太陽電池モジュール（太陽光パネル）用架台の構造計算
FAP-3を使用し、参考資料「『太陽光発電システムの設計と施工』太陽光発電協会 編」の計算例を解析しました。
ここで使用するデータは体験版にもサンプルデータとして収録しています。
架台の概要
以下の様な架台の構造計算を行います。
側面図（構造計算モデル）
A-A' 断面図
側面図（取付ボルト位置）
背面図
架台の接合状態
太陽電池モジュールと架台の接合の状態です。
モジュールのフレームと架台の主材をボルトを使用し、4箇所で接合します。
太陽電池モジュール：6
外形寸法：1657 x 858 x 46mm
質量：16kg
架台の解析モデル・応力図
FAP-3で作成した、太陽電池モジュールのモデル図および応力図を示します。
モデル図
応力図
荷重条件
次の条件で各荷重を考えます。
| 設置環境 |
東京都文京区 海抜（ls）20m 海率（rs）約30% 事務所ビル屋上（陸屋根） 地上高さ13.7m |
| 太陽電池モジュール |
面積1.4217m²（1657 × 858） 質量16kg（1枚当り） 傾斜角36度 枚数6枚 |
| 用途係数 ( I ) | 1.0 |
| 地表面粗度区分 | IV（Zb=10m、ZG=550m、α=0.27） |
| 設計用基準風速 ( V0 ) | 34m（東京23区） |
| 地震地域係数 ( Z ) | 1.0 |
| 固定荷重（ G ） |
| 156.91N（モジュール1枚あたり 16kg × 9.80665（重力加速度）） （架台を構成する部材による荷重はFAP-3で自動計算します） |
| 風圧荷重（ W = CW × q × AW ） |
| 正圧側 ： 1133.337N（モジュール1枚あたり） 負圧側 ： 893.637N（モジュール1枚あたり） |
| CW ： 風力係数 |
| 正圧側 ： 0.974（ = 0.65+0.0090 × 36度） 負圧側 ： 0.768（ = 0.71 + 0.0016 × 36度 ） |
| q ： 設計速度圧（ = 0.6 × V02 × E × I ） |
| 818.45（ = 0.6 × 342 × 1.18 × 1.0 ） |
| AW ： 受風面積 |
| 1.4217 （m²） |
| 積雪荷重（ S = CS × P × ZS × AS ） |
| 479.731N（モジュール1枚あたり） |
| CS ： 勾配係数（ = ( cos(1.5 × θ ) )1/2 ） |
| 0.7667（ = ( cos(1.5 × 36 ) )1/2 ） |
| P ： 雪の平均単位荷重 |
| 20（N/cm・m²） |
| ZS ： 地上垂直積雪量（ ZS = α × lS + β × rS + γ ） |
| 0.272（ m：= 0.0005 × 20 - 0.06 × 0.3 + 0.28 ） |
| AS ： 積雪面積（モジュールの水平投影面積） |
| 1.1502 （ m² ： = 1.4217 × cos( 36 ) ） |
| 地震荷重（ K = k × G ） |
| 156.91N （モジュール1枚あたり） （架台を構成する部材による荷重はFAP-3で自動計算します） |
| k ： 設計用水平震度（ ≧ 1.0 × Z × I：建物に緊結している場合） |
| k≧1.0（ = 1.0 × 1.0 × 1.0 ） |
データの作成
FAP-3で入力を行います。
1. 材料・拘束・部材断面の入力
グリッドシートを使用して、材料・拘束・部材断面を定義します。
1. 材料を入力します
2. 拘束条件を入力します
3. 部材断面を入力します
断面寸法は、弊社データベース（ k-DB ）を使用して、入力することができます。
2. モデルの作成
フレームを作成・複写して、架台を作成します。
1. フレーム作成をします
節点1～10を配置し、部材を作成します。
2. 複写・荷重配置をします（1モジュール）
1を複写することで、節点11～20の部材および荷重を配置します。
3. 複写します（2モジュール）
2の1モジュールを同様に複写し、部材および荷重を配置します。
4. 架台の完成をします
残りの部材を追加して、架台は完成です。
3. 荷重の入力
グリッドシートを使用して、荷重を設定します。
モデル図上で直接節点や部材を指定して入力することもできます。
モジュールとフレームは4箇所で接続していますので、各載荷点には、荷重条件で求めた値の1/4を入力します。
1. 節点荷重を入力します
風圧荷重はモジュール面に直交するため、Y･Z方向の分力で入力します。
2. 部材荷重を入力します
部材荷重はモジュール面に直交するため、部材座標系Z軸で入力します。
荷重名称
| GP： | モジュールの固定荷重 |
| S： | 積雪荷重 |
| WPP： | モジュールの風圧荷重(正圧) |
| WPN： | モジュールの風圧荷重(負圧) |
| KXP： | モジュールのX方向地震荷重 |
| KYP： | モジュールのY方向地震荷重 |
4. 架台構成部材の荷重設定
応力解析の計算条件を設定します。
架構構成部材の自重を計算するために、荷重名を入力します。
荷重名称
| GF： | フレームの固定荷重 |
| KXF： | フレームのX方向地震荷重 |
| KYF： | フレームのY方向地震荷重 |
5. 荷重の組合せの設定
必要な荷重の組合せを荷重ケースで設定します。
| 荷重条件 | 名称 | ||
| 長期 | 常時 | G | |
| 短期 | 積雪時 | G+S | |
| 暴風時 | 正圧 | G+WP | |
| 負圧 | G+WN | ||
| 地震時 | X方向 | G+KX | |
| Y方向 | G+KY | ||
組み合わせ係数
| GF： | フレームの固定荷重 |
| KXF： | フレームのX方向地震荷重 |
| KYF： | フレームのYt方向地震荷重 |
| GP： | モジュールの固定荷重 |
| KXP： | モジュールのX方向地震荷重 |
| KYP： | モジュールのY方向地震荷重 |
| S： | 積雪荷重 |
| WPN： | モジュールの風圧荷重(負圧) |
| WPP： | モジュールの風圧荷重(正圧) |
6. 計算の実行
応力解析ツールバーを使用して、計算の実行・確認を行います。
応力解析コマンド
- ① 計算準備
- ② 計算
- ③ 計算結果（テキスト）
- ④ 応力図・変位図
1. 計算準備、計算を行い各部材の応力を求めます
「① 計算準備」を実行して、入力したデータのエラーの有無を確認します。
問題が無ければ、「② 計算」を実行します。
2. 計算結果のテキストを出力します
応力解析後に、「③ 計算結果（テキスト）」を実行します。
3. 計算結果の応力図・変位図を出力します
「④ 応力図・変位図」を実行して、応力図・変位図を出力します。
応力図
変位図
