Typowe rodzaje stalowych konstrukcji nośnych

1. Trójkątna konstrukcja wsporcza
Ten typ konstrukcji był szeroko stosowany we wczesnych projektach fotowoltaicznych, jak pokazano na rysunku 1. Posiada przednie i tylne nogi o różnych długościach, które są przykręcone do fundamentu. Ukośne usztywnienie podpiera dłuższą nogę u podstawy i łączy się ze środkiem pochylonej belki. Podłużne płatwie spoczywają na pochylonej belce, tworząc system wsparcia paneli słonecznych. Ta konstrukcja jest geometrycznie stabilnym systemem bez zbędnych ograniczeń.

Typowe połączenie między podstawą słupa a fundamentem dla takich konstrukcji przedstawiono na rysunku 2. Jeśli podstawa słupa jest traktowana jako połączenie przegubowe, konstrukcja ma tendencję do znacznych deformacji, wymaga więcej stali i często prowadzi do wysokiego wskaźnika pękania bezramowych modułów fotowoltaicznych z powodu deformacji.

2. Zmodyfikowana trójkątna konstrukcja wsporcza
Trójkątna konstrukcja wsporcza stawia wysokie wymagania połączeniu nóg z fundamentem. Aby skutecznie rozwiązać ten problem, opracowano zmodyfikowaną trójkątną konstrukcję wsporczą. Ten projekt dodaje ukośne usztywnienia do oryginalnej trójkątnej konstrukcji, zwiększając ogólną stabilność. Chociaż nieznacznie zwiększa zużycie stali, zmniejsza deformacje poprzez koordynację ruchu przednich i tylnych słupów. Nadaje się do różnych typów wsporników modułów fotowoltaicznych, szczególnie w projektach o dużych obciążeniach wiatrem, nierównym terenie lub obszarach górskich, gdzie wymagana jest wysoka integralność strukturalna i minimalna deformacja.

3. Konstrukcja wsporcza dwuspadowa
Konstrukcja wsporcza dwuspadowa przestrzega "zasady trzech sztywnych ciał" w mechanice konstrukcji: trzy sztywne ciała połączone parami trzema niewspółliniowymi pojedynczymi przegubami tworzą stabilny system bez zbędnych ograniczeń. Jest to prosta konstrukcja binarna. Eliminując potrzebę nóg o różnych długościach, zmniejsza zużycie stali, upraszcza konstrukcję i ułatwia instalację.

Jednak ta konstrukcja ma pewne ograniczenia:
1) Ponieważ nie można regulować wysokości, nadaje się tylko do płaskiego lub łagodnie nachylonego terenu.
2) Eliminacja przednich i tylnych nóg zwiększa długość wysięgu belki. Przy większych obciążeniach deformacja konstrukcji wzrasta, stwarzając ryzyko dla stabilności systemu wsparcia fotowoltaicznego i wskaźnika pękania bezramowych modułów fotowoltaicznych. Dlatego konstrukcja wsporcza dwuspadowa nadaje się tylko do środowisk o niskich obciążeniach wiatrem.

4. Zmodyfikowana konstrukcja wsporcza dwuspadowa
Aby rozwiązać problem wysokiego zużycia stali w pochylonych belkach konstrukcji wsporczej dwuspadowej, opracowano zmodyfikowaną wersję. Ten projekt zawiera elementy trójkątnej konstrukcji wsporczej, dodając tylną nogę do wsparcia dwuspadowego, zmniejszając w ten sposób długość wysięgu belki. Zwiększa to stabilność systemu wsparcia i zmniejsza wskaźnik pękania modułów fotowoltaicznych. Zmodyfikowana konstrukcja wsporcza dwuspadowa zużywa tylko nieznacznie więcej stali niż oryginalny projekt dwuspadowy, ale jest bardziej ekonomiczna w porównaniu z dwiema trójkątnymi konstrukcjami wsporczymi.

5. Jednosłupowa konstrukcja wsporcza fotowoltaiczna
Jednosłupowa konstrukcja wsporcza fotowoltaiczna składa się głównie z kluczowych elementów, takich jak belka główna, belka pomocnicza, przednie podparcie, tylne podparcie, stalowy słup, zacisk i fundament jednopalcowy. Wykorzystuje dwa ukośne usztywnienia do podparcia belek głównych i pomocniczych, które z kolei utrzymują panele fotowoltaiczne. Połączenie między stalowymi ukośnymi usztywnieniami a fundamentem jednopalcowym uzyskuje się za pomocą zacisków, co sprawia, że konstrukcja jest prosta i wydajna.

Dodatkowo, jednosłupowa konstrukcja wsporcza fotowoltaiczna zajmuje mniej miejsca, umożliwiając efektywne wykorzystanie terenu między przednimi i tylnymi rzędami paneli fotowoltaicznych. Przednie i tylne podpory tej konstrukcji są zasadniczo wydłużonymi wersjami przednich i tylnych słupów w dwusłupowych konstrukcjach wsporczych. Jednak ze względu na dodanie zacisków, stalowych słupów i innych elementów, jednosłupowa konstrukcja wsporcza wymaga znacznie więcej stali w porównaniu z dwusłupowymi konstrukcjami wsporczymi.