APPLICABILITÀ'

SSAP2010 è un software freeware completo per la verifica della stabilità dei pendii naturali e artificiali o con elementi di rinforzo.
E' uno strumento avanzato, sviluppato in circa 32 anni di lavoro, che mette a disposizione degli utenti un set di strumenti originali per effettuare in modo approfondito verifiche di stabilità utilizzando soli metodi di calcolo rigorosi basati sull'Equilibrio Limite e Innovativi Motori di generazione e ricerca delle superfici con minore Fattore di Sicurezza(Fs) . Una interfaccia windows  WIN 11 e una serie di strumenti per l'assemblaggio del modello del pendio,  per la visualizzazione grafica e il reporting, il sistema di aiuto contestuale, il Manuale di Riferimento  (511 pagine - formato PDF) completano il software. Il Codice SSAP e' specifico per architetture Windows a 64 bit.

Gli elementi innovativi dentro il panorama dei software per la verifica della stabilità dei pendii sono:

• Il modulo speciale di estrema versatilità per la gestione degli acquiferi: falde in pressione, piezometriche, falde sospese e acquicludi (vedasi la apposita sezione in questa pagina);
  
• I motori di ricerca delle superfici SNIFF RANDOM SEARCH e NEW RANDOM SEARCH;
  
• La modalità di esplorazione dello spazio (lambda0,Fs0) per una maggiore stabilità numerica e affidabilità delle soluzioni (FS associato ad ogni superficie);
• La mappa del valore medio del FS locale costruita con due metodologie innovative. 
• I metodi di calcolo che implementano gli effetti di stabilizzazione di opere como: terre armate, palificate, ancoraggi, gabbionate, muri, reti di acciao ancorate..
• Multipli criteri di rottura quali: Mohor-Coulomb, Tresca, GSI-GHB, Barton(JRC), liquefazione(dinamica e statica).
  

INTERFACCIA UTENTE
SSAP2010 è caratterizzato da un codice che permette un funzionamento ottimizzato per spazio e velocità in ambiente Windows WIN 10,11 (64bit) e da una  interfaccia grafica di facile utilizzo .
Questo lavoro di ottimizzazione è stato finalizzato alla realizzazione di un software più affidabile e veloce per garantire i migliori standard a progettisti, tecnici e ricercatori.
Il programma è costituito da un'unica console di comando strutturata con una serie di pulsanti per lanciare le differenti operazioni (caricamento di un modello del pendio, impostazioni di verifica, verifica, visualizzazione, generazione di DXF , reports, impostazioni di configurazione .ecc.)
il programma utilizza, come è spiegato in seguito, una serie di strumenti esterni freeware per la visualizzazione dei file grafici o per la editazione dei dati.



 
Per facilitare l'utente nella  costruzione dei modelli di pendio che SSAP2010 puo' intrepretare, è stata realizzato il programma MAKEFILES che, progettato con una interfaccia utente specifica, permette di risparmiare tempo in questa fondamentale operazione preliminare alla operazione di verifica finale.
Questo programma  è stato studiato anche per permettere rapidamente l'apprendimento da parte dell'utente della struttura dei files dati. In questo senso MAKEFILES è completamente trasparente e l'utente puo visualizzare i files dati direttamente mentre questi vengono assemblati. Inoltre e' stato progettato un sistema di aiuto contestuale che fornisce direttamente, partendo dalla interfaccia utente, informazioni sulle opzioni, parametri e funzionalità disponibili, per mezzo di un sistema di navigazione interno nel manuale di riferimento(in formato PDF).

Interfaccia del programma di utilità MAKEFILES
utilizzato come strumento per creare assemblare
i files di progetto contenenti il modello del pendio

Interfaccia del programma di utilità MAKEFILES :
Finestra per la composizione del file dati delle superfici degli strati
(include procedura di importazione superfici da files DXF)

METODI DI CALCOLO

A partire dalla  versione 4.0 nel programma SSAP viene utilizzata l'algoritmo di calcolo  proposta da  Zhu (2005) per il calcolo  di Fs sviluppato per il metodo di calcolo Morgenstern & Price (1965) .  In SSAP2010  l'autore del software ha sviluppato, durante la sua attività di ricerca, una ulteriore generalizzazione del metodo consentendo di usare l'algoritmo di Zhu (2005) con i vari metodi di calcolo rigorosi, adottati più diffusamente nelle verifiche di stabilità, oltre a sviluppare un suo proprio metodo :

• Janbu rigoroso(1973);
• Spencer (1973)
• Sarma I (1973);
• Morgenstern & Price (1965);
• Chen e Morgestern (1983)
• Sarma II (1979)
  
• Borselli (2016) ( Vedasi Appendice I del manuale)
  

I metodi rigorosi consentono di applicare il metodo dell'equilibrio limite in modo che la soluzione cercata sia staticamente garantita. Ovvero che venga contemporaneamente garantito sia l'equilibrio delle forze (verticali e orizzontali ), sia l'equilibrio dei momenti.
Questi metodi di calcolo permettono un notevole salto qualitativo verso uno standard solitamente offerto da pacchetti software commerciali estremamente più costosi presenti sul mercato internazionale, mantenendo tuttavia nel programma delle caratteristiche originali come: 4 motori di ricerca diversi per la ricerca delle superfici con minor F_S, come l'originale "sniff random search" , e l’algoritmo di ricerca con “range dinamico” , tutti sviluppati in modo originale dall'autore.


MOTORI DI RICERCA DELLE SUPERFICI CON MINOR Fs
Gli algoritmi alla base della ricerca delle superfici sono stati nelle varie versioni di SSAP2010 costantemente testati e ottimizzati. Alcune novità introdotte permettono un notevole risparmio di tempo all’utente e una maggiore affidabilità dei risultati dell’analisi numerica condotta.
Il motore di ricerca "sniff random search"(rel. 3.3 novembre 2022), esclusiva del programma SSAP, sviluppato a partire dalla versione SSAP 2.7.1(1997), è nato da una idea originale dell'autore e permette di superare tutte le incertezze che caratterizzano i metodi classici di ricerca in particolari situazioni con pendii molto complessi. Tutti i test condotti sopra i pendii di riferimento, utilizzati nella letteratura scientifica, indicano che il metodo, pur nella semplicità e facilità di uso che lo contraddistingue, fornisce risultati paragonabili, e in qualche caso migliori, ai più sofisticati e potenti metodi esistenti; come quelli di minimizzazione multidimensionale, nella ricerca delle superfici di scivolamento critiche.



MODELLIZZARE UN PENDIO

• Utilizzo fino a 20 strati, o lenti entro strato e elementi assimilabili (muri, fondazioni...)
  

• Metodo completo e rigoroso per considerare la resistenza offerta da sistemi di tiranti, geogriglie/geosintetici, palificate, reti in aderenza ancorate, muri e gabbionate.

• Possibilità caratterizzare geomeccanicamente gli ammassi rocciosi fratturati mediante il criterio di rottura di Hoek & Brown (1997) - Hoek et al. (2002) (GSI) e Barton-Bandis(1990) (JRC), e eseguire verifiche di stabilità allo scivolamento in pendii costituiti, del tutto o in parte, da ammassi rocciosi fratturati.

• Possibilità di combinare in uno stesso pendio sia strati, o lenti, caratterizzati come terreni sciolti, sia strati, o lenti, caratterizzati come ammassi rocciosi fratturati usando il criterio di rottura di Hoek/GSI + Barton/JRC
  

• Controllo stringente, effettuato in modo automatico, affinché nessuna parte delle superfici soggette a verifica violi, in base alla propria geometria locale, il principio di rottura di Mohr-Coulomb, Tresca, Hoek/GSI, Barton/JRC (entrambi generalizzati con inviluppo di rottura non lineare), e resistenza al taglio per condizioni di liequefazione post sisma .

• Possibilità di inserire direttamente strutture di sostegno tipo palificate e valutare l’incremento del fattore di sicurezza indotto, attraverso un modello di calcolo e progettazione derivato da quello Ito e Matsui(1981) e Hassiotis et al (1997) o da quello proposto da  Kumar et Hall. (2006)

• Possibilita' di inseriere reti in aderenza (in acciaio, a doppia torsione) ancorate e considerare la loro reazione passiva alle sollecitazionei deformative,  seguendo il modello proposto da Borselli(2020).
  

• Considerevole ottimizzazione degli algoritmi che stanno alla base dei motori di ricerca delle superfici.

• filtro di sub-verifica per eliminare le superfici di scivolamento  non fisicamente possibili (Sarma 1973). 
• opzione per effettuare verifica con ricerca automatica delle superfici di scivolamento  con fessure di trazione in testa al pendio
• console per il controllo della stabilità numerica delle soluzioni 
• compatibilità NTC 2018  e analisi in condizioni sismiche pseudo-statiche
• finestra con i diagrammi delle pressioni interne, del FS locale, e delle forze interne tangenziali e orizzontali entro la massa in scivolamento soggetta a verifica.
  

• Controllo e correzione automatica dei più comuni errori che sono a volte presenti nei files di input. 

• Utilizzo di nuove strategie computazionali proposte anche  da Zhu et al (2003) per eliminare i problemi di convergenza notoriamente esistenti nel metodo di calcolo di Janbu(1973) e negli altri metodi di calcolo rigorosi. Questi algoritmi sono stati ulteriormente sviluppati in modo originale, migliorati, testati e resi più affidabili in SSAP2010.

• Completa verifica di superfici di scivolamento singole definite dall’utente;

MODULO GESTIONE ACQUIFERI
Una delle più nuove e importanti caratteristiche di SSAP2010 (già sperimentata e sviluppata nella versione SSAP2004) è il modulo completo per la gestione avanzata degli acquiferi presenti in un pendio. Lo scopo è quello di rendere più versatile, e più corrispondente alla realtà geologica-geotecnica, la componente delle pressioni interstiziali entro i vari strati che compongono il modello del pendio. Con questo modulo aggiuntivo è possibile:

• utilizzare la linea freatica, che usualmente definisce la tavola d'acqua eventualmente presente in un pendio, come livello piezometrico utile a calcolare la pressione interstiziale locale, nel caso di falde in pressione

• escludere alcuni strati dal calcolo delle pressioni interstiziali e considerarli come acquicludi; ciò risulta utile per simulare la presenza di falde sospese e stati temporaneamente saturi sopra porzioni insature;

• cambiare il peso unitario del fluido(per l'acqua è 9.81 kN m^-3); ciò è utile per utilizzare una modalità alternativa di simulazione delle falde in pressione;

• Nel caso di falde in pressione utilizzare un algoritmo, sviluppato in modo originale dall'autore, per simulare la dissipazione progressiva della pressione di pori in prossimità della superficie;

• escludere il calcolo del sovraccarico esterno di masse d'acqua nel caso di porzioni di pendio sommerso. Questa opzione consente ad esempio la simulazione di un effetto di svaso rapido in un bacino artificiale;

• considerare l'effetto destabilizzante delle forze e pressioni di filtrazione in un pendio saturo.
• considerare l'effetto destabilizzante di un tension cracks, riempito di acqua, in testa alla superficie di scivolemento considerata.
  

La novità del modulo di gestione degli acquiferi è una possibilità che permette un notevole incremento delle funzionalità del codice SSAP. Tuttavia è necessario far presente due aspetti:

1. che l'utilizzo delle nuove funzioni è una modalità avanzata che è suggerita solo in situazioni particolari e che l'applicazione di queste funzionalità può alterare in modo rilevante la risposta in termini di stabilità globale;

2. il non utilizzo delle nuove funzionalità non altera in alcun modo la risposta, in termini di stabilità, attesa dalle tecniche classiche di verifica.

N:B: si consigliano gli utenti che desiderino utilizzare il modulo di gestione degli acquiferi di leggersi attentamente l'appendice di questo manuale, che ne descrive in dettaglio gli aspetti tecnici e fornisce tutte le avvertenze necessarie.

VISUALIZZAZIONE GRAFICA PENDII E SUPERFICI

• modulo per creare automaticamente Files DXF  contenenti il modello del pendio, le superfici critiche e tutte le informazioni relative alla verifica di stabilità.

• I files DXF prodotti ( versione DXF R12) sono compatibili con AUTOCAD  (Autocad2000  e superiori, Autocad LT , ecc.);

• La visualizzazione grafica interattiva mediante strumenti CAD attivabili con un click del mouse.

• I files DXF vengono prodotti in tempo reale ogni volta che si desidera visualizzare il modello del pendio o i risultati, anche parziali, della verifica.

• Un programma esterno di visualizzazione dei file DXF è chiamato automaticamente da SSAP2010 ogni volta che è necessario visualizzare uno dei grafici

SISTEMA DI AIUTO CONTESTUALE

Un efficiente sistema di aiuto contestuale è attivato cliccando sul bottone HELP di ogni finestra della interfaccia utente. Se siamo nella console principale viene attivato il sistema di aiuto generale che permette di scegliere tra una lista di argomenti diversi. Il programma permetterà di aprire il file PDF del Manuale di Riferimento alla voce selezionata. Nelle altre finestre della interfaccio il manuale si aprirà alla pagina che tratta l'argomento pertinente.


REPORTING
Un report sotto forma di un file di testo strutturato viene generato a richiesta,, con un click de mouse  successivamente a ogni analisi effettuata.
Il report presenta sotto forma di tabelle strutturate tutte le informazioni del modello del pendio, le condizioni generali di verifica, i risultati e la analisi della analisi.
Il file di testo può essere trasportato in un documento Microsoft Word, mantendendo la formattazione originale usando il font Courier New,  già presente in tutti i sistemi Windows.

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L'AUTORE DEL SOFTWARE

Dr. Geol. Lorenzo Borselli, Ph.D.*
Professor of Geotechnics and Engineering Geology
Instituto de Geologia, Facultad De Ingegneria
Universidad Autonoma de San Luis Potosì (UASLP) ,
Av. Dr. Manuel Nava 5,  C.P. 78240 San Luis Potosí,
S.L.P. - MEXICO
 
* Ricercatore Associato presso:
CNR – IRPI, Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica,  ITALIA

E-mail:
lborselli@gmail.com
Personal web page and CV: https://www.lorenzo-borselli.eu
 

l'attività di ricerca e didattica di Lorenzo Borselli è attualmente distribuita nei seguenti settori:

• Modellistica della meccanica del suolo, meccanica degli ammassi rocciosi,  movimenti di massa superficiali e profondi;
• Sviluppo di tecniche statistiche e matematiche avanzate nei settori della idrologia superficiale ed erosione del suolo, della modellistica geotecnica e delle scienze della terra
  
• Software per la verifica di stabilità dei pendii, modellistica e analisi dati in scienze della terra e ingegneria geotecnica (quindi non solo SSAP..)
• Modellistica  della erosione idrica del suolo e  idrologia superficiale;