Simone Parise_Master Thesis Presentation

SOLUZIONI DI MINIMO PESO PERPONTI IN STRUTTURA COMPOSITAACCIAIO-CALCESTRUZZO

Candidato: Simone PARISE

Relatori: Prof. Ing. Luca GIORDANOProf. Ing. Gabriele BERTAGNOLI

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

Definizione del modello numerico

Elemento Thin-Shell a 4 nodi

Elemento Beam

Applicazione del Release

Rigid Link

Modello A – Fasi costruttive11 m

3 m

6 m

Simone Parise | Soluzione di minimo peso per ponti in struttura composita acciaio-calcestruzzo

Definizione del Modello Numerico

Modello B – Struttura composita

Proprietà della traveassegnate ad h/2

Caso Studio 1

5/13


11 m

3 m

6 m



Rigid Link

Nessun Release applicato

Caso Studio 2

5/13

Modello B – Struttura composita

Elemento Beam

Elemento Thin-Shell a 4 nodi

Modello A – Fasi costruttive


11 m

3 m

6 m



Il traverso solidalealla soletta necessitadi appositi connettoria taglio

Elemento Beam

Caso Studio 3

5/13

Modello B – Struttura compositaElemento Thin-Shell a 4 nodi

Modello A – Fasi costruttive

Permanentiportati

Vento

Traffico

Applicazione dei carichi


Impalcato Categoria C1 per strade extra-urbane secondarie(Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade)

Pavimentazione stradale:3 kN/mq

Barriera di sicurezza: 4 kN/mq

Sovraccarico laterale: 4,25 kN/mq

11 m

0,3 m 0,42 m

6/13

• Velocità di riferimento del vento: 𝑣"#$,& = 25 +,

• Pressione di riferimento del vento: 𝑞"#$ = 3911+2

• Categoria di esposizione: II (kr=0,19 / z0=0,05 m / zmin=4 m)

• Coefficiente di esposizione: 𝑐# 𝑧 = 1,8

• Pressione del vento:

2,78

m3,

78 m

6,56

m

qwind =0,74 x 6,56 = 4,85 kN/m

G



Permanentiportati

Vento[UNI ENV 1991-2-4:1995]

Traffico

7/13

𝑝 = 𝑞"#$ @ 𝑐# 𝑧 @ 𝑐A @ 𝑐$ = 391 @ 1,8 @ 1 @ 1

= 0,74𝑘𝑁𝑚F

• I sistemi UDL sono stati disposti secondotutte le possibili permutazioni atte amassimizzare gli effetti torsionalisull’impalcato;

• Per simulare l’effetto del carico viaggiante,in ciascuna configurazione UDL ilTandem è stato considerato 4 diverseposizioni.

Tandem in x = 0 m

Dimensioni in m

Tandem in x = L/4

Tandem in x = L/2 Tandem in x = L/8



Tandem in x = L/2

Tandem in x = L/2

Traffico[Load Model 1 – UNI ENV

1991-3:1995]

Permanentiportati

Vento

8/13

Simone Parise | Soluzione di minimo peso per ponti in struttura composita acciaio-calcestruzzoSimone Parise | Soluzione di minimo peso per ponti in struttura composita acciaio-calcestruzzo

Ottimizzazione delle sezioni

Caso Studio 3

𝑁GA𝜒I @ 𝑁JK𝛾MN

+ 𝑘II @𝑀I,GA + ∆𝑀I,GA𝜒RS @ 𝑀I,JK

𝛾MN

+ 𝑘IT @𝑀T,GA + ∆𝑀T,GA

𝑀T,JK𝛾MN

≤ 1

𝑁GA𝜒T @ 𝑁JK𝛾MN

+ 𝑘TI @𝑀I,GA + ∆𝑀I,GA𝜒RS @ 𝑀I,JK

𝛾MN

+ 𝑘TT @𝑀T,GA + ∆𝑀T,GA

𝑀T,JK𝛾MN

≤ 1

• Indice di sfruttamento di un elemento soggetto a presso-flessione biassiale:

• Indice di sfruttamento di un elemento soggetto a taglio:

𝑉GA𝑉WX,JA

≤ 1

Caso Studio 1

Caso Studio 2

Indice di Sfruttamento

0,00

0,50

0,70

0,90

1,00

9/13



0,00 0,50 0,70 0,90 1,00

Dimensionamento governato dalle fasi costruttive

Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2


Travi Longitudinali Principali

Travi Longitudinali – Modello A

Travi Longitudinali – Modello B – COMB_50W

Dimensionamento governato dalle fasi in esercizio

10/13



Controventi di piano superiori Caso Studio 1 – Modello A

Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2

Indice di Sfruttamento 0,00 0,50 0,70 0,90 1,00

Controvento di Piano Superiore

Diagramma di sforzo assiale N (compressione in rosso)Deformata flessionale in fase costruttiva

10/13



Controventi di piano inferiori Caso Studio 1 – Modello B

0,00 0,50 0,70 0,90 1,00

Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2


Controvento di Piano Inferiore

Diagramma di sforzo assiale N (compressione in rosso)Deformata torsionale COMB_51W

10/13



Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2


Sistema di Controvento Trasversale a K

Diagramma di sforzo assiale N (compressione in rosso)Deformata torsionale COMB_51W

10/13

Controventi trasversali a K– Modello B



M22 SOLETTA SLU

Caso Limite

Traversi disposti con passo 6 m Controventi per le fasi costruttive (ɸ25)

Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2


Traversi ad Anima Piena

kNm/m kNm/m

Traversi passo 6 m

Traversi passo 3 m

M12 SOLETTA SLU

Caso Limite

Traversi passo 6 m

Traversi passo 3 m

11/13

Traversi ad Anima Piena – Modello B



Caso Studio 3

Caso Studio 1

Caso Studio 2


12/13

Diagramma di Momento FlettenteDeformata torsionale COMB_25W

0,00 0,50 0,70 0,90 1,00

Traversi ad Anima Piena – Modello B

Traversi ad Anima Piena

1) Il Bi-momento è in grado di mobilitare la resistenza a torsione richiesta senza la necessità di conferire alla sezionecaratteristiche scatolari;

2) L’orditura della soletta in longitudinale ha permesso di ridurre considerevolente lo spessore della soletta;

3) Il problema è stato trattato da un punto di vista puramente strutturale. La soluzione al problema del minimo costo non ècosì semplicemente risolvibile in quanto funzione di una molteplicità di parametri.


TECNOLOGIA COSTRUTTIVA

PESO UNITARIO ACCIAIO (kg/mq)

DIFFERENZA PERCENTUALE

Caso Studio 1 190,9 +10,6% (+4,5%)Caso Studio 2 182,4 +6,5%Caso Studio 3 170,6

TECNOLOGIA COSTRUTTIVA

PESO UNITARIO SOLETTA (kg/mq)

DIFFERENZA PERCENTUALE

Caso Studio 1 948,8 +46,3%Caso Studio 2 948,8 +46,3%Caso Studio 3 509,5


Conclusioni 13/13


Grazie

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