Presentation at:
On the Tectonics in Architecture between Ethics and Aestethics, Rome 11-13 May 2015.
An ingenuous look at structural optimization
Uno sguardo ingenuo sull’ottimizzazione strutturale
Structural optimization is a quite large and various field of research, spacing from very theoretical and abstract aspects to very detailed and operative points. Nowadays, after the twenty years of personal experience of this author, it seems more important to appraise the concrete possibility offered by optimization in discovering and refining structural forms than to devote attention to analytical or computational features. With this practical and ingenuous bias, all the phases of conception, design and analysis of a structure can be coherently and meaningfully ordered, with a clear appraisal also on the limits of the structural solution.
L’ottimizzazione strutturale è un settore ampio e variegato della ricerca che presenta aspetti legati, da una parte, a considerazioni altamente astratte e, dall’altra, a sottili dettagli operative. Al giorno d’oggi, alla luce della esperienza ventennale diretta di questo autore, si ritiene importante, piuttosto che considerare aspetti analitici o numerici, fissare l’attenzione sulle possibilità concrete offerte dalla ottimizzazione nella scoperta e definizione di una forma strutturale. Con questa visione, allo stesso tempo pratica e ingénue, tutte le fasi di concezione, progetto e analisi di una forma strutturale possono essere viste organicamente e coerentemente, permettendo anche di evidenziare i limiti della soluzione trovata.
An ingenuous look at structural optimization - Uno sguardo ingenuo sull’ottimizzazione strutturale
1. Uno sguardo ingenuo sull’ottimizzazione strutturale.
An ingenuous look at structural optimization
Franco Bontempi
Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale
Università degli Studi di Roma La Sapienza
franco bontempi uniroma1 1
18. Main Characteristics of a Structure
• Micro-level (Detailed Geometry):
local size of the sections, i.e. thickness, area,
inertia, …
• Meso-level(Global Geometry):
form of the structural element or structural
part (substructure), i.e. main longitudinal
axis, curvature, profile, …
• Macro-level (Load Path):
connections of the different structural parts.franco bontempi uniroma1 18
19. 19
De Saint Venant Beam
L
D
d
H x
KINEMATIC SIMPLICITY
franco bontempi uniroma1
38. Analysis & Design Processes (1)
38
DATI
CALCOLO
RISULTATI
START
END
START
END
MODIFICA
K=K+1
K=0
DATI
K
CALCOLO
RISULTATI
K
TEST
SI’ NO
Pre-processing
Post-processing
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Requisiti strutturali
• Condizioni di esercizio:
• Rigidezza
• Condizioni ultime:
• Resistenza
• Stabilita’
• Duttilita’
• Durabilita’
• Condizioni estreme:
• Robustezza
• Resilienza
• Configurazione nominale
della struttura
• Configurazione danneggiata
della struttura
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Robustezza strutturale e durabilita’ nel tempo.
Misura di danno o di errore
Capacità
prestazionale
Situazione
nominale
Degrado
prestazionale
Capacità
prestazionale
Situazione
nominale
Degrado
prestazionale
Misura del tempo o dell’uso
Robustness / Durability
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49
Bad vs Good Collapse
STRUCTURE
& LOADS
COLLAPSE
MECHANISM
NO SWAY
“IMPLOSION”
OF THE
STRUCTURE
“EXPLOSION”
OF THE
STRUCTURE
is a process in which
objects are destroyed by
collapsing on themselves
is a process
NOT CONFINED
SWAY
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62. The nature of optimum
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A sub-optimal solution
to a problem is one
that is less than perfect.
Slack situation: loose and not pulled tight.
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