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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
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Costruzioni Metalliche
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3Ottimizzazione Strutturale
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AUGMENTATION
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X29
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Suchoj S-37/Su-47
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Device
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Ottimizzazione Strutturale
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Meso-Device
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Ottimizzazione Strutturale
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Global Device
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TMD
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Citycorp
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OPTIMIZATION ZERO
Plain introduction
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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.
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LOAD PATH
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Integrazione / Specializzazione
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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)
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Optimization Levels
• Micro-level:
local - sectional optimization / sizing
• Meso-level:
as above + morphology changes
• Macro-level:
as above + topologic changes
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http://carat.st.bv.tum.de/caratuserswiki/index.php/Users:Structural_Optimization/General_Formulation
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Sizing
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Shape optimization
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Es.
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Es.
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Dimensione topologica
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Topology
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Smoothing / Streamlining
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Engineering Design Phases
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Ingegnerizzazione
• Spessori minimi / massimi
• Lunghezze minime / massime
• Simmetrie
• Elementi industrializzati
• Procedure di realizzazione (forgiatura,
piegatura, saldabilita’, …)
• Costruibilita’
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Topological Optimization
Sequence
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Practice
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OPTIMIZATION
TECHNIQUES
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Direct Optimization (by function)
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Optimality Criteria (indirect)
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4LEVELS AND TECHNIQUES
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OTTIMIZZAZIONE
A LIVELLO SEZIONALE
Microlivello
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Geometry Parameter Based
Optimization
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Non-Parametric
Optimization
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Fully Stressed Design (FSD)
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FSD in action
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Hybrid optimization
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Es.
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Industrial α - sections
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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
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
14000000
0 200 400 600 800 1000 1200
A
W
Poly. (A)
Poly. (W)
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IPE / HEB
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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:
W
M
A
N
W
M
A
N
bot
top
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Limiti tensionali
• Le tensioni così ricavate devono sottostare
ad una limitazione dettata dal criterio di
resistenza scelto per il materiale:
bot
top
0
0
0
0
bot
bot
top
top
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Espressioni con sollecitazioni
4
3
2
1
0
0
0
0
WAMANW
WAMANW
WAMANW
WAMANW
W
M
A
N
W
M
A
N
bot
top
0
0
0
0
bot
bot
top
top
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Soluzione che soddisfa tutto
ii
Design max4,...1
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Nota
• 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.
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Taglio / Instabilita’
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Es.
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OTTIMIZZAZIONE
MORFOLOGICA
mesolivello
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Michell
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no morfologica
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no morfologica
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OTTIMIZAZIONE
TOPOLOGICA
Macrolivello
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Vincoli funzionali
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http://www.dezeen.com/2013/08/22/qatar-national-convention-centre-by-arata-
isozaki/
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OTTIMIZAZIONE
GENERATIVA
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Script
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Stro N
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