La soluzione MIDAS per le verifiche di ponti in Muratura, Acciaio, CA, ponti composti e altre opere ferroviarie

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1 La soluzione MIDAS per le verifiche di ponti in Muratura, Acciaio, CA, ponti composti e altre opere ferroviarie

2 Indice ARGOMENTI About CSPFea - breve descrizione ; About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaiocalcestruzzo, ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ; Sottopassi scatolari ; Opere d arte secondarie e strutture di edifici; Esempio di ponte ferroviario con sottostruttura : analisi e verifica Esempio di scatolare : rapida modellazione e analisi Relatori: -

3 CSPFea supports: Fondata nel 2005, si occupa di ricerca e fornitura di soluzioni informatiche avanzate di Ingegneria: fornitura di software di calcolo strutturale per il settore AEC ; soluzioni integrate per il BIM (Building Information Modeling) ; software per analisi CFD ; formazione, assistenza e supporto tecnico di progetto ;

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5 About MIDAS 550 Engineers & Professionals More than 50% of the Top 100 Design Firms of the Engineering News Record are using MIDAS Software

6 Building & Structural Engineering Geotechnical & Tunnel Engineering Mechanical Engineering midas Gen Integrated Design System for Building and General Structures midas Civil Integrated Solution System for Bridge and Civil Structures midas GTS NX 2D / 3D Geotechnical and Tunnel analysis System midas NFX Total Solutions for True Analysisdriven Design midas FX+ General Pre & Post Processor for Finite Element Analysis midas FEA Advanced Nonlinear and Detail Analysis System SoilWorks Geotechnical Solutions for Practical Design midas DShop midas FX+ General Pre & Post Processor for Finite Element Analysis

7 Indice ARGOMENTI About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura Relatori: -

8 Ponti ed opere d arte in Muratura

9 Advanced Nonlinear and Detail Analysis Program Advanced Nonlinear and Detail Analysis Software

10 Indice ARGOMENTI About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi - Midas Civil FX Relatori: -

11 Bridging Your Innovations to Realities Integrated Solution System for Bridge and Civil Engineering

12 midas Civil Integrated Solution System for Bridge and Civil Engineering Conventional Bridge Modella ed Analizza tutte le tipologie di ponti, stradali e ferroviari Materiale : Calcestruzzo, Acciaio, Muratura, Composto, generico Staged Segmental Bridge Cable-stayed Bridge & Suspension Bridge

13 midas Civil Integrated Solution System for Bridge and Civil Engineering tipologie di Ponti Ponti in Acciaio Ponti a struttura reticolare Ponti composti Acciaio Calcestruzzo Ponti in CA precompressi Ponti precompressi a conci Ponti a piastra precompressa Ponti ad Arco Ponti Strallati Ponti Sospesi

14 midas Civil Integrated Solution System for Bridge and Civil Engineering Tipi di Analisi Construction Stage analysis Moving Load Analysis Influence Line & Influence Surface Modal Analysis Eigen Value & Ritz Vector Large Displacement Analysis P - Delta Analysis Thermal Stress Analysis Nonlinear Analysis Nonlinear Geometric Analysis Nonlinear Material Analysis Dynamic Analysis Static Seismic Analysis Response Spectrum Analysis Time History Analysis Pushover & Fiber Model Analysis Inelastic Time History Analysis Boundary Nonlinear Analysis Heat of Hydration Analysis Buckling Analysis Integral Bridge Analysis

15 SISMICA tipi di analisi sismica

16 SISMICA Carichi Sismici Forze lineari, Spettri, Accelerogrammi, Damping

17 SISMICA N.L. PUSHOVER Analysis Performance Based Seismic Design Static Analysis and Member Design Select Load or Displacement Control Define Inelastic Hinge Properties Pushover Analysis Review Capacity of Structure Performance Point by CSM Evaluation of Structure to Resist Earthquake

18 SISMICA N.L. Pushover Analysis Curva di Capacità Yield Point Maximum Capacity Node 5 Node 4 Node 3 Node 2

19 SISMICA N.L. Pushover Analysis Performance point confronto Domanda Capacità Performance Point

20 SISMICA N.L Time History Analysis - ISOLATORI e DISSIPATORI Base Isolators: Lead Rubber Bearing Isolator Friction Pendulum System Isolator

21 SISMICA Time History Analysis - ISOLATORI e DISSIPATORI Visco Elastic Damper Viscoelastic Damper] Hysteretic System Damper] Hysteretic System Damper

22 SISMICA N.L. Nonlinear / Inelastic Time History Analysis Kinematic Hardening Clough Takeda Modified Taketa

23 ANALYSIS Integral Bridge Ponti continui Integrali Multi-span integral bridge example Moment Diagram (Thermal expansion) Multi-span integral bridge example Reactions (Thermal expansion)

24 Indice ARGOMENTI Elementi e principi di interazione terreno struttura Relatori: -

25 INTERAZIONE TERRENO - STRUTTURA Modelli di calcolo dell interazione Terreno Struttura ci sono due schemi 1. La deformabilità del terreno è rappresentata mediante apposite molle e la dissipazione di energia mediante smorzatori di natura viscosa o elastoplastica ; 2. La struttura ed il terreno sono rappresentati mediante un unico modello ad elementi finiti

26 1 schema molle e smorzatori

27 1 schema molle e smorzatori

28 1 schema molle e smorzatori

29 2 schema modellazione FEM 3D

30 2 schema modellazione FEM 3D DEFORMAZIONI RISULTATI PALI

31 Interoperabilità CAD BIM IFC

32 BIM Tekla Interface Tekla Interface Tekla Structure Analysis & Design midas Gen Link diretto Andata e Ritorno Tekla Structures Revit Interface Revit Structure Revit Structure Analysis & Design midas Gen

33 FX+ CAD geometrico 3D modellatore meshatore Geometry modeller CAD data exchange (STEP, IGES) Mesh generators Geometry modelling and clean-up Imported CAD geometry Generated mesh Convert 1D frame to planer / solid elements midas Civil Auto, mapped and manual meshing FX+ modeler FEM pre-processor Graphic display Constraint Spatially varying pressure Wireframe Shading & transparency

34 Indice ARGOMENTI About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura ; Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ponti in acciaio in calcestruzzo in CA-CAP composti acciaio-calcestruzzo ponti integrali tipologie di analisi e di verifiche Relatori: -

35 Ponti ìn Acciaio

36 Project Applications Bridge Project Applications selected worldwide Bridging Your Innovations to Realities PONTI IN ACCIAIO Overall bridge length Location Function/u sage Designer Year of completion Cost of constructio n Number of elements and element types used 2559 m Seoul Roadway Bridge Sam An Engineering 2000 $ 0.2 Billion Beam: 2603 Type of analysis Eigen Value Analysis Response Spectrum Analysis Vehicle Load Optimization midas Civil 40/138

37 Ponti ìn Acciaio Tipologie PEDONALI SNELLI STRADALI TRALICCIO

38 Ponti In Acciaio : Tipologie ARCO VIA DI CORSA INFERIORE Impalcato Misto + Sottostruttura ARCO VIA DI CORSA SUPERIORE

39 Modello di ponte pedonale strallato

40 Ponti in Acciaio Shrink elements Truss Model Wizard ARCO VIA DI CORSA INFERIORE Wizard per la generazione rapida di strutture tipologi che reticolari

41 Carichi Mobili Ferroviari, Stradali e Temperatura Carichi Temperatura - Gestione di una vasta libreria di carichi termici applicabili a nodi ed elementi Carichi Mobili - gestione dei carichi mobili secondo le principali normative internazionali - gestione di carichi per carri ponte, corsie pedonali e stradali

42 Carichi Mobili Ferroviari EC1 Carichi Mobili : gestione carichi mobili ferroviari standard o user defined

43 Carichi Mobili generici User Defined 47

44 Carichi Mobili Linee e superfici di influenza 48

45 Part 2. Carichi Analysis Mobili Moving Linee Load e Analysis superfici di influenza Bridging Your Innovations to Realities Influence Line Analysis midas Civil 49/166

46 Part 1. Modeling Train Load Generator Bridging Your Innovations to Realities Train load for Time History Analysis Import TGS file in Time History Function Train Dynamic Load Function midas Civil 50/166

47 Ponti ferroviari : Rail Track Analysis

48 Ponti in Acciaio : risultati Stress Von Mises Tresca Sigma principali CARICHI MOBILI VON MISES STRESS Von Mises Stress - contour di diversi stati tensionali - report di dettaglio sezionale Carichi mobili - diagrammi dei carichi di influenza

49 Ponti in Acciaio : Verifiche Eurocodice 3 EN :2005 ; AASHTO ; AISC Combined Effect of Bending and Shear, Bending and Axial Force, and Bending, Shear and Axial Force γ γ Steel Design Code Graphic Report Steel Design Results Detail Report Verifiche EC3 e AASHTO - report di verifica tabellare - report di verifica grafico Partial Safety Factor

50 Steel Optimal Design & Bill of Material Bill of Material Determinazione automatica delle quantità di materiale definito nel modello. Progetto Ottimizzato delle Sezioni in Acciaio Progetto automatico per lo sfruttamento ottimale delle sezioni secondo la normativa considerata

51 Steel analisi con geometrie deformate imperfezioni ed effetti del II ordine

52 STRUTTURE IN ACCIAIO : ANALISI E VERIFICHE PARTICOLARI 1. Analisi di Buckling : instabilità locale e globale ; 2. Analisi P-Delta : effetti del secondo ordine ; 3. Presa in conto delle imperfezioni geometriche ; 4. Fenomeni di Fatica : analisi di concentrazione di tensione in particolari costruttivi e dettagli ; 5. Analisi dei giunti connessioni ; 6. Effetti della temperatura ; 7. Corrosione : diminuzione della resistenza efficace ; 8. Verifica al Fuoco ;

53 Ponti In Acciaio : Analisi di Dettagli Nodi in acciaio modellazione al continuo con modelli plate e solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma principali, Tresca

54 Ponti In Acciaio : Analisi di Dettagli Nodi in acciaio modellazione al continuo con modelli plate e solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma principali, Tresca, Fatica, Buckling

55 Ponti In Acciaio : Analisi di dettagli e connessioni Nodi in acciaio modellazione al continuo con modelli plate e solidi Stress analysis Stress di Von Mises, Sigma principali, Tresca, Fatica Buckling

56 Ponti in C.A e C.A.P 61

57 Project Applications 20 Bridge Project Applications selected worldwide Bridging Your Innovations to Realities PONTI IN CALCESTRUZZO Overall bridge length Location Function/u sage Designer Number of elements and element types used 206 m Mexico City Roadway Bridge Carlos Fernandez Casado S de RL Truss (Cable): 176 Beam: 1653 Type of analysis Construction Stage Analysis with Time- Dependent Effects Response Spectrum Analysis Eigen Value Analysis Vehicle Load Optimization midas Civil 62/138

58 Ponti In Cemento Armato : Tipologie VIA DI CORSA SUPERIORE A TRAVE CONTINUA A GRATICCIO 63

59 Ponti in cemento armato e c.a.p. : tipologie ARCO A VIA DI CORSA SUPERIORE Cross Sections of deck More than 100 different cross section have been developed to perfectly matching the actual shape of designed decks. 64

60 Ponti In Cemento Armato : Database sezioni à à à à Database sezioni a cassone witzard per sezioni precompresse Database sezioni composte cassoncino witzard per sezioni a V composte Sezioni parametriche Tutte le sezioni sono modificabili Sezioni User Defined sezioni di forma qualsiasi 65

61 Ponti in CAP : Database sezioni parametriche Prestressed & Post-tension Concrete Box Sections 66

62 Ponti in CAP : Database sezioni parametriche composte Composite Sections 67

63 Ponti in Cemento Armato : Database sezioni 68

64 Ponti in Cemento Armato : Database sezioni Various modeling examples using Pre stressed Composite Girder Wizard Curved Splice U type girder bridge Erect temporary support & U girder Precast 2 span I girder bridge Cast Deck & post tensioning Single Span Box Girder Bridge 3 Span Splice I girder bridge 69

65 Ponti in CAP : sezioni generiche definite dall utente Importing CAD Files è Draw section shape using CAD Import CAD file through SPC Import section properties 70

66 Ponti in CA CAP : Analisi e Verifiche è Effetti Reologici à à à Ritiro Curva di ritiro reologico nel tempo Fluage Curva di deformazione nel tempo Maturazione Curva di raggiungimento resistenza ultima a 28 gg

67 Ponti in CA CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO In the previous version of midas Civil, only RC column design was available as per EN1992-2:2005. In the new version, RC beam design has been added for the following checks: ü UlBmate Limit State Check Moment Resistance Verifica travi Shear Resistance ü Serviceability Limit State Check Stress for Cross SecBon Crack Width VerBcal deflecbons, Horizontal deflecbons Eurocode Recommended, BriBsh and Italian NaBonal Annex are available. It can be selected in Concrete Design Code dialog box. ParBal Safety Factor can be defined by the user directly. Detail Report Applicable secbon types are Rectangle and T-secBon. RC Design Results Graphic Report à Verifiche EC2 - report di verifica tabellare - report di verifica grafico

68 Ponti In Cemento Armato : Verifiche EC2 ; AASHTO à à Report di Verifica Tabellare risultati di verifica in formato excel Report di verifica Testuale generazione di un report grafico in formato A4 Verifica colonne

69 Ponti in Cemento Armato : Verifiche sezioni generiche EC2- EC4 74

70 Ponti in CA CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO à Verifiche EC2 verifica rapida colonne sezioni da database e generiche

71 Ponti in CA CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO à Verifiche EC2 verifica rapida colonne di sezioni qualsiasi

72 Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO PSC Design as per Eurocode2-2:05

73 Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO PSC Design as per Eurocode2-2:05 Section defined using midas Civil or imported from SPC (Sectional Property Calculator) DXF file midas Civil

74 Ponti in CAP : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 PSC Design as per Eurocode2-2:05 Design Report with Excel Torsional Design Flexure Design Shear Design

75 Ponti in CAP composti : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO Composite PC Girder Design as per EN Tendon template wizard Quick generation of PSC composite section

76 Ponti in CAP composti : Verifiche Eurocodice 2 EN :2005 ; AASHTO Composite PC Girder Design as per EN1992-2

77 Ponti in CAP : Precompressione è post tesa, interna ed esterna, pretesa Precompressione 3D, anche su elementi in curva, di sezioni generiche 3-D Tendon Placement Check

78 Ponti in CAP : Risultati in termine di Tensione PSC Bridge Stress output locations on PSC section Sig-xx, Position 1 Sig-xx, Position 9

79 Ponti composti Acciaio - C.A 91

80 Ponti a sezione mista acciaio calcestruzzo : Tipologie A SEZIONE MISTA SGHEMBO ARCO IN ACCIAIO, IMPALCATO MISTO + SOTTOSTRUTTURA

81 Ponti a sezione mista acciaio calcestruzzo : Tipologie TRAVATA MISTA CONTINUA + ARCO TRAVATA MISTA CONTINUA + SOTTOSTRUTTURA

82 Ponti a Sezione Mista : Tipologie GRATICCIO A TRAVATA CONTINUA ARCO RIABASSATO MISTO A VIA DI CORSA SUPERIORE

83 Ponti a sezione mista : Tipologia di modellazione

84 Ponti a Sezione Mista : Database

85 Ponti a Sezione Mista : Verifiche EC4 - AASTHO à Post processore per impalcati misti verifica secondo EC4 Verifica secondo AASTHO Integrazione degli sforzi à à Report di verifica formato tabellare Report di verifica formato testuale

86 STRUTTURE IN CA CAP COMPOSTI è ANALISI E VERIFICHE PARTICOLARI 1.Costruzione per fasi : sequenze costruttive sia di struttura che di fa si di getto della soletta collaborante ; 2.Effetti della precompressione longitudinale e trasversale; 3.Reologia del materiale : viscosità, ritiro, variazione modulo E ; 4. Fenomeni di distribuzione locale di tensione e fessurazione in dettagli costruttivi tipo testate ponte, traversi, ancoraggio precom pressione, ancoraggio stralli ; 5. Fenomeni di Fatica : analisi di concentrazione di tensione in particolari costruttivi e dettagli ; 6.Appoggi ;

87 Indice ARGOMENTI Ø About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Ø Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura ; Ø Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ø Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaiocalcestruzzo, ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ; Sottopassi scatolari Relatori: -

88 Wizard per la creazione rapida di impalcati a piastra in c.a. Step 1: Longitudinal configuration Step 2: Transverse configuration Step 3: Load definition 102

89 Wizard per la creazione rapida di sottopassi in c.a. Step 1: Longitudinal configuration Step 2: Transverse configuration Step 3: Load definition 103

90 Facile rappresentazione dei momenti su elementi plate 104

91 Indice ARGOMENTI Ø About Midas - breve descrizione della soluzione integrata ; Ø Procedura di modellazione, analisi e verifica di ponti e opere d arte in muratura ; Ø Tipologie di modellazione e analisi in Midas Civil FX; Ø Ponti in acciaio, in calcestruzzo in CA-CAP, composti acciaiocalcestruzzo, ponti integrali : tipologie di analisi e di verifiche ; Ø Sottopassi scatolari ; Ø Opere d arte secondarie e strutture di edifici; Ø Esempio di ponte ferroviario con sottostruttura : analisi e verifica Ø Esempio di scatolare : rapida modellazione e analisi Relatori: -

92 Buildings : Verifiche EC2, EC3 - AASTHO 106

93 CONCLUSIONI Ø E stata presentata la pia_aforma generale Midas FEA + Civil-Fx; Ø questa soluzione perme_e di risolvere la totalità dei problemi stru_urali relabvi ai ponb ed alle infrastru_ure ferroviarie e stradali; Ø Risolve geometrie e problemi complessi in muratura, in cemento armato precompress o, stru_ure composte acciaio calcestruzzo, interazione terreno stru_ura, sistemi di isol amento e dissipazione di energia; Ø E dotata di un potente CAD geometrico 3D per la gesbone di modelli e de_agli costru cvi complessi e perme_e il collegamento con il mondo BIM (Building InformaBon Mo deling) ; Ø Consente la verifica con normabva Europea/Italiana ed Americana di tu_e le stru_ur e di prabco interesse ; Relatori: -

94 CONCLUSIONI Ø Consente lo studio e la verifica di vulnerabilità sismica delle stru_ure esistenb PonB ed infrastru_ure ; Ø Per quanto riguarda le analisi geotecniche 2D-3D, lo studio di gallerie, le frane, le gro _e, le cavità e le miniere, problemi di consolidamento e filtrazione, studio dei cedim enb, scavi in area urbana, interazione completa terreno stru_ura con modellazione al conbnuo FEM, sismologia locale, ecc, necessita l uso della pia_aforma Midas GTS-NX che non è stata presentata in queste slide. Relatori: -

95 Ø Esempio di ponte ferroviario con so_ostru_ura è analisi e verifiche EC3 EC2 Ø Ponte a 2 binari ; è L=50 m ; B=14 m; H=10 m Load Case: Ø Peso proprio Ø Permanente kn/mq Ø Barriere anbrumore 10 kn/mq Ø Carichi sui marciapiedi 10 kn/mq Ø Vento +Y mediamente 1.50 kn/mq Ø Azione di avviamento è 1000 kn complessivi Ø Azione di frenatura è 35 kn/m * L = 1750 kn Ø Delta termico + / - 25 C Ø Treno LM71 su binario 2 Ø Treno SW/2 su binario 1 Ø Masse treni pari a 0.2 x carico treni 110

96 Ø Esempio di so_opasso scatolare è rapida modellazione e analisi Ø 2 campate da 6.5 m Ø Profondità 15 m Ø Spessore muri e sole_e 0.5 m Load Case: Ø Peso proprio Ø Pavimentazione 0 Ø Suolo h=1.0 m g=20 kn/mc Ø Angolo di a_rito 30 Ø Terreno immerso g=11 kn/mc Ø H2O a livello 0 111

97 Per maggiori informazioni conta_are: CSPFea s.c. Tel