Ottimizzazione del rinforzo sismico di strutture in muratura mediante l'uso di algoritmi genetici = Seismic retrofitting optimization of masonry structures based on genetic algorithms

La muratura è sempre stata in passato una delle tecniche costruttive più impiegata soprattutto in Italia; infatti la maggior parte del patrimonio edilizio italiano è realizzato proprio in muratura. Il principale problema che si riscontra con questa tipologia di costruzione è la vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche. Molto spesso, infatti, si ha la necessità d’intervenire con attività di consolidamento più o meno invasive per ripristinare le condizioni di sicurezza. Gran parte di questi interventi comportano da un lato l’incremento di massa, con il conseguente aumento delle forze indotte dal sisma, ma allo stesso tempo si ha anche una variazione di rigidezza nella zona d’intervento, che ha come conseguenza una modifica della distribuzione delle forze. È proprio quest’ultimo concetto a rendere più complicato il posizionamento del rinforzo; infatti, la progettazione di questi interventi è basata principalmente sull’intuizione e l’esperienza del tecnico che porta a un sovradimensionamento dell’intervento di adeguamento e conseguentemente incremento del costo di realizzazione. Il presente lavoro di tesi si propone di sviluppare uno strumento formale che sia a supporto dell’ingegnere nell’identificare la configurazione ottimale di rinforzo che minimizzi le risorse economiche impiegate consentendo il soddisfacimento dei criteri di sicurezza stabiliti dalla normativa. Nella fattispecie il framework sviluppato si basa su un Algoritmo Genetico (GA), una tecnica di ottimizzazione metaeuristica inspirata dalla teoria evolutiva di Darwin, tale algoritmo ha come obiettivo l’identificazione della soluzione più economica all’interno di uno spazio di ricerca (insieme di tutte le possibili soluzioni), la fitness di ogni candidato viene opportunamente valutata mediante una funzione obiettivo che computa il costo di realizzazione dell’intervento. Le prestazioni strutturali di ogni configurazione di tentativo vengono valutate mediante un’analisi elastica lineare applicata su un modello creato in OpenSees con cui l’algoritmo si interfaccia. All’interno di questo lavoro di tesi sono stati trattati due problemi di ottimizzazione relativi a due tecniche di consolidamento comunemente impiegate nell’adeguamento delle strutture in muratura: l’intonaco armato il cui problema affrontato è di natura topologica (identificazione della posizione ottimale di rinforzo); ed il sistema CAM® (Cuciture Attive dei Manufatti) dove, oltre all’ottimizzazione topologica si esegue un’ottimizzazione di dimensionamento identificando il passo ottimale della nastratura di rinforzo. Tutti i parametri che governano l’analisi e l’algoritmo sono stati opportunamente testati su due tipici problemi ingegneristici aderenti a quelli che generalmente un tecnico si trova ad affrontare durante la sua attività professionale.