Wissenswertes zur Ballastierung
Berechnung der Ballastierung
Die Berechnung der Ballastierung ist sehr komplex und fast ähnlich aufwändig wie die Tragfähigkeitsermittlung des gesamten Systems.
Ziel ist es die Lagesicherheit des gesamten Flachdachsystems für jedes individuelle Projekt nachzuweisen. Die auftretenden Windlasten bewirken, dass das gesamte Flachdachsystem oder Teile des Flachdachsystems verschoben werden können bzw. durch Windsog abheben können. Damit dies nicht geschieht, wird in Form von Ballast die Lagesicherheit erhöht. Einer auftretenden Windlast muss also ein erforderlicher Ballast entgegenwirken. Dementsprechend wird erst die Windlast ermittelt und dann der erforderliche Ballast.
Für jedes Projekt wird durch die eigene K2 Planungssoftware Base On der standortspezifische maximale Böengeschwindigkeitsdruck nach Eurocode ermittelt. Wenn dann der Wind über die Anlage weht, belastet er die Anlage aber nicht überall gleich. Je nach spezieller Geometrie belastet der Wind z. B. besonders exponierte Eck- und Randbereiche stärker als windverschattete Mittenbereiche des Systems. Um diese zu kennen haben wir spezielle Windkanalversuche und Windgutachten erstellen lassen.
Nach Maßgabe dieser Windkanalversuche ermittelt das Base On die entsprechenden Bereiche für jede individuelle Anlage und am Ende sogar für jedes einzelne Modul. Vereinfacht gesprochen, wird dann für jedes Modul die Windbelastung in einen Horizontalvektor und in einen Vertikalvektor zerlegt.
(Abb.: Ballastierungsplan in Base On)
Der Nachweis der Lagesicherheit erfolgt dann so, dass die Masse des Ballastes höher sein muss als die Windbelastung dieses Vertikalvektors. Horizontal bewirkt die Masse des Ballastes unter Berücksichtigung der Reibung einen horizontalen Widerstand, welcher größer sein muss als die Windbelastung des Horizontalvektors. Trifft beides zu, dann ist der Nachweis der Lagesicherheit erbracht.
(Abb.: Test im Windkanal)
Zusätzlich zu den generellen Vorgaben aus dem Eurocode müssen für jedes Projekt individuelle Vorgaben berücksichtigt werden. Besonders wichtig sind z. B. der Projektstandort, die Gebäudehöhe und die Umgebungsrauhigkeit. Durch sie werden Rückschlüsse auf die standortspezifischen Windverhältnisse gezogen.
(Abb.: Eingabe der Gebäudehöhe in Base On)
Einflussfaktoren auf die Ballastierung
Die individuelle Geometrie eines jeden Systems verändert die Art und Weise wie der Wind die Anlage umströmt.
- Wie ist die Neigung der Module oder des Windblechs?
Hohe Neigungen bremsen den Wind stärker in den Randbereichen, bewirken aber auch eine höhere Horizontalbelastung in diesen Bereichen. - Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Modulreihen?
Je kürzer der Modulreihenabstand, umso besser ist die Windverschattung der folgenden Reihe. - Überströmt der Wind nur die Anlage oder kann er sie Über- und Unterströmen?
Schlussendlich können sogar Spalten zwischen Modulen bzw. Modulen und Windblech einen Einfluss haben, wenn die Überströmung dann zu einem Unterdruck unter den Modulen führt.
Aus diesen Gründen ist für jedes System ein separater Windkanalversuch notwendig. Diese Eigenschaft ermöglicht es aber auf der anderen Seite auch über Winddesign in der Entwicklung von Flachdachanlagen in gewissem Maß Einfluss auf die Windbelastungen zu nehmen.
Relevanz der Ballastierung
Viele Gebäude wurden geplant ohne dass man damit gerechnet hätte, später eine PV-Anlage auf das Flachdach zu setzen. Auf eine entsprechende Lastreserve für Ballast wurde dann in der Planung des Gebäudes keine Rücksicht genommen. Dementsprechend gering fällt diese Lastreserve dann aus. Dann werden Systeme interessant, die nur wenig Ballast benötigen.
Dabei darf die Sicherheit aber auf keinen Fall zu kurz kommen, denn Module mit einer falschen Ballastierung stellen ein großes Sicherheitsrisiko dar. Deshalb kommt der Ballastberechnung eine hohe Bedeutung zu.
Möglichkeiten der Ballastierung
Die Flachdachsysteme S-Dome und D-Dome werden über den sogenannten Porter (siehe Bildmotiv links) oder den Speed Porter (siehe unteres Video) mit Steinen ballastiert. Von Sandsäcken, Wassersäcken oder Ähnlichem raten wir ab. Wenn es möglich ist, kann evtl. eine feste Anbindung an das Dach eine Möglichkeit sein.
Die Besonderheit des S-Rock Systems kommt bei der Ballastierung zum Tragen, da das Modultragelement eine integrierte Ballastaufnahme hat, in welche die Steine gelegt werden. Dadurch lässt sich die Montagezeit verkürzen (siehe Bildmotiv rechts).
Einsatz des SpeedPorters
Im Video erfahren Sie wie die einfache Ballastierung für die Dome-Systeme mit Hilfe des SpeedPorters funktioniert.