RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA PER FISSAGGIO PANNELLI FOTOVOLTAICI

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1 RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA PER FISSAGGIO PANNELLI FOTOVOLTAICI EDIZIONE RELAZIONE: GIUGNO

2 INDICE 1 INTRODUZIONE SCOPO DELLA RELAZIONE DISEGNI DI IDENTIFICAZIONE MOLLA PROVA RESISTENZA TENUTA MOLLA TIRO NORMALE AL PANNELLO PROVA RESISTENZA TENUTA MOLLA TIRO PARALLELO AL PANNELLO CALCOLO DELLE FORZE SUL PANNELLO DETERMINAZIONE DEI CARICHI CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI INDICAZIONI DI MONTAGGIO ATTACCO A MOLLA VERIFICA STRUTTURA TUBOLARE PROVA PRATICA CALCOLO FEM CONCLUSIONI VERIFICA STRUTTURA TUBOLARE CONCLUSIONI E VALUTAZIONI DEI RISULTATI CONCLUSIONI E VALUTAZIONI DEI RISULTATI ALLEGATI CERTIFICATO MATERIALE MOLLA IDENTIFICAZIONE E CERTIFICATO DEL DINAMOMETRO _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 2 di 35

3 1 INTRODUZIONE 1.1 SCOPO DELLA RELAZIONE La presente relazione ha lo scopo di individuare e relazionare il limite massimo di tenuta del sistema di aggancio a molla atta al fissaggio dei pannelli fotovoltaici su struttura portante a tubolare. È stata eseguita una prova distruttiva per verificare la reale tenuta della molla in varie combinazioni di sollecitazione, come riportato nel dettaglio all interno della relazione. Lo scopo di questo documento è quello di verificare se i risultati ottenuti dalle prove distruttive soddisfano le più recenti norme sulla sicurezza di settore. Le norme di riferimento prese in considerazione sono LE NUOVE NORME TECNICHE DI COSTRUZIONE L aggancio a molla in esame è ideata e brevettata dalla ditta NUOVA GEMA S.r.l _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 3 di 35

4 A B C D E F 2 A B C D E F NUOVA GEMA S.r.l. 2 DISEGNI DI IDENTIFICAZIONE MOLLA R5 R R2 R Ø4 Ø6.5 file: toll.: - Peso(g): Materiale: Finitura: scala: DATA: DISEGNO N.: DATA: FOGLIO: Data Rev sostituisce il: - REVISIONE R _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 4 di 35

5 3 PROVA RESISTENZA TENUTA MOLLA TIRO NORMALE AL PANNELLO In questo prova viene verificata la tenuta della molla considerando un tiro in direzione normale al pannello. La prova viene eseguita agganciando il pannello con quattro molle sulla struttura a tubolari, la quale è fissata a sua volta in modo rigido e stabile su una parete. Il tiro del pannello avviene tramite una corda tirata da una macchina operatrice (vedi figura sottostante). La prova viene considerata terminata al distacco della prima molla dal tubolare, ricavando il valore della trazione di distacco tramite un dispositivo elettronico di lettura (dinamometro elettronico) posto tra il pannello e la macchina operatrice (vedi figura sottostante). Le caratteristiche e la certificazione dello strumento viene allegato alla fine di questo documento _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 5 di 35

6 IDENTIFICAZIONE STRUTTURA FISSA A TUBOLARI STRUTTURA A TUBOLARI FISSA PARETE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 6 di 35

7 MONTAGGIO PANNELLO E CONDIZIONI DI PROVA CORDE TIRO PANNELLO STRUTTURA A TUBOLARI FISSA DIREZIONE TIRO PERPENDICOLARE PANNELLO AGGANCIATO ALLA STRUTTURA _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 7 di 35

8 IDENTIFICAZIONE DINAMOMETRO E CONDIZIONE PROVA DIREZIONE TIRO PERPENDICOLARE DINAMOMETRO CONDIZIONE DINAMOMETRO AD INIZIO PROVA Il display del dinamometro elettronico segna zero chilogrammi di tiro. A questo punto si da inizio alla prova di trazione normale al pannello _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 8 di 35

9 DISTACCO DEL PANNELLO E FINE PROVA CEDIMENTO MOLLE INFERIORI LETTURA DISPLAY FINE PROVA Il display del dinamometro elettronico segna 133 chilogrammi massimi di tiro. Ciò significa che le quattro molle hanno ceduto a 133kg di tiro in direzione normale al pannello. A questo punto la prova di trazione normale è terminata _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 9 di 35

10 4 PROVA RESISTENZA TENUTA MOLLA TIRO PARALLELO AL PANNELLO In questa prova viene verificata la tenuta della molla considerando un tiro in direzione parallela al pannello. La prova viene eseguita agganciando il pannello con quattro molle sulla struttura a tubolari, la quale è fissata a sua volta in modo rigido e stabile su una parete. Il tiro del pannello avviene tramite una corda tirata da una macchina operatrice (vedi figura sottostante). La prova viene considerata terminata al distacco della prima molla dal tubolare, ricavando il valore della trazione di distacco tramite un dispositivo elettronico di lettura (dinamometro elettronico) posto tra il pannello e la macchina operatrice (vedi figura sottostante). Le caratteristiche e la certificazione dello strumento viene allegato alla fine di questo documento _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 10 di 35

11 IDENTIFICAZIONE STRUTTURA FISSA A TUBOLARI STRUTTURA A TUBOLARI FISSA PARETE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 11 di 35

12 MONTAGGIO PANNELLO E CONDIZIONI DI PROVA PARETE CORDE TIRO PANNELLO DIREZIONE TIRO PARALLELO PANNELLO AGGANCIATO ALLA STRUTTURA STRUTTURA A TUBOLARI FISSA _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 12 di 35

13 IDENTIFICAZIONE DINAMOMETRO DINAMOMETRO DIREZIONE TIRO PERPENDICOLARE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 13 di 35

14 CONDIZIONE DINAMOMETRO AD INIZIO PROVA N.B: FOTO DINAMOMETRO CAPOVOLTO Il display del dinamometro elettronico segna zero chilogrammi di tiro. A questo punto si da inizio alla prova di trazione normale al pannello _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 14 di 35

15 DISTACCO DEL PANNELLO E FINE PROVA CEDIMENTO MOLLE LATO DX _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 15 di 35

16 LETTURA DISPLAY FINE PROVA N.B:: FOTO DINAMOMETRO CAPOVOLTO Il display del dinamometro elettronico segna 136 chilogrammi massimi di tiro. Ciò significa che le prime molle hanno ceduto a 136 kg di tiro in direzione parallela al pannello. A questo punto la prova di trazione parallela è terminata _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 16 di 35

17 5 CALCOLO DELLE FORZE SUL PANNELLO 5.1 Determinazione dei carichi Nella figura sottostante viene schematizzata l installazione di un pannello fotovoltaico sul tetto. Le forze agenti sul pannello si possono riassumere in: forza derivante dal peso proprio forza derivante dal vento forza derivante dalla neve DIREZIONE VENTO CARICO NEVE + PESO PANNELLO 1600 PANNELLO 884, STRUTTURA A TUBOLARI AGGANCIO A MOLLA AL TUBOLARE AGGANCIO A MOLLA AL TUBOLARE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 17 di 35

18 L angolo di montaggio del pannello varia dai 20 ai 40. Il pannello ha le seguenti dimensioni: L=1610mm H=810mm P=50mm. Il peso proprio è di 12Kg. (120N). Dalla normativa specifica che disciplina il calcolo delle azioni del vento e neve sulle strutture: Per quanto concerne l'azione statica (pressione cinetica) la penisola è suddivisa in 5 aree (A,B,C,D ed E) a loro volta suddivise ulteriormente in base a quota e distanza dalla costa (fascia costiera,sub costiera, entroterra ecc.). Ne deriva un pressione cinetica di calcolo variabile da 600 N/mq a 1200 N/mq. La spinta cinetica risultante è influenzata dalla forma geometrica dell'installazione (la norma prevede coefficienti correttivi in funzione della forma e dell'inclinazione detti coefficienti di forma c). Se ci sono più file di moduli l'azione della seconda fila viene considerata ridotta del 25%. (l'azione del vento viene considerata orizzontale per cui si procede alla scomposizione nelle risultanti). Il calcolo degli effetti dinamici è un poco più complesso e riguarda la struttura di sostegno dei pannelli e non il loro scivolamento o ribaltamento. Questa azione è normalmente messa in conto dal fornitore della struttura. Per il calcolo dinamico agente sul gancio a molla in esame, viene preso in considerazione il valore più alto, cioè 1200 N/mq, il quale tiene conto del peggior caso, dovuto al luogo di installazione dei pannelli fotovoltaici. Si applica anche un ulteriore fattore correttivo di sicurezza (pari a 1.5) che tiene conto della forza dinamica del vento sul pannello e quindi sul gancio a molla. Il valore di calcolo del VENTO ORIZZONTALE sarà 1200x1.5=1800 N/mq _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 18 di 35

19 Per le forze agenti provenienti dal carico da neve, anche in questo caso si prende in considerazione il carico massimo di 1500 N/mq, il quale tiene conto del peggior caso, dovuto al luogo di installazione dei pannelli fotovoltaici. Si applica anche un ulteriore fattore correttivo di sicurezza (pari a 1.5) che tiene conto di eccezionali precipitazioni nevose sul pannello e quindi sul gancio a molla. Il valore di calcolo della NEVE sarà 1500x1.5=2250 N/mq. 5.2 Calcolo delle sollecitazioni Lo studio ed i risultati delle sollecitazione prodotte dal carico neve (Fn) dal peso proprio del pannello (Fp) e dalla forza del vento (Fv) sono eseguiti secondo lo schema sottostante dove vengono indicate le forze agenti e le conseguenti reazioni vincolari. Sono indicate con PSO e PSV le rispettive proiezioni orizzontali e verticali della superficie del pannello che varia in funzione dell angolo di fissaggio del pannello sulla struttura tubolare portante. Tali superfici sono fondamentali per ricavare l effettiva superficie sulla quale agiscono le forze (vento e neve). Verrà eseguito il calcolo per verificare tutte le condizioni di montaggio, cioè con angolo 20 e 40, e la verifica delle varie combinazioni di forze in gioco: solo vento, solo neve, vento + neve assieme. Tutte le 6 combinazioni con i risultati delle reazioni vincolari saranno riportate all interno della tabella riassuntiva indicata di seguito _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 19 di 35

20 PSV NUOVA GEMA S.r.l. SCHEMA DI RIFERIMENTO PSO RA(N) Fv Fn + Fp RB(N) B RA(T) A _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 20 di 35

21 TABELLA DEI RISULTATI _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 21 di 35

22 6 INDICAZIONI DI MONTAGGIO ATTACCO A MOLLA Il gancio a molla di ancoraggio del pannello alla struttura tubolare oggetto di studio nella presente relazione, deve essere montato radente il più possibile ad una superficie rigida come una falda del tetto. La luce massima tra pannello e superficie di installazione non deve superare 150 mm. Il senso di montaggio del pannello che porta con sé la molla di ancoraggio alla struttura tubolare deve avvenire dall alto al basso come riportato nel seguente schema. PANNELLO FOTOVOLTAICO MOLLA FISSATA SUL PANNELLO SENSO DI AGGANCIO DALL ALTO VERSO IL BASSO LUCE MAX 150mm _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 22 di 35

23 Il gancio a molla è fissato al pannello tramite un bullone M6 come indicato in figura sottostante. Il montaggio del gancio a molla deve sempre rispettare la condizione appena descritta la quale corrisponde alle condizioni di prova. (Vedi anche capitolo 6) BULLONE M6 BULLONE M _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 23 di 35

24 7 VERIFICA STRUTTURA TUBOLARE La struttura tubolare è formata da tubi in AL (Lega 5040 H145) di diametro esterno Ф 42 (mm) e spessore di 2 (mm). I tubi tra di loro sono collegati con dei nodi in materiale metallico che garantiscono un collegamento tra i tubi stessi, in modo tale da realizzare una struttura rigida. (Vedi anche documento: Le strutture metalliche di sostegno della NUOVA GEMA Srl per impianti fotovoltaici). STRUTTURA A TUBOLARI FISSA VISTA FRONTALE STRUTTURA A TUBOLARI FISSA VISTA LATERALE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 24 di 35

25 DETTAGLIO STRUTTURA - VISTA LATERALE NODI METALLICI GANCIO A MOLLA PIEDE CATENA TASSELLO PARETE PANNELLO FOTOVOLTAICO _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 25 di 35

26 DETTAGLIO STRUTTURA - VISTA FRONTALE PARETE NODI METALLICI CATENA TASSELLO PIEDE _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 26 di 35

27 7.1 Prova pratica La verifica di tenuta della struttura è implicitamente già dimostrata con la prova pratica di trazione del pannello fotovoltaico come descritto nei precedenti capitoli. Durante le varie prove di trazione con lo scopo di testare e determinare la resistenza delle molle di aggancio del pannello alla struttura, si determina e si verifica contemporaneamente anche la tenuta della struttura tubolare. La resistenza della struttura tubolare ha dato esito positivo durante la prova di trazione del pannello non deformandosi e/o rompendosi. PIEDE TETTO NODI METALLICI _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 27 di 35

28 7.2 Calcolo FEM È stata eseguita anche una verifica di resistenza tramite il calcolo FEM del tubo più sollecitato, ovvero il tubo sul quale viene agganciato il pannello fotovoltaico. Con questa tipologia di elaborazione informatica FEM, si riesce a simulare con una buona approssimazione le sollecitazioni agenti sul tubo principale come riportato nelle figure sottostanti _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 28 di 35

29 7.3 Conclusioni verifica struttura tubolare Si può concludere affermando che la struttura tubolare testata presso la sede della ditta NUOVA GEMA S.r.l. reagisce alle sollecitazioni esterne con un ottimo margine di sicurezza, in quanto nella prova pratica non ha subito nessuna deformazione permanente e nel calcolo FEM conferma una coefficiente di sicurezza attorno a 4. Le uniche variabile che non essere sempre replicabili rispetto alle prove fatte nella sede della ditta NUOVA GEMA S.r.l. sono riferite al sistema di collegamento alla superficie di appoggio (tetto o altro) tramite catene e tasselli, in quanto le condizioni di montaggio sono sempre diverse. Si rimanda quindi al tecnico che validerà il collaudo di montaggio la responsabilità dell installazione a regola d arte, che valuterà caso per caso il numero e tipo di catene e tasselli adeguati alle condizioni specifiche del piano di appoggio della struttura tubolare _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 29 di 35

30 8 CONCLUSIONI E VALUTAZIONI DEI RISULTATI 8.1 CONCLUSIONI E VALUTAZIONI DEI RISULTATI Dai risultati riportati nella tabella (Punto 5.2), emerge chiaramente che il valore massimo più gravoso per il distacco del pannello è RA(T), con un angolo di montaggio di 40 e nella condizione di solo vento. (vedi analisi N 6). Il valore RA(T) di 1154(N) è inferiore al dato ricavato con la prova distruttiva (tiro parallelo) dove risultava un valore massimo di 136 (Kg) ovvero 1360(N). In conclusione si evince quanto segue: 1154 N < 1360 N CONDIZIONE VERIFICATA l analisi del gancio a molla ha dato ESITO POSITIVO. La relazione è da ritenersi valida, nel rispetto delle condizioni di costruzione (materiale e forma) e di montaggio riportate dalla presente relazione e con condizione atmosferiche rientranti nelle norme tecniche di riferimento. La struttura resistente del pannello fotovoltaico deve essere garantita dal fornitore del pannello stesso in modo tale da non modificare la sua resistenza meccanica nel tempo e nel rispetto del pannello di prova descritta sopra _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 30 di 35

31 Sono esclusi quindi fenomeni atmosferici straordinari come calamità naturali non quantificabili e/o prevedibili. Il non rispetto di una di queste condizione farà decadere la presente relazione. Data 07/08/2009 L Amministratore Unico NUOVA GEMA S.r.l. IL TECNICO P.I. Rodolfo GOZZO _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 31 di 35

32 9 ALLEGATI 9.1 Certificato materiale molla _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 32 di 35

33 9.2 Identificazione e certificato del dinamometro _RELAZIONE SULLA TENUTA DEL GANCIO A MOLLA Pagina 33 di 35

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