NUOVE NORMATIVE TECNICHE

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1 PONTI ED EDIFICI - APPLICARE LE ANALISI PREVISTE DALLE NUOVE NORMATIVE TECNICHE Modellazione di edifici e ponti in muratura esistenti Utilizzo del Modello Strumas (Structural Masonry, Prof.Pande, Swansea) Esempi di analisi Pushover di edifici con schemi a Telaio Equivalente (metodo SAM, prof. Magenes). Un esempio di procedura guidata Ing. Luigi Griggio

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9 ESEMPI GUIDATI DI PONTI IN MURATURA

10 1) USO DEL MODELLATORE Midas/Fx+ DISEGNO DEL PONTE TRAMITE LINEE, SUPERFICI E SOLIDI DIRETTAMENTE NEL MODELLATORE-MESHATORE MESHATORE FX + (per geometrie complesse) Opzione: importazione del disegno da standard tipo dxf o da altri standard Nel seguente esempio si vedono generate 12 curve e 3 superfici (spalla sx, spalla dx, arcata)

11 2) AUTOMESHING in Midas/Fx+ MESHATURA AUTOMATICA CON MESH DI TIPO STRUTTURATE E NON Opzione: MESH DI TIPO QUADRANGOLARE e selezione della densità di mesh a piacere dell utente lungo i lati scelti Nel seguente esempio si vede mesh di tipo strutturata per le spalle e non strutturata per l arcata

12 3) ESTRUSIONE DELLA MESH lungo lo spessore dell arco

13 4) ESTRUSIONE DELLA MESH lungo linee guida qualsiasi

14 5) ESPORTAZIONE DIRETTA DEL MODELLO IN Midas/Gen

15 6) ASSEGNAZIONE DELLE CONDIZIONI AL CONTORNO (boundary) quali: Vincoli o molle di interazione con il terreno Nell esempio inserimento automatico di molle alla Winkler (con calcolo automatico della rigidezza) applicate direttamente agli elementi solidi

16 Nonlinear Point Springs Model > Boundary > Point Spring Support Upgrade Contents Compression-only/Tension-only and Multi-Linear Type point springs have been added. Effects & Usage Linear, Multi-Linear and Compression-only springs can be used for modeling the soil structure interaction e.g. integral bridge. By using Multi-Linear (Bi-Linear) springs, the effects of temperature, braking and acceleration in rail structure interaction can be determined. Point Spring Support Multi-Linear Point Spring Support Compression-only/Tension-only Point Spring Support

17 Auto generation of Nonlinear Springs for Integral Bridge Analysis Model > Boundaries > Integral Bridge Spring Support Upgrade Contents Generate nonlinear springs to represent the stiffness of the backfill and soil Effects & Usage Models the abutment-soil interaction as compression-only springs and the soil adjacent to piles as nonlinear springs. Nonlinear characteristics ti of springs over the pile height is automatically varied. Linear, compression-only and Multi-Linear springs are automatically assigned to nodes depending upon the spring direction. By selecting the abutment and pile elements and entering geometry data (ground level, abutment height, deck length, etc.) and soil properties, the spring stiffness at each node is automatically calculated. Define compression-only springs for abutment backfill Define nonlinear springs for the soils adjacent to piles Integral Bridge Model

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27 Inserimento dei parametri del terreno Kx, Ky, Kz (molle lineari alla Winkler)

28 7) ASSEGNAZIONE DEI CARICHI quali : peso proprio struttura tramite la gravità e la densità dei materiali - Self weigt spinta laterale del terreno sulle spalle carico accidentale corrispondente al carico trasmesso da 2 assi posteriori di 40 ton su un area opportuna di influenza disposti in diverse posizioni SPINTA TERRA

29 CARICHI DA 40 TON - P1 P2 ( NON vanno combinati assieme)

30 STRUMAS - Masonry Material Models Model > Property > Plastic Material Related post-processorprocessor Results > Stresses > Solid Stress Yield status at each step Comment t& Reference Applicable only to 8-node Solid elements MIDAS/Gen Online Manual V Refer to Model > Property > Plastic Material Brick Material Bed Joint Material Head Joint Material Geometry of Masonry Panel

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34 8) IMPUT DELLE CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Blocchi (E, Poisson, resistenza a trazione del blocco, factor R)

35 Legante malta - orizzontale (E, Poisson, resistenza a trazione del blocco, factor R)

36 Legante malta - verticale (E, Poisson, resistenza a trazione del blocco, factor R)

37 Dimensione dei blocchi e spessori degli strati di malta

38 9) DEFINIZIONE DELLE ANALISI NON LINEARI STATICHE Inserimento della sequenza di carico dei vari load case

39 Analysis Nonlinear Analysis control

40 Settare Material NonLinear Settare gli step di carico dei vari load case

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44 10) LANCIO DELL ANALISI Nonlineare Il sw esegue in questo caso analisi per i 4 casi di carico Il caso di carico 4 in modo indipendente Il caso in modo sequenziale

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46 11) VALUTAZIONE DEI RISULTATI DELLE ANALISI Nonlineari Result Stresses Solid stresses Load case perm nl step-2 Le crociette nere yield Point indicano la rottura per trazione nei punti gauss dei vari elementi

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57 A) MODELLO di un ponte a 2 campate con Midas/Fx+ DISEGNO DEL PONTE TRAMITE LINEE, SUPERFICI E SOLIDI DIRETTAMENTE NEL MODELLATORE-MESHATORE MESHATORE FX + (geometria complessa)

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64 B) ESPORTAZIONE MODELLO FEM in Midas/Gen

65 Importato il modello si segue la procedura riportata nei punti da 1 11 Importato il modello si segue la procedura riportata nei punti da 1 11 dell esempio precedente

66 Spinta terreno applicata alle spalle

67 Carico permanente applicato all estradosso del ponte con valore variabile linearmente da un minimo in chiave arco ad un massimo ai reni per effetto della variazione i di altezza

68 Carico accidentale P1 dovuto alle presenza di 2 carichi da 40 ton cadauno (4 assix 40 ton) su un area di influenza di circa 6m x 4m trasformato in carico equivalente distribuito ib it di 3500 dan/mq (80000/(6x4=3333 = circa 3500 dan/mq) POSIZIONE 1

69 POSIZIONE 2

70 Menù ad albero con indicazione dei casi di carico elementari

71 Inserimento della sequenza di carico Pp + spinta terra sulle spalle Carico permanente portato Carico accidentale P1

72 Result Stresses Solid stresses Load case perm nl step-2 Le crociette nere yield Point indicano la rottura per trazione nei punti gauss dei vari elementi Da notare l insorgere di rotture in corrispondenza delle zone esterne del ponte

73 Result Stresses Solid stresses Load case Q1 carico da ton nl step-2

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76 ESEMPIO DI MODELLAZIONE COMPLESSA DI UN VIADOTTO ESISTENTE SS IN CAP AL FINE DELLA VERIFICA SECONDO LA NUOVA NORMATIVA SISMICA e alla nuova classificazione Ingg: Luigi Griggio Roberto Boscolo

77 Viadotto pluri campate in curva

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79 Modellazione di dettaglio dei particolari per una valutazione corretta delle frequenze e della rispettiva risposta sismica i

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82 Modellazione dei contatti trave trave

83 link elastici

84 General Link - tipologie di isolatori e smorzatori Non lineari

85 Tipologia Viscoelastic Damper - Maxwel Model

86 Tipologia Viscoelastic Damper - Kelvin Model

87 Tipologia Viscoelastic Damper - assemblato Maxwel + Kelvin

88 Tipologia Hysteretic System

89 Tipologia Lead Rubber

90 Tipologia Friction Pendulum

91 Addition of Linear Constraints function Model > Boundaries > Linear Constraints Upgrade Contents The Linear Constraints function is newly implemented to constrain a specific node to subordinate to the movements of certain nodes. Effects & Usage Rigid Link can be applied in terms of global axis only. Using Linear Constraint, it enables to constrain displacement/rotation between nodes in terms of any axis as well as global axis. Explicit Type Weighted Displacement Type Linear Constraint Display

92 5. Limit Strength for Tension only/compression only Truss Model > Elements > Create Elements Tensile Force Limit P Upgrade Contents Addition of Limit Strength for Tension only/compression only Trusses. u Effects & Usage An additional method of representing material nonlinearity. Both Tension only / Compression only limits are provided. P u Compressive Force Limit

93 Applicazione di rigid o elastic link per la connessione dei vari punti del modello

94 Altro modello di ponte rettilineo a più campate

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96 modello di dettaglio del basamento delle pile con pali di fondazione Interazione 3D terreno struttura

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106 ESEMPIO DI MODELLAZIONE COMPLESSA DI UN VIADOTTO O CON STRUTTURA MISTA ACCIAIO - CLS

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114 7. Tapered Composite Beam Section Model > Properties > Section (Tapered Section) Upgrade Contents Addition of tapered sections for composite beams Effects & Usage allows modeling of composite girder by simply specifying dimensions of desired tapered section. Examples of Tapered Composite Girder

115 4. Input of Reinforcement in a Composite Section Model > Properties > Reinforcement of Sections Input the reinforcement data of composite section Define the Cracked Section Upgrade Contents Effects & Usage The effect of reinforcement on stiffness calculation is considered. When Cracked Section is defined, the concrete section in negative moment region is ignored and only the reinforcement is considered for analysis. Can be used in the analysis for a Composite Plate Girder Bridge

116 5. Multiple elastic moduli for Composite Sections Model > Properties > Sections Upgrade Contents Input multiple elastic moduli, which will be applied to different cases, for the calculation of composite section properties. Effects & Usage Without performing construction stage analysis, the variation of the elastic modulus can be considered for creep and shrinkage analyses. Varying stiffness property of post-composite section can be applied to different load cases using Boundary Change Assignment to Load Cases/Analyses. Section properties of post-composite section calculated using Long Term and Shrinkage elastic modular ratios

117 1. Composite Plate Girder Design as per EN Design > Composite Plate Girder Design Composite Plate Girder Modeling Upgrade Contents Composite Plate Girder Design as per EN is newly implemented. EC4 Composite Plate Girder Design Parameter dialog Effects & Usage Bending Resistance Resistance to Vertical Shear Resistance to Lateral-torsional Buckling Resistance to Transverse force Resistance to Longitudinal Shear Resistance to Fatigue Composite Plate Girder Result Table

118 11. Section stiffness reflecting steel reinforcement in the construction stage Model > Properties > Section > Composite Model > Properties > Reinforcement of Sections Load > Construction Stage Analysis Data > Composite Section for C.S. Upgrade Contents Steel reinforcement entered in the deck of composite plate girder is considered in the construction stage analysis. Effects & Usage Cracked section properties of plate girders at the support region can be applied to the construction stage analysis. Stresses of steel reinforcement are calculated and provided in the table.

119 ESEMPIO DI MODELLAZIONE DI UN VIADOTTO O IN C.A.P A CASSONE MONO o PLURICELLULARE

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124 ESEMPIO DI MODELLAZIONE DI UN PONTE IN C.A.P A CASSONCINI PREFABBRICATI E SOLETTA COLLABORANTE MODELLO PER PROVA DI COLLAUDO

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131 9. European PSC Section DB Model > Properties > Section (PSC -Value ) Upgrade Contents Addition of the most frequently-used PSC Sections from the UK and Italy. Effects & Usage The section DB can be effectively used in modeling of concrete PSC composite girder coupled with Composite-PSC Section Type PSC Sections for UK and Italy

132 8. Composite Section Definition with PSC-Value Type Model > Properties > Section (Composite ) Upgrade Contents Addition of Composite-PSC Section by using pre-defined PSC-Value Type. Effects & Usage The bottom section of the composite girder can now be defined by an arbitrary section in addition to currently implemented T and I Sections. Example of Composite-PSC Type Girder

133 ROAD AND TRAMWAY VIADUCT BETWEEN PIERS PS3-PS4 3D-FEM ANALYSIS AND DESIGN WITH THE SUPPORT OF Midas Civil SOFTWARE Ruggero Cervellini eng, CEO Andrea De Zotti eng

134 TABLE OF CONTENTS Description of 3D-FEM models To take account the actual behaviour of the structure during the earthquake, a very detailed model has been developed. A semplification of the last one can be while used for the static analysis. Time History analysis The core analysis performed. Moving Load analysis Using the actual load train from Romanian standard. Construction Stage analysis Bridging each viaduct from PS4 to PS3.

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141 Description of 3D-FEM models Piers The figures below show type of elements used in piers modelling. As shown, the Rigid Link collect deck s axis to top of damping device, bottom of pier and top of piles to plinth axis (plate elements). General Link to perfectly describe the behaviour of damping device are used. Also the plinth are developed keeping the actual shape in order to value the mass subject to earthquake.

142 MODELLO di un MURO DI SOSTEGNO Curvo modellato con Midas/Fx+ DISEGNO TRAMITE LINEE, SUPERFICI E SOLIDI DIRETTAMENTE NEL MODELLATORE-MESHATORE MESHATORE FX + (geometria complessa)

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147 ESPORTAZIONE MODELLO FEM in Midas/Gen

148 Assegnazione di kx,ky,kz di contatto con il terreno

149 Assegnazione della spinta del terreno con andamento lineare crescente dall alto al basso con legge P = (Po+ gxhxka)

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153 VEDREMO I RISULTATI PIU AVANTI

154 Muro di sostegno modellato come PLANE STRESS

155 Impostazione delle analisi

156 Yield Point - Stress - per step H

158 Yield Point - Stress - per step 3 1 H

163 Rottura complessiva alla base del muro - step H

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165 RISULTATI DEL MODELLO MURO CURVO

166 Yield Point - Stress - step H

169 DIGA A GRAVITA Formata da BLOCCHI DI CALCESTRUZZO INERTE APPOGGIATI SU STRATI DI MALTA Altezza DIGA 100 m Battente acqua 80 m Dimensione base 78 m Incrementi di spinta : 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,75 1,0-1,3 1,5

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178 GRAZIE DELL ATTENZIONE Ing. Luigi Griggio