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.