準等JIS C 8955 太陽電池アレイ用支持物設計基準1.2 風圧荷重設計用風圧荷重アレイに作用する風圧は、次式によって算出する。W ＝ Cw q Awここに、 W 風圧荷重 NCw 風力係数q 設計用速度圧 N/m 2Aw 受風面積 N/m 2 アレイ面の見付面積設計用速度圧設計用速度圧は、次式によって算定する。q ＝ 0.6 Vo2 E Iここに、 q 設計用速度圧 N/m 2Vo 設計用基準風速 m/sE 環境係数I 用途係数設計用基準風速建設地点の地方における過去の台風の記録に基づく風害の程度その他の風の性状に応じて、 30～ 46m/sの範囲内において定めた風速を用いる。環境係数環境係数は、次式によって算定する。E ＝ Er2 Gfここに、 E 環境係数Er 平均風速の高さ方向の分布を表す係数Gf ガスト影響係数HがZ b以下の場合 HがZ bを超える場合Zb α H αEr ＝ 1.7 Er ＝ 1.7 ZG ZGここに、 Zb、Z G及びα 地表面粗度区分に応じて下表に掲げる数値H アレイ面の平均地上高さ mZb、Z G及びα地表面粗度区分 Zbm ZGm α都市計画区域外にあって、きわめて平たんで障害物がないものとして特定行政庁が規則で定める区域。都市計画区域外にあって地表面粗度区分Ⅰの区域以外の区域 アレイの地上高が 13m以下の場合を除く。 又は都市計画区域内にあって地表面粗度区分Ⅳの区域外の区域のうち、海岸線又は湖岸線 対岸Ⅱ までの距離が 1500m以上のものに限る。以下同じ。 5 350 0.15までの距離が 500m以内の区域 ただし、アレイの地上高が 13m以下である場合又は当該海岸線若しくは湖岸線からの距離が 200mを超え、かつ、アレイの地上高が 31m以下である場合を除く。Ⅲ 地表面粗度区分Ⅰ、Ⅱ又はⅣ以外の区域 5 450 0.20都市計画区域内にあって、都市化が極めて著しいものとして特定行政庁が規制で定める区域Ⅰ 5 250 0.10Ⅳ 10 550 0.271ガスト影響係数アレイ面の平均地上高H 1 2 3m 10以下の場合 10を超え 40未満 40以上の場合地表面粗度区分 の場合Ⅰ 2.0 1.8Ⅱ 2.2 2.0Ⅲ 2.5 2.1Ⅳ 3.1 2.3用途係数用途係数は、下表による。太陽光発電システムの用途 用途係数極めて重要な太陽光発電システム 1.32通常の太陽光発電システム 1.0※ 通常の太陽光発電システムの風速の設計用再現期間を５０年とし、これが用途係数の 1.0 に相当する。モジュ ル面の風力係数［地上設置 単独 正圧の場合］ ［地上設置 単独 負圧の場合］Cw 0.65 0.009 θ Cw 0.71 0.016 θただし、 15゜≦θ≦ 45゜ ただし、 15゜≦θ≦ 45゜風力係数 Cw順風 逆風架台が複数の場合には周囲端部は左の値を、中央部は左の値の 1/2 としてもよい。Cw正圧 θ Cw負圧0.79 ≦ 15 0.950.83 20 1.030.88 25 1.110.92 30 1.19支持物構成材の風力係数地上設置の基礎の風力係数 Cは 1.2 とする。平均風速の高さ方向 H mの分布を表す係数の算定Zb αEr ＝ 1.7 ＝ ＝ 0.691ZG ※地表面粗度区分Ⅲより1.74501 と 3 に掲げる数値を直線的に補間した数値設置形態 備 考地上設置2.005 0.22環境係数の算定E Er2 Gf 0.691 2 2.5 1.194 ※地表面粗度区分Ⅲより設計用速度圧の算定q 0.6 Vo2 E I 0.6 34 m/s 2 1.194 1.0 828 N/m 2 ※設計用基準風速適用地域より受風面積 製品 1基当りが受け持つ、アレイ面の面積Aw 6.050 m 3.340 m 20.207 m2 支持物壁面の正圧方向の面積A 1.015 m2 1 基 1.015 m2 支持物壁面の負圧方向の面積A 1.347 m2 1 基 1.347 m2風圧荷重の算定 アレイ面正圧方向W1 Cw q Aw 0.79 828 N/m 2 20.2 m2 13,218 N アレイ面負圧方向W2 Cw q Aw 0.95 828 N/m 2 20.2 m2 15,895 N 支持物正圧方向W1 C q A 1.2 828 N/m 2 1.015 m2 1,009 N 支持物負圧方向W2 C q A 1.2 828 N/m 2 1.347 m2 1,338 N32. コンクリート製基礎架台の設計2.1 設計条件1 単位体積重量鉄筋コンクリートの単位重量 γｃ＝ 24.5 kN/ ｍ 3）＝ 2500 kg/ ｍ 3）2 使用材料強度コンクリートの設計基準強度 σｃｋ 30.0 N/mm2N/mm 2）常時 風荷重時 地震時コンクリートの許容曲げ圧縮応力度 σｃa 11.0 13.8 16.5コンクリートの許容せん断応力度 τ ca 0.50 0.63 0.75鉄筋の許容引張応力度 SD295 同等品以上 σ sa 160 200 2403 設置地盤の定数コンクリート製架台底版と基礎地盤の間の摩擦係数 μ＝ 0.5004 安定条件風荷重時 地震時滑動に対する検討 Fsa 1.2 Fsa 1.0転倒に対する検討 Fsa 1.2 Fsa 1.0 mm支持に対する検討5 形状寸法mmmmmmmmmm mmmmmmmmmmmm151151300056410935641701800180010゜ 170 170109342.2 安定の検討1 固定荷重の算定 製品１基 当り太陽電池モジュール 20kg 12.00 枚 240.00kg 2,352N 固定用溝型鋼 100 50 3.2 4.80 kg/m 6.050 m 4.00 本 116.16 kg 1,138N 4.80 kg/m 3.000 m 2.00 本 28.80 kg 282N 基礎架台 2,228 kg 1.0 基 2,228 kg 21,834N 固定荷重 G 2,613 kg 25,607N 2 風荷重 逆風 アレイ面負圧方向 P W2 kNPv1 kN cos 10゜ kNPh1 kN sin 10゜ kN 架台側面負圧方向 Ph2 W2 kNWG kNmmmmmm mmmmmm3 風荷重（順風） アレイ面正圧方向 P W1 kNPv1 kN cos 10゜ kNPh1 kN sin 10゜ kN 架台側面正圧方向 Ph2 W1 kNWG kNmmmm mmmmmmmm564 282605010゜ 300015001029109313.218 2.295300013.21813.218 13.01710゜ 547102915001.00925.60715.895 2.76015.89515.895 15.65460501.33825.60754 転倒の検討 逆風時O点における転倒モーメントMo kN m kN m kNm抵抗モーメントMr kN - kN m kNm転倒安全率Fs Mr / Mo ≧ Fsa 1.2 OK転倒モーメントよりコンクリート製架台の抵抗モーメントが大きいため転倒に対して安全である。5 滑動の検討 逆風時WG kN - kN kNμ＝ 0.500コンクリート製架台に生じる水平力PH kN kN kNコンクリート製架台底版に生じる摩擦抵抗力MT kN kN滑動安全率Fs MT / PH ≧ Fsa 1.2 OK水平力よりコンクリート製架台面に生じる摩擦抵抗が大きいため滑動に対して安全である。6 地盤反力の算定 順風時O点における転倒モーメントMo kN m kN m kNmコンクリート製架台の抵抗モーメントMr kN m kN m kNmコンクリート製架台に生じる鉛直力WG kN kN kNコンクリート製架台に生じる水平力PH kN kN kNO点から合力の作用点までの距離kNm - kNmkN m偏心距離e B/2 - d m kNm転倒安全率Fs Mr / Mo ≧ Fsa 1.0 OK転倒モーメントよりコンクリート製架台の抵抗モーメントが大きいため転倒に対して安全である。4 滑動の検討 地震時WG kNμ＝ 0.500コンクリート製架台に生じる水平力PH kNコンクリート製架台底版に生じる摩擦抵抗力MT kN kN ≧ kN転倒安全率Fs MT / PH ≧ Fsa 1.0 OK水平力よりコンクリート製架台面に生じる摩擦抵抗が大きいため滑動に対して安全である。0.503.61112.66237.987 3.61110.5225.3250.500 25.325 12.662 12.6621.0095 地盤反力の算定 地震時WG kN Mo kNm Mr kNmO点から合力の作用点までの距離kNm - kNmkN m偏心距離e B/2 - d m 1/6B m最大地盤反力度6 eBkN mm m m , kN/m 2底版反力は、風荷重載荷時が最大となるため、底版の構造計算は、省略する。6 地震荷重による断面検討設計用水平震度 k 地震荷重 K G k重量 G kN 重量 G kN太陽電池モジュール 2.352 1.176固定用溝型鋼 100 50 3.2 1.138 0.569基礎架台 縦壁 長手 3.896 1.948基礎架台 縦壁 短手 2.744 1.372基礎架台 底版部 15.195 7.597合計 25.325 12.662縦壁 長手 Ph1 1.176 kN 0.569 kN / 2 0.873 kNPh2 1.948 kN縦壁 短手 Ph3 1.176 kN 0.569 kN / 2 0.873 kNPh4 1.372 kNPh1 0.873 kNPh3 0.873 kNPh4 1.372 kN 0.547 m0.537.98725.325 3.611d 37.987 3.61125.3251.3570.143 0.500q1q2 WG 1 BL 25.325 10.282Ph2 1.9483.000 1.800 3.0006.027 3.352 6kNmm0.1431.50010゜ 103.3 曲げモーメント及びせん断力の計算 地震時3.3.1 地震時荷重にて検討 縦壁 長手1 曲げモーメント及びせん断力曲げモーメント及びせん断力は、片持ち梁として算出します。L1 mm kNL2 mm kNQ Ph1Ph2 kNPh1 Ph2 MBM-PL M1 kN m kNmA B M2 kN m kNmQ図 PB M kNm kNmQ-P kNm-PM図 -PL3.3.2 地震時荷重にて検討 縦壁 短手L3 mm Ph3 kNL4 mm Ph4 kNQ Ph3Ph4 kNPh3 Ph4 MBM-PL M3 kN m kNmA B M4 kN m kNmQ図 PB M kNm kNmQ-P kNm-PM図 -PL0.492 0.3871.372 0.2820.8732.2450.873 0.5640.492Ph21.0640.8730.8790.3872.8210.873 1.0930.9540.5471.3722821.0640.9542.0191.94810931.948546.5564Ph1113.4. 応力照査結果 製品 1基当りで計算部 材 側 壁着 目 点 長手側 短手側曲げ M kNm 2.019 0.879軸 力 N kN 0.000 0.000せん断力 S kN 2.821 2.245部材厚 H mm 151 151部材幅 B mm 655 655鉄筋被り mm 40 40鉄筋 径 x本数 D13x6.0 D13x6.0鉄筋断面積 mm 2 760 760中立軸位置 X mm 47.1 47.1部材厚 d mm せん断検討時 151 151圧縮応力度 σ c N/mm 2 1.37 0.60許容値 σ ca N/mm 2 16.5 16.5判 定 Ｏ．Ｋ Ｏ．Ｋ引張鉄筋応力度 σ s N/mm 2 27.88 12.14許容値 σ sa N/mm 2 240 240判 定 Ｏ．Ｋ Ｏ．Ｋせん断応力度 τ c N/mm 2 0.04 0.03許容値 τ ca N/mm 2 0.75 0.75判 定 Ｏ．Ｋ Ｏ．Ｋ124. コンクリート製基礎架台の設計 積雪荷重時4.1 設計条件地上鉛直積雪量 Zs m 富田林市雪の平均単位荷重 P N/m 2 積雪 1cmごとに積雪面積 アレイ面の水平投影面積As B θ L mm mm m24.2 積雪荷重の計算1 こう配係数 CsCs √ {cos β } β 積雪面の勾配 √ {cos }2 積雪荷重 SS Cs P Zs As 0.983 20 N/m 2 25 cm 19.9 m2 9.781 kN 製品 1基当たり3 地盤反力の算定 積雪時固定荷重 G kNWG G S 25.325 kN 9.781 kN 35.106 kN4 最大地盤反力度q WG / B L 35.106 kN / 3.000 m 1.800 m 6.501 kN/m 2底版反力は、風荷重載荷時が最大となるため、底版の構造計算は、省略する。0.2500.9836050coscos 334025.3251.5 10゜ 19.910゜ 201.5 10゜ 135. 固定用薄型鋼の設計5.1 縦向け鋼材1 作用力の計算L 6050 mm風荷重は逆風時を使用する。 アレイ面負圧方向の荷重P2 0.047 kN/m W2 15,895 N 製品 1基当り 太陽電池モジュールの重量W1 2,352 N 製品 1基当り 固定用溝型鋼の重量P1 0.754 kN/m W W2 W1 15,895 N 2,352 NA 18,247 N 製品 1基当りCB 製品 1基当りの固定用薄型鋼の使用量 4 本l 2894 mm 固定用薄型鋼 1 本あたりの分布荷重a 1578 mm a 1578 mm P1 18,247 N/ 4.0 本 / 6.050 m 0.754 kN/m固定用薄型鋼 1 本あたりの自重P2 1,138 N/ 4.0 本 / 6.050 m 0.047 kN/mFORUME8製計算ソフト FREME面内 にて電算処理する。 2 断面算定固定用溝型鋼 100 50 50 t3.2 断面積 Aw 6.063 cm 2断面係数 Zx 18.7 cm 3断面二次モーメント Ix 93.6 cm 4計算結果B 点 C 点a 区間 l 区間 L/2 点Zx cm3 18.7Aw cm 2 6.063M kNm 0.997 0.159S kN 1.264 1.159 -σ c N/mm 2 53.3 8.5σ ca N/mm 2 140判 定 OK OKτ N/mm 2 2.08 1.91 -τ a N/mm 2 80.0 -判 定 OK OK -3 たわみ量の計算最大たわみ量 σ 1.669 mm変位量 δy 8.662 mm項 目145.2 横向け鋼材1 作用力の計算風荷重は逆風時を使用する。L 3000 mm アレイ面負圧方向の荷重W2 15,895 N 製品 1基当り 太陽電池モジュールの重量P P P P W1 2,352 N 製品 1基当り 固定用溝型鋼の重量P2 0.047 kN/m W1 1,138 N 製品 1基当り 固定用溝型鋼にかかる荷重の合計W W2 W1 W1A C 15,895 N 2,352 N 1,138 NB 19,385 N 製品 1基当りl 1600 mm 製品 1基当りの固定用薄型鋼の使用量 8 箇所a 700 mm a 700 mm固定用薄型鋼 1 箇所あたりの荷重P 19,385 N/ 8.0 箇所 2.423 kNFORUME8製計算ソフト FREME面内 にて電算処理する。 2 断面算定固定用溝型鋼 100 50 50 t3.2 断面積 Aw 6.063 cm 2断面係数 Zx 18.7 cm 3断面二次モーメント Ix 93.6 cm 4計算結果B 点 C 点a 区間 l 区間 L/2 点Zx cm3 18.7Aw cm 2 6.063M kNm 1.435 0.175S kN 2.456 2.461 -σ c N/mm 2 76.7 9.4σ ca N/mm 2 140判 定 OK OKτ N/mm 2 4.05 4.06 -τ a N/mm 2 80.0 -判 定 OK OK -3 たわみ量の計算最大たわみ量 σ 0.165 mm変位量 δy 2.872 mm575 11001100項 目113 11315