Lo studio di possibili fenomeni fessurativi riveste un ruolo cruciale nella valutazione della sicurezza delle dighe di calcestruzzo, a causa della bassa resistenza alle sollecitazioni di trazione del materiale. La modellazione del comportamento fessurativo è uno degli aspetti più importanti nell’analisi delle strutture di calcestruzzo, ma anche uno dei più complessi.

Per studiare la genesi e la propagazione delle fessure nelle dighe di calcestruzzo ci si avvale di due modelli basati sul metodo degli elementi finiti e disponibili nel codice commerciale Abaqus: il modello Concrete Damaged Plasticity (CDP) e il modello eXtended Finite Element Method (XFEM). Tali modelli sono stati individuati nell’ambito di due approcci alternativi: l’approccio diffuso (smeared crack model), che consente di individuare le zone del modello soggette a danno assegnando al continuo opportuni legami costitutivi; l’approccio discreto (discrete crack model) che, basandosi sulla meccanica della frattura, consente di descrivere la formazione localizzata delle fessure, considerate come discontinuità geometriche che attraversano il mezzo continuo.

Per applicare, studiare e confrontare i due modelli sono stati condotti due casi studio che hanno riguardato l’analisi sismica di due grandi dighe a gravità. Il primo caso studio ha riguardato la diga di Koyna (Maharashtra, India), che rappresenta uno dei pochi esempi di diga di calcestruzzo che ha subito danni significativi (e documentati) per effetto di un terremoto; il secondo caso studio ha riguardato la diga di Pine Flat (Fresno, California, USA), che costituisce uno dei casi più studiati nell’ambito delle simulazioni sismiche delle dighe e che ha compreso anche l’utilizzo, in combinazione con i modelli non lineari, del modello avanzato di interazione dinamica struttura-fondazione SAM-4D (Seismic Advanced Model for Dams).

I casi studio hanno dimostrato le potenzialità dei due modelli, ma soprattutto hanno evidenziato diverse problematiche legate alla loro pratica applicazione, rimaste irrisolte nonostante le molte analisi sviluppate. Si ritiene, pertanto, che siano necessari ulteriori sviluppi per un utilizzo di questi metodi avanzati e complessi per le applicazioni pratiche.