Structural design and analysis of solar mounting structure utilising REFM and Rwind

This thesis, completed during an internship at Ralux Solar Racking Systems, investigates the structural performance and optimization of the Fly photovoltaic (PV) system in Milan. Rooftop PV installations offer sustainable energy solutions but are particularly vulnerable to wind uplift. Conventional Eurocode methods apply uniform pressure coefficients, which may overlook localized aerodynamic effects, leading to either excessive material use or insufficient safety at critical points. To address this, a combined workflow was implemented: RSECTION was used to model the aluminium rail geometry, RFEM 6 provided finite element structural analysis, and RWIND 2 served as a CFD-based digital wind tunnel. RWIND simulations revealed phenomena such as corner suction peaks and parapet-induced turbulence that were not captured by Eurocode zoning. When these loads were applied in RFEM, the Fly system remained structurally safe, though anchors and rails at corners experienced higher forces than code-based predictions. By reinforcing only critical zones and lightening non-critical spans, the study demonstrated how CFD-informed analysis can create solar mounting systems that are both structurally reliable and materially efficient. This approach supports the development of safer, lighter, and more cost-effective rooftop PV systems for urban applications.

Questa tesi, svolta durante un tirocinio presso Ralux Solar Racking Systems, analizza le prestazioni strutturali e l’ottimizzazione del sistema fotovoltaico (PV) Fly installato a Milano. Gli impianti fotovoltaici su tetto rappresentano una soluzione energetica sostenibile, ma sono particolarmente vulnerabili ai carichi di sollevamento del vento. I metodi convenzionali basati sull’Eurocodice applicano coefficienti di pressione uniformi che possono trascurare gli effetti aerodinamici localizzati, portando a un uso eccessivo di materiale o a un’insufficiente sicurezza in punti critici. Per affrontare questo problema è stato implementato un flusso di lavoro integrato: RSECTION è stato utilizzato per modellare la geometria del profilo in alluminio, RFEM 6 ha fornito l’analisi strutturale agli elementi finiti e RWIND 2 è stato impiegato come galleria del vento numerica basata su CFD. Le simulazioni RWIND hanno evidenziato fenomeni come i picchi di depressione agli angoli e le turbolenze indotte dai parapetti, non rilevabili tramite la zonizzazione dell’Eurocodice. Applicando questi carichi in RFEM, il sistema Fly è risultato strutturalmente sicuro, sebbene ancoraggi e profili agli angoli abbiano subito forze superiori rispetto alle previsioni basate sul codice. Rinforzando solo le zone critiche e alleggerendo quelle non critiche, lo studio ha dimostrato come un’analisi supportata dalla CFD possa generare sistemi di montaggio solare strutturalmente affidabili ed efficienti dal punto di vista dei materiali. Questo approccio supporta lo sviluppo di impianti fotovoltaici su tetto più sicuri, leggeri ed economicamente vantaggiosi per le applicazioni urbane.