IS GeoMassi: nuovo software per l’analisi tridimensionale di caduta massi

Per eseguire un’analisi di caduta massi affidabile è di fondamentale importanza che il fronte su cui si svolge l’instabilità sia modellato con la migliore precisione possibile, operazione delicata; se per l’analisi semplificata bidimensionale il pendio viene schematizzato con una successione di segmenti, per l’analisi tridimensionale bisogna necessariamente utilizzare una procedura più completa, che si avvalga di Modelli Digitali del Terreno (DTM) e di metodi di calcolo specifici.
Il programma IS GeoMassi, sviluppato e supportato da CDM DOLMEN, implementa tutti questi strumenti per offrire al progettista la massima libertà di calcolo.

Figura 1 - Traiettorie massi, scala colorata per velocità



Figura 2 - Fotogramma animazione caduta massi

Nato come supporto per una Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Geotecnica, sviluppata presso il Politecnico di Torino, e riguardante l’uso degli applicativi GIS nella modellazione numerica tridimensionale, IS GeoMassi è il software che esegue il calcolo di caduta massi tridimensionale su un versante. Viene sfruttato il metodo "Lumped Mass" associato a un’analisi statistica, consentendo di cogliere la variabilità dei parametri inseriti in input. Il metodo "Lumped Mass", per cui il blocco è considerato come un punto dotato di massa e velocità di cui si esaminano tutti i tipi di movimento, permette di simulare sia le fasi di impatto/rimbalzo sia le fasi di rotolamento.

La morfologia del pendio viene importata nel programma tramite un Modello Digitale del Terreno (DTM) in formato ASC (.asc), per cui viene generata automaticamente la mesh da utilizzare nel calcolo, oppure con una mesh già definita a priori in formato STL (.stl). La visualizzazione e l’elaborazione dei DTM può avvenire all’interno di un software GIS (in rete sono disponibili alcuni gratuiti), che può anche essere sfruttato per la conversione in ASC dei DTM salvati in formati differenti. I DTM sono spesso distribuiti gratuitamente dalla Regione cui fanno riferimento, tramite il relativo sito web. Nell’ambiente grafico di IS GeoMassi il DTM può venire opportunamente scalato di dimensione per correggere eventuali incongruenze delle unità di misura.

I coefficienti di restituzione, l’angolo di attrito allo scorrimento e tutti i parametri utilizzati per modellare le caratteristiche meccaniche del pendio (a cui è associabile una deviazione standard) possono essere assegnati per fasce di quota. Il disgaggio di un numero di blocchi definito dall’utente può avvenire da nicchie di distacco puntiformi o lineari; di questi si possono specificare densità, dimensione, velocità iniziale e relative deviazioni standard.

I principali risultati ottenuti con il calcolo sono rappresentati direttamente sulla superficie del pendio: oltre alle traiettorie seguite dai massi, degli stessi si possono visualizzare velocità, energie cinetiche e distanza di arresto con l’ausilio di una scala di colori tarata sui valori massimi raggiunti (Figura 1). La bontà degli interventi di protezione (Figura 4) può quindi essere valutata in modo estremamente rapido, grazie alle numerose informazioni visualizzate dal software.
È anche generata un’animazione della caduta (Figura 2, vi invitiamo a vederne il video) e, relativamente al masso caratterizzato dalla distanza di arresto maggiore, vengono mostrati istante per istante tutti i parametri del suo moto.

Figura 4 - Intervento con barriera paramassi



Figura 5 - Sezione esportata in IS GeoRocce

È possibile definire una sezione nel modello tridimensionale da esportare, mantenendo tutti i dati di input, nel programma per l’analisi di caduta massi bidimensionale IS GeoRocce (Figura 5) per valutare nel dettaglio il comportamento di eventuali barriere paramassi e salvare il file DXF (.dxf) del fronte. Le barriere paramassi di protezione, di cui deve essere specificata l’altezza, sono inseribili in entrambi i modelli (2D e 3D) in modo interattivo, con il semplice click del mouse. Tra le varie opzioni di calcolo si possono dettagliare le condizioni di arresto dei blocchi in termini di energia cinetica e velocità, così come specificare i parametri che regolano il passaggio tra impatto/rimbalzo e impatto/rotolamento degli stessi.
IS GeoMassi crea una relazione di calcolo completa ed esaustiva in formato RTF (.rtf), in cui vengono riportate le tabelle con i principali parametri del moto relativi ad ogni traiettoria, la tabella di dettaglio del masso caratterizzato dalla distanza di arresto maggiore e, per ogni barriera paramassi, l’energia cinetica assorbita nell’urto più gravoso.

Provate la versione dimostrativa del programma, che permette di eseguire liberamente il calcolo e di importare i DTM senza restrizioni, ponendo l’unica limitazione sul numero di ripetizioni dell’analisi statistica; la demo è disponibile, oltre a un video sull’utilizzo del programma ed ad un esempio di relazione di calcolo, sul sito CDM DOLMEN.