Interoperabilità di Flac3D in ambito strutturale: ottimizzazione del sistema fondazionale di un edificio

In questo articolo parliamo dell’analisi della fondazione di un edificio in c.a. multipiano condotta con Flac 3D.
Questo progetto è stato uno dei protagonisti più apprezzati della Giornata del Cliente Midas 2019, poiché gli Ingegneri hanno sfruttato l’interoperabilità tra Flac 3D e Midas Gen, utilizzando Flac 3D per lo studio dell’interazione terreno-struttura e Midas Gen per la verifica degli elementi strutturali.
Ringraziamo la Società di Ingegneria B.Cube di Milano e lo Studio di Ingegneria Colleselli & Partners di Padova per averci messo a disposizione questo modello.
L’edificio, costituito da tre corpi, è caratterizzato da un piano semi-interrato destinato ad impianti e spazi comuni, da un piano terra con destinazione Retail, dal piano primo in poi con destinazione alloggi studentato.


Si è reso necessario uno studio ad elementi finiti della sovrastruttura e del sistema fondazionale al fine di eliminare i giunti sismici tra due dei tre corpi e rivalutare il progetto di una platea su pali per adottare una fondazione superficiale.

Una volta impostato il modello della sovrastruttura in Midas Gen comprensivo di carichi ed eventuali svincoli interni, si è sfruttato il link sviluppato da Harpaceas per il trasferimento dei dati da Midas Gen a Flac 3D.
Lo scopo dell’analisi geotecnica era valutare se una fondazione superficiale sarebbe bastata per contenere i cedimenti allo Stato Limite di Servizio, confidando nelle proprietà meccaniche e nella conseguente risposta di un terreno prevalentemente ghiaioso. Evitare l’utilizzo di pali o di colonne in jet grouting avrebbe ridotto costi, tempi e manodopera.

A tale scopo è stato sviluppato un modello in Flac3D che ha permesso di considerare:

  • l’effettiva stratigrafia in accordo al rilievo geologico-geotecnico;
  • l’effetto di sovraconsolidazione dovuto allo scavo preliminare al getto della soletta;
  • il contributo al confinamento fornito dal terreno posto al di sopra del livello della fondazione esterno all’area di scavo;
  • un legame costitutivo avanzato e specifico per un materiale geotecnico: il Plastic Hardening.

Il Plastic Hardening è uno dei numerosi legami costitutivi implementati in Flac 3D specialistici per i terreni, caratterizzato dai seguenti aspetti:

  • è in grado di simulare una risposta incrudente del terreno sia a taglio sia volumetrica;
  • è caratterizzato da una risposta elastica differente in condizioni vergini o di scarico/ricarico;
  • adotta il criterio di rottura di MC;
  • i parametri sono di semplice calibrazione mediante test standard di laboratorio o in situ;
  • con la versione 7.0 di Flac 3D è stata introdotta una variazione non lineare della rigidezza anche per basse deformazioni o in condizioni di scarico/ricarico.

Molto importante per questo studio è stata sicuramente l’interoperabilità con Midas Gen, in quanto, senza di essa non sarebbe stato possibile né simulare la corretta rigidezza della sovrastruttura ed il relativo impatto sulla risposta del terreno né riprodurre l’esatta distribuzione di carico sulla sovrastruttura. Infatti, essendo Midas Gen un software specialistico per l’ingegneria strutturale, permette agevolmente la modellazione di: beam, wall e plate (correttamente connessi) a simulare solette in elevazione, pilastri, travi e pareti di controvento; grazie a Midas Gen è stato inoltre possibile generare in automatico i carichi permanenti e variabili nella combinazione SLS di tipo quasi permanente. Queste operazioni, tipiche di un software per il calcolo strutturale, non sono altrettanto agevoli o non sono applicabili in un codice che è invece specifico per il calcolo geotecnico.


Di seguito i principali risultati: il massimo cedimento è stato valutato in 34 mm. Data la natura prettamente granulare del terreno, tale cedimento si manifesta immediatamente e si esaurisce nei tempi di costruzione dell’opera. I cedimenti differenziali sono apparsi trascurabili (<1mm). Così come trascurabili è apparsa la tendenza al ribaltamento. Dall’analisi condotta con Flac 3D è emerso che la platea di fondazione e la sovrastruttura si comportano rigidamente, manifestando cedimenti uniformi e limitati e dimostrando così che l’adozione di pali o colonne in jet grouting non è necessaria.


Al termine dell’analisi critica dei risultati di Flac 3D, il modello è stato ritrasferito in Midas Gen per la verifica degli elementi strutturali soggetti alle azioni figlie dell’accurata simulazione dell’interazione terreno-struttura.

Centrale a gas di Mornaguia, Tunisia: un progetto “Total BIM”

Sidercad Spa (GE) presenta il progetto esecutivo di tutte le opere civili della centrale a gas di Mornaguia in Tunisia.
La realizzazione del progetto è stata interamente basata sul modello 3D realizzato in Tekla Structures dal quale sono stati estratti tutti i disegni di progetto delle carpenterie metalliche, delle opere in c.a. e dell’underground. Nel modello sono stati anche inseriti i modelli geotecnici del terreno (ricavati dai sondaggi) e le sistemazioni superficiali esterne (ricavate dal rilievo).
Il vantaggio principale dell’utilizzo di Tekla Structures nel progetto è la garanzia della coerenza tra il disegno e il modello e, di conseguenza, tra l’idea alla base del modello e l’effettiva esecuzione, fatta successivamente in cantiere, utilizzando i modelli BIM. Ulteriore grande vantaggio, che nel tempo sta diventando sempre più rilevante per Sidercad, è la possibilità di ottenere dei progetti di alta qualità nonostante si operi in un regime di tempi di progettazione estremamente ridotto.

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Il modello collaborativo nel BIM Infrastrutturale

In ambito infrastrutturale, il progettista “BIM oriented” dimostra la sua maggiore efficienza rispetto a chi lavora ancora con software “tradizionali”. Uno dei principali vantaggi è la facilità di dialogo e interscambio di informazioni con i molteplici strumenti legati alla progettazione infrastrutturale e al territorio.
A chi lavora in modalità BIM, la possibilità di trasmettere velocemente il contenuto del progetto permette di fornire ai propri referenti tutte le informazioni necessarie per la prosecuzione dell’iter progettuale. Il modello tridimensionale contiene svariate informazioni, da quelle più semplici, riguardanti le caratteristiche geometriche, a quelle più complesse, legate a materiale, aspetto, caratteristiche tecniche.
Nel caso di opere infrastrutturali risulta particolarmente efficace l’utilizzo di un modello collaborativo con possibilità di centralizzare e integrare la base dati su un BIM Server, accessibile da diversi utenti anche da servizi web dedicati.
Scopri come condividere le modellazioni BIM in ambito infrastrutturale per una continua collaborazione tra progettisti, appaltatori e committenti con Trimble Quadri.

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Argomenti trattati:

  • Inquadramento sul BIM
  • Introduzione al BIM Infrastrutturale
  • Il ciclo vita di un’opera infrastrutturale: civil continuum
  • Interoperabilità inter- e intra-disciplinare: formati di scambio
  • Il modello collaborativo: caratteristiche, scopi, condivisione modifiche
  • Collaborazione e comunicazione con il modello su server

Un nuovo complesso residenziale, progettato con Allplan

Modulo Studio (MB) presenta la progettazione di un nuovo complesso residenziale realizzata con Allplan Architecture.
Si tratta di un intervento residenziale in un’area da recuperare in località Cornate D’Adda (MB) che riguarda nello specifico la progettazione di un complesso costituito da 4 villette in classe energetica A.
L’Arch. Dario Passoni ha messo in evidenza i vantaggi dell’utilizzo del software nel progetto e nelle attività dello studio in generale.

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Il calcolo strutturale di una centrale idroelettrica a Casale Monferrato (AL)

Sertec Engineering Consulting (TO) presenta la realizzazione di una centrale idroelettrica nel Comune di Casale Monferrato (AL), per cui la società ha utilizzato il software ModeSt.
Si tratta di una struttura costituita prevalentemente da elementi bidimensionali come solette, platee e pareti. I principali vantaggi dell’utilizzo di ModeSt nel progetto sono stati: la semplicità nel meshare gli elementi bidimensionali e l’assistenza tecnica offerta da Harpaceas per la realizzazione del progetto.
Sertec Engineering Consulting (TO) utilizza ModeSt per le attività di calcolo delle strutture in calcestruzzo armato, in acciaio, in legno, in muratura e per la verifica delle strutture esistenti.

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Excellence in Concrete Construction Award per la Torre Generali di CityLife e il ruolo di Redesco Progetti

La Torre Generali di CityLife (conosciuta anche come “Lo Storto” o “Torre Hadid”) ha ricevuto di recente il premio internazionale “Excellence in Concrete Construction Award 2019” nella categoria “High-Rise Buildings” (grattacieli) assegnato da ACI, l’American Concrete Institute, a livello mondiale.
Il riconoscimento è stato conferito dalla giuria per la sapienza progettuale e ingegneristica del grattacielo, che si caratterizza per l’accentuata torsione sull’asse verticale, realizzata interamente in calcestruzzo.

La Torre Generali rappresenta la nuova frontiera dell’ingegneria strutturale, che in numeri equivale a un milione e 860mila ore lavorate, quattromila maestranze coinvolte, 85mila metri cubi di calcestruzzo gettato in opera e 12.200 tonnellate di ferro.
Redesco, società specializzata in Ingegneria Strutturale, ha curato la progettazione preliminare, definitiva avanzata, strutturale esecutiva e costruttiva del grattacielo, fino all’assistenza al cantiere.

La progettazione della struttura

La sfida di Redesco è stata progettare una struttura che sarebbe stata poi realizzata in calcestruzzo.
Questo materiale, economico ed efficiente, che permette di fare dei solai senza travi quindi molto adatti a realizzare una torre dove l’impiantistica è fondamentale e dove non sono previste travi.
Altra sfida legata alla scelta del calcestruzzo è stata riuscire a prevedere come si muovesse l’edificio nel tempo.
Il tema era come calcolare la torsione della Torre considerando il fatto che, aggiungendo peso, la Torre si sarebbe accorciata e girata su se stessa e come questo fenomeno sarebbe andato avanti nel tempo. Il calcestruzzo smette di muoversi dopo venti o trent’anni quindi l’aspetto rilevante diveniva la deformazione della Torre e il modo in cui controllare la geometria durante la costruzione.
Redesco ha progettato tutti i disegni di dettaglio fino a ogni singolo ferro, armatura e bullone delle strutture metalliche che sarebbero andate in cantiere.
In quel frangente ci si è resi conto della diversità di ogni singolo elemento della Torre; 43 piani totali, ogni piano costituito da 22 pilastri, ogni pilastro è diverso dall’altro così come ogni solaio è diverso dall’altro.

L’utilizzo di Tekla Structures
In un progetto complesso come quello della Torre Hadid, l’uso di Tekla Structures è stato fondamentale per migliorare l’efficienza del progetto, aumentare il controllo geometrico, velocizzare la revisione degli elaborati di progetto, aumentare la qualità della costruzione e ridurre al minimo degli errori in cantiere.

Redesco Progetti (Research-Design-Consulting) lavora per gli investitori come per le imprese di costruzione perché ama seguire i progetti dai primi schizzi alla realizzazione: “affiniamo le nostre abilità nell’immaginazione tanto quanto nel rendere reali le cose. Crediamo che la ricerca, la teoria e la creatività debbano essere affiancate dall’esperienza sul campo. Poiché le strutture sono il nucleo della nostra attività, non ci limitiamo ad uno specifico ambito: il nostro lavoro riguarda edifici, torri, infrastrutture, ponti e passerelle pedonali, strutture speciali, metodi di costruzione e ricerca.”