01 lezione - definizione di sistema strutturale

Lezione #01:
COMPORTAMENTO
STRUTTURALE
Franco Bontempi
Professore Ordinario di Tecnica
delle Costruzioni
Facoltà di Ingegneria Civile e
Industriale
Sapienza Università di Roma
franco.bontempi@uniroma1.it
1
Corso di Modellazione Strutturale e Calcolo Automatico - Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pordenone - 21/22 settembre 2017

2

ANATOMIA

Struttura
4
1

The Bow
5

6
http://www.fosterandpartners.com/projects/the-bow/

7

8

9

ELEMENTI E COMPONENTI
STRUTTURALI
ORGANIZZAZIONE
Le relazioni stabili di funzione, funzionalità
e topologia che danno significato agli
elementi indipendentemente dalla loro specificità.
STRUTTURA
Elementi specifici che tramite le relazioni
strutturali formano una configurazione persistente nel
tempo
SISTEMA
Struttura durevole di elementi organizzati, che
viene osservata come unità che presenta
caratteristiche emergenti.
10

11

Strategy #0: Breakdown
12

13
x
x
x
x
Fault
Fault
Fault
Fault
Overall plant
1st level
Plant item
2nd level
Control loop
3rd level
Element/Component
4th level
STRUTTURA
GLOBALE
SOTTO-STRUTTURA
2 livello
ELEMENTO STRUTURALE
3 livello
COMPONENTE
4 livello
SCOMPOSIZIONE

Main Characteristics
• Micro-level:
local size of the sections, i.e. thickness, area,
inertia, … (Detailed Geometry)
• Meso-level:
form of the structural element or structural part
(substructure), i.e. main longitudinal axis,
curvature, profile, … (Global Geometry)
• Macro-level:
connections of the different structural parts (Load
Path)
14

http://carat.st.bv.tum.de/caratuserswiki/index.php/Users:Structural_Optimization/General_Formulation
Optimization Levels
15

Optimization Levels
Micro-level:
local size of the sections,
i.e. thickness, area,
inertia, … (Detailed
Geometry)
Meso-level:
form of the structural
element or structural part
(substructure), i.e. main
longitudinal axis, curvature,
profile, … (Global Geometry)
Macro-level:
connections of the
different structural
parts (Load Path)
16

Parti strutturali
17
2

trave
18

TRAVE DI DE SAINT VENANT
L
D
d
H x
19

Esempi semplici di sezioni di trave
D
d
H
H
b
B
d
t
20

Allungamento geometrico
H
H
H
L = 10 • H
L = 5 • H
L = 3 • H
H
B
B
B
regione
diffusiva
(a)
(b)
(c)
21

Principio di Saint Venant
• I sistemi A e B di carichi applicati sul corpo sono
staticamente equivalenti, ovvero hanno le stesse
risultanti globali.
A B
22

Principio di Saint Venant:
trave a sezione compatta
A
B
C
b
F
F
C = F• b
F
F
2 • F
x
x
x
23

Meccanismi elementari di
deformazione di una trave
24

Meccanismo elementare di
deformazione assiale.
25

deformazione tagliante.
26

deformazione flessionale
27

Risposta meccanica della sezione
28

Modello di Drucker
29
Equalizzazione
Iperstaticità
Congruenza

Formulazione di elementi beam
30

Fenomeni di aderenza/scorrimento
31

regioni diffusive
32

D-
regions
Porzioni di volume del componente,
le cui grandezze sono determinate in
funzione della dimensione maggiore
della sezione del componente, in cui
esiste un regime statico e deformativo
complesso, inquadrabile solamente
all’interno della meccanica del
continuo, con caratteristiche
tridimensionali o, almeno,
bidimensionali.
B-
regions
Porzioni di volume del componente in
cui esiste un regime statico e
deformativo semplice, che può essere
inquadrato all ’interno di una teoria
strutturale della trave.
33

Principio di Saint Venant:
trave a sezione compatta
A
B
C
b
F
F
C = F• b
F
F
2 • F
x
x
x
34

B-/D- REGIONS (1)
A
B
C
D E
F
G
H
1
2
3
4 5
6
7
8
35

B-/D- REGIONS (2)
A
B
C
D E
F
G
H
36

Suddivisione della struttura
in B- e D-regions (1)
• L'analisi di un sistema strutturale complesso
difficilmente può essere condotto in un'unica
fase.
• All'interno della struttura sono infatti
presenti, generalmente, due classi di regioni,
che presentano comportamenti meccanici
qualitativamente differenti.
• Si possono infatti individuare le cosiddette:
37

• B-REGIONS: regioni dove lo stato di sforzo è
conseguente ad un regime deformativo
semplice (con andamenti lineari); la lettera B
deriva da Bernoulli, che individuò insieme a
Navier l'ipotesi sul comportamento delle sezioni
delle travi che ruotano, restando piane;
• D-REGIONS: regioni dove l'assenza di una
cinematica semplice, comporta stati di sforzo
comunque complessi; si hanno quindi regioni
genericamente sedi di stati di sforzo diffusivi, da
cui deriva la lettera D. 38

• Le D-regions sono tutte quelle zone di
singolarità per la struttura, ove si verificano
discontinuità geometriche o di materiale, o
dove sono applicate forze concentrate, sia
carichi che reazioni vincolari.
39

40

Nota
a) Tutte le connessioni si configurano come D-regions.
b) Il comportamento complessivo strutturale è il
risultato dell'integrazione (risultante a livello
macroscopico) del comportamento locale di tali D-
regions.
c) Il comportamento locale, in particolare la
deformabilità locale, può far emergere
comportamenti inaccettabili.
d) Eventuali crisi locali possono mettere in pericolo la
cosiddetta integrità (robustezza) dell'intero
organismo strutturale e ciò è evitato da una accurata
progettazione. 41

42
D-region

http://en.wikipedia.org/wiki/Mechanical_floor
43

Es.
44

45

46

47

http://www.lemessurier.com/citigroup_center
48

49

50

Modello di Drucker
51

dettagli
52

53

54

55

Intagli - Concentrazioni di sforzo
56

http://www.geocities.ws/marcmsc/fcometcr.htm 57

58

Coefficientediconcentrazione
delletensioni
59

Materiale duttile
60

Materiale fragile
61

d/b
62

Un semplice bullone …
63

Geometrie di transizione
64

Geometrie di transizione
65

Pressure Vessel
66

Nozzle Reinforcement
67

68

69

strato limite
70

Cilindro sottile incastrato a un
estremo e soggetto a forze all’altro
71

72

73

74

75

76

77

no trave
78

Sezioni non compatte /
Profili sottili
79

Instabilità locali
80

81

Initial
Final
Cyclic
Behavior
82

Perdita di forma (1)
83

Perdita di forma (2)
84

Diaframmi trasversali (1)
85

Diaframmi trasversali (2)
86

Optimization Levels
Micro-level:
Geometry)
Meso-level:
Macro-level:
connections of the
parts (Load Path)
87

Ovalizzazione
88

Ovalizzazione: flangia
89

90

Effetti locali:
ruolo delle costolature
91

Profili sottili e torsione
92

Shear - lag
93

Es.
94

95

96

esempio
97

98

99

Overall deck arrangement
100

FB Dalian, June 2008 101
deck arrangement (plan view)
101

Dalian, June 2008
highway girder arrangement
102

railway girder arrangement
103

transverse element section
105

NODAL REGIONS
DIFFUSIVE REGIONS
113

CONFRONTI FORME MODALI DEI MODELLI SHELL ISOP4, ISOP8 E FRAME
Gruppo 1
Modello Frame
T = 0.390 s.
Modo 1
Modello Shell ISOP4Modello Shell ISOP8
T = 0.365 s.
Modo 1
T = 0.360 s.
Modo 97
114

Gruppo 2
Modello Frame
T = 0.272 s.
Modo 2
T = 0.275 s.
Modo 2
T = 0.280 s.
Modo 98
115

Gruppo 5
Modello Frame
T = 0.137 s.
Modo 4
T = 0.150 s.
Modo 5
T = 0.170 s.
Modo 119
116

Gruppo 8
Modello Frame
T = 0.094 s.
Modo 9
T = 0.131 s.
Modo 8
T = 0.138 s.
Modo 146
117

interfacce
118

INTERFACCIA B/D- REGIONS
1° step 2° step
119

Nota
• Le condizioni al contorno, in termini di forze
superficiali, sono ottenute imponendo
distribuzioni di sforzi in equilibrio con le
risultanti agenti su tali elementi.
• Gli elementi al contorno della zona di
diffusione servono a fornire gli opportuni e
necessari vincoli elastici.
120

1° step
121

2° step
122

Analisi multilivello
• Appare quindi opportuno/necessario dividere
l'analisi del sistema strutturale complesso in più fasi
susseguenti:
a) analisi globale;
b) analisi locale al primo sottolivello;
c) analisi locale al secondo sottolivello;
d) ….
• L'impostazione di questo processo a più livelli
(annidati) di analisi, può essere formalizzato
attraverso il concetto di sottostrutturazione.
• Si passa dagli elementi strutturali, rappresentati dai
relativi assi, a discretizzazioni ad elementi finiti via
via più fitte (FAMIGLIE DI MODELLI). 123

Global analysis /
Macro-level
models
(Synthesis)
Meso-level
models
Micro-level
models
124

125

126

127

128

multilivello
129

Interfaccia B-/D- regions
1° step 2° step
130

FRANCO BONTEMPI 131

132
Substructuring

133

134

135

136

Global analysis /
Macro-level
models
(Synthesis)
Meso-level
models
Micro-level
models
137

Courtesy by:
138

139

FISIOLOGIA

Sistema strutturale
141
3

percorso dei carichi
142

LOAD PATH
143

Es.
144

Es.
145

Es.
146

Es.
147

Transmission of vertical load
148

Es.
149

150

Conceptual design of load path
http://www.mazda.com/en/innovation/technology/skyactiv/skyactiv-body/
151

152

Multi-load path structure
153

154

155

CONOSCENZA
RICHIESTA
DA UN PROGETTO
EVOLUTIVO
CONOSCENZA
RICHESTA
DA UN PROGETTO
INNOVATIVO
BASE DI
CONOSCENZA
ATTUALE
La crescita di conoscenze
156

157
157
Load Path

FORMA
158

VETTORE
159

FLESSIONE
160

SUPERFICIE
161

ALTI
162

integrazione e
specializzazione
163

L
h
b
Example
164

Lateral view
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
33 34 35 36 37
41 42 43 44
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21 22 23 24 25
26 27 28 29
X
Z
L
h
165

Gravity: displacements
166

Gravity: moments
167

Horizontal load: displacements
168

Horizontal load: moments
169

Horizontal load: axial action
170

F
F
F
F/5 F/5 F/5 F/5 F/5
Load path / Reactions
171

Curtain walls
172

http://www.slideshare.net/VinaySrivastava7/
shanghai-tower-
facadedesignprocess11102011
173

accoppiamenti
174

175

176
Accoppiamenti strutturali: parallelo

Couplings
177

178
More Couplings

Modello di Drucker
179

Flexion basic
180

181

182

183

Accoppiamenti strutturali: parallelo
184

Inparallelo
185

Inparallelo
186

Elastico lineare Elasto-plastico
Inparallelo
187

188
Elastico fragile
Inparallelo

Elastico fragile
Inparallelo
189

190
Accoppiamenti strutturali: serie

Inserie
191

Gerarchiadelleresistenze
192

193

194

scomposizione
strutturale
195

STRUCTURAL SYSTEM
196

Struttura
Sottostruttura
Componenti
Elementi
Es.
197

198
198

199
199
raccolta trasmissione stabilizzazioneCorso di Modellazione Strutturale e Calcolo Automatico - Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pordenone - 21/22 settembre 2017

Torre Pontina (Latina)
200

201

202

203

204

205

206

Torre Baccari (Latina)
207

208

209

210

211

Es.
212

213

214

215

216

217
Scomposizione operativa

218
Es.

219

SISTEMA
STRUTTURALE PRINCIPALE
ZONE SPECIALI DI
IMPALCATO
SISTEMA DI
RITEGNO/SOSTEGNO
SISTEMA
STRUTTURALE
SECONDARIO
SISTEMA DI
SOSPENSIONE
IMPALCATO CORRENTE
FONDAZIONI DELLE TORRI
ANCORAGGI
TORRI
SELLE
CAVI PRINCIPALI
PENDINI
CASSONI STRADALI
CASSONE FERROVIARIO
TRAVERSO
INTERNE
TERMINALI
SISTEMA STRUTTURALE
AUSILIARIO
STRADALE
FERROVIARIO
FUNZIONAMENTO
MANUTENZIONE
EMERGENZA
PONTE
MACROLIVELLO
MESOLIVELLO
220

221
MICROLIVELLO
variabili
MACROLIVELLOMESOLIVELLO
ELEMENTO
COMPONENTE
SOTTO
STRUTTURA
STRUTTURA
SISTEMA
STRUTTURALE
PONTE
Il MACROLIVELLO, che comprende il Ponte
nella sua globalità e i sistemi strutturali;
Il MESOLIVELLO, che include le diverse
strutture e sottostrutture che compongono il
sistema strutturale;
Il MICROLIVELLO, nel quale vengono descritti
i componenti delle sottostrutture e i rispettivi
elementi costituenti.
Per ciascun livello devono essere poi
identificate e definite le variabili di progetto.
Il complesso sistema strutturale deve essere scomposto,
ovvero sottostrutturato, in livelli crescenti di dettaglio:
Scomposizione strutturale

222
Individuazione delle
VARIABILI di progetto
per ciascun elemento
Individuazione degli
ELEMENTI
per ciascun componente
Individuazione dei
COMPONENTI
di ciascuna sottostruttura
SOTTOSTRUTTURAZIONE
del sistema globale
per lo studio di dettaglio
delle singole prestazioni
SISTEMA DI
RITEGNO/SOSTEGNO
FONDAZIONI DELLE TORRI
ANCORAGGI
TORRI

LATO SICILIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
MOVIMENTI DI TERRA
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
ZAVORRA
LATO SICILIA
LATO CALABRIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
ARMATURE
CARPENTERIE
DIAFRAMMI
GETTI IN C.A.
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
Calcestruzzo
TRATTAMENTI TERRENI
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
Classe di calcestruzzo
Tecniche di intervento
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Tecniche di costruzione
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Granulometria degli aggregati
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Cubature
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Profondità
Peso
Cubatura
Classe di calcestruzzzo
Altezza
Lunghezza
Altezza
Lunghezza
Spessore
Profondità
Tipologia
Configurazione
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Distanza dalla torre
Configurazione
Quota
Inclinazione sistemi ancoraggio
Tipologia strutturale
Rapporto freccia/luce
Franco per la navigazione marit.
Posizionamento e tracciato
Tipologia impalcato
Profilo longitudinale impalcato
FONDAZIONI
DELLE ANTENNE
FOUNDATIONS OF
PYLONS
ANTENNA LATO SICILIA
ANTENNA LATO CALABRIA
GAMBE ELEM. CORRENTI
CONCIO DI BASE
TRAVERSI
CONCIO DI SOMMITÀ
ELEMENTI SECONDARI
ACCESSI ED ARREDI
CARRIPONTE DI SERVIZIO
DISP. CONTR. VORTEX-SHEDDING
Trazione ferroviaria
Illuminazione stradale interna
Illuminazione stradale esterna
Smaltimento liquidi nocivi
Distrib. e alim. elettrica
LATO SICILIA
LATO CALABRIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
MOVIMENTI DI TERRA
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
ZAVORRA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
MOVIMENTI DI TERRA
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
ZAVORRA
TESTATA DI ANCORAGGIO
PIASTRE DI ANCORAGGIO
BARRE PRECOMPRESSIONE
MANICOTTO DI RACCORDO
LATO SICILIA
LATO CALABRIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
ARMATURE
CARPENTERIE
DIAFRAMMI
GETTI IN C.A.
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
Calcestruzzo
TRATTAMENTI TERRENI
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
LATO CALABRIA
LATO SICILIA
CAMPATA LATO CALABRIA
CAMPATA LATO SICILIA
FUNI
FILI
CAMPATA CENTRALE
FILO D’AVVOLGIMENTO
Grigliati interni
Grigliati esterni
Sistemi di ritenuta
Barriere
Accessi
Drenaggi
Segnaletica stradale
Sovrastruttura stradale
Marciapiedi ferroviari
Armamento ferroviario Grigliati interni
Grigliati esterni
Barriere
Accessi
Sistemi di ritenuta
Drenaggi
Segnaletica ferroviaria
Rotaie
Blocchi di fissaggio
Piastra interna-esterna
Traversine
Telaio di linea
Sistemi meccanici
Sistemi elettrici
Deumidificazione
Impermeabilizzazione
Protezioni
meccaniche
Sistema di
monitoraggio
Equipaggiamenti
Carri-ponte di servizio
Ascensori-montacarichi
Traslatori sui cavi
Sistema di
monitoraggio
Sistemi meccanici
Sistemi elettrici
Equipaggiamenti Alimentazione idrica
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
ANCORAGGI
ANCHORAGES
Cubature
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Profondità
Peso
Cubatura
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Diametro
Lunghezza
Numero
Classe di acciaio
Diametro
Classe di acciaio
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Cubature
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Diametro
Classe di acciaio
Peso
Classe
Cubatura
Profondità
Peso
Cubatura
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Diametro
Lunghezza
Numero
Classe di acciaio
Diametro
Classe di acciaio
Scala di accesso
Classe
Portata
Dimensioni
Massa
Smorzamento
Costante elastica
CONCIO DI BASE
TRAVERSI
CONCIO DI SOMMITÀ
ELEMENTI SECONDARI
Altezza
Lunghezza
Spessore
Profondità
Tipologia
Configurazione
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Configurazione
Quota
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Configurazione
Quota
Altezza dei conci
Assemblaggio dei conci
Altezza sez. trasversale
Altezza teorica
Larghezza sez. trasversale
IRRIGIDIMENTI TRASVERSALI
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
SISTEMI FRANGIVENTO
Spessore
Passo
Modalità di connessione
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Spessore
Rapporto vuoto/pieno
Curvatura
Modalità di assembl. dei conci
Larghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
TIRAFONDI
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe Acciaio
Diametro
Lunghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
Assemblaggio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Altezza teorica
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
SISTEMI FRANGIVENTO
Spessore
Passo
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Spessore
Curvatura
Larghezza
Altezza
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Altezza dei conci
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
TIRAFONDI
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe Acciaio
Diametro
Lunghezza
Altezza
ACCESSI ED ARREDI
Scala di accesso
Classe
Portata
Dimensioni
Massa
Smorzamento
Costante elastica
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
Assemblaggio
SELLE
SADDLES
PIASTRE
IRRIGIDIMENTI
SALDATURE
CENTINA
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Curvatura
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Classe acciaio
Curvatura
Classe acciaio
Modalità realizzativa
Tipologia
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Curvatura
PIASTRE
IRRIGIDIMENTI
SALDATURE
CENTINA
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Curvatura
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Classe acciaio
Curvatura
Classe acciaio
Tipologia
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Curvatura
Interasse cavi
Interasse coppie di cavi
Numero funi per cavo
Area nominale cavo
Sistema di tessitura
Luce della campata
Diametro funi
Area nominale funi
Diametro fili
Numero fili per funi
Classe acciaio
Lunghezza fili
Diametro
Classe acciaio
Passo
Sistema di costipamento
FUNI
FILI
Area nominale cavo
Luce della campata
Diametro funi
Area nominale funi
Diametro fili
Classe acciaio
Lunghezza fili
Diametro
Classe acciaio
Passo
FUNI
FILI
Area nominale cavo
Luce della campata
Diametro funi
Area nominale funi
Diametro fili
Classe acciaio
Lunghezza fili
Diametro
Classe acciaio
Passo
FUNI
FILI
COLLARI
DISTANZIATORI MECCANICI
CAPICORDA E SNODI
SMORZATORI
Diametro fili
Classe acciaio
Lunghezza fili
Classe acciaio
Spessore
Diametro
Sistema di fissaggio
Passo
Spessore
Interasse funi
Classe acciaio
Sistema di fissaggio
Diametro
Lunghezza
Classe acciaio
Tipologia snodo
Tipologia
Caratteristiche meccaniche
Materiale
Interasse
Caratteristiche viscose
Configurazione geometrica
Interasse pendini
Diametro funi
Area nominale funi
Numero di funi per pendino
Disposizione geometrica
PIASTRE LATERALI
RIBS
SALDATURE
Altezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Spessore
Classe acciaio
Interasse
Tipologia
Classe acciaio
Tipologia
Area resistente
Momenti d’inerzia
PIASTRE LATERALI
IRRIGIDIMENTI
LONGITUDINALI
RIBS
SALDATURE
Spessore
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Classe acciaio
Interasse
Tipologia
Classe acciaio
Tipologia
Area resistente
Momenti d’inerzia
Forma della sezione
Lunghezza del componente
Variazione delle componenti
Larghezza del cassone
Altezza del cassone
Forma della sezione
Luce campate laterali
Larghezza dell’impalcato
Connessione cassoni-traverso
Larghezza del cassone
Altezza del cassone
Forma della sezione
Larghezza del traverso
Altezza del traverso
PIASTRA SUPERIORE
PIASTRA INFERIORE
PIASTRE LATERALI
RIBS
SALDATURE
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Classe acciaio
Interasse
Tipologia
Classe acciaio
Tipologia
Area resistente
Momenti d’inerzia
PISTONI LONGITUDINALI
PISTONI TRASVERSALI
PIASTRA SUPERIORE
PIASTRA INFERIORE
PIASTRE LATERALI
RIBS
SALDATURE
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Lunghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Larghezza
Classe acciaio
Altezza
Spessore
Classe acciaio
Interasse
Tipologia
Classe acciaio
Tipologia
Tipologia
Materiale
Tipologia
Materiale
Area resistente
Momenti d’inerzia
APPOGGI DI ESTREMITÀ
GIUNTI DILATAZIONE FERR.
GIUNTI DILATAZIONE STRAD.
Gradi di libertà
Tipologia
Materiale
Scorrimento
Tolleranza
Tipologia
Materiale
Scorrimento
Gradi di libertà
Tipologia impalcato
FONDAZIONI
DELLE ANTENNE
FOUNDATIONS OF
PYLONS
ANTENNE
PYLONS
CAVI PRINCIPALI
MAIN CABLES
PENDINI
HANGERS
CASSONE
FERROVIARIO
RAILWAY BOX
TRAVERSO
CROSS GIRDER
TERMINALI
OUTER
INTERNE
INNER
ZONE SPECIALI DI
IMPALCATO
APPROACH SPAN
SISTEMA DI
SOSPENSIONE
SUSPENSION SYSTEM
SISTEMA
STRUTTURALE
PRINCIPALE
MAIN
STRUCTURAL
SYSTEM
IMPALCATO
CORRENTE
BRIDGE DECK
SISTEMA DI
SOSTEGNO/RITEGN
O
SUPPORTING
CONDITION

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n
CASSONI
STRADALI
HIGHWAY BOXES
PONTE
Sistema strutturale
secondario
Secondary
structural system
Sistema strutturale
ausiliario
Auxiliary
structural system
Stradale
Highway system
Ferroviario
Railway system
Funzionamento
Operation
Manutenzione
Maintenance
Emergenza
Emergency
ANTENNA LATO SICILIA
CONCIO DI BASE
TRAVERSI
CONCIO DI SOMMITÀ
ELEMENTI SECONDARI
ACCESSI ED ARREDI
LATO SICILIA
LATO CALABRIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
MOVIMENTI DI TERRA
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
ZAVORRA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
MOVIMENTI DI TERRA
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
ZAVORRA
LATO SICILIA
LATO CALABRIA
TRATTAMENTI TERRENI
GETTI IN C.A.
JET-GROUNDING
ARMATURE
CARPENTERIE
DIAFRAMMI
GETTI IN C.A.
ARMATURE
CARPENTERIE
CALCESTRUZZO
Calcestruzzo
TRATTAMENTI TERRENI
JET-GROUNDING
DIAFRAMMI
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
ANCORAGGI
ANCHORAGES
Cubature
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Classe di acciaio
Peso
Diametro
Cubatura
Classe
Profondità
Peso
Cubatura
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Diametro
Lunghezza
Numero
Classe di acciaio
Diametro
Classe di acciaio
Altezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Cubature
Copriferro
Lunghezza
Interferro
Passo
Diametro
Classe di acciaio
Peso
Classe
Cubatura
Profondità
Peso
Cubatura
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Lunghezza
Spessore
Classe di acciaio
Diametro
Lunghezza
Numero
Classe di acciaio
Diametro
Classe di acciaio
Scala di accesso
Classe
Portata
Dimensioni
Massa
Smorzamento
Costante elastica
Altezza
Lunghezza
Spessore
Profondità
Tipologia
Configurazione
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Configurazione
Quota
Altezza
Lunghezza
Larghezza
Configurazione
Quota
Altezza dei conci
Altezza teorica
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
SISTEMI FRANGIVENTO
Spessore
Passo
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Spessore
Curvatura
Larghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
IRRIGIDIMENTI LONG.
PIASTRE LATERALI
SALDATURE
TIRAFONDI
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Classe Acciaio
Spessore
Passo
Larghezza
Lunghezza
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Classe Acciaio
Diametro
Lunghezza
Altezza
PIASTRE LATERALI
Classe Acciaio
Spessore
Classe Acciaio
Larghezza
Spessore
Lunghezza
Altezza
Assemblaggio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Classe Acciaio
Tipologia impalcato
FONDAZIONI
DELLE ANTENNE
FOUNDATIONS OF
PYLONS
ANTENNE
PYLONS
SISTEMA DI
SOSTEGNO/RITEGN
O
SUPPORTING
CONDITION

 = 1

 = 2

 = n

 = 1

 = 2

 = n
223

224

scomposizione
funzionale
225

Performance Levels & Design Variables
MACRO-LEVEL MESO-LEVEL MICRO-LEVEL
DESIGN
VARIABLES
PERFORMANCE
LEVELS
MACRO-LEVELMESO-LEVELMICRO-LEVEL
226

Es.
227

228

229

230

MAIN
STRUCTURAL
SYSTEM
AUXILIARY
STRUCTURAL
SYSTEM
SECONDARY
STRUCTURAL
SYSTEM
SPECIAL
DECK ZONES
BRIDGE
DECK
HIGHWAY SYSTEM
RAILWAY SYSTEM
OPERATION
MAINTENANCE
EMERGENCY
FOUNDATION OF TOWERS
TOWERS
ANCHORAGES
SUPPORTING
CONDITION
HIGHWAY BOX-GIRDER
CROSS BOX-GIRDER
RAILWAY BOX-GIRDER
INNER
OUTER
BRIDGE
SUPERSTRUCTURE
MACRO-LEVELS
MESO-LEVELS
MAIN CABLES
HANGERS
SUSPENSION
SYSTEM
SADDLES
231

interazioni
232

Line Load 1
Line Load 2
Line Load 3
Line Load 4
Line Load 5
Line Load 6
Line Load 7
Line Load 8
Line Load 9
***
Line Load 1
Line Load 2
Line Load 3
Line Load 4
Line Load 5
Line Load 6
Line Load 7
Line Load 8
Line Load 9
***
Area loads
Dynamic model
Line Load
Local
Traffic
Line Loads
Highway
Railway
Traffic
Loads
Ambientali
Antropiche
Azioni
Interazione con il campo
gravitazionale terrestre
Interazione dinamica con
l’ambiente meteorologico
Interazione terreno-struttura
Interazione quasi-statica con
l’ambiente meteorlogico
Carichi permanenti strutturali
Carichi permanenti
non strutturali
Carichi permanenti
strutturali secondari
Vento
Tromba d’aria
Tempesta
Sisma
Cedimenti delle fondazioni
Rigetto di faglia
Variazione termica stagionale
Variazione termica diurna
Carichi da traffico
Intenzionali
Non intenzionali
Incendio
Stradale
Pedonale
Ferroviario
Carrelli per manutenzione
Esplosione
Scavalcamento barriere
Manomissione
Cassone ferroviario
Urto di aereomobile
Urto di natante
Impalcato ferroviario
Impalcato stradale
Ancoraggio
½ Luce
¼ Luce
Torre
Torre lato Sicilia
Ancoraggio lato Sicilia
Traslazionale X
Traslazionale Y
Traslazionale Y
Rotazionale X
Traslazionale Z
Rotazionale X
Pendini
Impalcato
Cavi
Torri
Uniforme
Differenziale interno-esterno
Uniforme
Differenziale interno-esterno
Stese di carico globali
Modello dinamico
Dislocata sui cassoni stradali
Modello dinamico
Modello dinamico
Modello dinamico
Impronta locale
Esterna
Interna
Cassone
Torre
Stradale
Ferroviario
Ancoraggio
Torre
Pendino
Cavalletto
Torre
Cavo
Pendino
Impalcato
Ancoraggio
Impalcato
Rotazionale Y
Rotazionale Z
Traslazionale Z
Rotazionale Y
Sovrastruttura stradale
Armamento ferroviario
Impianti
Uniforme
Non uniforme 1
Non uniforme 2
Modello dinamico
Modello dinamico
Spostamento blocco torre
Globale
Globale
Carico locale sull’impalcato
Modello dinamico
Uniforme
Non uniforme 1
Non uniforme 2
In assenza di traffico
In presenza di traffico
Uniforme
Uniforme
Ferroviario 1
Ferroviario 2
Ferroviario 3
Ferroviario 4
Ferroviario 5
Ferroviario 6
Ferroviario 7
Ferroviario 8
Ferroviario 9
Ferroviario 10
Stradale 1
Stradale 2
Stradale 3
Stradale 4
Stradale 5
Stradale 6
Stradale 7
Stradale 8
Stradale 9
Stradale 10
Stradale 11
Stradale 12
Azioni al contorno
del dominio strutturale
Azioni nel dominio strutturale
Azioni Funzionali
Azioni Incidentali
Azioni chimico-fisiche
Differenziale sulla sezione
Differenziale sulla sezione
Carichi funzionali accessori
Impronte locali del carico
Azione reale del traffico
Carico locale sul binario
Azione reale del traffico
Azione reale del traffico Modello dinamico
Svio
Deragliamento
Urto sulle barriere di sicurezza
Trasverso
Torre
Cavo
Pendino
Impalcato
Ancoraggio
Corrosione
Ancoraggio lato Calabria
Torre lato Calabria
Traslazionale X
Traslazionale X
Traslazionale Y
Rotazionale X
Traslazionale Y
Traslazionale Z
Rotazionale X
Rotazionale Y
Traslazionale Z
Rotazionale Y
Rotazionale Z
Rotazionale Z
Rotazionale Z
Traslazionale X
Pendini
Impalcato
Cavi
Torri
Cassone ferroviario
Accessi ed arredi
gambe
trasversi
funi
Cassone stradale
Impianti
trasversi
Pendini
Impalcato
Cavi
Torri
Dispositivi per il controllo
strutturale e aerodinamico
funi
Dispositivi per il controllo
strutturale e aerodinamico
Distanziatori meccanici
Smorzatori
Selle
Impalcato
Torri
Cavi
Guaine protettive
Guaine protettive
Pendini
Traffic Loads
Carriage-way
Rail-way
Line Loads
Dynamic model
Area Loads
Line Loads
Line Load 1
Line Load 2
Line Load 3
Line Load 4
Line Load 5
Line Load 6
Line Load 7
Line Load 8
Line Load 9
Line Load ...
Line Load 1
Line Load 2
Line Load 3
Line Load 4
Line Load 5
Line Load 6
Line Load 7
Line Load 8
Line Load 9
Line Load ...
Local loads
Traffic simulation
Azioni antropiche
Carico stradale
Carico ferroviario
Collisione
Azioni ambientali
Peso proprio
Carico termico
Vento
Sisma
Scomposizione dei carichi
233

234

X Y
Z
SEP 14 2005
15:49:11
ENTS
Soil-Structure Interaction
235

236

z
y
x,x’
z’
y’
Mean water level
Mud line
Waves
Mean
wind
Current
P
(t)vP
(t)wP
(t)uP
Turbulent
wind Vm(zP)
P
Mean water level
Mud line
Hub level
R
H
h
vw(z’)
Vcur(z’)
z
y
z
y
x,x’
z’
y’
x,x’
z’
y’
Mean water level
Mud line
Waves
Mean
wind
Current
P
(t)vP
(t)wP
(t)uP
P
(t)vP
(t)wP
(t)uP
Turbulent
wind Vm(zP)
P
Mean water level
Mud line
Hub level
R
H
h
vw(z’)
Vcur(z’)
Wind-Waves Nonlinear Interaction
for Offshore Wind Turbines (OWT)
MULTI-PHYSICS
237

GLOBAL
STRUCTURAL
MODELING
DESIGN ENVIRONMENT
MODELING 238

Conclusione
239
c

ELEMENTI E COMPONENTI
STRUTTURALI
ORGANIZZAZIONE
Le relazioni stabili di funzione, funzionalità
e topologia che danno significato agli
elementi indipendentemente dalla loro specificità.
STRUTTURA
Elementi specifici che tramite le relazioni
strutturali formano una configurazione persistente nel
tempo
SISTEMA
Struttura durevole di elementi organizzati, che
viene osservata come unità che presenta
caratteristiche emergenti.
240

Strategy #0: Breakdown
241

Structures Essentials
• Micro-level:
local size of the sections, i.e. thickness, area,
inertia, … (Detailed Geometry)
• Meso-level:
form of the structural element or structural part
(substructure), i.e. main longitudinal axis,
curvature, profile, … (Global Geometry)
• Macro-level:
connections of the different structural parts (Load
Path)
242

Optimization Levels
243

Optimization Levels
Micro-level:
Geometry)
Meso-level:
Macro-level:
connections of the
parts (Load Path)
244

Modello di Drucker
245

B-/D- REGIONS (2)
A
B
C
D E
F
G
H
246

LOAD PATH
247

248
More Couplings

Riferimenti
249
r

250

251

252

253

254
https://www.youtube.com/channel/UCW3IyXTBJVIiS6OZeSdIN7g

255
https://fr.linkedin.com/in/francobontempi

256

257

Lezione #01:
COMPORTAMENTO
STRUTTURALE
Franco Bontempi
Professore Ordinario di Tecnica
delle Costruzioni
Facoltà di Ingegneria Civile e
Industriale
Sapienza Università di Roma
franco.bontempi@uniroma1.it
258

01 lezione - definizione di sistema strutturale

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