Çatı GES Sistemlerinde Rüzgar ve Kar Yükü Statik Hesapları, Sehim Limitleri ve Aşık Tasarımı

Endüstriyel fabrika ve depo çatılarında güneş enerjisi santrali kurulurken çatı taşıyıcı makaslarına ve aşık profillerine etki eden yükler Eurocode ve Türk Standartları gereğince şu kombinasyonla hesaplanır:

Burada:

• G (Ölü Yük): Güneş panellerinin ağırlığı (~11-13 kg/m²), C profiller ve montaj klemenslerinin kendi ağırlığı (~2-4 kg/m²).
• Q_kar (Kar Yükü): Çatı eğimine ve coğrafi bölgeye bağlı düşey kar birikintisi yükü.
• W_rüzgar (Rüzgar Yükü): Bernoulli teoremine dayalı dinamik rüzgar basıncı ve panellerin altından/üstünden geçen havanın oluşturduğu kaldırma (emme) kuvveti.
• \gamma (Yük Güvenlik Katsayıları): Kalıcı yükler için 1.35, değişken çevre yükleri için 1.50 katsayısı uygulanır.

TS 498 standardına göre Türkiye 4 ana kar yükü bölgesine ayrılmıştır. Rakıma (h) bağlı olarak zemin kar yükü (S_k) hesaplanır ve çatı eğim katsayısı (µ_i) ile çarpılarak profile binen gerçek yük bulunur:

IV. Bölge ve yüksek rakımlı sahalarda standart 21x41 veya ince 41x41 profiller yerine atalet momenti yüksek 62x41 (2.00-2.50mm) veya 82x41 C Profiller kullanılması zorunludur.

Güneş santrallerinde en büyük yapısal hasarlar basma yüklerinden değil, fırtına anında panellerin altından giren havanın oluşturduğu negatif rüzgar emiş kuvvetinden (suction / uplift) kaynaklanır.

TS EN 1991-1-4 standardına göre çatı alanları 3 farklı aerodinamik basınç bölgesine ayrılır:

• Çatı İçi (Zone I): Basınç katsayısı c_pe ≈ -0.5 ila -0.8
• Çatı Kenarları (Zone H): Rüzgar akımının ayrılma çizgisi; c_pe ≈ -1.2
• Çatı Köşeleri (Zone F/G): Çift yönlü girdapların (vortex) oluştuğu en kritik alan; c_pe ≈ -1.8 ila -2.2

Bu nedenle çatı kenarlarında ve parapet köşelerinde profil aşık aralıkları sıklaştırılmalı ve klemens başına düşen vida adedi artırılmalıdır.

Güneş panelinin üzerindeki silikon hücrelerin çatlamaması için aşık profilinin elastik sehim sınırı L/200 veya L/300 limitini aşmamalıdır:

Örneğin 2.0 metre açıklık geçen (L = 2000 mm) bir aşık profilinde maksimum izin verilen sehim 10 mm'dir. Eğer hesaplanan sehim bu değeri aşıyorsa profil et kalınlığı artırılmalı veya 41x41 kesitten 62x41 kesite geçilmelidir.