La modellazione geotecnica 3D oggi espande le proprie frontiere

L’evoluzione scientifica e tecnologica disponibile con investimenti accessibili

All’inizio del secolo scorso Terzaghi, universalmente riconosciuto come il padre della geotecnica moderna, gettava le basi per quella che, nel corso dei decenni successivi, sarebbe diventata una disciplina fondamentale nell’ambito dell’Ingegneria Civile.
Nel corso degli anni, lo studio della meccanica dei terreni sciolti e delle rocce si è evoluto e diversificato, di pari passo con i miglioramenti tecnologici degli strumenti a disposizione degli ingegneri civili di tutto il mondo.
In particolare, negli ultimi vent’anni, i miglioramenti dei computer e delle workstation, di sempre maggior diffusione, hanno fornito a ricercatori e progettisti la strumentazione per evolvere e ottimizzare il calcolo geotecnico.
La complessità e variabilità della descrizione del comportamento dei materiali coinvolti, unitamente alle difficoltà nel realizzare facilmente campagne geognostiche e indagini in sito o in laboratorio complete ed esaurienti, hanno da sempre “frenato” il progettista nello studio dei problemi geotecnici.
Con l’avvento dei codici di calcolo, dalla fine degli anni 80, sono stati fatti grossi passi in avanti in questa direzione: lo studio dell’iterazione terreno-struttura e la previsione del comportamento tenso-deformativo del terreno sono, ad oggi, all’ordine del giorno per qualsiasi professionista coinvolto nella progettazione in ambito geotecnico.
Dall’approccio di trave su suolo elastico, su cui, ancora oggi, si basano diversi software per lo studio di opere di sostegno flessibili, passando per un approccio bidimensionale (a stato di deformazione piano, a stato di sforzo piano, oppure in assialsimmetria) in grado di cogliere, già con un buon grado di approssimazione, problematiche specifiche (subsidenze superficiali, stabilità di versanti, deformabilità di opere di sostegno o studio di sezioni di opere in sotterraneo), si è giunti a progettare con la frontiera del calcolo geotecnico: l’approccio tridimensionale.
Negli anni passati, la semplificazione bidimensionale (Metodo agli Elementi Finiti, Metodo alle Differenze Finite, Metodo degli Elementi Discontinui) ha trovato grande diffusione tra i progettisti di tutto il mondo, per una serie di motivi, tra cui, non ultima, la possibilità di confrontare i risultati delle simulazioni numeriche con approcci di letteratura, ad esempio formule empiriche, con le quali l’ingegnere validava le proprie simulazioni.
La diffusione di tale approccio tradizionale, ha portato il calcolo geotecnico ad un livello più alto: in quest’ottica si pongono, ad esempio, i nuovi metodi di studio delle stabilità dei versanti (Metodo di riduzione delle resistenze) che stanno di fatto integrando ed andranno rapidamente a sostituire i metodi all’equilibrio limite classici (metodi dei conci), oppure gli studi del calcolo accoppiato idraulico-meccanico (consolidazione primaria e secondaria, regime di filtrazione).
Da alcuni anni a questa parte, la disciplina geotecnica si è evoluta ulteriormente, intraprendendo, con decisione, la strada della completa modellazione tridimensionale dei problemi.