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Lezione #4:
modellazioni discrete
PONTI E GRANDI STRUTTURE - A.A. 2022/23
Prof. Ing. Franco Bontempi
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale
Università degli Studi di Roma La Sapienza
franco.bontempi@uniroma1.it
Index
•Part 0 – BASIS
•Part I – Trusswork & Gridwork
•Part II – Strut & Tie Models
•Part III – Stringer Panel Method
•Part IV - Applications
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Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
2
PARTE 0:
BASIS
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lezione #4: modellazioni discrete
3
Modelli di analisi e modelli di progetto
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lezione #4: modellazioni discrete
4
Analisi e Sintesi
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lezione #4: modellazioni discrete
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Structure Essential
• 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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lezione #4: modellazioni discrete
6
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
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
8
Load Path
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lezione #4: modellazioni discrete
9
Ottimizzazione topologica
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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B- e D- Regions
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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Principio di De Saint Venant (DSV)
• I sistemi A e B di carichi applicati sul corpo sono
staticamente equivalenti, ovvero hanno le stesse
risultanti globali.
A B
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lezione #4: modellazioni discrete
Principio di Saint Venant: trave a sezione compatta
A
B
C
b
F
F
C = F• b
F
F
2 • F
x
x
x
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
B-/D- Regions (1)
A
B
C
D E
F
G
H
1
2
3
4 5
6
7
8
22
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lezione #4: modellazioni discrete
B-/D- Regions (2)
A
B
C
D E
F
G
H
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lezione #4: modellazioni discrete
Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (1)
• L'analisi di un sistema strutturale complesso difficilmente può
essere condotto in un'unica fase.
• All'interno della struttura sono infatti presenti, generalmente, due
classi di regioni, che presentano comportamenti meccanici
qualitativamente differenti.
• Si possono infatti individuare le cosiddette:
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lezione #4: modellazioni discrete
Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (2)
• B-Regions: regioni dove lo stato di sforzo è conseguente ad un
regime deformativo semplice (con andamenti lineari); la lettera B
deriva da Bernoulli, che individuò insieme a Navier l'ipotesi sul
comportamento delle sezioni delle travi che ruotano, restando
piane;
• D-Regions: regioni dove l'assenza di una cinematica semplice,
comporta stati di sforzo comunque complessi; si hanno quindi
regioni genericamente sedi di stati di sforzo diffusivi, da cui deriva
la lettera D.
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lezione #4: modellazioni discrete
Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (3)
• Le D-regions sono tutte quelle zone di singolarità per la struttura,
ove si verificano discontinuità geometriche o di materiale, o dove
sono applicate forze concentrate, sia carichi che reazioni vincolari.
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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Basic stress diffusion mechanisms
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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Corners
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lezione #4: modellazioni discrete
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Corbels
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Structural parts
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lezione #4: modellazioni discrete
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Beam
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Beam safety checks
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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Impostazione basata su equivalenza elastica
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lezione #4: modellazioni discrete
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e
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Caratteristiche di un elemento finito (1)
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Caratteristiche di un elemento finito (1)
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lezione #4: modellazioni discrete
63
Approssimazione con tratti costanti
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lezione #4: modellazioni discrete
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Triangolo di Pascal
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lezione #4: modellazioni discrete
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Caratteristiche di un elemento finito (2)
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lezione #4: modellazioni discrete
66
Caratteristiche di un elemento finito (2)
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lezione #4: modellazioni discrete
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lezione #4: modellazioni discrete
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Raffinamento della modellazione
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lezione #4: modellazioni discrete
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Modalità di convergenza
Convergenza monotona dall’alto
Convergenza monotona dal basso
Convergenza non monotona
e.f. completi
e.f. completi e conformi
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lezione #4: modellazioni discrete
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Impostazione basata sull’analisi limite
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p
Presupposti
1) Il materiale ha comportamento perfettamente e indefinitamente plastico:
si è in presenza di duttilità infinita;
2) Non esistono effetti geometrici ovvero problemi di instabilità: non ci sono
ripercussione degli spostamenti (e delle deformazioni) sull’equilibrio.
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Teorema del limite inferiore(teorema statico)
• Se
i. esiste un sistema di carichi esterni in equilibrio con una distribuzione di
sforzi interni che non ecceda in alcun punto la resistenza del materiale,
segue che
1) il collasso non si verifica
2) il sistema di carichi esterni è minore o uguale al vero carico di collasso.
• Lo stato di sforzo interno non deve essere necessariamente quello che
effettivamente si verifica al collasso, ma solo essere equilibrato e compatibile
con la resistenza del materiale non appaiono le condizioni di congruenza.
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lezione #4: modellazioni discrete
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Teorema del limite superiore (teorema cinematico)
• Se esistono:
i. un sistema di carichi esterni e
ii. un meccanismo di collasso plastico tale che il lavoro dei carichi esterni
per un incremento di spostamento sia uguale al lavoro delle forze
interne,
segue che:
1) si verifica il collasso;
2) il sistema di carichi esterni è maggiore o uguale al vero carico di
collasso.
• Il meccanismo di collasso deve essere congruente, ma non necessariamente
quello reale; non appaiono le condizioni di equilibrio.
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lezione #4: modellazioni discrete
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Primo principio dell’analisi limite
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lezione #4: modellazioni discrete
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Secondo principio dell’analisi limite
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PARTE I:
TRUSSWORK & GRIDWORK
Elasticità
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Trusswork (Traliccio)
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Equivalenze
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Trusswork (1)
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Trusswork (2)
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Gridwork (Graticcio)
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lezione #4: modellazioni discrete
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Continuo vs. Discreto
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PARTE II:
STRUT AND TIE MODEL
(S&T)
Plasticità
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Traliccio di Morsch
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Travature
reticolari
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Equilibrio
sezionale
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Equivalenza
Equilibrio
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Principal Stresses
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Individuazione
diagonali
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101
Individuazione
correnti
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106
Cls
Acc
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Kupfer - Gerstle
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Kupfer - Gerstle
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Conseguenze
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Es.
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Es.
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Torsione
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S&T catalogue
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Example
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Example
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Elastic stress trajectories and the corresponding S&T
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Application of the load path method
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Example
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Risk of unacceptable width of cracks at discontinuities
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Centred concentrated load
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Eccentric concentrated load
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Centered opposite concentrated loads
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Eccentric opposite concentrated loads
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lezione #4: modellazioni discrete
130
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
131
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
132
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
133
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
134
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
135
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
136
Gerber saddle
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
137
Beam with recess
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
138
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
139
Walls under (a) compression and (b) tension.
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
140
Deep Beams
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
141
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
142
Deep beam with hole
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
143
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
144
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
145
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
146
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
147
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
148
Holes
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
149
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
150
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
151
3D Strut & Tie
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
152
Example of a 3D STM for a pile plinth
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
153
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
154
S&T at whole structure scale
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
155
Failure Criteria
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
156
Strut, Tie, Nodal zone
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
157
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
158
Compression stress field: (a) prism, (b) bottle, (c) fan
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
159
Geometric shapes of struts
Kupfer - Gerstle
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
160
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
161
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
162
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
163
Bottle-shaped strut
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
164
Types of struts in a beam web
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
165
Classification of nodes
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
166
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
167
Width of tie to determine dimensions of nodal zone
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
168
Anchor forces perpendicular to the plane of beam
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
169
Lap joint of tension reinforcement
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
170
Lap joint of compression reinforcement
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
171
Curved reinforcement with deviation forces
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
172
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
173
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
174
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
175
Modeling of continuous deep beam showing the possible locations of
openingswithout disturbing the flow of forces
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
176
Behavior of corner joint due opening moment
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
177
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
178
Stresses and cracking in a closing corner joint
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
179
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
180
Exterior beam column connection
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
181
Suggested anchorage of bars
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
182
PARTE III:
STRINGER PANEL METHOD
(SPM)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
183
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
184
Precursori elastici
Precursori plastici
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
185
Airframe Strinegr & Panel
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
186
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
187
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
188
Reinforced Concrete Plane Element
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
189
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
190
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
191
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
192
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
193
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
194
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
195
PARTE IV:
APPLICATIONS
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
196
Design of details
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
197
Testate
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
198
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
199
End Anchorage Zones (1)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
200
End Anchorage Zones (2)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
201
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
202
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
203
Testata morta
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
204
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
205
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
206
Ancoraggi intermedi (Blister)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
207
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
208
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
209
External anchor pocket
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
210
Anchor block
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
211
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
212
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
213
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
214
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
215
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
216
Spinte a vuoto
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
217
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
218
Diaphragm & Piers
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
219
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
220
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
221
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
222
Bridge Diaphragm (1)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
223
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
224
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
225
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
226
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
227
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
228
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
229
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
230
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
231
Bridge Diaphragm (2)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
232
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
233
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
234
EVOLUTION OF THE DESIGN
OF A CABLE-STAYED BRACKET
CONCEPTUAL DESIGN
Definition and optimization
of the structural configuration
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
237
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
238
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
239
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
240
STRUCTURAL SCHEME
Versione iniziale
Versione finale
beam SX beam DX
column
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
241
LOAD SCHEMES
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
SYM ASYM
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
242
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
243
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
244
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
245
STRUCTURAL PARTS
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
246
FIRST ANALYSIS (A):
two dimensional geometry
column
a
Vsd
Vsd
a/2
Vsd*=Vsd/2
Vsd* =Vsd/2
column
a
Vsd
Vsd
column
a
Vsd
Vsd
a/2
Vsd*=Vsd/2
Vsd* =Vsd/2
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
247
• the steel parts, the longitudinal bars and the stirrups are represented by
bars working both in tension and in compression, while concrete parts
are lumped into bars with no tension behavior;
• one model a segment of concrete column sufficient to extinguish the
diffusive effects connected with this D-region, i.e. until a B-region is
reached, governed by the so-called Bernoulli stress regime;
Mechanical modeling by S&T
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
248
S & T Model Definition
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
249
Strut & Tie Models
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
250
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
Strut & Tie Results
stirrups longitudinal bars
concrete
steel bracket
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
251
Hybrid models
Reinforcement
Bars
Vsd
Reinforcement
Bars
Vsd
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
252
Global response
End of external bracket displacement
-8,00
-7,00
-6,00
-5,00
-4,00
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
0 500 1000 1500 2000
Load [KN]
Uy
[mm]
Vsd=600 KN - th=8mm
Vsd=850 KN - th=10mm
Vsd=1050 KN - th=12mm
Vsd=1500 KN - th=18mm
Y
X
End of external bracket displacement
-8,00
-7,00
-6,00
-5,00
-4,00
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
0 500 1000 1500 2000
Load [KN]
Uy
[mm]
Vsd=600 KN - th=8mm
Vsd=850 KN - th=10mm
Vsd=1050 KN - th=12mm
Vsd=1500 KN - th=18mm
Y
X
Y
X
Y
X
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
253
Local response
>290
<-290
>290
<-290
>290
<-290
3/22/2023
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)
3/22/2023
Optimization Levels
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
254
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
255
EVOLUTION OF THE FORM (1)
600.0
250.0
15.0
60.2
70.0
145.0
56°
66°
50°
378.5
188.0
320.1
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
256
EVOLUTION OF THE FORM (2)
600.0
369.4
55°
66°
50°
224.4
15.0
60.0
70.0
145.0
280.0
399.4
126.0
100.8
195.0
230.7
188.0
69.7
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
257
EVOLUTION OF THE FORM (3)
Versione finale
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
258
CONSTRUCTABILITY (1)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
259
CONSTRUCTABILITY (2)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
260
CONSTRUCTABILITY (3)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
261
CONSTRUCTABILITY (3)
3/22/2023
STRUT & TIE
MODELING
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
263
STRUCTURAL MODELING (model #1)
Strut & Tie modeling of the stayed bracket
STEP #1 STEP #2
STEP #3 STEP #4
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
264
STRUCTURAL MODELING (model #2)
Alternative S&T modeling of the stayed bracket
STEP #1
STEP #3 STEP #4
STEP #2
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
265
STRUCTURAL MODELING (model #3)
Alternative S&T modeling of the stayed bracket
STEP #1
STEP #3 STEP #4
STEP #2
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
266
STRUCTURAL MODELING
OF CONCRETE PART (I):
trusswork discretization
ab
l
sl
A
A
a
b
sa
A
A
b
a
sb
A
A
b
a
b
a
b
a
d
d
y
y
x
x
2
2
2
2
2
8
3
2
3
8
3
2
3
8
3
2
,
,
,
=
=
=


































=
−
=
−
=
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
267
4
3
2
1
,
,
, u
u
u
u
VI
V
IV
III
II
I
N
N
N
N
N
N ,
,
,
,
,
a
x
y
u
x

 


=
b
y
y
v
y

 


=
a
b
x
v
y
u y
x


 +



+


=
b
l
a
N
N
N
N
N
VI
V
II
I
x

+
+
+
=












a
l
b
N
N
N
N
N
VI
V
IV
III
y

+
+
+
=












l
N
N
N VI
V
xy
−
=
xy
y
x N
N
N ,
,
STRUCTURAL MODELING
OF CONCRETE PART (II):
stress representation
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
268
LOADING SYSTEMS: SYM.
Reinforcment
Bars
Vsd
C + Steel
C
Steel
Vsd
Vsd
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
269
LOADING SYSTEMS: ASYM.
Reinforcment
Bars
C + Steel
C
Steel
Vsd Vsd
Model S&T #1
Results for SYM
loading system
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
271
Vsd = 1050 kN – cap element stress
• max tension = 389,7 MPa
• min compression = -232,5 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
272
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
• max tension = 96,3 MPa
• min compression = -59,1 MPa
stirrups longitudinal
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
273
Vsd = 1050 kN – concrete stress
• max tension = 0 MPa
• min compression = -17,7 MPa
Model S&T #1
Results for ASYM
loading system
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
275
Vsd = 1050 kN – cap element stress
• max tension = 228,1 MPa
• min compression = -424,3 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
276
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
stirrups longitudinal
• max tension = 280,9 MPa
• min compression = -125,4 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
277
Vsd = 1050 kN – concrete stress
• max tension = 0 MPa
• min compression = -25,1 MPa
Model S&T #2
Results for SYM
loading system
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
279
Vsd = 1050 kN – cap element stress
• max tension = 422,1 MPa
• min compression = -295,7 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
280
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
stirrups longitudinal
• max tension = 143,9 MPa
• min compression = -49,4 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
281
Vsd = 1050 kN – concrete stress
• max tension = 0 MPa
• min compression = -19,8 MPa
Model S&T #2
Results for ASYM
loading system
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
283
Vsd = 1050 kN – cap element stress
• max tension = 631,8 MPa
• min compression = -718,7 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
284
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
• max tension = 331,3 MPa
• min compression = -115,5 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
285
Vsd = 1050 kN – concrete stress
• max tension = 0 MPa
• min compression = -23,1 MPa
Model S&T #3
Results for SYM
loading system
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
287
Vsd = 1050 kN – cap element stress
• max tension = 380,1 MPa
• min compression = -303,7 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
288
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
stirrups longitudinal
• max tension = 120 MPa
• min compression = -83,6 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
289
Vsd = 1050 kN – concrete stress
• max tension = 0 MPa
• min compression = -28,8 MPa
FINITE ELEMENT
ANALYSIS BY
SUBSTRUCTING
TECHNIQUE AND S&T
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
291
STRUCTURAL MODELING
Reinforcement
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
292
STRUCTURAL MODELING: CAP
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
293
RIGID
LINKS
BEAM ELEMENTS
STRUCTURAL MODELING: LINKS
ELASTIC MODELS
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
295
Reinforcement
Vsd Vsd
C + Steel
C
Steel
Vsd
SYMMETRIC CONFIGURATION
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
296
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
elastic analysis (stress X)
>290
<-290
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
297
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
elastic analysis (stress Y)
>290
<-290
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
298
>290
<-290
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
elastic analysis (Von Mises) (I)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
299
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
elastic analysis (Von Mises) (II)
>580
<-580
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
300
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
stirrups longitudinal
• max tension = 96,6 MPa
• min compression = -61,3 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
301
concrete
• max tension = 0 MPa
• min compression = -18,2 MPa
• tension = 582,7 MPa
Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
302
SUMMARY OF RESULTS (SYM) Vsd= 1050 kN
SIMM Vsd= 1050 kN Limit
Model 1 substruct Design
SMAXBIEL [N/mm^2] 582,71 582,72 580
TENSION [kN] 696,1 696,1
SMAXTEL
(SMTEL_x)
[N/mm^2] 389,75 653,2 290
TENSION [kN] 423,2 388,07
only “substructured” SMTEL_y [N/mm^2] 291,5 290
only “model 1” SMINTEL [N/mm^2] -232,46 -290
only “substructured” SmTEL_x [N/mm^2] -530,4 -290
only “substructured” SmTEL_y [N/mm^2] -641,62 -290
SMAXSTAF [N/mm^2] 96,3 90,32 374
SMINSTAF [N/mm^2] -0,02 -6,93 - 374
SMAXLONG [N/mm^2] -52,93 -55,52 374
SMINLONG [N/mm^2] -59,16 -61,29 - 374
SMAXCLS [N/mm^2] 0 0 1,5
SMINCLS [N/mm^2] -17,72 -18,21 -28
Linear elastic Steel
ELASTO-PLASTIC MODELS
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
304
ELASTIC- PLASTIC MATERIAL LAW
WITH VON MISES CRITERION
62519
.
4
]
N/mm
[
10000
max
2
max
=
=


00138
.
0
]
N/mm
[
290 2
=
=
y
y


]
[N/mm
210000 2
0 =
E
*
100
/
1 0
1 E
E =


x10^(-3)
E0
E1
y

y

max

3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
305
>290
<-290
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
e-plastic analysis (stress X)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
306
>290
<-290
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
e-plastic analysis (stress Y)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
307
>290
<-290
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
e-plastic analysis (Von Mises) (I)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
308
>580
<-580
Vsd = 1050 kN – cap element stress:
e-plastic analysis (Von Mises) (II)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
309
Vsd = 1050 kN – cap element strain:
e-plastic analysis (Von Mises strain)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
310
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
• max tension = 132 MPa
• min compression = -54,9 MPa
stirrups longitudinal
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
311
Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress
concrete
• max tension = 0 MPa
• min compression = -19,8 MPa
• tension = 582,7 MPa
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
312
SUMMARY OF RESULTS (SYM) Vsd= 1050 kN
SIMM Vsd= 1050 kN Limit
Model elastic e-plastic Design
SMAXBIEL [N/mm^2] 582,72 582,72 580
TENSION [kN] 696,1 696,1
SMTEL_x [N/mm^2] 653,2 560 290
TENSION [kN] 388,07 371,09
SMTEL_y [N/mm^2] 291,5 324,26 290
SmTEL_x [N/mm^2] -530,4 -515,65 -290
SmTEL_y [N/mm^2] -641,62 -632,07 -290
SMAXSTAF [N/mm^2] 90,32 122,93 374
SMINSTAF [N/mm^2] -6,93 15,55 - 374
SMAXLONG [N/mm^2] -55,52 -42,81 374
SMINLONG [N/mm^2] -61,29 -54,89 - 374
SMAXCLS [N/mm^2] 0 0 1,5
SMINCLS [N/mm^2] -18,21 -19,77 -28
elastic steel
e-plastic steel
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
313
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Uy
Load application
Structural response (1)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
314
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Ux
Spigolo alto
Structural response (2)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
315
0,000
0,001
0,001
0,002
0,002
0,003
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Elastic
Strain_x
Centre of Diaphram
-0,010
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Plastic
Strain_x
Centre of Diaphram
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Total
Strain_x
Centre of Diaphram
Structural response (3)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
316
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0,0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500 0,0600
Total Strain_x
Stress_x
Centre of Diaphram
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Stress_x
Centre of Diaphram
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0 200 400 600 800 1000 1200
Load
Total
Strain_x
Centre of Diaphram
Structural response (4)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
317
C + Steel
C
Steel
Vsd
ASYMMETRIC CONFIGURATION
Reinforcement Bars
Vsd
e-plastic steel
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
318
Vsd = 1050 kN – cap element stress
e-plastic analysis (stress X)
>290
<-290
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
319
Vsd = 1050 kN – cap element stress
e-plastic analysis (stress Y)
>290
<-290
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
320
>290
<-290
Vsd = 1050 kN – cap element stress
e-plastic analysis (Von Mises) (I)
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
321
Vsd = 1050 kN – cap element stress
e-plastic analysis (Von Mises) (II)
>580
<-580
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
322
Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress
• max tension = 348,9 MPa
• min compression = -116,1 MPa
stirrups longitudinal
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione
#4: modellazioni discrete
323
• max tension = 0 MPa
• min compression = -23,5 MPa
• tension = 582,7 MPa
Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress
concrete
CONCLUSIONI
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
324
Index
•Part 0 – BASIS
•Part I – Trusswork & Gridwork
•Part II – Strut & Tie Models
•Part III – Stringer Panel Method
•Part IV - Applications
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
325
https://sites.google.com/a/uniroma1.it/francobontempi/
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
326
https://www.youtube.com/channel/UCW3IyXTBJVIiS6OZeSdIN7g
3/22/2023
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
327
https://fr.linkedin.com/in/francobontempi
Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23
lezione #4: modellazioni discrete
3/22/2023 328
Lezione #4:
modellazioni discrete
PONTI E GRANDI STRUTTURE - A.A. 2022/23
Prof. Ing. Franco Bontempi
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale
Università degli Studi di Roma La Sapienza
franco.bontempi@uniroma1.it

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  • 1. Lezione #4: modellazioni discrete PONTI E GRANDI STRUTTURE - A.A. 2022/23 Prof. Ing. Franco Bontempi Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale Università degli Studi di Roma La Sapienza franco.bontempi@uniroma1.it
  • 2. Index •Part 0 – BASIS •Part I – Trusswork & Gridwork •Part II – Strut & Tie Models •Part III – Stringer Panel Method •Part IV - Applications 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 2
  • 3. PARTE 0: BASIS 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 3
  • 4. Modelli di analisi e modelli di progetto 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 4
  • 5. Analisi e Sintesi 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 5
  • 6. 3/22/2023 Structure Essential • 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) Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 6
  • 7. 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) 3/22/2023 Optimization Levels Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 7
  • 8. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 8
  • 9. Load Path 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 9
  • 10. Ottimizzazione topologica Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 10 3/22/2023
  • 11. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 11
  • 12. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 12
  • 13. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 13
  • 14. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 14
  • 15. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 15
  • 16. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 16
  • 17. B- e D- Regions 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 17
  • 18. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 18
  • 19. Principio di De Saint Venant (DSV) • I sistemi A e B di carichi applicati sul corpo sono staticamente equivalenti, ovvero hanno le stesse risultanti globali. A B 19 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 20. Principio di Saint Venant: trave a sezione compatta A B C b F F C = F• b F F 2 • F x x x 20 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 21. 3/22/2023 21 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 22. B-/D- Regions (1) A B C D E F G H 1 2 3 4 5 6 7 8 22 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 23. B-/D- Regions (2) A B C D E F G H 23 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 24. Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (1) • L'analisi di un sistema strutturale complesso difficilmente può essere condotto in un'unica fase. • All'interno della struttura sono infatti presenti, generalmente, due classi di regioni, che presentano comportamenti meccanici qualitativamente differenti. • Si possono infatti individuare le cosiddette: 24 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 25. Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (2) • B-Regions: regioni dove lo stato di sforzo è conseguente ad un regime deformativo semplice (con andamenti lineari); la lettera B deriva da Bernoulli, che individuò insieme a Navier l'ipotesi sul comportamento delle sezioni delle travi che ruotano, restando piane; • D-Regions: regioni dove l'assenza di una cinematica semplice, comporta stati di sforzo comunque complessi; si hanno quindi regioni genericamente sedi di stati di sforzo diffusivi, da cui deriva la lettera D. 25 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 26. Suddivisione della struttura in B- e D-Regions (3) • Le D-regions sono tutte quelle zone di singolarità per la struttura, ove si verificano discontinuità geometriche o di materiale, o dove sono applicate forze concentrate, sia carichi che reazioni vincolari. 26 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 27. 3/22/2023 27 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete
  • 28. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 28
  • 29. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 29
  • 30. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 30
  • 31. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 31
  • 32. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 32
  • 33. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 33 Basic stress diffusion mechanisms
  • 34. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 34
  • 35. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 35
  • 36. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 36
  • 37. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 37
  • 38. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 38 Corners
  • 39. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 39
  • 40. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 40
  • 41. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 41 Corbels
  • 42. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 42
  • 43. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 43
  • 44. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 44
  • 45. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 45
  • 46. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 46 Structural parts
  • 47. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 47
  • 48. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 48
  • 49. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 49
  • 50. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 50 Beam
  • 51. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 51
  • 52. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 52 Beam safety checks
  • 53. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 53
  • 54. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 54
  • 55. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 55
  • 56. Impostazione basata su equivalenza elastica 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 56 e
  • 57. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 57
  • 58. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 58
  • 59. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 59
  • 60. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 60
  • 61. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 61
  • 62. Caratteristiche di un elemento finito (1) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 62
  • 63. Caratteristiche di un elemento finito (1) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 63
  • 64. Approssimazione con tratti costanti 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 64
  • 65. Triangolo di Pascal 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 65
  • 66. Caratteristiche di un elemento finito (2) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 66
  • 67. Caratteristiche di un elemento finito (2) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 67
  • 68. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 68
  • 69. Raffinamento della modellazione 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 69
  • 70. Modalità di convergenza Convergenza monotona dall’alto Convergenza monotona dal basso Convergenza non monotona e.f. completi e.f. completi e conformi 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 70
  • 71. Impostazione basata sull’analisi limite 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 71 p
  • 72. Presupposti 1) Il materiale ha comportamento perfettamente e indefinitamente plastico: si è in presenza di duttilità infinita; 2) Non esistono effetti geometrici ovvero problemi di instabilità: non ci sono ripercussione degli spostamenti (e delle deformazioni) sull’equilibrio. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 72
  • 73. Teorema del limite inferiore(teorema statico) • Se i. esiste un sistema di carichi esterni in equilibrio con una distribuzione di sforzi interni che non ecceda in alcun punto la resistenza del materiale, segue che 1) il collasso non si verifica 2) il sistema di carichi esterni è minore o uguale al vero carico di collasso. • Lo stato di sforzo interno non deve essere necessariamente quello che effettivamente si verifica al collasso, ma solo essere equilibrato e compatibile con la resistenza del materiale non appaiono le condizioni di congruenza. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 73
  • 74. Teorema del limite superiore (teorema cinematico) • Se esistono: i. un sistema di carichi esterni e ii. un meccanismo di collasso plastico tale che il lavoro dei carichi esterni per un incremento di spostamento sia uguale al lavoro delle forze interne, segue che: 1) si verifica il collasso; 2) il sistema di carichi esterni è maggiore o uguale al vero carico di collasso. • Il meccanismo di collasso deve essere congruente, ma non necessariamente quello reale; non appaiono le condizioni di equilibrio. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 74
  • 75. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 75
  • 76. Primo principio dell’analisi limite 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 76
  • 77. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 77
  • 78. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 78
  • 79. Secondo principio dell’analisi limite 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 79
  • 80. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 80
  • 81. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 81
  • 82. PARTE I: TRUSSWORK & GRIDWORK Elasticità 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 82
  • 83. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 83
  • 84. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 84
  • 85. Trusswork (Traliccio) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 85
  • 86. Equivalenze 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 86
  • 87. Trusswork (1) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 87
  • 88. Trusswork (2) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 88
  • 89. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 89
  • 90. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 90
  • 91. Gridwork (Graticcio) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 91
  • 92. Continuo vs. Discreto 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 92
  • 93. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 93
  • 94. PARTE II: STRUT AND TIE MODEL (S&T) Plasticità 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 94
  • 95. Traliccio di Morsch 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 95
  • 96. Travature reticolari 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 96
  • 97. Equilibrio sezionale 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 97
  • 98. Equivalenza Equilibrio 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 98
  • 99. Principal Stresses 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 99
  • 100. Individuazione diagonali 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 100
  • 101. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 101
  • 102. Individuazione correnti 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 102
  • 103. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 103
  • 104. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 104
  • 105. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 105
  • 106. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 106
  • 107. Cls Acc 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 107
  • 108. Kupfer - Gerstle 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 108
  • 109. Kupfer - Gerstle 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 109
  • 110. Conseguenze 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 110
  • 111. Es. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 111
  • 112. Es. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 112
  • 113. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 113
  • 114. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 114
  • 115. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 115
  • 116. Torsione 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 116
  • 117. S&T catalogue 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 117
  • 118. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 118
  • 119. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 119
  • 120. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 120
  • 121. Example 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 121
  • 122. Example 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 122
  • 123. Elastic stress trajectories and the corresponding S&T 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 123
  • 124. Application of the load path method 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 124
  • 125. Example 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 125
  • 126. Risk of unacceptable width of cracks at discontinuities 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 126
  • 127. Centred concentrated load 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 127
  • 128. Eccentric concentrated load 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 128
  • 129. Centered opposite concentrated loads 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 129
  • 130. Eccentric opposite concentrated loads 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 130
  • 131. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 131
  • 132. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 132
  • 133. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 133
  • 134. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 134
  • 135. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 135
  • 136. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 136
  • 137. Gerber saddle 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 137
  • 138. Beam with recess 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 138
  • 139. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 139
  • 140. Walls under (a) compression and (b) tension. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 140
  • 141. Deep Beams 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 141
  • 142. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 142
  • 143. Deep beam with hole 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 143
  • 144. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 144
  • 145. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 145
  • 146. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 146
  • 147. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 147
  • 148. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 148
  • 149. Holes 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 149
  • 150. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 150
  • 151. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 151
  • 152. 3D Strut & Tie 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 152
  • 153. Example of a 3D STM for a pile plinth 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 153
  • 154. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 154
  • 155. S&T at whole structure scale 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 155
  • 156. Failure Criteria 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 156
  • 157. Strut, Tie, Nodal zone 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 157
  • 158. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 158 Compression stress field: (a) prism, (b) bottle, (c) fan
  • 159. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 159 Geometric shapes of struts
  • 160. Kupfer - Gerstle 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 160
  • 161. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 161
  • 162. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 162
  • 163. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 163 Bottle-shaped strut
  • 164. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 164 Types of struts in a beam web
  • 165. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 165 Classification of nodes
  • 166. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 166
  • 167. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 167 Width of tie to determine dimensions of nodal zone
  • 168. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 168 Anchor forces perpendicular to the plane of beam
  • 169. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 169 Lap joint of tension reinforcement
  • 170. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 170 Lap joint of compression reinforcement
  • 171. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 171 Curved reinforcement with deviation forces
  • 172. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 172
  • 173. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 173
  • 174. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 174
  • 175. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 175 Modeling of continuous deep beam showing the possible locations of openingswithout disturbing the flow of forces
  • 176. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 176 Behavior of corner joint due opening moment
  • 177. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 177
  • 178. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 178 Stresses and cracking in a closing corner joint
  • 179. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 179
  • 180. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 180 Exterior beam column connection
  • 181. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 181 Suggested anchorage of bars
  • 182. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 182
  • 183. PARTE III: STRINGER PANEL METHOD (SPM) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 183
  • 184. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 184 Precursori elastici
  • 185. Precursori plastici 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 185
  • 186. Airframe Strinegr & Panel 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 186
  • 187. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 187
  • 188. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 188
  • 189. Reinforced Concrete Plane Element 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 189
  • 190. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 190
  • 191. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 191
  • 192. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 192
  • 193. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 193
  • 194. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 194
  • 195. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 195
  • 196. PARTE IV: APPLICATIONS 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 196
  • 197. Design of details 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 197
  • 198. Testate 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 198
  • 199. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 199
  • 200. End Anchorage Zones (1) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 200
  • 201. End Anchorage Zones (2) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 201
  • 202. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 202
  • 203. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 203
  • 204. Testata morta 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 204
  • 205. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 205
  • 206. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 206
  • 207. Ancoraggi intermedi (Blister) 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 207
  • 208. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 208
  • 209. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 209
  • 210. External anchor pocket 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 210
  • 211. Anchor block 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 211
  • 212. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 212
  • 213. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 213
  • 214. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 214
  • 215. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 215
  • 216. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 216
  • 217. Spinte a vuoto 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 217
  • 218. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 218
  • 219. Diaphragm & Piers 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 219
  • 220. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 220
  • 221. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 221
  • 222. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 222 Bridge Diaphragm (1)
  • 223. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 223
  • 224. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 224
  • 225. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 225
  • 226. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 226
  • 227. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 227
  • 228. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 228
  • 229. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 229
  • 230. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 230
  • 231. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 231 Bridge Diaphragm (2)
  • 232. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 232
  • 233. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 233
  • 234. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 234
  • 235. EVOLUTION OF THE DESIGN OF A CABLE-STAYED BRACKET
  • 236. CONCEPTUAL DESIGN Definition and optimization of the structural configuration
  • 237. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 237
  • 238. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 238
  • 239. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 239
  • 240. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 240 STRUCTURAL SCHEME Versione iniziale Versione finale beam SX beam DX column 3/22/2023
  • 241. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 241 LOAD SCHEMES Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd SYM ASYM 3/22/2023
  • 242. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 242 3/22/2023
  • 243. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 243 3/22/2023
  • 244. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 244 3/22/2023
  • 245. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 245 STRUCTURAL PARTS 3/22/2023
  • 246. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 246 FIRST ANALYSIS (A): two dimensional geometry column a Vsd Vsd a/2 Vsd*=Vsd/2 Vsd* =Vsd/2 column a Vsd Vsd column a Vsd Vsd a/2 Vsd*=Vsd/2 Vsd* =Vsd/2 3/22/2023
  • 247. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 247 • the steel parts, the longitudinal bars and the stirrups are represented by bars working both in tension and in compression, while concrete parts are lumped into bars with no tension behavior; • one model a segment of concrete column sufficient to extinguish the diffusive effects connected with this D-region, i.e. until a B-region is reached, governed by the so-called Bernoulli stress regime; Mechanical modeling by S&T 3/22/2023
  • 248. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 248 S & T Model Definition 3/22/2023
  • 249. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 249 Strut & Tie Models Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd 3/22/2023
  • 250. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 250 Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd Strut & Tie Results stirrups longitudinal bars concrete steel bracket 3/22/2023
  • 251. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 251 Hybrid models Reinforcement Bars Vsd Reinforcement Bars Vsd 3/22/2023
  • 252. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 252 Global response End of external bracket displacement -8,00 -7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 0 500 1000 1500 2000 Load [KN] Uy [mm] Vsd=600 KN - th=8mm Vsd=850 KN - th=10mm Vsd=1050 KN - th=12mm Vsd=1500 KN - th=18mm Y X End of external bracket displacement -8,00 -7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 0 500 1000 1500 2000 Load [KN] Uy [mm] Vsd=600 KN - th=8mm Vsd=850 KN - th=10mm Vsd=1050 KN - th=12mm Vsd=1500 KN - th=18mm Y X Y X Y X 3/22/2023
  • 253. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 253 Local response >290 <-290 >290 <-290 >290 <-290 3/22/2023
  • 254. 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) 3/22/2023 Optimization Levels Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 254
  • 255. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 255 EVOLUTION OF THE FORM (1) 600.0 250.0 15.0 60.2 70.0 145.0 56° 66° 50° 378.5 188.0 320.1 3/22/2023
  • 256. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 256 EVOLUTION OF THE FORM (2) 600.0 369.4 55° 66° 50° 224.4 15.0 60.0 70.0 145.0 280.0 399.4 126.0 100.8 195.0 230.7 188.0 69.7 3/22/2023
  • 257. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 257 EVOLUTION OF THE FORM (3) Versione finale 3/22/2023
  • 258. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 258 CONSTRUCTABILITY (1) 3/22/2023
  • 259. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 259 CONSTRUCTABILITY (2) 3/22/2023
  • 260. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 260 CONSTRUCTABILITY (3) 3/22/2023
  • 261. Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 261 CONSTRUCTABILITY (3) 3/22/2023
  • 263. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 263 STRUCTURAL MODELING (model #1) Strut & Tie modeling of the stayed bracket STEP #1 STEP #2 STEP #3 STEP #4
  • 264. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 264 STRUCTURAL MODELING (model #2) Alternative S&T modeling of the stayed bracket STEP #1 STEP #3 STEP #4 STEP #2
  • 265. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 265 STRUCTURAL MODELING (model #3) Alternative S&T modeling of the stayed bracket STEP #1 STEP #3 STEP #4 STEP #2
  • 266. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 266 STRUCTURAL MODELING OF CONCRETE PART (I): trusswork discretization ab l sl A A a b sa A A b a sb A A b a b a b a d d y y x x 2 2 2 2 2 8 3 2 3 8 3 2 3 8 3 2 , , , = = =                                   = − = − =
  • 267. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 267 4 3 2 1 , , , u u u u VI V IV III II I N N N N N N , , , , , a x y u x      = b y y v y      = a b x v y u y x    +    +   = b l a N N N N N VI V II I x  + + + =             a l b N N N N N VI V IV III y  + + + =             l N N N VI V xy − = xy y x N N N , , STRUCTURAL MODELING OF CONCRETE PART (II): stress representation
  • 268. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 268 LOADING SYSTEMS: SYM. Reinforcment Bars Vsd C + Steel C Steel Vsd Vsd
  • 269. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 269 LOADING SYSTEMS: ASYM. Reinforcment Bars C + Steel C Steel Vsd Vsd
  • 270. Model S&T #1 Results for SYM loading system
  • 271. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 271 Vsd = 1050 kN – cap element stress • max tension = 389,7 MPa • min compression = -232,5 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 272. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 272 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress • max tension = 96,3 MPa • min compression = -59,1 MPa stirrups longitudinal
  • 273. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 273 Vsd = 1050 kN – concrete stress • max tension = 0 MPa • min compression = -17,7 MPa
  • 274. Model S&T #1 Results for ASYM loading system
  • 275. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 275 Vsd = 1050 kN – cap element stress • max tension = 228,1 MPa • min compression = -424,3 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 276. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 276 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress stirrups longitudinal • max tension = 280,9 MPa • min compression = -125,4 MPa
  • 277. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 277 Vsd = 1050 kN – concrete stress • max tension = 0 MPa • min compression = -25,1 MPa
  • 278. Model S&T #2 Results for SYM loading system
  • 279. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 279 Vsd = 1050 kN – cap element stress • max tension = 422,1 MPa • min compression = -295,7 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 280. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 280 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress stirrups longitudinal • max tension = 143,9 MPa • min compression = -49,4 MPa
  • 281. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 281 Vsd = 1050 kN – concrete stress • max tension = 0 MPa • min compression = -19,8 MPa
  • 282. Model S&T #2 Results for ASYM loading system
  • 283. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 283 Vsd = 1050 kN – cap element stress • max tension = 631,8 MPa • min compression = -718,7 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 284. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 284 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress • max tension = 331,3 MPa • min compression = -115,5 MPa
  • 285. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 285 Vsd = 1050 kN – concrete stress • max tension = 0 MPa • min compression = -23,1 MPa
  • 286. Model S&T #3 Results for SYM loading system
  • 287. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 287 Vsd = 1050 kN – cap element stress • max tension = 380,1 MPa • min compression = -303,7 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 288. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 288 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress stirrups longitudinal • max tension = 120 MPa • min compression = -83,6 MPa
  • 289. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 289 Vsd = 1050 kN – concrete stress • max tension = 0 MPa • min compression = -28,8 MPa
  • 291. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 291 STRUCTURAL MODELING Reinforcement
  • 292. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 292 STRUCTURAL MODELING: CAP
  • 293. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 293 RIGID LINKS BEAM ELEMENTS STRUCTURAL MODELING: LINKS
  • 295. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 295 Reinforcement Vsd Vsd C + Steel C Steel Vsd SYMMETRIC CONFIGURATION
  • 296. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 296 Vsd = 1050 kN – cap element stress: elastic analysis (stress X) >290 <-290
  • 297. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 297 Vsd = 1050 kN – cap element stress: elastic analysis (stress Y) >290 <-290
  • 298. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 298 >290 <-290 Vsd = 1050 kN – cap element stress: elastic analysis (Von Mises) (I)
  • 299. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 299 Vsd = 1050 kN – cap element stress: elastic analysis (Von Mises) (II) >580 <-580
  • 300. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 300 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress stirrups longitudinal • max tension = 96,6 MPa • min compression = -61,3 MPa
  • 301. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 301 concrete • max tension = 0 MPa • min compression = -18,2 MPa • tension = 582,7 MPa Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress
  • 302. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 302 SUMMARY OF RESULTS (SYM) Vsd= 1050 kN SIMM Vsd= 1050 kN Limit Model 1 substruct Design SMAXBIEL [N/mm^2] 582,71 582,72 580 TENSION [kN] 696,1 696,1 SMAXTEL (SMTEL_x) [N/mm^2] 389,75 653,2 290 TENSION [kN] 423,2 388,07 only “substructured” SMTEL_y [N/mm^2] 291,5 290 only “model 1” SMINTEL [N/mm^2] -232,46 -290 only “substructured” SmTEL_x [N/mm^2] -530,4 -290 only “substructured” SmTEL_y [N/mm^2] -641,62 -290 SMAXSTAF [N/mm^2] 96,3 90,32 374 SMINSTAF [N/mm^2] -0,02 -6,93 - 374 SMAXLONG [N/mm^2] -52,93 -55,52 374 SMINLONG [N/mm^2] -59,16 -61,29 - 374 SMAXCLS [N/mm^2] 0 0 1,5 SMINCLS [N/mm^2] -17,72 -18,21 -28 Linear elastic Steel
  • 304. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 304 ELASTIC- PLASTIC MATERIAL LAW WITH VON MISES CRITERION 62519 . 4 ] N/mm [ 10000 max 2 max = =   00138 . 0 ] N/mm [ 290 2 = = y y   ] [N/mm 210000 2 0 = E * 100 / 1 0 1 E E =   x10^(-3) E0 E1 y  y  max 
  • 305. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 305 >290 <-290 Vsd = 1050 kN – cap element stress: e-plastic analysis (stress X)
  • 306. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 306 >290 <-290 Vsd = 1050 kN – cap element stress: e-plastic analysis (stress Y)
  • 307. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 307 >290 <-290 Vsd = 1050 kN – cap element stress: e-plastic analysis (Von Mises) (I)
  • 308. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 308 >580 <-580 Vsd = 1050 kN – cap element stress: e-plastic analysis (Von Mises) (II)
  • 309. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 309 Vsd = 1050 kN – cap element strain: e-plastic analysis (Von Mises strain)
  • 310. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 310 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress • max tension = 132 MPa • min compression = -54,9 MPa stirrups longitudinal
  • 311. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 311 Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress concrete • max tension = 0 MPa • min compression = -19,8 MPa • tension = 582,7 MPa
  • 312. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 312 SUMMARY OF RESULTS (SYM) Vsd= 1050 kN SIMM Vsd= 1050 kN Limit Model elastic e-plastic Design SMAXBIEL [N/mm^2] 582,72 582,72 580 TENSION [kN] 696,1 696,1 SMTEL_x [N/mm^2] 653,2 560 290 TENSION [kN] 388,07 371,09 SMTEL_y [N/mm^2] 291,5 324,26 290 SmTEL_x [N/mm^2] -530,4 -515,65 -290 SmTEL_y [N/mm^2] -641,62 -632,07 -290 SMAXSTAF [N/mm^2] 90,32 122,93 374 SMINSTAF [N/mm^2] -6,93 15,55 - 374 SMAXLONG [N/mm^2] -55,52 -42,81 374 SMINLONG [N/mm^2] -61,29 -54,89 - 374 SMAXCLS [N/mm^2] 0 0 1,5 SMINCLS [N/mm^2] -18,21 -19,77 -28 elastic steel e-plastic steel
  • 313. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 313 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Uy Load application Structural response (1)
  • 314. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 314 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Ux Spigolo alto Structural response (2)
  • 315. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 315 0,000 0,001 0,001 0,002 0,002 0,003 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Elastic Strain_x Centre of Diaphram -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Plastic Strain_x Centre of Diaphram 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Total Strain_x Centre of Diaphram Structural response (3)
  • 316. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 316 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0,0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500 0,0600 Total Strain_x Stress_x Centre of Diaphram 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Stress_x Centre of Diaphram 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0 200 400 600 800 1000 1200 Load Total Strain_x Centre of Diaphram Structural response (4)
  • 317. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 317 C + Steel C Steel Vsd ASYMMETRIC CONFIGURATION Reinforcement Bars Vsd e-plastic steel
  • 318. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 318 Vsd = 1050 kN – cap element stress e-plastic analysis (stress X) >290 <-290
  • 319. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 319 Vsd = 1050 kN – cap element stress e-plastic analysis (stress Y) >290 <-290
  • 320. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 320 >290 <-290 Vsd = 1050 kN – cap element stress e-plastic analysis (Von Mises) (I)
  • 321. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 321 Vsd = 1050 kN – cap element stress e-plastic analysis (Von Mises) (II) >580 <-580
  • 322. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 322 Vsd = 1050 kN – reinforcement bar stress • max tension = 348,9 MPa • min compression = -116,1 MPa stirrups longitudinal
  • 323. 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 323 • max tension = 0 MPa • min compression = -23,5 MPa • tension = 582,7 MPa Vsd = 1050 kN – ties and concrete stress concrete
  • 324. CONCLUSIONI 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 324
  • 325. Index •Part 0 – BASIS •Part I – Trusswork & Gridwork •Part II – Strut & Tie Models •Part III – Stringer Panel Method •Part IV - Applications 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 325
  • 326. https://sites.google.com/a/uniroma1.it/francobontempi/ 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 326
  • 327. https://www.youtube.com/channel/UCW3IyXTBJVIiS6OZeSdIN7g 3/22/2023 Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 327
  • 328. https://fr.linkedin.com/in/francobontempi Ponti e Grandi Strutture - A.A. 2022/23 lezione #4: modellazioni discrete 3/22/2023 328
  • 329. Lezione #4: modellazioni discrete PONTI E GRANDI STRUTTURE - A.A. 2022/23 Prof. Ing. Franco Bontempi Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale Università degli Studi di Roma La Sapienza franco.bontempi@uniroma1.it