Reklama

Vliv fotovoltaiky na statické posouzení konstrukce střechy s nosnými trapézovými plechy

Ing. Jan Mařík, Ph.D., Ing. Paed. IGIP, Ing. Jan Seifert

Recenzovaný

Fotovoltaické elektrárny (FVE) se v masivním měřítku umísťují na nové, ale i na existující objekty, jejichž nosnou část střešního pláště často tvoří trapézové plechy. Pokud není návrh podpěrné konstrukce FV panelů proveden s ohledem na specifika trapézového plechu (zvláště v kombinaci s jinými častými vadami těchto konstrukcí), může to znamenat vážný statický problém. V současné praxi je problematika lokálních účinků FVE na trapézový plech velmi často podceňována a dodavatelé FVE se ji mnohdy zdráhají řešit.

Reklama

Úvod

Cílem tohoto příspěvku je poukázat na specifické problémy při osazování FVE na střechy s nosnou konstrukcí z trapézových plechů. Jak pro nové konstrukce, tak i pro již realizované střechy bývá požadováno statické posouzení navrhovaného stavu. Tento požadavek však bývá u již existujících střech velmi obtížně splnitelný vzhledem k absenci nezbytných podkladů pro provedení posudku. V praxi se lze velmi často setkat s výkladem stavebních právních norem, dle kterého je schválení stavebním úřadem nutné jen v určitých případech. Jakékoliv přitížení stávající konstrukce (dokončené stavby), na které konstrukce nebyla navržena, je však z odborného hlediska „zásahem do nosné konstrukce“, a je tedy nutné vypracovat projektovou dokumentaci včetně statického posouzení. I kdyby se projektová dokumentace nepožadovala, je ve vlastním zájmu majitele objektu požadovat k zamýšlenému záměru alespoň vyjádření odpovědného statika. Dnešní výpočetní možnosti a softwarová řešení umožňují stanovit rezervy v únosnosti pro každý jednotlivý plech, dokonce pro každou jeho jednotlivou vlnu, ale ani tyto vyspělé výpočetní možnosti bohužel nepostačují pro zajištění bezpečnosti střechy, není-li věnována náležitá pozornost všem souvisejícím faktorům, z nichž mnohé bývají v praxi bohužel opomíjeny (a to v překvapivě značném procentu případů). Nedostatečně zkoordinované a propracované řešení návrhu FVE ve vztahu ke střešní konstrukci bývá bohužel častou příčinou pozdějších komplikací při realizaci záměru osadit FVE a nezřídka může vést ke zmaření celé plánované investice či k jejím podstatným změnám (omezení výkonu, nutnost zesilování střechy apod.), případně v extrémním případě k havárii konstrukce (tj. porušení trapézového plechu). Níže zmiňované obtíže při zpracovávání projektu pro osazení FVE a s nimi spojená rizika se projevují velmi často a potřeba jejich řešení je nanejvýš aktuální.

V další textu jsou řešena tato konkrétní témata:

Problematika přenosu zatížení FVE do trapézových plechů
Upřesňující poznámky ke spolupůsobení vln trapézového plechu
Nedostatečné rezervy v návrhu trapézového plechu
Nárůst klimatických zatížení po instalaci FVE
Podklady pro statický posudek
Doporučení a poznámky z praxe
Stav existujících střech
Nové technologie ukládání FVE

1. Problematika přenosu zatížení FVE do trapézových plechů

Trapézové plechy jsou stavebními prvky určenými pro přenášení především plošných zatížení. Zatížení lokálními břemeny lze na ně uplatnit jen omezeně. Na jednotlivé vlny trapézového plechu doporučujeme nahlížet jako na samostatné navzájem nespolupůsobící prvky (zjednodušeně řečeno – neboť ke vzájemnému spolupůsobení sice dochází, ale bývá velmi limitované – viz kapitola 2). Pro ilustraci nám jako příklad konstrukce bez spolupůsobení paralelních prvků může sloužit prkenná podlaha, kde žádné prkno není nijak spojené s vedlejšími prkny a působí samostatně – nejvíce zatíženému prknu nijak nepomůže, je-li v jeho sousedství prkno zatížené méně.

U všech zatížení je nutné zohlednit jejich skutečné působení na trapézový plech. I plošné prvky, jako např. podhled apod., mohou trapézový plech zatěžovat lokálně, což bývá bohužel velmi často zanedbáno, přičemž taková chyba může mít velmi dramatický dopad. Kupříkladu, je-li zadáno, že podhled váží 20 kg/m² a že je kotven do každé páté vlny, je zapotřebí dimenzovat tr. plech na náhradní plošné rovnoměrné zatížení 100 kg/m² – tedy 5× větší, než je samotná plošná hmotnost podhledu (i zde mezilehlé vlny prakticky nepomáhají vlnám, které jsou přímo zatíženy závěsy podhledu).

Obr. 1 – Lokální uložení FVE

U instalace FVE je tedy důležité volit takové podpěrné konstrukce panelů, které zajistí co nejrovnoměrnější přenos veškerých zatížení (tedy i sněhu a větru) z FVE do trapézových plechů.

Pro názorné osvětlení této zásadní problematiky zde uvádíme schematické obrázky dvou variant uložení FVE a jejich dopady do namáhání trapézového plechu.

Na obr. 1 je znázorněno, k jaké deformaci (ve zvětšeném měříku) trapézového plechu dochází, když úložná podkonstrukce FVE vnáší podporové síly do tr. plechu pouze lokálně (to platí zejména u ohybově měkkých/poddajných nebo lokálně podložených roznášecích nosníků podkonstrukce fotovoltaických panelů). Je zde patrná značná deformace vlny tr. plechu přímo pod břemenem s odpovídajícím napětím v této vlně (tmavá červená barva). Vedlejší vlny jsou již deformované výrazně méně a i jejich napětí je menší (růžová barva). Vlny trapézového plechu mezi lokálními břemeny se pak na přenosu zatížení nepodílejí prakticky vůbec (světle šedivá barva).

Obr. 2 – Liniové uložení FVE

Na obr. 2 je znázorněna situace, kdy je FVE podpírána tuhými roznášecími prvky orientovanými kolmo vůči vlnám tr. plechu. Tím je zajištěno, že se všechny vlny plechu deformují shodně a budou se tedy na přenosu zatížení podílet stejnou měrou. Výsledné deformace jsou výrazně menší než v předchozím případě, a adekvátně tomu klesá i napětí v trapézovém plechu (červená barva).

Výsledný roznos zatížení výrazně ovlivňuje také tloušťka a tuhost vrstev střešního pláště. Prozatím však neexistují žádná všeobecně platná pravidla pro stanovení přijatelné deformace hydroizolační vrstvy či tepelné izolace a stanovení míry roznosu zatížení na jednotlivé vlny trapézového plechu.

Problematika nerovnoměrného, resp. lokálního zatížení, se nemusí týkat jen trapézových plechů, ale i jiných prvků. Skutečnou polohu zatížení může být důležité uvážit například při posuzování vaznic. Naopak u konstrukčních prvků s velkou zatěžovací plochou (např. vazníky) se vliv nerovnoměrného zatížení již nemusí negativně projevovat.

2. Upřesňující poznámky ke spolupůsobení vln trapézového plechu

Příměr k prkenné podlaze a zvětšování zatížení uvedené v textu kapitoly 1 zjednodušeně uvažují, že k žádnému spolupůsobení mezi vlnami plechu nedochází. Nicméně k omezenému roznosu zatížení do sousedních vln ve skutečnosti dochází a je otázkou, zda a do jaké míry je možno jej vystihnout i výpočtově.

Současné u nás platné normy zatím nepodávají žádný nástroj pro zohlednění redistribuce zatížení mezi jednotlivými vlnami. V připravované revizi normy (vycházející z německé úpravy) pro tenkostěnné konstrukce prEN 1993-1-3:2021 [1] již částečný roznos zatížení z přímo zatížené vlny na sousední uvážen je. Zatížení přímo zatížené vlny se však redukuje maximálně o cca 10–30 %.

Obr. 3a – Roznos zatížení v připravované revizi normy EN 1993-1-3 [1]

Obr. 3b – Roznos zatížení v připravované revizi normy EN 1993-1-3 [1]

Obr. 3 – Roznos zatížení v připravované revizi normy EN 1993-1-3 [1]

Dle informací od Prof. Ing. Michala Jandery Ph.D. (FSv ČVUT Praha) byly uvedené vztahy do normy vytvořeny jako bezpečná obálka chování profilů různé geometrie a tvaru prohnutí z analytických vztahů příčného ohybu vln dle Johanssona [4] z 80. let. Postupy byly nejprve publikovány právě ve švédských normách, následně byly převzaty do norem německých a v roce 2014 byly navrženy jako úprava normy EN 1993-1-3. Postup je tedy využíván již desítky let a v rámci zařazení do úpravy Eurokódu nyní prošel třemi koly připomínek členských zemí CENu. Stejně jako u řady dalších desítky let starých postupů je jeho detailní odvození velmi obtížně dohledatelné, podobně jako řada výsledků výzkumu na toto téma. Např. na FSv ČVUT v Praze byly provedeny zkoušky spolupůsobení jednotlivých vln již před více než 30 lety (Studnička, Vraný). Jediné dodatečné porovnání prezentované v rámci pracovní skupiny CEN/TC250/SC3/WG3 pro normu EN 1993-1-3 bylo provedeno Prof. Michalem Janderou v roce 2017 na základě výsledků další vědecké a experimentální činnosti [5]. Porovnání pro zkoumané případy vysokých plechů (vše prosté nosníky, profily o výšce 92 až 170 mm, tl. 0,75 a 1,25 mm) ukázalo na konzervativnost normových vztahů. Normou uvedený postup je velmi zjednodušeným popisem chování a nezohledňuje geometrii průřezu, která má na míru přerozdělení podstatný vliv. Je zřejmé, že je tak mnohem konzervativnější např. pro větší tloušťky plechů. Přesnější hodnotu podílu zatížení pro jednotlivé vlny by bylo možné získat i numericky, deskostěnovým modelem. Taková analýza je ale pro běžného projektanta nepřiměřeně náročná, a i pro specializovanou projekční kancelář je její přínos v poměru k vynaloženému úsilí sporný.

Při praktickém návrhu či posudku plechu využívajícím spolupůsobení vln je však třeba řešit otázky typu: Platí uvedený postup také pro spojité nosníky, které jsou na stavbách používané z převážné většiny? Byl při experimentech ověřen spoj jednotlivých tabulí v podélném zámku? Bude se chovat trapézový plech stejně při aplikaci zatížení na horní pásnici? Jak se ovlivňují sousedící plechy různé tloušťky, rozpětí či statického působení? Jakým způsobem zohlednit momentové napojení plechů, šachovnicové uspořádání spojitých nosníků, či redistribuci namáhání nad střední podporou? Jaký vliv mají účinky jiných lokálních břemen na sousedících vlnách?

3. Nedostatečné rezervy v návrhu trapézového plechu

Vzhledem k tomu, že dodávky trapézového plechu bývají předmětem velmi tvrdého konkurenčního boje, bývá velmi často jejich statický návrh proveden s téměř nulovou rezervou. Navíc je jejich únosnost v mnoha případech stanovena experimentálně, čímž je vyčerpána jakákoliv rezerva na straně konstrukce, na rozdíl od jiných typů konstrukcí, které mají zpravidla schopnost se plasticky přetvářet, vytvářet plastické klouby atp. To pochopitelně výrazně omezuje možnost budoucího přitížení. Pokud tedy plechy nebyly přímo navrženy pro budoucí instalaci FVE, tak se značnou pravděpodobností při posouzení na dodatečnou instalaci nevyhoví (a to i v případě zajištění rovnoměrného roznosu zatížení). Pokud však na střeše či její části není instalováno technologické zatížení v původně uvažované hodnotě (což také bývá častý případ), je možné, že při použití vhodné podkonstrukce trapézový plech vyhoví.

V současné době lze předpokládat, že enormní tlak na instalaci FVE u co největšího množství střech bude pokračovat i v budoucnosti, jelikož hospodářská politika spojená s řešením energetické krize a s požadavky na snižování uhlíkové stopy bude vyžadovat osazování FVE i nadále. Bylo by tedy vhodné, aby i ti stavebníci, kteří zatím instalaci FVE na střeše neplánují, připravovali nosnou konstrukci tak, aby umožnila budoucí osazení FVE. S tím související navýšení realizační ceny střechy je totiž zcela zanedbatelné v porovnání s investicemi, které by si vyžádalo budoucí zesilování střešní konstrukce.

4. Nárůst klimatických zatížení po instalaci FVE

Obr. 4 – Zatížení sněhem v místech FVE dle DIN 1993-1-3/NA [2]

Je třeba poznamenat, že kromě navýšení zatížení od tíhy vlastní FVE mohou být trapézové plechy u mnoha používaných systémů FVE více namáhány i sněhovými návějemi a dodatečným zatížením od větru. Prozatím jediný platný normativní využívaný dokument na úrovni Eurokódů pro zatížení, který se přímo věnuje zatížení od sněhu u FVE, je německá národní příloha k Eurokódu o zatížení sněhem [2] (viz obr. 4). Pro zatížení větrem je nutné postupovat podle inženýrských úvah a analogií a použít současnou verzi Eurokódu na zatížení větrem [3].

5. Podklady pro statický posudek

Zajištění všech potřebných podkladů pro statický posudek může být u již existujících střech značně náročné (jedná se mnohdy o téměř detektivní práci především s určením zatížení od lokálních břemen). Proto je vhodné zpracovat nejprve jen jakousi „studii proveditelnosti“, která na zvolené typické části konstrukce orientačně prověří, zda lze vůbec očekávat příznivý výsledek komplexního posouzení.

Před zahájením komplexního statického prověřování je nutné zajistit nezbytné podklady pro jeho provedení. Při řádné správě staveb či řádném projektování staveb nových bývají všechny níže uvedené podklady k dispozici a je pouze třeba tyto dokumenty předat osobě odpovědné za posudek. Praktické zkušenosti s archivací (resp. ukládáním) projektových podkladů jsou však bohužel velmi špatné.

Dále uvedené požadavky na podklady jsou sestaveny především pro případ posudku již existující střechy. Principiálně ale pochopitelně platí i pro novostavby. Tyto podklady je potřeba zajistit pro všechna místa střechy, neboť se vlastnosti a stav střešní konstrukce mohou místně významně lišit.

5.1 Dokumentace plechů

Aby bylo možno trapézové plechy posoudit, je nutné o nich znát následující údaje – a to pro všechna místa střechy:

typ plechu – označení výrobce a konkrétního profilu (např. CB 150/280)
jmenovitá tloušťka plechu (např. 0,75 mm)
materiál plechu (není-li identifikace plechu dle označení typu plechu zcela jistá), např. S350GD
rozpětí
způsob uložení, resp. statické schéma (prostý nosník, spojitý nosník o dvou polích, …)
šířka podpor včetně šířky uložení plechu na podpoře
případně počet vrstev (zdvojení), či délka „přeplátování“ (tzv. momentový spoj/napojení)

Je nutno upozornit, že výše uvedené parametry mohou být v každém místě střechy různé, byť se plechy jeví na první pohled jako zcela shodné. Velmi často bývají plechy zesíleny v místě závějí (u atik, u světlíků, u VZT apod.) nebo v místě prostupů. Mnohdy se využívá „momentového napojení“ plechů, kdy je jeden plech (nebo oba plechy) prodloužen za podporu a plechy jsou tak v určité oblasti „přeplátovány“ a v místě přesahu sešroubovány dohromady.

Tyto požadované údaje lze nejlépe zjistit z platného kladečského výkresu skutečného provedení trapézových plechů. Vzhledem k tomu, že při realizaci staveb bývá návrh plechů velmi často „optimalizován“ pro konkrétního dodavatele či investora a velmi často je ovlivněn dodatečnými změnami, je nutné ověřit, že je k dispozici kladečský plán, podle nějž byla střecha skutečně realizována.

Není-li takový projekční podklad k dispozici, je zapotřebí provést detailní stavebně technický průzkum, tj. zaměření plechů, odebrání vzorků a jejich laboratorní vyhodnocení spočívající minimálně ve stanovení tloušťky jádra plechu (nelze zjistit prostým odměřením – nejprve je zapotřebí odborně odstranit všechny povlaky včetně zinkové vrstvy). Dále je zapotřebí provést ověření mechanických vlastností (tahovou zkouškou). U finálního posouzení (nejedná-li se o studii) by mělo být odebráno a analyzováno dostatečné množství vzorků, aby bylo možné vypracovat „Náhradní kladečský plán“ skutečného provedení pro celou střechu.

5.2 Hmotnost střešního pláště

Vzhledem k tomu, že při návrhu trapézových plechů mohlo být uvažováno s jinou skladbou střechy, než jaká byla finálně realizována (zpravidla vlivem dodatečného tendrování jejího dodavatele), je vhodné skutečnou hmotnost skladby střechy ověřit pomocí stavebně-technického průzkumu (odběr a vyhodnocení vzorků) – čímž je někdy možno získat i nezanedbatelnou rezervu v zatížení do výsledného posudku.

5.3 Zatížení technologiemi a podhledy

Obr. 5– Příklad mapy zatížení

Při návrhu trapézového plechu bývá uvažováno s náhradním plošným zatížením (zpravidlav intervalu 10–50 kg/m², dnes běžně i 100 kg/m²) jako s rezervou na technologické rozvody v objektu, na podhledy apod. Tato rezerva mnohdy nebývá vyčerpána a může být využita pro dodatečné osazení FVE. Je však zapotřebí důsledně uvážit problematiku lokálních břemen (viz kapitola 2). Z toho důvodu je ve většině případů nutné provést podrobnou hmotnostní a geometrickou analýzu skutečně osazených břemen a vytvořit „mapu zatížení“ vztaženou ke kladečskému plánu tr. plechů tak, aby bylo zřejmé, kde a jakou hodnotou je zatížena každá jednotlivá vlna tr. plechu.

Na obr. 5 je příklad „mapy zatížení“ (výstřižek z rohu objektu). Označené hodnoty zatížení jsou v kg (lze uvádět přímo v kN, ale praxe ukazuje, že popis zatížení prostřednictvím jednotek hmotnosti je srozumitelnější). Půdorysná poloha v jednom směru je daná polohou vlny. Vzdálenosti od kraje, líce podpory atp. je vhodné zakótovat. Křížek v kroužku v tomto případě značí zespod zavěšené břemeno. Křížek ve čtverečku pak značí břemeno uložené na střešním plášti. Hodnoty značí souhrnnou hmotnost v kg působící v daném bodě (POZN.: obdobně se pak také musí provést rozdělení klimatických zatížení).

Je však vhodné také dostatečně uvážit určitý výhled na budoucí využití konstrukce a ponechat odpovídající rezervu na případné budoucí dodatečné rozvody či jiná podvěšená nebo na střeše umístěná zatížení.

5.4 Informace o FVE

O FVE, která má být na střechu instalována, je zapotřebí zjistit (od dodavatele či výrobce) tyto údaje:

hmotnost panelů
hmotnost podpěrné konstrukce
hmotnost veškerých balastních konstrukcí samotížných systémů (dlaždic atp.)
hmotnost rozvodných skříní, střídačů, kabeláže apod.
výška a sklon vůči střešnímu plášti (kvůli správnému uvážení závějí a návějí vytvářejících se uFVE)
konstrukční řešení podpor panelů (především z hlediska správného uvážení problematiky lokálních břemen – viz kapitola 2)
geometrická poloha umístění panelů, jejich podkonstrukce a dalších technologických částí (skříně, střídače atp.)

5.5 Informace o stavebním řešení střechy, umístěných technologiích, požárně bezpečnostním řešení či o dalších požadavcích

O konstrukci střechy a technologiích je nutné zjistit:

výšku atik nad střešním pláštěm
polohu prostupů
polohu výměn
přítomnost a typ zesilujících lemů pro menší prostupy střechou
rozměry (včetně výšek nad střešní plášť) světlíků
rozměry (včetně výšek nad střešní plášť) a rozmístění technologií pro VZT (či jiných technologií)
požadavky požárně bezpečnostního řešení stavby na střešní plášť
zda jsou trapézové plechy využívány pro stabilizaci hlavní nosné konstrukce střechy
jiné požadavky na trapézový plech

6. Doporučení a poznámky z praxe

V případě nepříznivých výsledků posudků dle platných norem při posuzování stávajících konstrukcí je možno zvážit vypracování alternativní statické analýzy využívající podrobnějších dat od hydrometeorologického ústavu a také probabilistického rozboru historie zatížení. V této analýze lze uvážit i případně kratší požadovanou životnost, než kterou definuje norma pro nové objekty, snížené součinitele zatížení atd. Výsledky takové analýzy bývají příznivější, než výsledky posudku dle standardních postupů aktuálních norem, nicméně ani tak není možné dopředu garantovat, že závěr bude zcela uspokojivý.

V případě, že není možné s příznivým výsledkem posoudit plechy na přitížení od FVE, nezbývá než volit jiná řešení – např. nahradit střešní plechy za silnější (což prakticky znamená kompletní rekonstrukci střešního pláště), či celoplošně doplnit výměny pod střechu tak, aby se zkrátilo rozpětí trapézových plechů. Lze také zvážit instalaci nové nadstřešní pomocné konstrukce pro osazení FVE (staticky nezávislé na trapézových plechách), jejíž osazení přímo na vazníky (či vaznice) však může opět narážet na specifická řešení trapézových plechů, a to v případě, že ty působí jako spojité nosníky a jejich porušení prostupem (pro sloupek nadstřešní konstrukce pro FVE) by zásadním způsobem změnilo jejich statické schéma.

I v případě, že pro uložení FVE byla použita roznášecí konstrukce zakotvená pouze do hlavní nosné konstrukce a nikoliv do trapézových plechů, může dojít k navýšení zatížení tr. plechů a to od dodatečných sněhových návějí, jejichž vliv závisí na konstrukčním řešení roznášecí konstrukce (zejména její výšce). Možné rezervy v únosnosti plechu se musí stanovit dle konkrétních podmínek finálního konstrukčního řešení uložení FVE pomocí dodatečného výpočtu trapézových plechů, který zohlední:

Případnou změnu statického působení trapézového plechu při vytvoření prostupu plechem v místě střední podpory spojitého nosníku (tzn. např. změna statického schématu ze spojitého nosníku na prostý).
Případné změny šířek podpor v místech prostupu trapézovým plechem.
Polohu plechu vůči překážkám na střeše (atika, přiléhající vyšší objekty, světlíky atp.).
Skutečné zatížení skladbou střechy a dalšími technologiemi.

7. Stav existujících střech

V případě, že se jedná o stávající konstrukci a existuje podklad, podle kterého jsou plechy vyrobeny a namontovány, bývá před realizací nutné konstrukci a uložení plechů prohlédnout. Dosavadní zkušenosti bohužel ukazují na časté neodborné provádění montáže a následných úprav konstrukcí. Tyto zásahy do konstrukcí mohou zcela měnit původní představy o působení plechů a o stavu jejích případných rezerv.

Níže jsou uvedeny typické příklady nevhodných řešení střech z trapézových plechů:

Zvlášť vysoké zatížení dílčích vln (Obr. 6, 7).
Nezajištěné (nebo problematicky zajištěné) otvory v trapézovém plechu (Obr. 8–11).
Poškození trapézového plechu (Obr. 12–14).
Zanedbaná údržba (Obr. 15, 16).

Obr. 6 – Příklad zvlášť vysokého zatížení svazky kabelů působícího na jedné vlně

Obr. 7 – Příklad zvlášť vysokého zatížení množstvím potrubí působícího na jedné vlně v kombinaci s ukotvením na ŽB průvlak

Obr. 8 – Nezajištěný prostup trapézovým plechem – přerušená spodní vlna a stojiny trapézového plechu

Obr. 9 – Prostup trapézovým plechem zajištěný výměnou do ostatních vln – sousední vlny jsou výrazně více namáhány, roznášecí prvek má diskutabilní nosnost i tuhost

Obr. 10 – Prostupy trapézovým plechem zajištěné „záplatou“ o neznámé statické účinnosti

Obr. 11 – Nezajištěný prostup trapézovým plechem – přerušená vlna trapézového plechu

Obr. 12 – Zdeformovaná vlna – poškození při montáži

Obr. 13 – Poškozená spodní vlna – průchod kabelů

Obr. 14 – Poškozená prolomená vlna – nadměrné zatížení od vody (nefunkční vtoky)

Obr. 15 – Ucpané odtoky vody

Obr. 16 – Skladovaný materiál na střeše a lokální zatížení jednotlivých vln

8. Nové technologie ukládání FVE

V současné době se objevují nové varianty konstrukčního řešení FVE. Existují již i lepené systémy s vyřešenou odvětrávanou mezerou, která zajistí, že nedojde k nadměrnému přehřívání, což bylo donedávna hlavním úskalím lepených systémů. Výhody těchto systémů jsou zjevné:

není zapotřebí stabilizační balast – přitížení střechy je tedy výrazně nižší
samotné lepené panely jsou výrazně lehčí v porovnání s klasickými skleněnými panely
lepené systémy dokáží zajistit dokonale rovnoměrné rozložení zatížení do všech vln trapézového plechu

Obr. 17 – Příklad lepené FVE

Cena i účinnost lepených systémů by se již měla blížit klasickému řešení a zvlášť pro dodatečnou instalaci FVE na stávající střechy se tedy může jednat o velmi vhodné řešení.

Otázkou ovšem zůstává průkaz dostatečné životnosti těchto nových technologií a problematika oprav a údržby střechy s nalepenou FVE.

Závěr

Statické posouzení trapézových plechů (případně jiných prvků), jehož výsledek je nepříznivý, může ve svém důsledku zkomplikovat nebo i zcela znemožnit plánovanou investici do FVE. Je tedy zapotřebí věnovat se této problematice zavčasu a s náležitou péčí (především z hlediska zajištění potřebných podkladů).

Podpěrná konstrukce fotovoltaických panelů splňující nároky na zajištění rovnoměrného roznosu zatížení do trapézového plechu nemusí být ta nejlevnější a mnozí dodavatelé takovou konstrukci ani nenabízejí. Někteří dodavatelé FVE se dokonce debatám na toto téma brání a místo předkládání technických podkladů vytváří jen obchodně přitažlivé brožury a lákavé nabídky pro investora (stavebníka).

Bez zajištění rovnoměrného roznosu zatížení od FVE je příznivý výsledek statického posudku tr. plechů málo pravděpodobný. Problematika lokálního zatížení a nerovnoměrného přenosu se nemusí týkat pouze trapézového plechu, ale i dalších prvků jako jsou např. vaznice. Obecně se vliv nerovnoměrného přenosu zatížení zmenšuje s rostoucí velikostí plochy zatížení působícího na daný prvek.

V případě, že není možné s pozitivním výsledkem posoudit plechy na přitížení od FVE (i při použití pokročilých metod posuzování), nezbývá než volit jiná řešení – nahradit střešní plechy za silnější (což znamená kompletní rekonstrukci střešního pláště) či celoplošně doplnit výměny pod střechu tak, aby se zkrátilo rozpětí trapézových plechů, nebo případně instalovat nad střechu novou pomocnou konstrukci pro osazení FVE apod.

Před finální instalací FVE je vždy nutné konstrukci prohlédnout, zda nevykazuje poruchy a vady již v současném stavu.

Zdroje

prEN 1993-1-3:2021. Eurocode 3: Design ofsteelstructures — Part 1-3: General rules — Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. CEN/TC 250, 2021.
DIN EN 1991-1-3/NA:2019. Eurocode1: Actions on structures — Part 1-3: General actions– Snowloads -NationalAnnex. DIN Deutsches Institut fürNormung, 2019.
ČSN EN 1991-1-4 (730035) Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1–4: Obecná zatížení – Zatížení větrem. Česká agentura pro standardizaci, 2020.
G. Johansson, “Single load on trapezoidal steel sheet”, IABSE Reports, Vol. 49, pp. 99-106, 1986
Marek Šorf, Michal Jandera: Trapezoidal sheet hangers and concentrated or linear load distribution in profiled sheeting, EUROSTEEL 2017,ce/papers 1, Ernst & Sohn, 2017, s. 1563–1570. https://doi.org/10.1002/cepa.199

English Synopsis

Solar photovoltaics are massively being placed on roofs of both new and existing buildings with trapezoidal sheeting as the roof load-bearing structure. If the design of photovoltaics supporting structure is not solved regarding the possibilities and limitations of the trapezoidal sheeting the serious structural problem can occur. Especially in combination with other common defects and mistakes connected to these structures. Nowadays the issue of localized load distribution from the photovoltaics to the trapezoidal sheeting is often underestimated and a lot of suppliers often don´t want to deal with this matter.