Prove sperimentali e modellazione FEM quali strumenti per la valutazione della compatibilità del sistema di copertura dei padiglioni fieristici di Rho-Pero con una centrale fotovoltaica su larga scala

Fondazione Fiera Milano's desire to install a large photovoltaic plant on the roofs of Fieramilano Rho-Pero has prompted the company to upgrade the roofs of the exhibition halls, in order to eliminate the critical aspects of the existing roof covering and create a suitable base for the installation of the system. The design of the photovoltaic plant foresees, in a completely experimental way, the installation of sloping panels on the new covering in metal panels with groundwater length with snap joint type Riverclack. This installation causes an increase in the horizontal forces acting on the roof, resulting from the significant action of the wind on the photovoltaic modules. Inside the paper is studied the behavior of the mantle in metal panels in the presence of the loads of the project in order to determine the actual compatibility between the roofing system and the installation of the photovoltaic plant. In the absence of Riverclack system certifications for this application, it was necessary to study the behavior of the metal roof panel through laboratory tests conducted on small samples, respecting the real load conditions. Currently, in fact, in Italy and Europe to analyze the behavior of these systems relies only on laboratory tests, neglecting the study of finite elements (Finite Element Method). This type of analysis can be an excellent tool for studying experimental applications on large roofs, but since it has not been sufficiently deepened, it still represents a great unknown for these systems. The objective of this thesis is to develop FEM models that represent metal roof panels and simulate their behaviour, getting closer to reality, in order to study in detail the project under consideration and evaluate possible design alternatives. Since no guidelines are available for the finite element study of metal roof panels systems, the sample previously tested in the laboratory was first modelled. This allowed to realize a basic model calibrated on the results obtained from the tests. Subsequently, the latter was used to create the FEM model of the roof of the exhibition halls of Fieramilano Rho-Pero, thanks to which not only was the compatibility between the roof covering and the construction of the plant verified, but some design alternatives were also evaluated.

La volontà di Fondazione Fiera Milano di installare sulle coperture di Fieramilano Rho- Pero una grande centrale fotovoltaica, ha spinto l’ente a riqualificare le coperture dei padiglioni espositivi, al fine di eliminare le criticità del manto di copertura esistente e realizzare una base idonea per l’installazione dell’impianto. Il progetto della centrale fotovoltaica prevede, in modo del tutto sperimentale, l’installazione di pannelli inclinati sul nuovo manto in doghe metalliche a lunghezza di falda con giunto a scatto tipo Riverclack. Tale installazione causa l’aumento delle forze orizzontali agenti in copertura, derivanti dalla non trascurabile azione del vento sui moduli fotovoltaici. All’interno dell’elaborato viene studiato il comportamento del manto in doghe metalliche in presenza dei carichi di progetto in modo da determinare l’effettiva compatibilità tra il sistema di copertura e l’installazione della centrale fotovoltaica. In assenza delle certificazioni del sistema Riverclack per tale applicazione, è stato necessario studiare il comportamento delle doghe metalliche tramite prove di laboratorio condotte su campioni di piccola dimensione, rispettando le reali condizioni di carico. Attualmente infatti in Italia e in Europa per analizzare il comportamento di tali sistemi si fa affidamento solo sulle prove di laboratorio trascurando lo studio a elementi finiti (Finite Element Method). Questa tipologia di analisi può essere un ottimo strumento per studiare applicazioni sperimentali su coperture di dimensioni elevate, ma non essendo stata sufficientemente approfondita, rappresenta ancora una grande incognita per questi sistemi. L’obiettivo di questa tesi è quello di sviluppare dei modelli FEM che rappresentino i manti in doghe metalliche e simulino i loro comportamenti, avvicinandosi sempre di più alla realtà, per studiare nel dettaglio il progetto preso in esame e valutare possibili alternative progettuali. Non avendo a disposizione linee guida per lo studio ad elementi finiti dei sistemi in doghe metalliche, è stata prima effettuata la modellazione del campione precedentemente testato in laboratorio. Ciò ha permesso di realizzare un modello di base tarato sui risultati ottenuti dai test. Successivamente quest’ultimo è stato utilizzato per realizzare il modello FEM della copertura dei padiglioni espositivi di Fieramilano Rho-Pero grazie al quale non solo è stata verificata la compatibilità tra il manto di copertura e la realizzazione dell’impianto ma sono state valutate anche alcune alternative di progetto.