このタイプの支持構造は、初期の太陽光発電（PV）プロジェクトで広く使用されていました（図1参照）。これは、それぞれ基礎にボルトで固定された、異なる長さの前脚と後脚を備えています。斜めブレースの一端は長い柱の基部に、もう一端は傾斜ビームの中央に支持されています。縦方向の母屋は、PVパネル支持システムを形成するために傾斜ビーム上に支持されています。この構造は、冗長な制約のない幾何学的に不変なシステムです。
このような支持構造の柱基部と基礎の一般的な接続を図2に示します。柱基部をヒンジ接続として設計すると、支持構造は大きな変形と高い鋼材消費量を持つことになります。さらに、支持構造の変形によって引き起こされるフレームレスPVモジュールの破損率は非常に高くなります。
三角形支持は、脚と基礎間の接続形式に対して高い要件があります。この問題を効果的に解決するために、詳細な研究を通じて改良型三角形支持が開発されました。三角形支持に基づいて、全体的な安定性を高めるために追加の斜めブレースが追加されています。鋼材消費量はわずかに増加しますが、支持構造の前後の柱が相乗的に変形し、総変形を低減します。これは、さまざまなPVモジュール支持構造、特に高い風荷重、不均一な地形、または山岳地帯のプロジェクトに適しており、支持構造の完全性と変形制御に対する高い要件が求められます。
ヘリンボーン支持は、構造力学における「三剛体ルール」に従います。つまり、非線形な3つの単一ヒンジで対ごとに接続された3つの剛体は、冗長な制約のない幾何学的に不変なシステムを形成します。これはまた、シンプルな2部材支持構造です。異なる長さの脚を不要にすることで、鋼材消費量を削減し、構造を簡素化し、建設と設置を容易にします。
ただし、このタイプの支持構造には特定の制限があります。
- 高さ調整ができないため、わずかな起伏のある平坦な地形にのみ適しています。
- 不等長脚を排除すると、クロスビームの片持ち長さが長くなります。上部荷重が増加すると、支持構造のたわみも増加し、PV支持システムの安定性とフレームレスPVモジュールの破損率にリスクをもたらします。したがって、ヘリンボーン支持は、風荷重の低いエンジニアリング環境でのみ使用されます。
ヘリンボーン支持のクロスビームにおける高い鋼材消費量の欠点を効果的に解決し、三角形支持の利点を組み込むために、改良型ヘリンボーン支持が開発されました。ヘリンボーン支持に後脚を追加することで、クロスビームの片持ち長さを短縮し、支持システムの安定性を高め、PVモジュールの破損率を低下させます。改良型ヘリンボーン支持の鋼材消費量は、従来のヘリンボーン支持よりもわずかに高いだけですが、2つの三角形支持よりも大幅に低くなっています。
シングルカラムPV支持構造は、主にメインビーム、セカンダリビーム、フロントサポート、リアサポート、スチールカラム、フープ、およびシングルパイル基礎などの主要コンポーネントで構成されています。2つの斜めブレースを使用してメインビームとセカンダリビームを支持し、それらがPVパネルを保持します。スチール斜めブレースとシングルパイル基礎間の接続は、シンプルさと高効率を特徴とするフープを介して実現されます。
一方、シングルカラムPV支持構造は、占有スペースが少なく、PVストリングの前後の列間の土地を最大限に活用できます。シングルカラム構造の前後のサポートは、ダブルカラムPV支持構造の拡張バージョンです。さらに、シングルカラム構造は、フープやスチールカラムなどのコンポーネントを追加し、ダブルカラムPV支持構造と比較して鋼材消費量が大幅に増加します。
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