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.
Console
di comando di SSAP2010
Interfaccia grafica SSAP2010:
opzioni per la verifica di stabilità
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 FS, 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.
Motore di ricerca SNIFF
RANDOM SEARCH (Borselli 2002)
per generazione di superfici random che massimizzano il
passaggio negli strati con caratteristiche locali
peggiori....(strato 4)
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.
Fino a 20 strati e lenti in uno stesso modello di
pendio
-
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).
Oltre a Geosintetici-terre armate, Tiranti-ancoraggi, muri e
sovraccrichi distribuiti in SSAP possono essere inserite
fino a 12 linee di palificate
come elementi resistenti
-
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.
Simulazione
falda sospesa - zona satura superficiale anche in evoluzione
Interfaccia del modulo di
gestione acquiferi in SSAP2010
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:
-
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;
-
il non utilizzo delle nuove
funzionalità non altera in alcun modo la risposta,
in termini di stabilità, attesa dalle tecniche
classiche di verifica.
Simulazione acquiferi
confinati
Simulazione piezometriche
esterne al pendio
caso di diga in terra
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.
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;