Suspended Tensegrity Bridge
- 1. candidati: Marco Mucedola-StefanoParadiso Passerella Ciclo-Pedonale sul Fiume Sesia relatore: Mario Sassone
- 2. OUTLINE 1) Il luogoe il programma 2) I riferimenti 3) Le strutture tensegrity 4) Il processo di morfogenesi 5) Il progetto 6) Lo sviluppo strutturale finale
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- 4. Studio di fattibilitàper una ciclostrada che costeggia il Canale Cavour
- 5. Programma Eurovelo Ciclostrada daCadice ad Atene e dal Nord Europa a Malta: incrocio a Piacenza Studi di fattibilità propongono lo spostamento del tracciato che collega Lugano e Milano. Dalla Brianza si scende verso Galliate, da qui si raggiunge Milano e sfruttando la rete del Canale Cavour, si aggiunge il collegamento con Torino.
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- 8. Lo spazio trai ponti
- 9. Riva est, vistaall’intradosso del ponte ferroviario
- 10. Rapporto con l’alveo Itemi del progetto Il Sesia è un fiume a regime fortemente torrentizio, soggetto a piene improvvise
- 11. Rapporto fra leInfrastrutture Sito eccezionale nel suo genere, denso di infrastrutture. C’è la necessità di aggiungere una quarta opera, che dovrà arricchire il nodo e valorizzare il territorio, interagendo con ciò che la circonda
- 12. Mobilità lenta acompensazione della mobilità veloce L’opera avrà un ruolo di compensazione e riappropriazione. Ci si dovrà approcciare al progetto con una dignità pari a quella delle altre opere Il progetto dovrà permettere alla mobilità lenta di trovare e riscoprire un territorio separato dai tracciati infrastrutturali della mobilità veloce Dignità Infrastruttura lenta
- 13. Il Percorso Protetto Peacebridge, Santiago Calatrava, Calgary, 2012 Pedestrian bridge La Roche-sur-Yon, Bernard Tschumi, La Roche-sur-Yon, 2010 Il tema sposta l’attenzione dallo sviluppo di una superficie lineare verso una più complessa, che permette la protezione dell’utente
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- 15. Innovazione sulla progettazionedei Ponti Innovazioni sulle tipologie consolidate Free Form Bridge
- 16. Pùnt Suransuns, JurgConzett, Viamalaschlucht, 1999
- 17. Helix bridge, Arup+ Cox Architects, Singapore, 2010
- 18. Skiläufer-Brücke in denfranz, Center for Synergetic Structures, Lanslevillard, 2005
- 19. Python Bridge, West8Architects, Amsterdam, 2001
- 20. Henderson Wave Bridge,RSP Architects , Singapore, 2009
- 21. Kurilpa Bridge, Arup+CoxArchitects, Brisbane, 2012
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- 23. Il tensegrity èun sistema discontinuo di elementi compressi immersi in un continuum teso, in condizione di autoequilibrio stabile” R. Motrò Easy K, Kenneth Snelson, Arnhem, 1970
- 24. Ladle, 1960 Free ridehome, 1980Needle tower II, 1969
- 25. Studi di tensegritycon membrane La membrana assume una doppia curvatura sinclastica ed anticlastica Puntone Fune D. M. Pena, I. Llorens, 2010
- 26. White Rhino, Chiba(Japan), 2001Studio della variazione delle compressioni nei puntoni
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- 28. I puntoni nonsi toccano mai tra di loro e restano sospesi nel vuoto I puntoni devono essere vincolati nei nodi da non meno di 3 cavi Le funi hanno rigidezza propria nulla I puntoni hanno rigidezza propria La stabilità del sistema è data dal pretensionamento delle funi
- 29. Sperimentazione di formelibere
- 30. Stato di auto-equilibriosignifica che la struttura, prima ancora di essere soggetta a qualsiasi carico esterno compreso il peso proprio, deve venire pre-sollecitata per essere stabile e mantenere la sua forma. Ricerca dello Stato di Autoequilibrio per via Computazionale Questa procedura è analoga alla ricerca dello “Stato 0” nelle Tensostrutture (V. Majowiecki) Per assumere una Configurazione Stabile (Auto-equilibrio) necessitano di una Procedura di Form Finding per determinarne la presollecitazione e la geometria finale.
- 31. Principali Procedure diForm Finding - Force Density Method - Metodo del Rilassamento Dinamico - Metodo delle Coordinate Ridotte - Metodao Energetico Non c’è una Procedura consolidata
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- 33. Force Density Method Ilmetodo della densità di sforzo è stato introdotto nel 1972 da Linkwitz e Schek Il Force Density Method permette di risolvere il Problema non lineare della ricerca dello stato di autoequilibrio in modo semplificato grazie all’utilizzo di un sistema di equazioni lineari Determinazione dell’equilibrio nel nodo (i) tra forze interne e forze esterne N1, N2, N3 ed N4 rappresentano gli sforzi assiali, positivi se uscenti dal nodo n1 , n2 , n3 , ed n4 rappresentano i versori
- 34. Force Density Method Equazioniscalari ottenute proiettando l’equazione precedente nel sistema di riferimento x, y e z dove LI sono le lunghezze attuali dei tratti che collegano il nodo I agli altri nodi mentre PI sono le componenti del carico P nel sistema di riferimento Scrivendo le equazioni per tutti gli N nodi si ottiene un sistema di 3XN equazioni che definiscono le condizioni di equilibrio dell’intero sistema. le incognite sono: - le coordinate dei nodi e la lunghezza delle aste - i valori degli sforzi assiali nei diversi tratti di fune.
- 35. Force Density Method L’ideadi Linkwitz e Schek consiste nell’assumere costanti e noti i valori dei rapporti qk = Nk /Lk, con Nk lo sforzo assiale e Lk la lunghezza del tratto di fune k-esimo pertanto il sistema precedente si può scrivere come: Si ottiene così un sistema di 3XN equazioni lineari, risolvibile facilmente per via numerica Fattore di Densità qk = Nk /Lk
- 36. Algoritmo di FormFindaing con Kangaroo(Grasshopper) Grasshopper: plug-in per la programmazione grafica di algoritmi interno a Rhinoceros Kangaroo: simulatore fisico in tempo reale, interno a Grasshopper Parametri Forza gravità Peso Proprio Tensioni nei cavi Geometria da analizzare Input Output Geometria analizzata Motore di calcolo Caratteristiche Fisiche elementi
- 37. Modello prima dell’analisi Modellodopo l’analisi
- 38. Modello prima dell’analisi Modelloanalizzato Risultato dell’analisi FEM Definizione della geometria iniziale Assegnazione della tipologia di elemento bar Definizione dei vincoli Assegnazione dello stesso fattore di force density a tuttu gli elementi tesi Ottenimento dell’autoequilibrio Esecuzione del Form Finding Motore di Form Finding di Oasys GSA basato sul FDM
- 39. Definizione della geometria desiderata Assegnazionedella tipologia di elemento bar e delle condizioni di vincolo Analisi statico-lineare, applicando degli spostamenti alla struttura Dalle tensioni risultanti si ricava il fattore di force density che è diverso per ogni cavo Ottenimento dell’autoequilibrio con una forma vicina a quella desiderata Assegnazione della tipologia di elemento bar Assegnazione fattori di force density ricavati dall’analisi statica Definizione della geometria desiderata Esecuzione Form Finding Modello prima dell’analisi Ottenimento del fattore di densità Modello dopo il form finding
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- 41. UN PONTE SOSPESOAGLI ALTRI
- 43. Modelli studio peril progetto della passerella
- 44. Grazie ad unalgoritmo basato sui principi base dei sistemi tensegrity (creato con grasshopper) si è potuto digitalizzare la struttura PARTAMETRIZZAZIONE DEL PROGETTO
- 45. 1 - Dalmodello reale a quello digitale
- 47. 2 - Iltensegrity applicato al modello digitale
- 48. 3 – Ottimizzazionedella struttura
- 49. 4 – FormFinding finale con GSA
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- 51. Tratto di sezionetipo tra i nodi di ancoraggio Nodo di ancoraggio agli altri ponti
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- 54. Carichi Applicati allaStruttura Sovraccarichi Permanenti Strutturali Pretensione Necessaria all’auto-equilibrio Carichi Variabili Dovuti alla Folla qfk Sovraccarichi Permanenti non Strutturali Secondo l’eurocodice il carico dovuto alla folla per luci maggiori a 10m viene ridotto secondo la seguente formula qfk = 5 kN/m2 Lsj è la luce della singola campata in m Carichi Variabili orizzontali Dovuti alla Folla in movimento Qfk Qfk=10% qfk Campata a 117m - Campata b 78m
- 55. Stato Limite diEsercizio Stato Limite Ultimo Combinazione 1 Stato Limite Ultimo Combinazione 2 Combinazioni di Carico agli Stati Limite L’espressione per combinare le azioni di progetto è la seguente: γG,j coefficiente moltiplicativo delle azioni permanenti γG,j = 1,35 se l’azione permanente è sfavorevole γG,j = 1,00 se l’azione permanente è favorevole Gk,j valore caratteristico della j–esima azione permanente. γQ,i= coefficiente moltiplicativo delle azioni variabili
- 56. Stato Limite diEsercizio Distribuzione degli Sforzi Assiali nelle Aste Stato Limite Ultimo Combinazione 1 Stato Limite Ultimo Combinazione 2 Deformata dovuta allo Stato Limite di Esercizio fa = 61,2 cm < 1/200 l fb = 36,1 cm < 1/200 l Gli abbasamenti della struttura risultano essere accettabili, sono inferiore al duecentesimo della luce
- 57. Il dimensionamento deglielementi
- 58. Il dimensionamento deglielementi Funi in Acciaio ad Alta Resistenza fy = 2.160 N/mm2 Modulo Elastico E = 210.000 N/ mm2 Ogni elemento è soggetto solamente a Sforzo Normale di trazione La Fune più sollecitata è soggetta ad uno Sforzo Normale di 1.691 KN γM0 = 1,05 D= 42 mm d= 1,9 mm A= 8,12 Kg/m R= 1710 KN I Cavi che compongono il ponte hanno una sezione che varia dai 42mm ai 15mm. Abbiamo adottato sei diametri differenti
- 59. Il dimensionamento deglielementi Puntoni in Acciaio S450 Resistenza a Snervamento fy = 440 N/mm2 Modulo Elastico E = 210.000 N/mm2 Ogni elemento è soggetto solamente a Sforzo Normale di Compressione Il Puntone più sollecitata è soggetta ad uno Sforzo Normale di -920,2 KN e lungo 18,5m γM0 = 1,05 D= 340 mm s= 20 mm A= 20.106 mm2 J= 258.364.580 mm4 I Puntoni che compongono la passerella hanno una sezione che varia dai 340mm e spessore 20mm, a 180mm e spessore 10mm Negli elementi compressi è inoltre necessario effettuare le veerifiche per il Carico di Punta