Le reti neurali nella progettazione dell'isolamento sismico di viadotti ad impalcato continuo = Artificial neural networks based procedure to design seismic isolation of continuous span bridges

Lo scopo della seguente tesi riguarda la definizione e la verifica di una strategia di progettazione innovativa relativa a dispositivi di protezione sismica di tipo Double Concave Friction Pendulum (DCFP), utilizzati per l’isolamento di ponti e viadotti, per tramite di una rete neurale artificiale (ANN) testata mediante dati provenienti da analisi numeriche e la cui affidabilità sia stata opportunamente verificata. Negli ultimi anni, infatti, l’adeguamento sismico di strutture e viadotti sta acquisendo sempre più rilevanza, motivo per cui si è alla costante ricerca di metodi automatici in grado di assistere il progettista nelle proprie scelte aventi come obiettivo il conseguimento di prestazioni sismiche stringenti, anche nel caso di interventi su strutture esistenti. La scelta dell’utilizzo di dispositivi DCFP, piuttosto che di altre tipologie di isolatori è dettata dai grandi vantaggi offerti da tale tecnologia: essi non solo garantiscono un’elevata dissipazione di energia grazie alle cospicue proprietà di smorzamento, ma svolgono anche una funzione di isolamento sismico che risulta essere indipendente dalla massa della sovrastruttura. Tale caratteristica li rende molto versatili, qualunque sia la tipologia strutturale presa in considerazione. L’innovazione rappresentata dalla tesi in esame riguarda dunque la possibilità di utilizzare tecniche informatiche avanzate, quali le reti neurali artificiali, in contesti legati alla progettazione e alla verifica di opere di ingegneria civile, nel caso specifico l’isolamento sismico di ponti e viadotti. Lo studio si svilupperà in due macro sezioni: la prima avrà come oggetto principale la modellazione e caratterizzazione dinamica del sistema analizzato; la seconda invece si occuperà dello studio, la creazione e l’inversione di una specifica rete neurale artificiale creata appositamente al fine di restituire i parametri di progetto ottimi. L’oggetto delle analisi condotte sarà un viadotto modello, multicampata, a campata continua, poggiante su una spalla e una pila, entrambe caratterizzate dalla presenza di due DCFPs all’interfaccia tra sovra e sottostruttura, per il quale si effettuerà una modellazione sintetica basata su di un sistema ad 8 gradi di libertà. Si considereranno successivamente 45 registrazioni sismiche, risultate di particolare rilevanza in termini di rapporto PGA/PGV, per poter eseguire le analisi dinamiche aventi come obiettivo lo studio della risposta sismica del sistema e la sua caratterizzazione in base ad una serie di parametri non-dimensionali. Attraverso i risultati ottenuti da tali analisi dinamiche si passerà alla realizzazione e lo studio della rete neurale artificiale in esame in grado di correlare i valori ottimali dei coefficienti di attrito dei dispositivi DCFP alle entità sismiche studiate, per tramite dell’utilizzo di tecniche di inversione dirette e indirette della rete creata. Lo scopo finale della tesi è dunque quello di poter fornire indicazioni progettuali relative alla progettazione di un intervento di retrofit, avendo assegnate le proprietà del sistema, quali rapporto di massa pila-impalcato e periodo della pila stessa, che si concretizzino nella scelta del valore del coefficiente di attrito e dei parametri di progetto attribuibili ai dispositivi isolanti, per un generico ponte, qualunque sia il valore PGA/PGV atteso per il sisma in ingresso, imponendo che la risposta dinamica rientri nei parametri prestazionali individuati dalla normativa tecnica.