1 PREMESSA. Normativa di riferimento

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2 1 PREMESSA EDILFERRO TRAVEST è coinvolto da alcuni anni nel settore del fotovoltaico,occupandosi della realizzazione di sistemi di fissaggio per pannelli solari e fotovoltaici. Nel campo ormai saturo della produzione di opere di sostegno per impianti fotovoltaici EDILFERRO TRAVEST ha ottenuto ottimi risultati ideando un sistema di fissaggio composto da profili metallici correnti sui quali installare i pannelli e da triangoli di sostegno, composti da soli tre elementi, semplicissimi da assemblare e progettati per adattarsi ai moduli fotovoltaici più diffusi. EDILFERRO TRAVEST va incontro contemporaneamente alle esigenze dell installatore, accorciando notevolmente i tempi e gli oneri di installazione dei moduli di sostegno, e alle esigenze del committente, proponendo una soluzione molto robusta e sicura, sotto ogni tipo di condizione climatica, e allo stesso momento economicamente molto vantaggiosa. Non di rado si sono raccolte ottime impressioni da chi ha utilizzato i nostri profili, elogiando l elevata praticità del prodotto combinata alla sua notevole resistenza agli agenti atmosferici. Per la realizzazione di un impianto fotovoltaico, in fase di progettazione, la normativa impone un dimensionamento statico della struttura di sostegno. Questo deriva dal fatto che l insieme di pannello fotovoltaico e opera metallica di sostegno costituiscono una vera e propria opera strutturale, per la quale deve essere garantita la stabilità per tutto il periodo di vita dell impianto. Essendo l impianto installato in ambiente esterno è influenzato dai vari agenti atmosferici quali forza del vento e carico da neve, che, in caso di un errata progettazione, possono recare gravi danni alla struttura. Se non si considerano gli effetti di questi carichi, dipendenti dalla zona geografica in cui si opera, si possono avere conseguenze anche disastrose, con il crollo di parti della struttura e con l eventuale coinvolgimento di persone o cose, comportando così gravi responsabilità per il progettista e per l installatore dell impianto e comunque, in generale, per chiunque si assuma la responsabilità della realizzazione e della manutenzione dell impianto. Per i suoi prodotti EDILFERRO TRAVEST mette a disposizione del cliente una relazione tecnica di calcolo, che non sostituisce né la certificazione dell impianto né la dichiarazione di conformità, ma vuole essere di aiuto nella scelta e nella progettazione del sistema di fissaggio, indicando, per ogni zona d Italia, le distanze massime per la distribuzione delle staffe di sostegno al profilato corrente. Normativa di riferimento - Legge 1086 del 5 novembre 1971 "Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato normale e precompresso e a struttura metallica". - D.M. 14 gennaio 2008 Norme tecniche per le costruzioni - Circolare Min. Infrastrutture e Trasporti 2 febbraio 2009,n 617 C.S.LL.PP., Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni Per quanto non in contraddizione con le norme precedenti: - UNI EN e ss "Eurocodice 3: Progettazione delle strutture in acciaio 2

3 - D.M. 16/1/96 "Aggiornamento delle Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica della sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi". - C.M.LL.PP. 4/7/96 n. 156AA.GG/STC "Istruzioni relative ai carichi sovraccarichi ed ai criteri generali per la verifica della sicurezza delle costruzioni. - Legge 1086 "Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato normale e precompresso e a struttura metallica". - D.M. 9/01/96 "Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche". - CNR UNI "Costruzioni in acciaio istruzioni per il calcolo, l'esecuzione e la manutenzione". - CNR UNI 10022/84 "Costruzioni di profilati in acciaio formati a freddo. Istruzioni per l'impiego". 3

4 2 CARATTERISTICHE TECNICHE DEI MATERIALI Caratteristiche meccaniche dello Zinco-Magnesio (S280 gd + ZM150 mac): Peso al metro lineare (misurato in laboratorio) = 1,435 Kg/m Modulo elastico: E = N/mm 2 Tensione di snervamento: f y = 280 N/mm 2 Tensione di rottura: f u = 360 N/mm 2 Caratteristiche geometriche del profilo a C da mm. 35 x 41 (art. 700): Area della sezione: A = 184,031 mm 2 Momento d inerzia x-x: J x = mm 4 Momento d inerzia y-y: J y = mm 4 4

5 Caratteristiche geometriche del doppio profilo a C da mm. 35 x 41 (art. 700): Area della sezione: A = 368,062 mm 2 Momento d inerzia x-x: J x = mm 4 Momento d inerzia y-y: J y = mm 4 Caratteristiche geometriche del Pannello Fotovoltaico tipo: L analisi è stata effettuata prendendo in considerazione una tipologia di pannelli di dimensioni standard (165x98 cm) ai quali corrisponde un peso proprio pari a 20 Kg/m 2. 5

6 3 METODO DI ANALISI Il calcolo delle strutture di sostegno è stato eseguito secondo il metodo degli Stati Limite Ultimi per quanto riguarda le verifiche a resistenza, secondo il metodo degli Stati Limite di Esercizio per quanto riguarda la deformabilità. La sicurezza e le prestazioni di un opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Stato limite è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. In particolare, secondo quanto stabilito nelle Norme Tecniche per le Costruzioni, le opere e le varie tipologie strutturali devono possedere i seguenti requisiti: - sicurezza nei confronti degli stati limite ultimi (S.L.U.): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio, e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone o comportare la perdita di beni, o provocare gravi danni ambientali e sociali, o mettere fuori servizio l opera; i = + + = n Fd γ ggk γ q Q1 k ψ 0 iqik i = 2 - sicurezza nei confronti degli stati limite di esercizio (S.L.E.): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni d esercizio. essendo: F d = G k + Q i + = n 1k ψ 0i i = 2 ( Q ) G k il valore caratteristico delle azioni permanenti corrispondenti al peso proprio dei profili e dei pannelli; Q 1k il valore caratteristico dell azione di base di ogni combinazione; Q ik i valori caratteristici delle azioni variabili tra loro indipendenti corrispondenti ai carichi da neve e da vento. ik 6

7 4 ANALISI DEI CARICHI 4.1 CARICHI VERTICALI PERMANENTI: Peso pannelli: 20 kg/(1.65x0.98) = Peso profili correnti: 12,368 kg/m2 = 0,124 kn/m2 1,435 Kg/m = 0,014 kn/m 4.2 AZIONE SISMICA: In questa trattazione non viene analizzato il carico sismico in quanto il peso ridotto della struttura non comporta significativi vincoli per il dimensionamento dell opera di sostegno metallica. 7

8 4.3 CARICO VENTO: La determinazione del carico da vento è dipendente da alcuni fattori quali: 1) la zona geografica in cui si opera; 2) la distanza del sito dal mare e l altitudine; 3) la presenza intorno al sito di ostacoli all aria (edifici, boschi, muri, recinzioni, ); 4) l dal suolo in cui si installa la struttura. Le azioni statiche del vento sono costituite da pressioni e depressioni agenti normalmente alle superfici, sia esterne che interne, degli elementi che compongono la costruzione. La pressione del vento è data dalla seguente espressione: p = q ref c e c p c d dove: - q ref è la pressione cinetica di riferimento; - c e è il coefficiente di esposizione; - c p è il coefficiente di forma, funzione della tipologia e della geometria della costruzione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento; - c d è il coefficiente dinamico con cui si tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alle vibrazioni strutturali. In relazione al carico vento, il territorio italiano viene suddiviso in nove diverse zone di esposizione qui di seguito riportate: 8

9 4.4 CARICO NEVE: Il carico da neve dipendente dai seguenti fattori: 1) dalla zona geografica in cui si opera; 2) dal livello di esposizione al vento; 3) dalla forma e dalla pendenza della superficie esposta. Il carico viene valutato con la seguente espressione: dove: q s = µ q q s è il carico neve sulla copertura; m i è il coefficiente di forma della copertura; q sk è il valore di riferimento del carico neve al suolo. i sk Il carico neve al suolo dipende dalle condizioni locali di clima e di esposizione, considerata la variabilità delle precipitazioni nevose da zona a zona. L Italia viene classificata, per quanto riguarda il carico neve, in tre diverse categorie di appartenenza, qui sotto riportate: ZONA I ZONA II ZONA III Valle d Aosta, Piemonte, Lombardia, Trentino Alto Adige, Emilia Romagna, Friuli Venezia Giulia, Veneto, Abruzzo, Molise, Marche Liguria, Toscana, Umbria, Lazio, Campania (province di Caserta, Benevento, Avellino), Puglia (provincia di Foggia) Campania (province di Napoli e Salerno), Puglia (esclusa la provincia di Foggia), Basilicata, Calabria, Sardegna, Sicilia Per ogni categoria, il carico da neve dipende ulteriormente dalla quota del suolo sul livello del mare del sito di realizzazione della struttura. 9

10 5 SCHEMA STATICO E COMBINAZIONE DEI CARICHI Dopo aver definito i carichi che gravano sulla struttura, si è costruito un modello per la verifica del profilo metallico utilizzato. Lo strumento di calcolo realizzato consente la verifica del profilo al variare di tutti i parametri che determinano l entità del carico, i quali, come precedentemente illustrato, sono: - area geografica in cui si realizza l opera; - altitudine del sito s.l.m.; - inclinazione del pannello fotovoltaico; - livello di esposizione al vento; - dell. La struttura di sostegno è composta da elementi metallici triangolari realizzati con profili metallici, i quali vengono fissati alla copertura dell e vengono regolati per dare l esatta inclinazione ai pannelli fotovoltaici. I triangoli vengono collegati tra loro mediante il profilo a C (art. 700), disposto orizzontalmente, sul quale vengono fissati a loro volta i pannelli fotovoltaici. Questi ultimi inducono sul profilo dei carichi concentrati disposti in corrispondenza dei dispositivi di fissaggio. L elemento orizzontale su cui poggiano i pannelli è stato verificato a flessione e a taglio col metodo degli stati limite ultimi. Poiché per strutture metalliche la verifica più limitante è senza dubbio il controllo della deformabilità col metodo degli stati limite d esercizio, è stato utilizzato questo ultimo metodo per il calcolo della distanza massima a cui possono essere posizionati i triangoli metallici di ancoraggio. La deformazione massima ammissibile in mezzeria è stata assunta pari a 8 mm, considerando tale quantità corrispondente alla freccia massima per cui non si hanno rotture localizzate dei pannelli fotovoltaici. 10

11 Dal punto di vista statico la struttura è stata modellata come una trave appoggiata alle estremità, scegliendo di utilizzare la condizione di carico più gravosa e quindi quella carico concentrato in mezzeria. F L/2 L/2 6 RISULTATI DI CALCOLO Vengono successivamente riportate le tabelle indicanti la massima distanza possibile tra due triangoli metallici, la quale deve essere rispettata a seconda della località in cui si esegue l opera. Inoltre, come già descritto precedentemente, tale misura risulta essere subordinata all s.l.m. del sito in oggetto e all da terra sulla quale si vuole realizzare la struttura. Per il calcolo si è ipotizzata un inclinazione dei pannelli fotovoltaici pari a 30. Di seguito vengono riportati i risultati di calcolo. Le distanze massime da rispettare tra i triangoli metallici sono espresse in metri. Individuare nelle tabelle sottostanti la Zona di riferimento: ZONA I ZONA II ZONA III ZONE NEVE Valle d Aosta, Piemonte, Lombardia, Trentino Alto Adige, Emilia Romagna, Friuli Venezia Giulia, Veneto, Abruzzo, Molise, Marche Liguria, Toscana, Umbria, Lazio, Campania (province di Caserta, Benevento, Avellino), Puglia (provincia di Foggia) Campania (province di Napoli e Salerno), Puglia (esclusa la provincia di Foggia), Basilicata, Calabria, Sardegna, Sicilia ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ZONA 8 ZONE VENTO Valle d Aosta, Piemonte, Lombardia, Trentino Alto Adige, Veneto, Friuli Venezia Giulia (con l eccezione della provincia di Trieste) Emila Romagna Toscana, Marche, Umbria, Lazio, Abruzzo, Molise, Puglia, Campania, Basilicata, Calabria (esclusa la provincia di Reggio Calabria) Sicilia e provincia di Reggio Calabria Sardegna (zona Est) Sardegna (zona Ovest) Liguria Isole (con l eccezione di Sicilia e Sardegna) 11

12 PROFILO SINGOLO A C DA MM. 35 X 41 (ART. 700) zona neve: IA - zona vento: 1 s.l.m. 0 1,25 1,20 1,05 1,00 0,85 5 1,25 1,20 1,05 1,00 0, ,20 1,15 1,00 0,95 0,85 zona neve: IM - zona vento: 1 s.l.m. 0 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 5 1,20 1,10 1,00 0,90 0, ,20 1,10 0,95 0,85 0,80 zona neve: IM - zona vento: 2 s.l.m. 0 1,20 1,10 0,95 0,85 0,80 5 1,20 1,10 0,95 0,85 0, ,20 1,10 0,95 0,85 0,80 zona neve: IM - zona vento: 3 s.l.m. 0 1,20 1,05 0,90 0,85 0,75 5 1,20 1,05 0,90 0,85 0, ,15 1,05 0,90 0,80 0,75 12

13 zona neve: II - zona vento: 1 s.l.m. 0 1,30 1,15 1,00 0,90 0,80 5 1,30 1,15 1,00 0,90 0, ,25 1,15 1,00 0,90 0,80 zona neve: III - zona vento: 3 s.l.m. 0 1,35 1,20 1,05 0,95 0,85 5 1,35 1,20 1,05 0,95 0, ,30 1,15 1,00 0,90 0,80 zona neve: II - zona vento: 2 s.l.m. 0 1,30 1,15 1,00 0,90 0,80 5 1,30 1,15 1,00 0,90 0, ,25 1,15 0,95 0,90 0,80 zona neve: III - zona vento: 4 s.l.m. 0 1,30 1,20 1,05 0,95 0,85 5 1,30 1,20 1,05 0,95 0, ,25 1,15 1,00 0,90 0,80 zona neve: II - zona vento: 3 s.l.m. 0 1,25 1,10 0,95 0,85 0,75 5 1,25 1,10 0,95 0,85 0, ,20 1,10 0,90 0,85 0,75 zona neve: III - zona vento: 5 s.l.m. 0 1,30 1,25 1,10 1,00 0,90 5 1,30 1,25 1,10 1,00 0, ,25 1,20 1,05 0,95 0,85 zona neve: II - zona vento: 7 s.l.m. 0 1,25 1,15 1,00 0,90 0,80 5 1,25 1,15 1,00 0,90 0, ,20 1,10 1,00 0,90 0,80 zona neve: III - zona vento: 6 s.l.m. 0 1,25 1,20 1,05 0,95 0,85 5 1,25 1,20 1,05 0,95 0, ,20 1,15 1,00 0,90 0,80 zona neve: II - zona vento: 8 s.l.m. 0 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 5 1,20 1,10 1,00 0,90 0, ,15 1,10 0,95 0,90 0,80 13

14 PROFILO DOPPIO A C DA MM. 70 X 41 zona neve: IA - zona vento: 1 s.l.m. 0 2,10 1,95 1,75 1,60 1,45 5 2,10 1,95 1,75 1,60 1, ,05 1,90 1,70 1,60 1,45 zona neve: IM - zona vento: 1 s.l.m. 0 2,00 1,85 1,65 1,50 1,35 5 2,00 1,85 1,65 1,50 1, ,00 1,85 1,60 1,50 1,30 zona neve: IM - zona vento: 2 s.l.m. 0 2,00 1,85 1,60 1,50 1,30 5 2,00 1,85 1,60 1,50 1, ,00 1,85 1,60 1,45 1,30 zona neve: IM - zona vento: 3 s.l.m. 0 2,00 1,80 1,55 1,40 1,25 5 2,00 1,80 1,55 1,40 1, ,95 1,75 1,55 1,40 1,25 14

15 zona neve: II - zona vento: 1 s.l.m. 0 2,15 1,95 1,75 1,55 1,35 5 2,15 1,95 1,75 1,55 1, ,10 1,90 1,70 1,50 1,35 zona neve: III - zona vento: 3 s.l.m. 0 2,25 2,05 1,75 1,60 1,40 5 2,25 2,05 1,75 1,60 1, ,20 2,00 1,70 1,55 1,40 zona neve: II - zona vento: 2 s.l.m. 0 2,15 1,95 1,65 1,50 1,35 5 2,15 1,95 1,65 1,50 1, ,10 1,90 1,65 1,50 1,30 zona neve: III - zona vento: 4 s.l.m. 0 2,20 2,00 1,75 1,55 1,40 5 2,20 2,00 1,75 1,55 1, ,15 1,95 1,70 1,50 1,35 zona neve: II - zona vento: 3 s.l.m. 0 2,10 1,85 1,60 1,45 1,30 5 2,10 1,85 1,60 1,45 1, ,05 1,80 1,55 1,40 1,25 zona neve: III - zona vento: 5 s.l.m. 0 2,20 2,10 1,85 1,70 1,50 5 2,20 2,10 1,85 1,70 1, ,15 2,05 1,80 1,65 1,45 zona neve: II - zona vento: 7 s.l.m. 0 2,10 1,90 1,65 1,50 1,35 5 2,10 1,90 1,65 1,50 1, ,05 1,85 1,65 1,50 1,35 zona neve: III - zona vento: 6 s.l.m. 0 2,15 2,00 1,75 1,55 1,40 5 2,15 2,00 1,75 1,55 1, ,05 1,95 1,70 1,50 1,35 zona neve: II - zona vento: 8 s.l.m. 0 2,05 1,90 1,65 1,50 1,35 5 2,05 1,90 1,65 1,50 1, ,00 1,85 1,60 1,50 1,35 15