L¿argomento di ricerca riguarda lo studio numerico di dighe in materiali sciolti, con particolare riferimento alla modellazione del comportamento statico in fase di costruzione e di primo invaso. La procedura numerica consente di simulare lo stato deformativo e lo stato tensionale iniziale del corpo diga nelle fasi iniziali di costruzione e di invaso, attraverso una modellazione accurata con un modello costitutivo elasto-plastico incrudente denominato Cap-yield (Cysoil) ed implementato nella libreria del software Flac2D. L¿obiettivo della ricerca consiste nel verificare l¿applicabilità del modello costitutivo ad alcune dighe per le quali si dispone dei risultati di monitoraggio in fase di costruzione e di invaso sperimentale, confrontando i risultati delle analisi numeriche con i dati sperimentali. Inoltre, si vuole determinare il rischio di fratturazione idraulica del nucleo, che può avvenire a causa dell¿effetto arco che si genera al contatto tra nucleo e fianchi. La definizione dello stato tensionale iniziale post-costruzione è di fondamentale importanza in quanto propedeutico alla valutazione sismica dell¿opera attraverso l¿analisi dinamica.
Il concetto di rivalutazione sismica delle dighe di materiali sciolti ha come conseguenza attuale la rivalutazione anche dal punto di vista statico, poiché come già menzionato, l¿analisi sismica segue alla ricostruzione dello stato tensionale iniziale, in seguito alla fase di costruzione e di invaso. L¿idea di utilizzare un modello elasto-plastico incrudente per le analisi della fase statica della diga, nasce a seguito di uno studio bibliografico sulle analisi numeriche di dighe di terra in condizioni statiche, che rivelano la capacità di questi tipi di modelli di cogliere abbastanza bene lo stato deformativo del terreno a fine costruzione. Il modello elasto-plastico incrudente preso come riferimento sarà applicato nelle analisi di diverse dighe, per verificare l¿effettiva capacità di predirne il comportamento. Fino ad ora tale modello è stato applicato nell¿analisi della fase costruttiva di una sola diga di materiali sciolti, lo sbarramento principale della diga di terra di Montedoglio sul Fiume Tevere (AR). In questo caso, il confronto tra i cedimenti calcolati e quelli ottenuti attraverso il monitoraggio in fase di costruzione dimostra che il modello descrivere in maniera soddisfacente il comportamento deformativo osservato dei terreni che costituiscono il corpo diga. Inoltre il confronto tra i risultati ottenuti con tale modello e i risultati dell¿analisi eseguita con il modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb rivelano che quest¿ultimo sovrastima i cedimenti, mentre Cysoil si adatta meglio. Cysoil è un modello che potrebbe prestarsi all¿applicazione non solo in ambito scientifico, ma anche in ambito tecnico e progettuale, poiché è un modello già implementato nel codice alle differenze finite, con un livello di difficoltà di applicazione medio, ma con molte potenzialità. Il modello Cysoil ha la capacità, rispetto al modello elasto-plastico perfetto alla Mohr-Coulomb, di tenere conto degli effettivi percorsi di carico dei diversi elementi della diga, che faranno espandere una o entrambe le superfici di plasticizzazione, di riuscire a cogliere il comportamento sperimentale dei terreni che, all¿aumentare delle deformazioni, subiscono una riduzione del modulo di rigidezza, e di rappresentare discretamente l¿incremento delle rigidezze lungo percorsi di carico molto prossimi a quelli edometrici. La simulazione della costruzione della diga per strati e l¿ausilio del modello costitutivo, dovrebbero determinare a fine costruzione una distribuzione delle rigidezze dei terreni con la profondità e un andamento dei cedimenti, simili alla situazione reale. Sulla base di un¿analisi bibliografica, delle caratteristiche del modello e dei risultati ottenuti sulla diga analizzata, sembra che il modello si presti bene a descrivere questo tipo di comportamento, ma ovviamente è necessaria una verifica su più dighe dello stesso tipo. In questo contesto l¿utilizzo del modello è volto contestualmente a cogliere un eventuale effetto arco e la possibilità che avvengano delle fratture di tipo idraulico, poiché se il modello riesce effettivamente a riprodurre lo stato tensionale e deformativo nella diga, sarà più immediato e più probabile carpire questo tipo di effetto, dato da cedimenti differenziali. Innanzitutto è possibile fare una prima valutazione a partire dai dati di monitoraggio, verificando a che altezza rispetto al coronamento si trova il valore massimo dello spostamento verticale, in base al quale possiamo sapere già se aspettarci o meno la presenza dell¿effetto arco. In una fase successiva, in seguito alla calibrazione del modello possiamo verificare il rapporto tra i moduli elastici del nucleo e dei fianchi, poiché maggiore è la differenza tra le caratteristiche di deformabilità dei due terreni adiacenti, maggiore sarà il cedimento differenziale. Per ultimo, le analisi numeriche forniscono l¿andamento dello stato tensionale a fine costruzione, dal quale possiamo verificare la presenza dell¿effetto arco e calcolare un coefficiente rappresentativo del grado con il quale si manifesta tale effetto.