Een montagesysteem is zo sterk als zijn zwakste verbinding, en wind en sneeuw vinden die snel. Met simulatie vindt u die als eerste, op de computer, voordat u betaalt voor prototypes en testopstellingen. Deze gids behandelt hoe belastingen door een systeem lopen, waar systemen meestal bezwijken, welke belastinggevallen ertoe doen en wat simulatie u wel en niet kan vertellen.
Hoe belastingen door een montagesysteem lopen
Sneeuw drukt op de modules. Wind drukt sommige delen van een opstelling naar beneden en trekt andere delen omhoog. Die opwaartse kracht, zuiging of opwaartse windbelasting genoemd, is vaak het maatgevende geval, vooral aan dakranden en in hoeken.
In beide gevallen volgt de belasting dezelfde weg: van de module, via de klemmen, in de rails, omlaag via de dakhaken of beugels, en in de dakconstructie. Elke verbinding op die weg moet worden gecontroleerd, niet alleen de rail.
De gebruikelijke zwakke punten
- Buiging en doorbuiging van de rail. De overspanning tussen de dakbevestigingen bepaalt hoeveel de rail buigt. Een rail kan sterk genoeg zijn en toch te ver doorzakken.
- Klemmen. Bij zuiging houden de klemmen het moduleframe omlaag. Klemmen buiten de door de modulefabrikant goedgekeurde zones, of met een te korte klem, kan een module laten verschuiven of losraken.
- Dakhaken en beugels. Een pannenhaak draagt de belasting via een hefboomarm en buigt dus. Bij zware sneeuw kan een haak die te ver buigt op de onderliggende dakpan drukken en die breken.
- Bevestigingsmiddelen. T-bouten in railsleuven, en schroeven in sporen of gordingen, kunnen uittrekken of afschuiven.
- Frames voor grondopstelling. Palen, heipalen en schoren dragen de hele opstelling. Bij schuin opgestelde frames veroorzaakt wind die onder de modules door stroomt zuiging en probeert het frame te kantelen.
De belastinggevallen die ertoe doen
De belastingwaarden komen uit de normen van elke markt. In Europa komen sneeuwbelastingen uit EN 1991-1-3 en windbelastingen uit EN 1991-1-4, waarbij de nationale bijlage van elk land de waarden vastlegt. In de VS dekt ASCE 7 beide. De waarden hangen af van locatie, terrein, hoogte boven maaiveld, en dakvorm en dakhelling.
Een gebruikelijke controle omvat:
- Eigen gewicht plus sneeuw, neerwaarts drukkend.
- Winddruk, neerwaarts drukkend.
- Windzuiging, opwaarts trekkend, meestal het zwaarst aan dakranden en in hoeken.
- Combinaties hiervan met de veiligheidsfactoren uit EN 1990, of de combinaties uit ASCE 7, om de sterkte te controleren.
- Doorbuiging onder karakteristieke (ongefactoreerde) belastingen, om de bruikbaarheid te controleren.
Omdat de zuiging aan randen en in hoeken hoger is, heeft een systeem daar vaak een kleinere bevestigingsafstand nodig dan in het midden van het dak.
Wat simulatie u oplevert
- Spanningen en veiligheidsfactoren in elk onderdeel, per belastinggeval.
- Doorbuiging, zodat u weet of de rail tussen de bevestigingen te ver doorzakt.
- Maximale overspanningen: hoe ver dakbevestigingen uit elkaar mogen liggen bij een gegeven sneeuw- en windniveau. Dit wordt de overspanningstabel die installateurs op locatie gebruiken.
- Ontwerpvergelijkingen voordat u in productiegereedschap investeert, zoals twee railprofielen of een dikkere haak.
Wat simulatie niet vervangt
Veel markten en klanten verwachten nog steeds fysieke tests, of een berekening ondertekend door een gekwalificeerd ingenieur. Simulatie neemt die stap niet weg, maar vergroot de kans dat de test in één keer slaagt en vertelt u welke configuratie u moet testen.
Sommig gedrag vraagt extra aandacht. Het slippen van klemmen hangt af van wrijving, en contact tussen onderdelen is een benadering, dus kalibreren we het model aan een test wanneer die beschikbaar is. De dakconstructie zelf is de verantwoordelijkheid van de constructeur van het gebouw.
Wat u voorbereidt
- CAD van het systeem, inclusief klemmen, haken en bevestigingsmiddelen.
- Materialen en kwaliteiten.
- De markten waarin u verkoopt, en de normen die daar gelden.
- De zwaarste locatie die u wilt afdekken: sneeuwzone, windzone, terrein en gebouwhoogte.
- De bevestigingsafstanden die installateurs moeten kunnen gebruiken.
- Eventuele testgegevens die u al heeft.
Lijkt die lijst lang, begin dan met de CAD en de markten. Wij stellen de belastinggevallen voor en u bevestigt ze.