AlgoShake2D
Software FEM per analisi di risposta sismica locale in contesti mono e bidimensionali
- Modellazione di stratigrafie complesse
- Generatore di mesh integrato
- Solutore FEM dinamico parallelo
- Importazione accelerogrammi da Rexel-Web
- Esportazione secondo formati standard per studi di MS3
- Regolarizzazione spettri di medi da Ordinanza n°55 del 2018
- Generazione automatica report di analisi
Analisi FEM della risposta sismica locale
AlgoShake2D implementa una soluzione agli elementi finiti (FEM) del problema di propagazione delle onde sismiche in configurazioni bidimensionali, consentendo la modellazione di configurazioni geometriche complesse e disomogeneità del sottosuolo.
Ne deriva una base fisicamente consistente per analisi di risposta sismica locale richieste nell’ambito della progettazione in zona sismica e/o per studi di microzonazione di livello III.
Applicazioni
AlgoShake2D, uno strumento unico per analizzare la risposta sismica locale in diversi contesti applicativi.
RSL1D
Analisi della risposta sismica locale in configurazioni monodimensionali lungo colonne stratigrafiche.
RSL2D
Simulazioni bidimensionali per la modellazione di sezioni complesse anche in presenza di cavità.
Microzonazione sismica III
Studi di microzonazione sismica con valutazione degli effetti locali e dei fattori di amplificazione e Hsm.
Progettazione
Generazione di spettri di risposta e parametri sismici per la progettazione strutturale.
Così semplice eseguire un’analisi RSL
- Definire la stratigrafia tramite CAD o importazione DXF
- Definizione delle caratteristiche meccaniche dei sismostrati
- Importare accelerogrammi spettro-compatibili (Rexel, RexelWeb, SCALCONA)
- Generare automaticamente la mesh di calcolo ed eseguire le analisi FEM
- Calcolare spettri di risposta e fattori di amplificazione con generazione automatica del report
Spettri di risposta regolarizzati
Eseguite le analisi numeriche di risposta sismica locale sia in condizioni mono che bidimensionali, l’applicativo fornisce, per ogni punto di controllo, spettri regolarizzati ricostruibili attraverso i classici parametri dell’NTC18.
Nel report di calcolo finale vengono riportate apposite tabelle, distinte per analisi (vari stati limite), con i suddetti parametri da fornire allo strutturista.
La procedura di regolarizzazione implementata nel software è quella proposta dall’Ordinanza n°55 del 24 Aprile 2018.
Fattori di amplificazione e parametro Hsm per studi MS3
AlgoShake2D consente il calcolo diretto dei fattori di amplificazione richiesti negli studi di microzonazione sismica di livello III e del parametro Hsm (Hazard Seismic Microzonation) richiesto dalle “Linee guida per la gestione del territorio in aree interessate da amplificazioni V.2.0″.
Inoltre il software consente l’esportazione secondo il formato standard caricabile direttamente in piattaforma.
Analisi pseudodinamica alla Newmark (1965)
Il software AlgoShake2D consente di definire una o più superfici di scorrimento (e rispettiva accelerazione critica Kc), di forma circolare e/o poligonale, ottenute tramite analisi all’equilibrio limite (LEM) con altri software o con lo stesso 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗹𝗼𝗽𝗲. Per ogni accelerogramma, il software calcola la distribuzione delle tensioni in condizioni sismiche, le trasforma in forze e, successivamente, in accelerazioni applicate al blocco in frana. Sulla base dell’accelerazione così determinata, viene impiegato il metodo di Newmark (1965) per stimare lo spostamento in condizioni dinamiche del blocco. Questo approccio migliora l’accuratezza del risultato finale in quanto fornisce alla procedura di Newmark un input che tiene in conto degli effetti locali di amplificazione.
Modulo PWP (Pore Water Pressure) analisi di liquefazione attraverso RSL
Con questa nuova feature è possibile, mediante un 𝗮𝗽𝗽𝗿𝗼𝗰𝗰𝗶𝗼 𝗱𝗶𝘀𝗮𝗰𝗰𝗼𝗽𝗽𝗶𝗮𝘁𝗼 basato su 𝗮𝗻𝗮𝗹𝗶𝘀𝗶 𝗱𝗶 𝗥𝗦𝗟 in tensioni totali, confrontare la domanda sismica indotta dal terremoto con la resistenza del terreno fornita da opportune curve di resistenza ciclica 𝘾𝙎𝙍-𝙉𝙇.
Nello specifico, la storia temporale irregolare dello sforzo di taglio correlata a un accelerogramma può essere trasformata in un numero equivalente di cicli, Neq, con un’ampiezza pari al 65% dello sforzo di taglio massimo, τeq = 0,65 τmax, che produrrebbe un aumento della pressione interstiziale pari a quella cumulata alla fine della storia temporale irregolare (Seed et al. (1975)). Quest’ultima quantificata mediante il rapporto di sovrappressione interstiziale (ru).
Tale approccio è suggerito da diverse linee guida e standard di progettazione (Koester et al. 1999; AGI 2005; USBR 2015).
Video tutorial
I video tutorial di Algoshake2D sono progettati per garantire agli utenti una curva di apprendimento dolce e piacevole, senza tralasciare i dettagli tecnici per gli utenti più esperti, garantendo così una formazione completa ed efficace. Ogni video inizia con una chiara introduzione della problematica che si vuole analizzare e delle funzionalità offerte dal software per affrontarla con consapevolezza.
I tutorial affrontano anche la risoluzione dei problemi comuni, offrendo soluzioni e suggerimenti pratici per migliorare l’esperienza utente. Per chi desidera approfondire ulteriormente, vengono fornite risorse aggiuntive come documentazione e forum di supporto.
Esempio di analisi 1D
Esempio di analisi 2D
Evoluzione e funzionalità per versione
AlgoShake2D è un software in continua evoluzione, sviluppato grazie alla sinergia con università e centri di ricerca che operano ai massimi livelli nei temi della risposta sismica locale.
L’aggiornamento costante dell’applicativo nasce anche dal confronto diretto con i professionisti, per rispondere in modo efficace alle esigenze operative della pratica progettuale e degli studi di microzonazione.
Di seguito sono riportate le principali funzionalità organizzate per versione.
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Free Field Boundaries
È stata introdotta l’implementazione delle Free Field Boundaries (Cundall et al., 1980), una tecnica avanzata che consente di simulare la propagazione delle onde sismiche in domini semi-infiniti mediante colonne monodimensionali accoppiate al modello tramite dashpot e forze equivalenti. Questo approccio permette di ridurre efficacemente le riflessioni artificiali ai bordi del modello e di utilizzare domini di calcolo più compatti, mantenendo elevata l’accuratezza della risposta sismica. Le proprietà costitutive delle colonne sono coerenti con quelle del terreno adiacente, garantendo una rappresentazione realistica dell’impedenza del mezzo circostante anche in presenza di comportamento non lineare.
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Analisi nel dominio delle frequenze per modelli 1D
L’approccio nel dominio delle frequenze, affiancato a quello nel dominio del tempo, consente inoltre un confronto diretto tra metodologie diverse, migliorando la capacità di validazione dei risultati e l’affidabilità complessiva delle simulazioni. Tale integrazione rende il software pienamente conforme agli strumenti di analisi comunemente adottati nella pratica ingegneristica e descritti nella letteratura scientifica internazionale.
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Esportazione dei modelli 1D verso STRATA
Il software consente l’esportazione automatica dei modelli stratigrafici 1D in formato compatibile con STRATA (Kottke, A.R., & Rathje, E.M. (2009). Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), University of California, Berkeley), garantendo un trasferimento rapido e coerente dei dati. Questa funzionalità facilita l’interoperabilità tra strumenti di analisi, semplifica il confronto dei risultati e migliora l’efficienza complessiva del flusso di lavoro.
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Importazione del profilo topografico dal DEM TinItaly
Il software consente l’importazione automatica del profilo topografico a partire dal DEM TINITALY, tramite la definizione interattiva in mappa di una linea di sezione. Il profilo altimetrico viene estratto lungo la sezione selezionata, permettendo una rapida integrazione del profilo topografico nelle analisi. Riferimento: Tarquini S., Isola I., Favalli M., Battistini A., Dotta G. (2023). TINITALY, a digital elevation model of Italy with a 10 meters cell size (Version 1.1). Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). https://doi.org/10.13127/tinitaly/1.1
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Generazione automatica dei punti di controllo
Il software integra una nuova funzionalità per la generazione automatica di una distribuzione di punti di controllo lungo il profilo topografico, definita a partire da un passo selezionabile dall’utente. Questa procedura consente di discretizzare in modo sistematico la sezione, migliorando la rappresentatività spaziale delle analisi. L’approccio permette di ottenere con maggiore accuratezza i profili dei fattori di amplificazione, risultando particolarmente efficace nell’ambito di studi di Microzonazione Sismica di livello 3 (MS3), dove è richiesta una descrizione dettagliata delle variazioni locali della risposta sismica.
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Nuove opzioni di visualizzazione dei risultati
Il software introduce avanzate opzioni di visualizzazione per l’analisi dei risultati, consentendo una rappresentazione più chiara e personalizzabile dei dati. È possibile definire nuove scale cromatiche, scegliere il formato numerico dei valori, impostare il numero di passi della scala colore e regolare i livelli di trasparenza.
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Texture litologiche personalizzabili
Il software consente l’introduzione di texture litologiche personalizzate tramite file raster, permettendo la definizione di retini grafici adattati alle diverse unità geologiche. Questa funzionalità migliora la qualità e il realismo delle rappresentazioni dei profili di sezione, rendendo la visualizzazione più intuitiva e coerente con gli standard della pratica geologica e geotecnica.
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Riorganizzazione della relazione di calcolo
La relazione di calcolo è stata riorganizzata con l’obiettivo di migliorare leggibilità e compattezza, riducendo al minimo le ridondanze nelle informazioni comuni tra diverse analisi e configurazioni stratigrafiche. Sono inoltre stati introdotti specifici flag che consentono all’utente di attivare o disattivare selettivamente singoli paragrafi, permettendo di adattare il livello di dettaglio del report alle esigenze operative e di sintesi.
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Visualizzazione dei moduli di taglio G e del damping D
È stata introdotta una nuova opzione per la visualizzazione dei moduli di taglio 𝐺 G e del damping 𝐷 D risultanti dall’analisi lineare equivalente. Questa funzionalità consente di rappresentare direttamente i parametri dinamici aggiornati al termine del processo iterativo, fornendo all’utente un riscontro immediato sullo stato di convergenza finale delle analisi dinamiche.
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Ottimizzazione delle prestazioni del solutore FEM dinamico
Il motore di calcolo FEM dinamico, già altamente performante, è stato ulteriormente ottimizzato per migliorare l’efficienza computazionale. Le ottimizzazioni introdotte consentono una riduzione dei tempi di calcolo dell’ordine del 10–20%, con variazioni dipendenti dalle caratteristiche del processore utilizzato, mantenendo invariata l’accuratezza dei risultati.
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Analisi alla Newmark per pendii
In 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗵𝗮𝗸𝗲𝟮𝗗 è implementato il metodo di Newmark (1965) con il quale è possibile prevedere quale sarà il massimo spostamento in condizioni sismiche per una massa potenzialmente instabile di terreno. L'accelerogramma a cui è sottoposto il blocco viene determinato mediante una procedura numerica che prevede l'integrazione delle tensioni lungo la superficie di scorrimento così da ottenere le forze e da esse l'accelerazione. In tal modo è possibile tener conto degli effetti locali di amplificazione sul calcolo degli spostamenti
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Calcolo del parametro Hsm (H=Hazard, SM Seismic Microzonation)
Già richiesto nelle "Linee guida per la gestione del territorio in aree interessate da amplificazioni" versione 2.0 del 2022 ed in diversi regolamenti regionali, tale parametro permette di stabilire una graduatoria “assoluta” di pericolosità sismica, integrando la pericolosità di base con l’amplificazione attesa. Inoltre, consente una classificazione basata sull'intensità macrosismica costruita su ipotesi di ingegneria delle strutture e direttamente collegata al danno degli edifici. In 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗵𝗮𝗸𝗲𝟮𝗗 tale parametro viene ottenuto attraverso il calcolo dei fattori di amplificazione lungo lo sviluppo longitudinale della sezione di analisi.
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Interoperabilità con AlgoSpectrum
Tale funzionalità consente all'utente di definire i parametri della pericolosità sismica di base attraverso il software 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗽𝗲𝗰𝘁𝗿𝘂𝗺 semplicemente specificando le coordinate del sito su google maps e le caratteristiche della costruzione secondo quanto indicato nelle NTC18.
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Importazione di accelerogrammi dal software CAEsAR (Regione Lazio)
La Regione Lazio mette a disposizione gli accelerogrammi per il loro utilizzo in applicazioni tecniche nel territorio regionale. Per applicazioni tecniche si intendono principalmente le analisi di Livello 3 di Microzonazione Sismica (MS3) e gli studi di Risposta Sismica Locale (RLS) condotti mediante metodi numerici. La selezione degli accelerogrammi regionali è stata condotta da ENEA nell’ambito di un Accordo di Collaborazione Istituzionale con Regione Lazio. In 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗵𝗮𝗸𝗲𝟮𝗗 è possibile importare direttamente i file prodotti dal software CAEsAR messo a disposizione dalla regione.
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Correzione della baseline degli accelerogrammi
Al fine di ridurre l'onere computazionale molto spesso gli accelerogrammi in input utilizzati nelle analisi di RSL vengono privati degli zeri iniziali e finali. Tuttavia, tale procedura può compromettere la cosiddetta "baseline" dell'accelerogramma portando ad un segnale con velocità e spostamenti non nulli al termine dell'evento che si vuole simulare. In 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗵𝗮𝗸𝗲𝟮𝗗 è possibile eseguire una correzione della baseline attraverso l'algoritmo proposto da 𝗘𝗱𝘄𝗮𝗿𝗱 𝗟. 𝗪𝗶𝗹𝘀𝗼𝗻. Quest'ultimo consiste nella correzione nei primi e negli ultimi secondi del segnale accelerometrico in modo da ottenere velocità e spostamenti nulli al termine del record, pur conservando i picchi di accelerazione del segnale originario ed il contenuto in frequenza.
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Retini litologici
In linea con gli "STANDARD DI RAPPRESENTAZIONE E ARCHIVIAZIONE INFORMATICA PER LA MICROZONAZIONE SISMICA", in 𝗔𝗹𝗴𝗼𝗦𝗵𝗮𝗸𝗲𝟮𝗗 cono stati introdotti i retini riportati in tabella 2.1.8 per la classificazione di terreni e substrato necessari per la rappresentazione degli schemi dei rapporti litostratigrafici più rappresentativi da indicare nella Relazione illustrativa di studio.
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Materiali avanzati
Al fine di tener conto della variazione di rigidezza del materiale con la profondità è stata introdotta la possibilità di assegnare per ogni litotipo una legge del tipo f(σm') = A (σm'/Pa)ᵝ in modo da variare la stessa rigidezza con la tensione media di confinamento. Quest'ultima viene ottenuta mediante un'analisi statica iniziale.
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Generazione configurazioni stratigrafiche 1D
Quando si eseguono analisi di RSL su modelli bidimensionali è utile confrontare i risultati ottenuti con elaborazioni monodimensionali condotte lungo diverse verticali della sezione di studio. Attraverso la definizione di diverse "colonne di controllo" l'utente ha la possibilità di generare automaticamente delle configurazioni stratigrafiche 1D all'interno dello stesso progetto.
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Gestione avanzata delle annotazioni
Per ogni configurazione stratigrafica presente all'interno di un singolo progetto l'utente ha la possibilità di inserire diverse annotazioni utili per arricchire il modello con informazioni grafiche aggiuntive. Tra cui scale metriche, testi, quote, ecc.
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Generazione file richiesti per Sismi-CA
Estrazione automatica dei file CSV (F1_EQK_SPE e F1_EQK_AGN) necessari per la compilazione del sistema informativo Sismi-CA della Regione Calabria
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Visualizzazione profili PGA
Visualizzazione ottimizzata dei profili di sezione della Peak Ground Acceleration per singoli casi di calcolo (accelerogramma) e determinazione degli inviluppi massimi e minimi
Tutti i vantaggi di AlgoShake2D
AlgoShake2D è il software dedicato all’analisi di risposta sismica locale 2D che ti consente di gestire facilmente il modello di sezione stratigrafica e nel contempo avere il pieno controllo del modello numerico adottato, oltre ad una gestione dei risultati orientata a studi di microzonazione sismica di livello III ed alla progettazione fornendo gli spettri di risposta richiesti dai più comuni software di analisi strutturale.
Tempi di calcolo ridotti ed output dei risultati
Il processo di calcolo (“run”) può essere eseguito mediante l’elaborazione parallela di più analisi, consentendo una significativa riduzione dei tempi computazionali, in particolare per sezioni di estensione chilometrica discretizzate con modelli agli elementi finiti dell’ordine del milione di gradi di libertà. Il software per le analisi dinamiche restituisce:
- Storie temporali di accelerazione, velocità e spostamento nei punti di controllo definiti in fase di modellazione
- Spettri di risposta in pseudo-accelerazione, pseudo-velocità e pseudo-spostamento sugli stessi punti
- Valori massimi dello stato deformativo durante ciascuna time-history nelle componenti ε₁, ε₂, γ₁₂ e γ_max
- Valori massimi dello stato tensionale nelle componenti σ₁, σ₂, τ₁₂ e τ_max
- Per analisi dinamiche accoppiate a condizioni litostatiche, i valori massimi del CSR (Cyclic Stress Ratio)
- Il calcolo dello spettro di risposta medio per ciascuna analisi, in scala lineare e logaritmica
- La parametrizzazione dello spettro secondo NTC 2018 ed Eurocodice 8, mediante procedure di regolarizzazione consolidate (Nathan M. Newmark & William J. Hall, 1982; Roberto Romeo, 2007; Domenico Liberatore & Andrea Pagliaroli, 2014)
- Il calcolo dei fattori di amplificazione integrali (accelerazione, velocità, spostamento) su intervalli di periodo definiti dall’utente, con medie aritmetica, geometrica o logaritmica
- La visualizzazione dei risultati tramite mappe a colori e/o sezioni (“section-cut”) dei valori massimi assoluti delle grandezze cinematiche e meccaniche
- La generazione automatica del report di analisi in formato .DOCX
Ambiente CAD integrato
consente di modellare forme di sezione particolarmente complesse avvalendosi di funzioni tipiche del CAD come i comandi, copia, sposta, ruota, specchia, taglia/estendi e di operazioni booleane tra poligoni (unisci, sottrai, interseca).
Sono altresì disponibili funzioni di controllo automatico per eventuali problemi di connettività introdotti erroneamente dall’utente.
Particolarmente comoda risulta la funzione di importazione e scalatura di immagini da utilizzare come sfondo per l’introduzione delle interfacce stratigrafiche nel disegno di sezioni 2D.
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Prezzi e configurazioni
Scegli la configurazione più adatta alle tue esigenze e il piano di acquisto preferito: licenza perpetua con pagamento una tantum. Nel caso di acquisto della configurazione “light”, è possibile in qualsiasi momento effettuare l’upgrade alla versione “ultimate” a condizioni agevolate.
Light
- Importazione automatica accelerogrammi
- Database curve di decadimento
- Calcolo fattori di amplificazione
- Calcolo spettri regolarizzati
- Gestione configurazioni monodimensionali
- Ambiente di modellazione 2D della sezione stratigrafica
- Importazione stratigrafia da file .DXF
- Gestione configurazioni bidimensionali
Ultimate
- Importazione automatica accelerogrammi
- Database curve di decadimento
- Calcolo fattori di amplificazione
- Calcolo spettri regolarizzati
- Gestione configurazioni monodimensionali
- Ambiente di modellazione 2D della sezione stratigrafica
- Importazione stratigrafia da file .DXF
- Gestione configurazioni bidimensionali
Risorse correlate
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