Fundamenten voor zonnepanelen op straatlantaarns: bovengronds of ingebouwd

Wat het fundament eigenlijk draagt…

Een fundering voor een zonnepaal dient niet alleen als steun voor het licht, maar ook voor alle andere onderdelen die erop zijn gemonteerd: de montagerail, de zonnepanelen, de bevestigingsstructuur en, in geval van geïntegreerde eenheden, ook de batteriekast. De fundering moet het gewicht van al deze onderdelen kunnen dragen en tegelijkertijd bestand zijn tegen de krachten die het paal kunnen laten omvallen, bijvoorbeeld door de wind. De grootte van de fundering wordt bepaald door de hoogte van de montagerail, de effectieve oppervlakte van de bevestigingsstructuur, de eigenschappen van de grond en de lokale windbelasting. Het veelgebruikte richtslijn is dat de diepte van de fundering ongeveer één zesde van de hoogte van de paal moet zijn, plus nog eens 2 voet (ca. 0,6 meter). De precieze afmeting wordt echter bepaald op basis van de grondanalysen en de lokale windbelastingseisen.

Type 1: Betonnen funderingen boven de grond

Ontwerp: De fundering bevindt zich geheel op de grondoppervlakte en bestaat uit een solide betonnen blok met versterkingen. Vaak is deze fundering enkele meter hoog en heeft een groot oppervlak; er zijn ankerbouten geplaatst om de paal te bevestigen.

Waar het geschikt is: In stedelijke gebieden en parkeerterreinen waar diepe grondverwerking onpraktisch is – bijvoorbeeld vanwege onderliggende leidingen, slechte grondsoorten of archeologische vindstenen. De keuze voor deze type funderingen is ook vaak gebaseerd op esthetische overwegingen, aangezien de onderste laag van de fundering kan worden vormgegeven om te passen bij de omgevende architectuur.

Voordelen: De installatie vereist geen grondverwerking, en de zichtbare onderste laag van de fundering maakt het gemakkelijk om deze te controleren en te repareren; scheuren en andere schade zijn direct zichtbaar.

Challenges: De zichtbare betonlaag is gevoelig voor schade door het veelvuldige gebruik en kan het slachtoffer worden van vandalisme en graffiti. Bovendien wordt de betonlaag aan de oppervlakte geconfronteerd met grote temperatuurswisselingen, waardoor deze type funderingen zelden worden gebruikt in gebieden waar vorstschade (door het op en neer bewegen van de grond) een probleem is.

Type 2: Deels ingebouwde funderingen

Ontwerp: De meeste delen van de fundering zijn begraven; alleen een klein deel komt boven de grond uit. Versterkende stalen stalen buisjes in de beton zorgen voor meer stevigheid en draagvermogen. De diepte van de ingebouwde delen van de fundering wordt bepaald door de hoogte van de objecten die erop staan, de windbelastingen en de eigenschappen van de grond.

Waar het geschikt is: Op wegen en snelwegen in voorsteden en op het platteland, vooral waar de windbelasting groot is – de ondergrondse constructie is veel beter bestand tegen omvallen dan een constructie die boven de grond ligt. Dit is de standaardkeuze wanneer er risico’s zijn voor vorstverheffing (frost heave), mits de basis van de constructie zich onder de lokale vorstdiepte bevindt.

Voordelen: Uitstekende stabiliteit in winderige omstandigheden en op slechte grondsoorten; de krachten worden verspreid over een grotere oppervlakte van de grond. De minimale hoeveelheid grond die boven de grondoppervlakte zichtbaar is, zorgt voor een schoonere uitstraling van de constructie.

Challenges: Meer grondverzet en voorbereidende werkzaamheden zijn nodig; de grondsoort moet eerst worden beoordeeld. Los of zandige grond vereist vaak dieper inbouwen of extra versterking. De toegang tot de ondergrondse delen van de constructie is moeilijker dan bij een constructie die boven de grond ligt.

De vier belangrijkste factoren die de keuze bepalen:

Windbelasting: De meest cruciale factor. In kustgebieden en op open vlaktes moet de fundering bestand zijn tegen grote krachten die het gevaar van omvallen kunnen veroorzaken. De ontwerpwindsnelheid wordt bepaald door de lokale bouwregels (bijvoorbeeld ASCE 7 in de VS). Hogere palen met grotere bevestigingen of panelen zorgen voor een nog hogere windbelasting.

Hoogte en gewicht van de paal De hoogte van de paal bepaalt de stabiliteit: een hogere paal zal onder dezelfde wind omvallen, terwijl een lagere paal dit niet zal doen. Zwaardere onderdelen – grote panelen, batteriekasten of versierende elementen – vereisen een grotere basis of een dieper verankering in de grond.

Esthetiek Stedelijke regelgeving en de wensen van de gemeenschap bepalen soms de type fundering die worden gebruikt. Funderingen die boven de grond zijn geplaatst, kunnen worden gezien als architectonische elementen; funderingen die in de grond zijn verankerd, zijn minder zichtbaar. Esthetiek is een belangrijke overweging, maar ze mag nooit de structurele veiligheid overschrijden.

Instelling en onderhoud Funderingen die boven de grond zijn geplaatst, zijn sneller te installeren en gemakkelijker te controleren. Funderingen die in de grond zijn verankerd vereisen meer voorbereiding en kunnen problemen verbergen. Voor een project van 10 jaar is de vraag naar onderhoudsvriendelijkheid belangrijker dan de verschillen in de installatie op de eerste dag.

Foutpatronen die we in de praktijk zien Wanneer funderingen het niet doen, herhalen zich de oorzaken vaak.

Pijl kantelt al na de eerste winter: De vorst heeft de basis opgeheven, die nooit diep genoeg in de grond was geplaatst; of er is gebruik gemaakt van zacht grond, waardoor een standaardoplossing is gekozen in plaats van een opstelling die is aangepast aan de specifieke eigenschappen van de grond.

Te zwak beton: De beton moet een bepaalde sterkte hebben, maar er is gebruik gemaakt van een zwakker mengsel omdat niemand de sterkte van het beton heeft getest. De pijl ziet er in eerste instantie goed uit, maar na twee jaar begint ze te kantelen.

Foute positionering van de ankerbouten: De basis is in orde, maar de bouten zitten 50 mm af van de juiste positie; hierdoor wordt de pijl op bouten geplaatst die niet concentrisch zijn. De reparatie bestaat uit het zagen van de beton en het opnieuw gieten van het beton.

Alle drie deze problemen zijn het gevolg van fouten in de uitvoering van de constructie, niet van fouten in het engineeringproces. Ze hadden voorkomen kunnen worden met een grondanalyse, een testrapport van het beton en een controle van de gebruikte mallen voordat de beton wordt gegoten.

De beslissingsregel:

Om dergelijke fouten te voorkomen, is het belangrijk om vóór de uitvoering van een constructie een grondanalyse te laten doen, de sterkte van het beton te controleren en de mallen te controleren. Dit bevordert de kwaliteit van de constructie en vermindert de risico’s van fouten.

De verschillende typen funderingen:

• Deels in de grond verankerd (partially embedded): Geschikt voor permanente gemeentelijke installaties, locaties met veel wind, slechte grondsoorten, of plekken waar vorstschade een risico vormt. Dit type fundering is standaard gekozen voor een goede duurzaamheid.
• Bovengronds (above-ground): Geschikt wanneer graven onmogelijk is (bij ondergrondse leidingen, rotsen, archeologische vindplaatsen), wanneer toegang tot de installatie voor inspecties belangrijker is dan het uiterlijk, of wanneer de fundering tijdelijk of verplaatsbaar is.

Voor beide gevallen: Verifieer eerst de windbelasting – onze windbelastingsrekenaar helpt je hierbij – en verzamel de benodigde gegevens van de installatie en de panelen van de EPA van de EPA voordat je de betonbestelling plaatst.

Wat deze pagina niet behandelt: Deze pagina gaat over de keuze van de funderingstyp en de factoren die hierbij een rol spelen. Ze behandelt echter geen details over constructieberekeningen, geotechnische onderzoeken of de toleranties bij de fabricatie van funderingspalen. Zorg ervoor dat toegestane projecten worden gecontroleerd door een constructieingenieur volgens de lokale regelgeving voordat de bouw begint.