Il rapporto documenta l’attività di sviluppo e implementazione nel software commerciale COMSOL di una nuova legge costitutiva basata sul metodo “Micro-planes” per la simulazione del danno e del degrado strutturale nelle dighe per l’analisi della vulnerabilità delle infrastrutture. Nelle attività condotte nel corso del 2009 era stato messo in evidenza che il metodo dei micropiani mostrava una buona capacità di riprodurre il comportamento eterogeneo del calcestruzzo e che, pertanto, poteva essere ritenuto adatto a valutare la sicurezza strutturale di grandi opere civili quali le dighe, che durante il loro ciclo di vita possono manifestare fenomeni di danno o degrado strutturale. Il metodo dei micropiani non è di recente formulazione, ma fino a qualche anno fa la sua implementazione e soprattutto il suo utilizzo per studiare casi d’interesse pratico erano proibitivi, poiché l’elevato numero di parametri e variabili in gioco del metodo stesso, unitamente al numero dei gradi di libertà della struttura, richiedeva risorse numeriche considerevoli che rendevano pressoché impossibile la calibrazione dei modelli numerici. I limiti computazionali si possono ritenere attualmente superati e, pertanto, dopo un’attenta analisi, è stato deciso di implementare il metodo dei micropiani nel software commerciale COMSOL poiché mette a disposizione dell’utente una piattaforma che consente di interagire in modo pratico e funzionale. A differenza della maggior parte dei codici ingegneristici che operano nel campo del metodo degli elementi finiti, COMSOL per esempio non richiede all’utente lo sviluppo ex-novo di complesse routine di calcolo. Sono stati utilizzati due differenti processi per implementare il metodo dei micropiani; ovviamente entrambi i processi portano a definire in modo univoco le variabili e le equazioni del metodo all’interno di COMSOL ma, per contro, presentano differenti vantaggi/svantaggi da un punto di vista operativo. Seguendo il processo più semplice, sono state predisposte alcune macro – sviluppate in ambiente Excel – per scrivere in modo automatico tutte le costanti e le variabili proprie del metodo dei micropiani in alcuni file di testo; questi file sono stati strutturati in modo opportuno per poter essere successivamente importati in COMSOL, evitando così di dover editare ad una ad una tutte le variabili. Seguendo questa strada, tuttavia, il modulo delle Equazioni Differenziali Parziali di COMSOL, che serve per definire il legame costitutivo vero e proprio del metodo dei micropiani, deve essere impostato direttamente dall’utente ogni volta che si cambia la struttura da analizzare. Siccome quest’aspetto è indubbiamente poco pratico, è stato messo a punto un secondo processo d’implementazione, che presenta un livello di difficoltà di sviluppo superiore rispetto al precedente. Tale processo d’implementazione richiede infatti una buona conoscenza del codice MATLAB che, da un lato, fornisce il vantaggio di potersi avvalere delle numerose funzioni matematiche in esso presenti, dall’altro, consente di impostare tutte le fasi del metodo dei micropiani, compresa la definizione del modulo delle Equazioni Differenziali Parziali. Una volta implementato il metodo secondo una delle due modalità indicate, è stata iniziata la fase di validazione considerando un semplice caso test: un cubo di spigolo unitario soggetto su una faccia a una pressione, funzione lineare del tempo, e vincolato sulla faccia opposta. Poiché è stata implementata per ora la parte del metodo dei micropiani che descrive il comportamento lineare del materiale, i risultati del caso test sono stati messi a confronto con quelli di un’analisi effettuata utilizzando un legame costitutivo elastico lineare, definito secondo la formulazione classica tensoriale. Il confronto ha mostrato la coerenza dei campi deformativi ma non di quelli tensoriali; il controllo della formulazione del metodo, nonché dell’uso dei solutori di COMSOL, è tutt’ora in corso.