THEMA:

Hallo wertes Forum, ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen.
Für ein Studienprojekt möchte ich die statische Tauglichkeit von unterschiedlichen Fassadenarten für die Anbringung von Photovoltaikanlagen an der Fassade ermitteln. Leider sind meine Kenntnisse in technischer Mechanik nur bedingt fortgeschritten.
Meine Herangehensweise ist derzeit erstmal soweit, dass ich die Beanspruchung auf die Fassade durch die Gewichtskraft  (m*g) der PV Anlage betrachte und damit das Biegemoment und die Biegespannung ermitteln kann. Das geht aber nur, wenn man annimmt die PV-Anlage würde flächendeckend an der Fassade befestigt. Real wird diese aber durch einzelne Fixierungen (Schrauben, etc) befestigt. Würde die gesamte Anlage mit nur einer Schraube befestigt werden, könnte ich das wahrscheinlich auch so berechnen. Aber genau da kommt meine Gedankenblockade:
Nehmen wir mal an der PV-Kollektor ist 3 m hoch und 3 m breit. Die Unterkonstruktion ist alle 0,5 m (senkrecht) mit einer Schraube an der Fassade fixiert. Wie teilen sich Biegemoment und Biegespannung auf die einzelnen Schrauben auf, also wie kann ich ermitteln an welchem Fixierungspunkt welche Kraft/Last auf die Fassade wirkt?
Ich hoffe ich konnte mein Problem verständlich darstellen und mir kann jemand helfen.

Ich danke schonmal im Vorab

schwieriges Thema. Gehört das schon zu einer Masterarbeit, oder sowas?
Zu welchen Studiengang gehört diese Projekt?

Neben dem Eigengewicht sind auch Windlasten evtl. sogar in Kombination mit Vereisung zu beachten.

Bei Fassaden, mit nach Eurocode geregelten Materialen, sind diese Zusatzlasten auch nach den Regeln des Eurocodes statisch Nachzuweisen.
Jedoch sind viele Fassaden über "bauaufsichltiche Zulassungen" geregelt.
In diesen Zulasssungen steht für jeden Hersteller für jeden Fassadentyp die Anwendungsregeln drinnen.
Wenn in der Zulassung keine zusätzlichen Lasten aus Anbauten (wie PV) geregelt sind, dann wars das...
Weitere Lösungen würde es auch noch geben, aber die sind für "Studienprojekte" nicht sinnvoll...

P.S. zu den Kollektoren
Ist das Dein ernst? 3 x 3 m Kollektor? Die größten Standardmodule sind ca. 2,0 x 1,0 m (72 Zellen)
Gibt es aber auch größer und kleiner... Aber mehr als 2,5 x 1,5 m habe ich noch nicht gesehen.
Eventuell mit deinem Professor erst mal die Grundlagen abstimmen?

P.P.S. sinnvoller Weg
Kollektorgröße in Abstimmung der Unterkonstruktion der Fassade wählen.
Zusätzlichen Verankerungen / Konsolen an den tragfähigen Untergrund (Mauerwerk, Stahlbeton, etc.)
Nachweise der Konsolen für Anschlüße auf Mauerwerk (geringe zulässige Lasten => kleine Module)
Nachweise der Konsolen für Anschlüße auf Stahlbeton (hohe zulässige Lasten => große Module)
und dann....
Wärmeschutz
Feuchteschutz (zulässige Verformungen für die Abdichtung?)







 

Hallo CD und danke für die schonmal aufschlussreiche Antwort.

Also zu meiner Motivation: Ich schreibe meine Masterarbeit im Studiengang "Regenerative Energien". Dabei geht es um das Potential von Stahl und Leichtbauhallen für die Nutzung von Fassadenphotovoltaik (vorgehängt nicht integriert). Das energetische Potential einezelner Projekte oder Bereiche kann man überall nachvollziehen und mit einem Simulationstool ohne viel Aufwand ermitteln. Ich wollte eher mit dem Ansatz rangehen: die Flächen sind da, aber wie kann man die technisch nutzbar machen. Also zusammengefasst: Welche Gegebenheiten müssen erfüllt sein damit man Industriehallen mit Photovoltaik an den Fassaden ausstatten kann. Es sollen Neubau und Bestand betrachtet werden und alle Rahmenbedingungen abgesteckt werden die notwendig sind, um Fassaden PV zu installieren. Dazu gehören Gesetze/ Normen, Brandschutz und auch die Statik.
Für die Statik wollte ich erstmal ermitteln (oder verstehen) wie eine vorgehängte PV-Anlage (VHF) auf die einzelnen Fixierungspunkte an der Fassade wirkt also wie die Kräfte sich verteilen und wie ich diese ermitteln kann, unabhängig vom Fassadenmaterial und der Anlagengröße. Je nach Anlagengröße und Gewicht könnten diese dann mit den von dir beschriebenen EC oder Belastungstabellen der Hersteller abgeglichen werden um zu beurteilen was geht und was nicht. Direkte Verschraubung an der z.B. Trapezblechfassade geht nicht, ist dabei natürlich auch eine Antwort, die in vielen Fällen auch zutreffen kann, aber ich sollte schon belegen können warum!
Das mit dem 3x3m Kollektor (mit Kollektor meinte ich den gesamten Generator, nicht ein einzelnes Modul) war nur als Beispiel angeführt um mein Problem zu schildern und ist für meine Überlegung derzeit nur soweit relervant, dass ich die Anlagenmasse in kg/m^2 bestimme.

Das mit den Windlasten ist ein ganz wichtiger Hinweis und das habe ich auch im Kopf und werde ich berücksichtigen, ich wollte im ersten Schritt erstmal verstehen, wie sich die Gewichtskraft der PV-Anlage auf die einzelnen Fixierpunkte an der Fassade aufteilt?!

Ich Danke dir für deine Antwort, das hilft mir schon erheblich weiter

Die Module werden normalerweise auf einem Aluminiumschienensystem angeschraubt.
Diesse Alu-Schienen haben dann x-Befestigungspunkte pro lfm.
Die Schienen weden dann von einem Statiker bemessen, der auch die Anzahl der Befestigungspunkte pro lfm festlegt. 
Bzw. der auch für die verschiedenen Windlastbereich (A, B, ...) gestaffelte Stückzahlen vorgibt.
Eine Bemessung des Schienensystemes bzw. der Fixierpunkte sprengt meiner Meinung nach den Umfang einer Masterarbeit.

Wie auch immer. Vereinfacht würde ich für die Fixpunkte so vorgehen:
Die Schienen sind bei entsprechend kleinen Abständen (bis ca. 1,00 m) der Fixpunkte als weitgehend starr zu betrachten.
Hier würde ich die Lasten dann gleichmäßig auf die Verbindungsmittel aufteilen.
Verbindungsmittel im Innenbereich mit voller Fläche. Verbindungsmittel am Rand mit halber Fläche. ....

Bzw. für die einzelnen Moduletypen sind die Befestigungspunkte durch den Herrsteller vorgegeben.
Diese Befestigungspunkte sind zugleich deine Fixpunkte, wo du an der Fassade (unwahrscheinlich) bzw. an der Tragkonstruktion deine Anschlüße bemisst. Hier würde ich das Eigengewicht gleichmäßig auf alle Fixpunkte aufteilen (Lastverteilung über Modulrahmen) Windlasten jedoch nur entsprechend dem Flächenanteil (Module / Glasfläche sind für Lasten rechtwinklig zur Oberfläche etwas weich / elastisch).