Gängige Stahltragwerksarten

1. Dreieckige Tragkonstruktion
Dieser Strukturtyp wurde in frühen Photovoltaikprojekten weit verbreitet eingesetzt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Sie zeichnet sich durch vordere und hintere Beine unterschiedlicher Länge aus, die mit der Gründung verschraubt sind. Eine diagonale Strebe stützt das längere Bein an seiner Basis und verbindet sich mit der Mitte des geneigten Trägers. Längsverlaufende Pfetten ruhen auf dem geneigten Träger und bilden das Solarmodul-Tragsystem. Diese Struktur ist ein geometrisch stabiles System ohne redundante Zwänge.

Die typische Verbindung zwischen der Stützenbasis und der Gründung für solche Strukturen ist in Abbildung 2 dargestellt. Wenn die Stützenbasis als Gelenkverbindung betrachtet wird, neigt die Struktur dazu, sich erheblich zu verformen, benötigt mehr Stahl und führt oft zu einer hohen Bruchrate von rahmenlosen Photovoltaikmodulen aufgrund von Verformung.

2. Modifizierte dreieckige Tragkonstruktion
Die dreieckige Tragkonstruktion stellt hohe Anforderungen an die Verbindung zwischen den Beinen und der Gründung. Um dieses Problem effektiv anzugehen, wurde die modifizierte dreieckige Tragkonstruktion entwickelt. Dieses Design fügt der ursprünglichen dreieckigen Struktur diagonale Aussteifungen hinzu, wodurch die Gesamtstabilität erhöht wird. Obwohl es den Stahlverbrauch leicht erhöht, reduziert es die Verformung durch die Koordinierung der Bewegung der vorderen und hinteren Stützen. Es eignet sich für verschiedene Arten von Photovoltaikmodul-Trägern, insbesondere in Projekten mit hohen Windlasten, unebenem Gelände oder bergigen Gebieten, in denen eine hohe strukturelle Integrität und minimale Verformung erforderlich sind.

3. Satteltragkonstruktion
Die Satteltragkonstruktion folgt der "Drei-Körper-Regel" in der Strukturmechanik: Drei starre Körper, die paarweise durch drei nicht-kollineare Einzelgelenke verbunden sind, bilden ein stabiles System ohne redundante Zwänge. Es ist eine einfache Binärstruktur. Durch den Wegfall der Notwendigkeit von Beinen unterschiedlicher Länge reduziert sie den Stahlverbrauch, vereinfacht die Struktur und erleichtert die Installation.

Diese Struktur hat jedoch bestimmte Einschränkungen:
1) Da sie die Höhe nicht anpassen kann, eignet sie sich nur für flaches oder leicht geneigtes Gelände.
2) Der Wegfall der vorderen und hinteren Beine erhöht die Auskragungslänge des Trägers. Unter höheren Lasten nimmt die Verformung der Struktur zu, was Risiken für die Stabilität des Photovoltaik-Tragsystems und die Bruchrate von rahmenlosen Photovoltaikmodulen birgt. Daher ist die Satteltragkonstruktion nur für Umgebungen mit geringen Windlasten geeignet.

4. Modifizierte Satteltragkonstruktion
Um das Problem des hohen Stahlverbrauchs in den geneigten Trägern der Satteltragkonstruktion zu lösen, wurde eine modifizierte Version entwickelt. Dieses Design integriert Merkmale der dreieckigen Tragkonstruktion, indem es der Sattelstütze ein hinteres Bein hinzufügt, wodurch die Auskragungslänge des Trägers reduziert wird. Dies erhöht die Stabilität des Tragsystems und reduziert die Bruchrate von Photovoltaikmodulen. Die modifizierte Satteltragkonstruktion verwendet nur geringfügig mehr Stahl als das ursprüngliche Satteldesign, ist aber wirtschaftlicher im Vergleich zu zwei dreieckigen Tragkonstruktionen.

5. Ein-Stützen-Photovoltaik-Tragkonstruktion
Die Ein-Stützen-Photovoltaik-Tragkonstruktion besteht hauptsächlich aus Schlüsselkomponenten wie dem Hauptträger, dem Nebenträger, der vorderen Stütze, der hinteren Stütze, der Stahlsäule, der Klemme und dem Einzelpfahlfundament. Sie verwendet zwei diagonale Streben, um die Haupt- und Nebenträger zu stützen, die wiederum die Photovoltaikmodule halten. Die Verbindung zwischen den diagonalen Stahlstreben und dem Einzelpfahlfundament wird durch Klemmen hergestellt, wodurch die Struktur einfach und effizient ist.

Darüber hinaus nimmt die Ein-Stützen-Photovoltaik-Tragkonstruktion weniger Platz ein, was eine effiziente Nutzung des Landes zwischen den vorderen und hinteren Reihen von Photovoltaik-Arrays ermöglicht. Die vorderen und hinteren Stützen dieser Struktur sind im Wesentlichen verlängerte Versionen der vorderen und hinteren Stützen in Doppel-Stützen-Tragkonstruktionen. Aufgrund des Hinzufügens von Klemmen, Stahlsäulen und anderen Komponenten benötigt die Ein-Stützen-Tragkonstruktion jedoch deutlich mehr Stahl im Vergleich zu Doppel-Stützen-Tragkonstruktionen.