La soluzione MIDAS per le verifiche di ponti in Muratura ... CSPFea MIDAS ponti ferroviari e...

La soluzione MIDAS per le verifiche di ponti in Muratura, Acciaio, CA, ponti composti e altre opere

ferroviarie

Relatori: Ing. Luigi Griggio - Ing. Carlo Tuzza

Indice ARGOMENTI

About CSPFea - breve descrizione ;

About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaio- calcestruzzo , ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ; Sottopassi – scatolari ;

Opere d’arte secondarie e strutture di edifici;

Esempio di ponte ferroviario con sottostruttura : analisi e verifica

Esempio di scatolare : rapida modellazione e analisi

CSPFea supports:

Fondata nel 2005, si occupa di ricerca e fornitura di soluzioni informatiche avanzate di Ingegneria:

fornitura di software di calcolo strutturale per il settore AEC ;

soluzioni integrate per il BIM (Building Information Modeling) ;

software per analisi CFD ;

formazione, assistenza e supporto tecnico di progetto ;

“More than 50% of the Top 100 Design Firms of the Engineering News Record are using MIDAS Software”

550 Engineers & Professionals

About MIDAS

midas NFX

Mechanical Engineering

Integrated Design System for Building and General Structures

midas Gen

midas DShop

Building & Structural

Engineering

2D / 3D Geotechnical and Tunnel analysis System

midas GTS NX

SoilWorks

Geotechnical & Tunnel

Engineering

midas Civil

midas FEA

Integrated Solution System for Bridge and Civil Structures

Advanced Nonlinear and Detail Analysis System

Total Solutions for True Analysis-driven Design

Geotechnical Solutions for Practical Design

midas FX+ General Pre & Post Processor for Finite Element Analysis

midas FX+ General Pre & Post Processor for Finite Element Analysis

Indice ARGOMENTI

About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ;

Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura


Ponti ed opere d’arte in Muratura

Ing. Luigi Griggio Ing. Carlo Tuzza

Advanced Nonlinear and Detail Analysis Program

Advanced Nonlinear and Detail Analysis Software

Indice ARGOMENTI

About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi - Midas Civil FX


Bridging Your Innovations to Realities I n t e g r a t e d S o l u t i o n S y s t e m f o r B r i d g e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g

Integrated Solution System for Bridge and Civil Engineering midas Civil

Modella ed Analizza tutte le tipologie di ponti , stradali e ferroviari Materiale : Calcestruzzo, Acciaio, Muratura, Composto , generico

Conventional Bridge

Staged Segmental Bridge

Cable-stayed Bridge & Suspension Bridge



tipologie di Ponti

Ponti in Acciaio

Ponti Strallati

Ponti composti Acciaio

Calcestruzzo

Ponti in CA precompressi

Ponti a struttura reticolare

Ponti ad Arco

Ponti a piastra precompressa

Ponti precompressi

a conci

Ponti Sospesi



Tipi di Analisi

Construction Stage analysis

Moving Load Analysis

Modal Analysis

Large Displacement Analysis

P - Delta Analysis

Buckling Analysis

Thermal Stress Analysis

Integral Bridge Analysis

Influence Line & Influence Surface

Eigen Value & Ritz Vector

Dynamic Analysis

Static Seismic Analysis

Response Spectrum Analysis

Time History Analysis

Nonlinear Analysis

Nonlinear Geometric Analysis

Pushover & Fiber Model Analysis

Inelastic Time History Analysis

Boundary Nonlinear Analysis

Heat of Hydration Analysis

Nonlinear Material Analysis

SISMICA – tipi di analisi sismica


SISMICA – Carichi Sismici Forze lineari, Spettri , Accelerogrammi , Damping


SISMICA N.L. PUSHOVER Analysis – Performance Based Seismic Design


Select Load or Displacement Control

Define Inelastic Hinge Properties

Pushover Analysis

Review Capacity of Structure

Performance Point by CSM

Evaluation of Structure to Resist Earthquake

Static Analysis and Member Design

SISMICA N.L. Pushover Analysis – Curva di Capacità


Yield Point

Maximum Capacity

Node 2

Node 3

Node 4

Node 5

SISMICA N.L. Pushover Analysis – Performance point – confronto Domanda Capacità


Performance Point


SISMICA N.L Time History Analysis - ISOLATORI e DISSIPATORI

Base Isolators:

Lead Rubber Bearing Isolator

Friction Pendulum System Isolator


SISMICA Time History Analysis - ISOLATORI e DISSIPATORI

Viscoelastic Damper] Hysteretic System Damper]

Visco Elastic Damper

Hysteretic System Damper

SISMICA N.L. Nonlinear / Inelastic Time History Analysis


Kinematic Hardening Clough

Takeda Modified Taketa


ANALYSIS Integral Bridge – Ponti continui Integrali

Multi-span integral bridge example – Moment Diagram (Thermal expansion)

Multi-span integral bridge example – Reactions (Thermal expansion)


Indice ARGOMENTI

Elementi e principi di interazione terreno struttura


INTERAZIONE TERRENO - STRUTTURA

Modelli di calcolo dell’interazione Terreno – Struttura

ci sono due schemi

1. La deformabilità del terreno è rappresentata mediante apposite molle e la dissipazione di energia mediante smorzatori di natura viscosa o elastoplastica ;

2. La struttura ed il terreno sono rappresentati mediante un unico modello ad elementi finiti

1° sc

hem

a m

olle

e sm

orza

tori


2° sc

hem

a m

odell

azio

ne F

EM 3D


2° sc

hem

a m

odell

azio

ne F

EM 3D


DEFORMAZIONI

RISULTATI – PALI

Interoperabilità CAD – BIM

IFC


BIM

Link diretto Andata e Ritorno Tekla Structures Revit Structure

Tekla Interface

Analysis & Design midas Gen

Tekla Structure

Revit Structure Analysis & Design

midas Gen

Revit Interface

Tekla Interface


FX+ CAD geometrico 3D modellatore – meshatore


CAD data exchange (STEP, IGES) Geometry modeller

Convert 1D frame to planer / solid elements

Graphic display

Mesh generators

FEM pre-processor

Geometry modelling and clean-up

Auto, mapped and manual meshing

Imported CAD geometry Generated mesh

midas Civil

FX+ modeler

Shading & transparency Wireframe Spatially varying pressure Constraint

Indice ARGOMENTI

About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ponti in acciaio in calcestruzzo in CA-CAP composti acciaio-calcestruzzo ponti integrali

tipologie di analisi e di verifiche


Ponti ìn Acciaio


midas Civil

Bridging Your Innovations to Realities Project Applications

40/138

Bridge Project Applications selected worldwide

PONTI IN ACCIAIO Overall bridge length

2559 m

Location Seoul Function/usage

Roadway Bridge

Designer Sam An Engineering

Year of completion 2000

Cost of construction

$ 0.2 Billion

Number of elements and element types used

Beam: 2603

Type of analysis

Eigen Value Analysis Response Spectrum Analysis Vehicle Load Optimization

STRADALI TRALICCIO


Ponti ìn Acciaio – Tipologie

PEDONALI SNELLI

ARCO VIA DI CORSA INFERIORE

ARCO VIA DI CORSA SUPERIORE

Impalcato Misto + Sottostruttura


Ponti In Acciaio : Tipologie


Modello di ponte pedonale strallato

Ponti in Acciaio

ARCO VIA DI CORSA INFERIORE

Shrink elements

Truss Model Wizard

Wizard per la generazione rapida di strutture tipologiche reticolari


Carichi Mobili Ferroviari , Stradali e Temperatura

Carichi Mobili - gestione dei carichi mobili secondo le principali normative internazionali

- gestione di carichi per carri ponte, corsie pedonali e stradali

Carichi Temperatura - Gestione di una vasta libreria di carichi termici applicabili a nodi ed elementi


Carichi Mobili Ferroviari – EC1

Carichi Mobili : gestione carichi mobili ferroviari standard o user defined


47

Carichi Mobili generici – User Defined


48

Carichi Mobili – Linee e superfici di influenza


midas Civil

Bridging Your Innovations to Realities Part 2. Analysis

49/166

Moving Load Analysis

Influence Line Analysis

Carichi Mobili – Linee e superfici di influenza

midas Civil

Bridging Your Innovations to Realities Part 1. Modeling

50/166

Train load for Time History Analysis

Train Load Generator

Train Dynamic Load Function

Import TGS file in Time History Function

50/166

Import TGS file in Time History Function

Ponti ferroviari : Rail Track Analysis


Ponti in Acciaio : risultati Stress – Von Mises – Tresca – Sigma principali VO

N M

ISES

STR

ESS

CARIC

HI M

OBIL

I

Von Mises Stress - contour di diversi stati tensionali - report di dettaglio sezionale Carichi mobili - diagrammi dei carichi di influenza


Ponti in Acciaio : Verifiche Eurocodice 3 – EN 1993-2:2005 ; AASHTO ; AISC

Verifiche EC3 e AASHTO - report di verifica tabellare - report di verifica grafico


•••• Combined Effect of “Bending and Shear”, “Bending and Axial Force”, and “Bending, Shear and Axial Force”

•

γ γ “ ”

Steel Design Results Graphic Report

Detail Report

Partial Safety Factor

Steel Design Code

Steel Optimal Design & Bill of Material

Progetto Ottimizzato delle Sezioni in Acciaio

Progetto automatico per lo sfruttamento ottimale delle sezioni secondo la normativa considerata

Bill of Material Determinazione automatica delle quantità di materiale definito

nel modello.


Steel – analisi con geometrie deformate – imperfezioni ed effetti del II ordine



STRUTTURE IN ACCIAIO : ANALISI E VERIFICHE PARTICOLARI

1. Analisi di Buckling : instabilità locale e globale ;

2. Analisi P-Delta : effetti del secondo ordine ; 3. Presa in conto delle imperfezioni geometriche ; 4. Fenomeni di Fatica : analisi di concentrazione di tensione in particolari costruttivi e dettagli ; 5. Analisi dei giunti – connessioni ; 6. Effetti della temperatura ; 7. Corrosione : diminuzione della resistenza efficace ; 8. Verifica al Fuoco ;

Ponti In Acciaio : Analisi di Dettagli

Nodi in acciaio modellazione al continuo con modelli plate e

solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma principali , Tresca


Ponti In Acciaio : Analisi di Dettagli


Nodi in acciaio modellazione al continuo con modelli plate e solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma principali, Tresca , Fatica, Buckling

Ponti In Acciaio : Analisi di dettagli e connessioni


Nodi in acciaio modellazione al continuo con

modelli plate e solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma

principali, Tresca , Fatica Buckling

61

Ponti in C.A e C.A.P


midas Civil

Bridging Your Innovations to Realities Project Applications

62/138 Civil

20 Bridge Project Applications selected worldwide

PONTI IN CALCESTRUZZO Overall bridge length

206 m

Location Mexico City

Function/usage

Roadway Bridge

Designer

Carlos Fernandez Casado S de RL

Number of elements and element types used

Truss (Cable): 176 Beam: 1653

Type of analysis

Construction Stage Analysis with Time-Dependent EffectsResponse Spectrum Analysis Eigen Value Analysis Vehicle Load Optimization

CivilCivil

Overall bridge lengthlength

Location

Function/usage

Designer

Number of elements and element types usedtypes used

Type of analysis

PONTI IN CALCESTRUZZO

VIA

DI CO

RSA

SU

PER

IORE

A G

RATI

CCIO

Ponti In Cemento Armato : Tipologie

A TRAVE CONTINUA

63 Ing. Luigi Griggio Ing. Carlo Tuzza

ARCO A VIA DI CORSA SUPERIORE


Cross Sections of deck

More than 100 different cross section have been developed to perfectly matching the actual shape of designed decks.

Ponti in cemento armato e c.a.p. : tipologie

Ponti In Cemento Armato : Database sezioni

à  Database sezioni a cassone

witzard per sezioni precompresse à  Database sezioni composte cassoncino

witzard per sezioni a V composte à  Sezioni parametriche

Tutte le sezioni sono modificabili

à  Sezioni User Defined sezioni di forma qualsiasi


Ponti in CAP : Database sezioni parametriche


Prestressed & Post-tension Concrete Box Sections

Ponti in CAP : Database sezioni parametriche composte


Composite Sections

Ponti in Cemento Armato : Database sezioni


Ponti in Cemento Armato : Database sezioni


SingleSpanBoxGirderBridge

Precast2spanIgirderbridge

3SpanSpliceIgirderbridge

CurvedSpliceUtypegirderbridge

Erecttemporarysupport&Ugirder

CastDeck&posttensioning

VariousmodelingexamplesusingPrestressedCompositeGirderWizard

Ponti in CAP : sezioni generiche definite dall’utente


Importing CAD Files è Draw section shape using CAD

Import CAD file through SPC

Import section properties

Ponti in CA – CAP : Analisi e Verifiche è Effetti Reologici


à  Ritiro

Curva di ritiro reologico nel tempo à  Fluage

Curva di deformazione nel tempo à  Maturazione

Curva di raggiungimento resistenza ultima a 28 gg

Ponti in CA – CAP : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005 ; AASHTO

à  Verifiche EC2 - report di verifica tabellare - report di verifica grafico Ing. Luigi Griggio

Ing. Carlo Tuzza

§  In thepreviousversionofmidasCivil,onlyRCcolumndesignwasavailableasperEN1992-2:2005. Inthenewversion,RCbeamdesignhasbeenaddedforthefollowingchecks:

ü UlBmateLimitStateCheck•  MomentResistance•  ShearResistance

ü ServiceabilityLimitStateCheck•  StressforCrossSecBon•  CrackWidth•  VerBcaldeflecBons,HorizontaldeflecBons

§  EurocodeRecommended,BriBshandItalianNaBonalAnnexareavailable.ItcanbeselectedinConcreteDesignCodedialogbox.§  ParBalSafetyFactorcanbedefinedbytheuserdirectly.§  ApplicablesecBontypesareRectangleandT-secBon.

RC Design Results

Graphic Report

Detail Report

Verifica travi

Ponti In Cemento Armato : Verifiche EC2 ; AASHTO

à  Report di Verifica Tabellare

risultati di verifica in formato excel à  Report di verifica Testuale

generazione di un report grafico in formato A4

Verifica colonne


74

Ponti in Cemento Armato : Verifiche sezioni generiche EC2- EC4



à  Verifiche EC2 – verifica rapida colonne sezioni da database e generiche Ing. Luigi Griggio

Ing. Carlo Tuzza



à  Verifiche EC2 – verifica rapida colonne di sezioni qualsiasi

Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005 ; AASHTO


PSC Design as per Eurocode2-2:05

Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005 ; AASHTO


DXF file

midas Civil

Section defined using midas Civil or imported from SPC (Sectional Property Calculator)

PSC Design as per Eurocode2-2:05

Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005


PSC Design as per Eurocode2-2:05 – Design Report with Excel

Flexure Design

Shear Design

Torsional Design

Ponti in CAP composti : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005 ; AASHTO


Composite PC Girder Design as per EN1992-2

Quick generation of PSC composite section Tendon template wizard


Ponti in CAP composti : Verifiche Eurocodice 2 – EN 1992-2:2005 ; AASHTO



Ponti in CAP : Precompressione è post tesa , interna ed esterna, pretesa


3-D Tendon Placement Check



Precompressione 3D, anche su elementi in curva, di sezioni generiche


PSC Bridge – Stress output locations on PSC section PSC Bridge – Stress output locations on PSC section PSC Bridge – Stress output locations on PSC section Stress output locations on PSC section Stress output locations on PSC section Stress output locations on PSC section

Sig-xx, Position 1 Sig-xx, Position 9

Ponti in CAP : Risultati in termine di Tensione

91

Ponti composti Acciaio - C.A


Ponti a sezione mista acciaio – calcestruzzo : Tipologie


A SEZIONE MISTA SGHEMBO

ARCO IN ACCIAIO, IMPALCATO MISTO + SOTTOSTRUTTURA

TRAVATA MISTA CONTINUA + ARCO


Ponti a sezione mista acciaio – calcestruzzo : Tipologie

TRAVATA MISTA CONTINUA +

SOTTOSTRUTTURA

Ponti a sezione mista acciaio – calcestruzzo : Tipologie Ponti a sezione mista acciaio – calcestruzzo : Tipologie

Ponti a Sezione Mista : Tipologie G

RAT

ICC

IO A

TR

AVAT

A C

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UA

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RIA

BA

SSAT

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MIS

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DI

CO

RSA

SU

PER

IOR

E



Ponti a sezione mista : Tipologia di modellazione

Ponti a Sezione Mista : Database


Ponti a Sezione Mista : Verifiche EC4 - AASTHO

à  Post processore per impalcati misti

verifica secondo EC4

Verifica secondo AASTHO Integrazione degli sforzi

à  Report di verifica formato tabellare

à  Report di verifica formato testuale



STRUTTURE IN CA – CAP – COMPOSTI è ANALISI E VERIFICHE PARTICOLARI

1. Costruzione per fasi : sequenze costruttive sia di struttura che di fasi di getto della soletta collaborante ;

2. Effetti della precompressione longitudinale e trasversale;

3. Reologia del materiale : viscosità, ritiro, variazione modulo E ; 4. Fenomeni di distribuzione locale di tensione e fessurazione in dettagli costruttivi tipo testate ponte, traversi, ancoraggio precom pressione, ancoraggio stralli ; 5. Fenomeni di Fatica : analisi di concentrazione di tensione in particolari costruttivi e dettagli ; 6. Appoggi ;

Indice ARGOMENTI

Ø  About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ;

Ø  Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura ; Ø  Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ø  Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaio- calcestruzzo , ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ;

Sottopassi – scatolari


102

Wizard per la creazione rapida di impalcati a piastra in c.a.

Step 1: Longitudinal configuration

Step 2: Transverse configuration Step 3: Load definition


103

Wizard per la creazione rapida di sottopassi in c.a.

Step 1: Longitudinal configuration

Step 2: Transverse configuration Step 3: Load definition


104

Facile rappresentazione dei momenti su elementi plate


Indice ARGOMENTI

Ø  About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ;

Ø  Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d’arte in muratura ; Ø  Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ø  Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaio- calcestruzzo , ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ; Ø  Sottopassi – scatolari ;

Ø  Opere d’arte secondarie e strutture di edifici;

Ø  Esempio di ponte ferroviario con sottostruttura : analisi e verifica

Ø  Esempio di scatolare : rapida modellazione e analisi


106

Buildings : Verifiche EC2, EC3 - AASTHO


CONCLUSIONI

Ø  E’statapresentatalapia_aformageneraleMidasFEA+Civil-Fx;Ø  questasoluzioneperme_edirisolverelatotalitàdeiproblemistru_uralirelaBviai

ponBedalleinfrastru_ureferroviarieestradali;Ø  Risolvegeometrieeproblemicomplessiinmuratura,incementoarmatoprecompress

o,stru_urecomposteacciaiocalcestruzzo,interazioneterrenostru_ura,sistemidiisolamentoedissipazionedienergia;

Ø  E’dotatadiunpotenteCADgeometrico3DperlagesBonedimodelliede_aglicostru

cvicomplessieperme_eilcollegamentoconilmondoBIM(BuildingInformaBonModeling);

Ø  ConsentelaverificaconnormaBvaEuropea/ItalianaedAmericanaditu_elestru_uredipraBcointeresse;


CONCLUSIONI

Ø  Consentelostudioelaverificadivulnerabilitàsismicadellestru_ureesistenB–PonBedinfrastru_ure;Ø  Perquantoriguardaleanalisigeotecniche2D-3D,lostudiodigallerie,lefrane,legro

_e,lecavitàeleminiere,problemidiconsolidamentoefiltrazione,studiodeicedimenB, scaviinareaurbana,interazionecompletaterrenostru_uraconmodellazionealconBnuoFEM,sismologialocale,ecc…,necessital’usodellapia_aformaMidasGTS-NXchenonèstatapresentatainquesteslide.


110 Ing. Luigi Griggio

Ø  Esempiodiponteferroviarioconso_ostru_uraèanalisieverificheEC3–EC2

Ø  Pontea2binari;èL=50m;B=14m;H=10m

LoadCase:Ø  PesoproprioØ  Permanente14.40kN/mqØ  BarriereanBrumore10kN/mqØ  Carichisuimarciapiedi10kN/mqØ  Vento+Ymediamente1.50kN/mqØ  Azionediavviamentoè1000kNcomplessiviØ  Azionedifrenaturaè35kN/m*L=1750kNØ  Deltatermico+/-25°CØ  TrenoLM71subinario2Ø  TrenoSW/2subinario1Ø  Massetreniparia0.2xcaricotreni

111 Ing. Luigi Griggio

Ø  Esempiodiso_opassoscatolareèrapidamodellazioneeanalisi

Ø  2campateda6.5mØ  Profondità15mØ  Spessoremuriesole_e0.5mLoadCase:Ø  PesoproprioØ  Pavimentazione0Ø  Suoloh=1.0mg=20kN/mcØ  Angolodia_rito30°Ø  Terrenoimmersog=11kN/mcØ  H2Oalivello0

Permaggioriinformazioniconta_are:[email protected].+390429602404

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