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CONCEZIONE E OTTIMIZZAZIONEDI SISTEMI STRUTTURALI
Franco BontempiOrdinario di Tecnica delle Costruzioni
Facolta’ di Ingegneria Civile e IndustrialeSapienza Universita’ di Roma
2
3
bio
0/5
4
1983
5
1993
6
7
2003
2013
8
progetto
1/5
9
Processo di analisi e processo di sintesi (1)
DATI
CALCOLO
RISULTATI
START
END
START
END
MODIFICA
K=K+1
K=0
DATI
K
CALCOLO
RISULTATI
K
TESTSI’ NO
Pre-processing
Post-processing
10
Processo di analisi e processo di sintesi (2)
START
END
MODIFICA
K=K+1
K=0
DATI
K
CALCOLO
RISULTATI
K
TESTSI’ NO
AN
AL
ISI
SIN
TE
SI
11
Hadamard
12
13
S.L.E.
14
RESILIENCE
Time horizon
15
16
17
CONOSCENZA RICHIESTADA UN PROGETTO
EVOLUTIVO
CONOSCENZARICHESTA
DA UN PROGETTOINNOVATIVO
BASE DICONOSCENZA
ATTUALE
La crescita di conoscenze
18
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Evolutive vs Innovative Design
Northrop YB-49
20
21
22
23
24
Horten Ho 229
Northrop Grumman B-2 Spirit
25
26
Monoscocca
27
28
Struttura tubulare
29
Flexibility
30
Integrazione / Specializzazione (1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
33 34 35 36 37
41 42 43 44
11
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13
14
15
16
17
18
19
20
21 22 23 24 25
26 27 28 29
X
Z
L
h
31
F
F
F
F/5 F/5 F/5 F/5 F/5
32
Integrazione / Specializzazione (2)
htt
p:/
/ww
w.s
lides
har
e.n
et/V
inay
Sriv
asta
va7
/sh
angh
ai-t
ow
er-
faca
de
des
ign
pro
cess
11
10
20
11
33
34
35
strutture
2/5
36
37
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) 38
http://carat.st.bv.tum.de/caratuserswiki/index.php/Users:Structural_Optimization/General_Formulation
Design (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)
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STRUCTURAL SYSTEM
40
ALTI
41
4242
raccolta trasmissione stabilizzazione
ES.
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44
45
46
47
48
LOAD PATH
49
50
ES.
51
ES.
52
53
Multi-load path structure
54
55
5656
Load Path
FORMA
57
VETTORE
58
FLESSIONE
59
SUPERFICIE
60
regolare/singolare
3/5
61
TRAVE DI DE SAINT VENANT
L
D
d
H x
62
63
Drucker Beam Model
64
Principio di Saint Venant:trave a sezione compatta
A
B
C
b
F
F
C = F• b
F
F
2 • F
x
x
x
65
B-/D- Regions
A
B
C
D E
F
G
H
66
ES.
67
68
69
htt
p:/
/ww
w.l
em
ess
uri
er.
com
/cit
igro
up
_cen
ter
70
71
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criteri
4/5
73
74
Criteria for traction
1
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Connections
78
Criteria for compression
2
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83
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90
91
92
Deformability
D
In vs. Out of plane
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95
96
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98
9999
100
http://carat.st.bv.tum.de/caratuserswiki/index.php/Users:Structural_Optimization/General_Formulation
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)
101
102
micro
103
104104
105
macro
topology
sizing
ES.
106
107
108
109
110
DIAGRID systems
The Bow
111
112
113
114
Leadenhall Building
115
116
Criteria for flexion
3
117
118
119
ES.
flexural truss
120
121
lama di controventamento
122
Evolutive vs Innovative Design
123
Flexion basic
124
125
126
127
128
One location
129
The nature of optimum (1)
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The nature of optimum (2)
A sub-optimal solution
to a problem is one that is less than
perfect.
Slack situation: loose and not pulled tight.
131
Two location
132
htt
p:/
/en
.wik
ipe
dia
.org
/wik
i/M
ec
han
ical_
flo
or
133
134
D-region
Shear type
4
135
Shear type
136
Couplings
137
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More Couplings
139
140
Shear lag (1)
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143
ES.
144
wtc-hat-truss
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Shear lag (2)
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147
148
Tubes
149
150
151
Material distribution
F
152
Ribs
153
154
155
Toward mega
156
157
ES.
158
ES.
micro
159
macro
160
161
ES.
162 Th
e C
hin
a In
tern
ati
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al T
rus
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nd
In
ve
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en
t C
om
pa
ny (
CIT
IC)
Pla
za
, 1
99
7
conclusioni
5/5
163
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165
Grumman X 29
166
167
168
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171
172
173
• A conclusione del corso di Edifici In Cemento Armato (Laurea Edile Magistrale), la prof. ELENA MELE ha organizzato, lunedì 19 dicembre alle ore 13:30 a Piazzale Tecchio, il seminario Concezione e ottimizzazione di sistemi strutturali, che sarà tenuto dal prof. FRANCO BONTEMPI (Università di Roma La Sapienza).
• Sommario della lezione
• In questa lezione si presentano in maniera semplice e diretta i concetti che stanno alla base della concezione strutturale e le idee che possono permettere l’ottimizzazione di un sistema strutturale.
• Se è vero che gli aspetti che devono essere considerati in una progettazione sono i requisiti strutturali, i comportamenti meccanici elementari, gli aspetti critici della modellazione strutturale, l’impostazione della valutazione qualitativa e quantitativa delle prestazioni strutturali, questi temi devono essere amalgamati in una visione olistica, che presupponga prospettive di ordine superiore in cui entrano in gioco esperienza e conoscenza, per arrivare fino a indicazioni estetiche e interiori.
• Appare quindi essenziale avere concetti e idee chiare, anche semplici ma efficaci, capaci di affrontare direttamente i punti cruciali della progettazione di una struttura, vista come un sistema organico di parti ed elementi.
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CONCEZIONE E OTTIMIZZAZIONEDI SISTEMI STRUTTURALI
Franco BontempiOrdinario di Tecnica delle Costruzioni
Facolta’ di Ingegneria Civile e IndustrialeSapienza Universita’ di Roma
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