CM - ASPETTI ELEMENTARI: concezione di edifici alti - Parte 2

ASPETTI ELEMENTARI:

concezione di edifici alti

ulteriori aspetti

Corso di Costruzioni Metalliche

Prof. Ing. Franco Bontempi

Facolta’ di Ingegneria Civile e Industriale

Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza

1Costruzioni Metalliche

franco.bontempi@uniroma1.it

Costruzioni Metalliche

3Ottimizzazione Strutturale

AUGMENTATION

Suchoj S-37/Su-47

Device

Ottimizzazione Strutturale

Meso-Device

Ottimizzazione Strutturale

Global Device

TAIPEI 101

Citycorp

OPTIMIZATION ZERO

Plain introduction

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

SISTEMA

Struttura durevole di elementi organizzati, che

viene osservata come unità che presenta

caratteristiche emergenti.

LOAD PATH

Integrazione / Specializzazione

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)

Optimization Levels

• Micro-level:

local - sectional optimization / sizing

• Meso-level:

as above + morphology changes

• Macro-level:

as above + topologic changes

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

Sizing

Shape optimization

Dimensione topologica

Topology

Smoothing / Streamlining

Engineering Design Phases

Ingegnerizzazione

• Spessori minimi / massimi

• Lunghezze minime / massime

• Simmetrie

• Elementi industrializzati

• Procedure di realizzazione (forgiatura,

piegatura, saldabilita’, …)

• Costruibilita’

Topological Optimization

Sequence

Practice

48Ottimizzazione Strutturale

OPTIMIZATION

TECHNIQUES

Direct Optimization (by function)

Optimality Criteria (indirect)

4LEVELS AND TECHNIQUES

OTTIMIZZAZIONE

A LIVELLO SEZIONALE

Microlivello

Geometry Parameter Based

Optimization

Non-Parametric

Optimization

72Dec-15

73Dec-15

74Dec-15

75Dec-15

Fully Stressed Design (FSD)

FSD in action

Hybrid optimization

Industrial α - sections

A / W for HEB for α = h

A = 9E-13x6 - 3E-09x5 + 5E-06x4 - 0,0036x3 + 1,2509x2 - 139x + 7185,3

W = 1E-11x6 - 9E-08x5 + 0,0002x4 - 0,2162x3 + 113,67x2 - 17128x + 881393

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

0 200 400 600 800 1000 1200

Poly. (A)

Poly. (W)

IPE / HEB

Tensioni superiori / inferiori

• Nell’ ipotesi di sollecitazione di presso-flessione,

possiamo scrivere, per la sezione più sollecitata,

le tensioni al lembo superiore, σtop ed al lembo

inferiore, σbot in funzione del parametro α:

Limiti tensionali

• Le tensioni così ricavate devono sottostare

ad una limitazione dettata dal criterio di

resistenza scelto per il materiale:

Espressioni con sollecitazioni

WAMANW

Soluzione che soddisfa tutto

Design max4,...1

• Con tale tecnica, si ottiene un dimensionamento che sfrutta a pieno la capacità portante della sezione.

• Il progetto è basato quindi sul raggiungimento del requisito di resistenza: un elemento strutturale e la struttura nel complesso devono pero’ soddisfare a differenti altri requisiti.

• È possibile considerare indirettamente questi altri aspetti anche con il FSD: basta agire sui valori dei limiti tensionali o sui valori dei moltiplicatori αmax ed αmin per dimensionare l’elemento con riferimento ad altri aspetti che non siano la sola resistenza.

Taglio / Instabilita’

OTTIMIZZAZIONE

MORFOLOGICA

mesolivello

Michell

no morfologica

OTTIMIZAZIONE

TOPOLOGICA

Macrolivello

Vincoli funzionali

http://www.dezeen.com/2013/08/22/qatar-national-convention-centre-by-arata-

isozaki/

OTTIMIZAZIONE

GENERATIVA

http://www.youtube.com/watch?v=QXbWCrzWJo4

Script

bamboo

Stro N

GERwww.stronger2012.com

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Engineering

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