Güneş Paneli Çatı Kurulumlarında Sık Karşılaşılan Yapısal Problemler

Çelik Yapılar

Ülkemizde son yıllarda özellikle endüstri yapılarında kullanım alanı bulan çelik yapılar, büyük açıklıkları kolonsuz geçebilme, hızlı/kolay montaj özellikleri nedeniyle tercih edilmektedir. Bu sebeple endüstri yapıları yanında, ticari binalar, köprüler ve enerji tesislerinde kullanım alanı her geçen gün artmaktadır.

Çelik yapıların tasarımında kullanılan şartnameler ve yönetmelikler,

• TS 498-1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri
• TS 648-1980, Çelik Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
• TS 4561, Çelik Yapıların Plastik Teoriye Göre Hesap Kuralları
• TS 3357, Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimlerin Hesap ve Yapım Kuralları
• DBYBHY-2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik'tir.

Çelik yapı sistemleri ve çatı kaplamaları, yapı elemanı bazında yukarıda tariflenen prefabrik yapılara benzerlik göstermektedir. Çatı aşık ve makasları, I, U, kutu ve boru formlu hazır profillerden olabileceği gibi, bu elemanlar kullanılarak oluşturulan örgü makaslardan da oluşmaktadır.

Güneş paneli çatı kurulumu kapsamında incelenen çelik yapılarda sık karşılaşılan problemler aşağıda sıralanmıştır;

• Statik projesiz, mühendislik hizmeti almamış çatı sistemleri
• TS-498 yönetmeliğinden düşük kar yükleriyle tasarlanmış çatı sistemleri
• Aşık ve makaslarda projesinden tamamen veya kısmen farklı eleman kullanılması
• Düşük kalitede imalat ve montaj hizmetiyle yapılmış binalar
• Aşık ve çatı kirişlerinde taşıma kapasitesi, yanal burkulma, sehim, birleşim detayı hataları 

Gerek prefabrik gerek çelik yapılarda tespit edilen yapısal kusurlara, eleman tipiyle uyumlu, uygulanabilir, düşük maliyetli çözümler Genser Mühendislik teknik ekibi tarafından projelere yansıtılmakta ve yatırımcılara sunulmaktadır.

Genser Mühendislik

İzmir, 2016

Rüzgar Yüklerinin TS 498 ve Eurocode Şartnamesine Göre Karşılaştırılması

TS 498 yük şartnamesinde tariflenen rüzgar yükü değerleri ve çatı tiplerine göre uygulanması incelendiğinde Eurocode şartnamesine göre önemli derecede eksikler olduğu kaçınılmaz bir gerçektir. TS 498 e göre kabul edilen rüzgar yükleri olabildiğince detaysız ve azdır, ayrıca GES tesislerinde kullanılan eğimli ve arkası açık sistemlere itafen hiçbir bilgi yoktur. TS ye göre yapılan rüzgar yükü hesapları çok kaba kabullere dayandırılmakta ve özellikle rüzgara maruz yapılar için aşırı güvensiz kalmaktadır. Tüm bu eksiklikler dikkate alındığında yapıların dizaynın da Eurocode( TSEN 1991-1-4-2007) şartnamesini kullanılması gerekliliği kaçınılmazdır.

Örnek olarak 15 derece açılı güneş enerji santrali saha konstruksiyonu rüzgar yükü hesabını yapacak olur isek;

Gözönüne alınan rüzgar yükü;

  q =0.5 kN/m2  

  +X ve –X doğrultusunda tek eğimli sundurmalar için Eurocode rüzgar yükü hesap değerleri;

C_f= -1.1 ;  C_f= 0.7

Yapıya etkiyen rüzgar yükü ;

F_wp = -56 kg/m2

F_wn =  35.6 kg/m2  olarak etki etmektedir.

Aynı hesabı TS 498 e göre yaptığımızda;

   

F_wp = -4.47 kg/m2

F_wn =  20 kg/m2  olarak etki etmektedir.

Özellikle rüzgarın estiği yönde oluşan emme değeri arasında ciddi fark tespit edilmiştir.                   Konunun önemine dikkat çekmek için yapılan çok basit hesaba dayandırarak çıkan sonuç, ülkemizde yapı tasarım yönetmeliklerinin güncellenme ihtiyacıdır. 

Genser Mühendislik,

İzmir 2016

Güneş Paneli Çatı Kurulumlarında Sık Karşılaşılan Yapısal Problemler

Fotovoltaik güneş panelleri uygulamadaki pratikliğinden ötürü, her tür çatı ve bina tipine rahatlıkla uygulanabilmektedir. Tarımsal depolama binaları, soğuk depolar, büyük/küçükbaş hayvan çiftlikleri, her tür üretim tesisi ve fabrikalar en sık karşılaşılan fotovoltaik panel kurulumu yapılan bina türleridir. Bu binalar ülkemizde sıklıkla prefabrik betonarme veya yapısal çelik konstrüksiyondan yapılmaktadır.

Prefabrik Betonarme Yapılar

Ülkemizdeki sanayi yapısı stoğunun %90’ı prefabrik betonarme taşıyıcı sisteme sahiptir. Bu yapılar, hızlı imalat ve sanayi yapılarının ihtiyaç duyduğu geniş açıklık imkanları ve göreceli ekonomik maliyetleri nedeniyle tercih edilmektedir.

Prefabrik yapıların tasarımında kullanılan şartnameler ve yönetmelikler,

•  TS 498-1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri
• TS 500-2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
• TS 3233, Ön gerilmeli Beton Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları
• TS 9967 - Yapı Elemanları Taşıyıcı Sistemler ve Binalar-Prefabrike Betonarme ve Ön gerilmeli Betondan-Hesap Esasları ile İmalat ve Montaj Kuralları

Prefabrik sanayi yapılarını deprem tasarımında ise 1998 yılına kadar 1975 tarihli “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, 1998 yılından Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik” in yürürlüğe girdiği 2007 yılına kadar ise 1998 tarihli “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik” dikkate alınmıştır. 1998 Adana ve 1999 Marmara depremlerinden sonra prefabrik sanayi yapılarında gözlenen hasarlar, bu yapı performanslarının sorgulanmasına neden olmuştur. 

Tek katlı sanayi yapıları temel, kolon, çatı makası, aşık, oluklar ve vinç kirişlerinden oluşan çerçeve tipi taşıyıcı sisteme sahiptir. Genellikle bu yapılar planda dikdörtgen forma sahip olup, çatı makası düzlemi yönünde tek yada çok açıklıklı olarak inşa edilmektedir. Yapıya etkiyen yatay ve düşey yükler temele moment aktaran ankastre şekilde bağlanan kolonlar tarafından taşınmaktadır. Çatı makasları ve oluklar kolonlara mafsallı olarak bağlanmaktadır. Aşıklar ise çatı makaslarına mafsallı basit kiriş olarak bağlanmaktadır.

Gerek güneş paneli gerekse de dış yüklerin ilk temas noktası çatı kaplaması olmaktadır. Çatı kaplaması olarak alüminyum ve saç sandviç paneller boyalı/galvanizli trapez saçlar veya izolasyonlu membran çatılar tercih edilmektedir. Güneş paneli yatırım ömrünün en az 20 yıl olduğu düşünüldüğünde, çatının bu süre içinde büyük bir kalite kaybı yaşamadan hizmet vermeye devam etmesi gerekmektedir. Bu sebeple güneş paneli kurulumundan önce ekonomik ömrünü yitirmiş çatı kaplamaları için yatırımcılar uzmanlarımız tarafından yönlendirilmekte ve gerekirse çatı kaplamaları yenilenmektedir.

Güneş paneli ve taşıyıcı alt konstrüksiyonunun ağırlıkları, yukarıda tanımlanan çatı tipiyle ilgili olmakla birlikte, mevcut çatı kaplaması, çatı aşıkları ve taşıyıcı makaslara (ana taşıyıcılar) doğrudan yük artışı getirmektedir. Mevcut tasarım yüklerine ilave olan bu yük artışı neticesinde, mevcut elemanlarda donatı yetersizliğinden kaynaklanan moment kapasitesi yetersizliği sık karşılaşılan bir problemdir. Bu konu, çatı kirişi olarak çalışan gerek aşık gerekse de ana taşıyıcılarda karşımıza çıkmaktadır.  Taşıma kapasitesi yanında çatı elemanlarında düşey sehim tahkikleri de mutlaka yapılması gereken kontrollerdir.

Prefabrik yapılarda, yapı zati ağırlığının diğer çatı tiplerine kıyasla yüksek olması, deprem yükleri açısından göreceli daha fazla yatay yüke maruz kalmasına neden olmaktadır. Bu sebeple Genser Mühendislik teknik ekibi, çatının göçme modu olan yatay ötelenme sınırlarının kontrolünü mutlaka tahkik etmekte ve tasarımcılara önermektedir. Aşırı yatay ötelenme, ağır çatı sistemine sahip prefabrik yapı makaslarının, mesnetlerinden ayrılmasına, aşırı kalıcı deformasyon yapmasına ve eleman düşmesi gibi toptan göçmelere neden olabilir.

Genser Mühendislik

İzmir, 2016

Güneş Paneli Çatı Kurulumlarında Statik İncelemenin Önemi

Lisanssız elektrik üretim yönetmeliği kapsamında her bağımsız elektrik abonesi (gerçek veya tüzel) bir elektrik üretim tesisi kurabilme şansına sahiptir. 1000 kw kurulu güç altında üretim lisansı zorunluluğu bulunmamaktadır.

Yönetmeliğin sunduğu bu imkanlar neticesinde, yatırımlarda önemli bir payın güneş enerjisi kullanan fotovoltaik çatı kurulumlarında olacağı beklenmektedir. Kurulumların çok büyük bir yüzdesinin mevcut çatılara planlanacağı düşünüldüğünde, mevcut yapı stoğunun yapısal-taşıyıcı durumu ciddi önem arz etmektedir.

Ülkemizde yapı tasarımını ve incelemesinde aşağıda belirtilen belli başlı yönetmelikler kullanılmaktadır;

• TS 498-1997, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri
• TS 500-2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
•  TS 648-1980, Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları
•   DBYBHY-2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik

Güneş paneli kurulumu yapılacak çatı ve gerekmesi durumunda geri kalan yapı elemanları için bu yönetmelikler kapsamında detaylı yapısal inceleme, TEDAŞ Genel Müdürlüğü Elektrik Tesislerinin Proje Onayı ve Kabul İşlerine Ait Yetkilendirmelere İlişkin Usul ve Esaslar, ve Elektrik Tesisleri Proje Yönetmeliği uyarınca talep edilmektedir.

Ülkemizde sık karşılaşılan yapı/çatı tipleri,

• Betonarme teras çatılar
•  Ahşap oturtma kiremit çatılar
•  Prefabrik betonarme çatılar
• Yapısal çelik çatılardır

Çatı kurulumu planlanan yapıda uzman teknik personeller tarafından bir bina tespit ziyareti yapılıp, gerekli rölevelerin alınması, mevcut projeler ile uygulama arasındaki olası tutarsızlıkların tespit edilmesi, varsa kusurlu uygulamaların yerinde incelenmesi, sonradan ilave edilen yüklerin belirlenmesi, tarafımızca benimsenen ve her yapı için uygulanan bir teknik prosedürdür. Yapılan her teknik inceleme, standart formlar ile tutanak ve kayıt altına alınmaktadır.

Güneş paneli ve taşıyıcı alt konstrüksiyonunun ağırlıkları, yukarıda tanımlanan çatı tipiyle ilgili olmakla birlikte, mevcut çatı kaplaması, çatı aşıkları ve taşıyıcı makaslara (ana taşıyıcılar) doğrudan yük artışı getirmektedir. Yük artışının eleman taşıma kapasitelerinde aşılma yaratıp yaratmadığı statik analiz ile kontrol edilmektedir. Tahkik edilmesi gereken bir diğer önemli konu, kullanılabilirlik kriterleri olan eleman sehim ve çökmeleridir. Binanın tasarımına esas mevcut yüklere ilave olarak, güneş paneli yükleri altında her bir elemanda gerekli tahkikler yapılıp yönetmeliklerdeki sınır değerler ile kıyaslanmaktadır. Çatı statik raporları, her bir eleman tipi ve göçme moduyla uyumlu olmak üzere, ayrı ayrı sunulmaktadır.

Hazırlanan sonuç çatı statik raporu neticesinde, gerekli bulunması durumunda güçlendirme yöntemleri konusunda yatırımcılar yönlendirilmekte ve gerekli projeler hazırlanmaktadır.  

Yeterli deprem kapasitesi şüpheli görülen yapılar, deprem performansı açısından da incelenmekte, alınması gereken birincil öneme sahip göçmeyi önleyici takviyeler yatırımcılara raporlanmaktadır.

Özet olarak güneş paneli çatı kurulumlarında taşıyıcı sistem statik incelemesi, hem binanın ana işlevi olan faaliyetlerine kesintisiz devam etmesi, hem de kurulum sonrası binanın artan yatırım değerinin sağlam temellere oturduğunun bilinmesi açısından büyük önem arz etmektedir.

Genser Mühendislik

İzmir, 2016

Denizli, Honas'da faaliyet gösteren Uğurlular Tekstil E-F blok 999 KW çatı güneş enerji santrali TEDAŞ hesap raporları Genser Mühendislik tarafından yapılmıştır.

Dost Enerji firmasına ait BERGRES Rüzgar Enerji Santrali'nin 70 MW'lık güç üretecek 22 adet türbini için temel tasarım hizmeti verecek olan Genser Mühendislik; rüzgar enerji santrali temel tasarımı alanındaki toplam referansını 1.614 MW'a yükseltti.