(English) In this work we present a methodology for the parametric design of tensegrity bridges, which is aimed to mass minimization, and is inspired by fractal geometry. We state a topology opti-mization problem by using self-similar repetitions of the minimal mass forms presented by Michell in [8]. The topology of the bridge is parameterized in terms of two discrete variables, describing the structural complexity, and two continuous variables, which describe the overall geometry. An iterative optimization procedure is employed to obtain the minimum mass solu-tion under yielding and buckling constraints. Several numerical results are obtained, allowing us to explore the potential of the analyzed design method, and its multiscale character. (Italiano) Il presente lavoro formula una metodologia per il progetto parametrico di strutture da ponte di tipo “tensegrity”, che ha l’obiettivo di minimizzarne la massa, utilizzando forme ispirate dalla geometria frattale. Si presenta un problema di ottimizzazione topologica che utilizza la ripeti-zione self-similar delle forme reticolari di massa minima ottenute da A.G. M. Michell in un suo celebre lavoro del 1904 [8]. La topologia del ponte è parametrizzata in funzione di due variabili discrete, che ne descrivono la complessità strutturale, e due variabili continue, che determinano la geometria del modello di ponte. Una procedura iterativa di ottimizzazione è impiegata per ottenere configurazioni di minima massa sotto opportuni vincoli di snervamen-to e di instabilità per carico di punta. Si presentano diversi risultati numerici, che consentono di esplorare le potenziali applicazioni tecniche del metodo di progettazione proposto.

Architetture Tensegrity Innovative per Ponti di Massa Minima

FRATERNALI, Fernando;CARPENTIERI, GERARDO;
2013

Abstract

(English) In this work we present a methodology for the parametric design of tensegrity bridges, which is aimed to mass minimization, and is inspired by fractal geometry. We state a topology opti-mization problem by using self-similar repetitions of the minimal mass forms presented by Michell in [8]. The topology of the bridge is parameterized in terms of two discrete variables, describing the structural complexity, and two continuous variables, which describe the overall geometry. An iterative optimization procedure is employed to obtain the minimum mass solu-tion under yielding and buckling constraints. Several numerical results are obtained, allowing us to explore the potential of the analyzed design method, and its multiscale character. (Italiano) Il presente lavoro formula una metodologia per il progetto parametrico di strutture da ponte di tipo “tensegrity”, che ha l’obiettivo di minimizzarne la massa, utilizzando forme ispirate dalla geometria frattale. Si presenta un problema di ottimizzazione topologica che utilizza la ripeti-zione self-similar delle forme reticolari di massa minima ottenute da A.G. M. Michell in un suo celebre lavoro del 1904 [8]. La topologia del ponte è parametrizzata in funzione di due variabili discrete, che ne descrivono la complessità strutturale, e due variabili continue, che determinano la geometria del modello di ponte. Una procedura iterativa di ottimizzazione è impiegata per ottenere configurazioni di minima massa sotto opportuni vincoli di snervamen-to e di instabilità per carico di punta. Si presentano diversi risultati numerici, che consentono di esplorare le potenziali applicazioni tecniche del metodo di progettazione proposto.
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