La ricerca proposta si inquadra nel tema della protezione sismica di apparecchiature che, sulla base di criteri funzionali, possono essere definite strategiche. In tale contesto si annoverano: le apparecchiature contenute in edifici la cui funzionalità post-sismica è richiesta per le operazioni di soccorso; i sistemi presenti in impianti chimici e nucleari a rischio di incidente rilevante; le strumentazioni e gli impianti di elevato valore intrinseco impiegati in industrie ad alta tecnologia; le apparecchiature di impianti industriali aventi un impatto eminente sull'economia nazionale o regionale. In questi casi, pur in assenza di danneggiamento o di collasso strutturale, i danni riportati dalle apparecchiature possono compromettere la funzionalità della costruzione ed esporre a rischio anche la vita umana. La progettazione antisismica delle apparecchiature strategiche è oggetto di un numero limitato di lavori scientifici e, di conseguenza, anche le normative risultano carenti in tal senso. Anche i lavori riguardanti la valutazione della vulnerabilità sismica e la determinazione di valori di soglia di grandezze di risposta significative da monitorare non sono numerosi. Si ritiene, pertanto, che la ricerca proposta abbia sia una valenza applicativa innovativa sia aspetti di originalità nella modellazione strutturale e nello studio della mitigazione e del monitoraggio della risposta sismica basandosi, peraltro, su validazioni a carattere sperimentale su modelli fisici. L'obiettivo ultimo che si vuole perseguire consiste nella definizione di criteri e metodi che consentano di armonizzare la progettazione antisismica delle apparecchiature strategiche con quella degli edifici e impianti che le contengono, nel perseguimento congiunto di opportuni livelli prestazionali, e nella definizione di un sistema di monitoraggio della risposta sismica che, sulla base di livelli di soglia, fornisca indicazioni circa l'integrità della apparecchiatura.
A livello normativo, si riscontra una lacuna che non consente di armonizzare la progettazione strutturale con quella degli elementi non strutturali nel perseguimento di livelli prestazionali legati allo stato limite di esercizio. Paesi a elevata sismicità e avanzati dal punto di vista tecnologico (es. Stati Uniti, Nuova Zelanda) si sono già dotati di regolamenti relativi alla progettazione antisismica di elementi non strutturali (FEMA 74-1994; FEMA 450-2003; FEMA P-750-2009; NZS 4219:2009). In Italia, le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14/01/2008) appaiono deficitarie a riguardo, pur attribuendo un grado di sismicità da medio a elevato alla quasi totalità del territorio nazionale. Esse prescrivono criteri antisismici per la progettazione e la verifica degli elementi non strutturali ma, per elementi il cui peso eccede "il 30% del carico permanente totale del solaio su cui è collocato o il 10% del carico permanente totale dell'intera struttura" (p.to 7.2.4), si limitano a richiedere analisi dinamiche specifiche senza fornire alcuna indicazione a riguardo. È d'interesse evidente lo studio di quelle applicazioni che prevedono apparecchiature dotate di massa significativa, interagenti dinamicamente con la struttura portante. Per tali applicazioni si richiede l'elaborazione di modelli e metodologie di analisi che i progettisti possano impiegare nelle fasi di progettazione e di verifica sismica.
Il numero dei lavori scientifici che affrontano i temi della progettazione e della protezione sismica delle apparecchiature è ancora esiguo. Appaiono molto promettenti le applicazioni delle tecnologie innovative basate sul controllo delle vibrazioni, benché ancora poco numerose. Questa linea di ricerca risulta essere coerente con lo spirito della normativa italiana, che tanta attenzione riserva all'impiego dei nuovi dispositivi di protezione sismica. Studi recenti di letteratura ritengono che l'isolamento sismico sia la tecnica di controllo più efficace nel ridurre le accelerazioni trasmesse agli apparati interni. Le configurazioni proposte sono tipicamente due: nella prima, l'apparato da proteggere corrisponde a un intero piano dell'edificio (floor isolation system) sul quale ancorare un insieme eventualmente complesso di apparecchiature (Hamidi e Naggar 2007); nella seconda, l'apparato da proteggere consiste in una singola apparecchiatura (equipment isolation) (Lu e Lin 2008). Dalla letteratura è emersa anche la necessità di distinguere il caso in cui l'apparato interno ha una massa dinamicamente trascurabile rispetto a quella della struttura di supporto (
Al fine di superare queste limitazioni, è stata proposta (Lu e Lin, 2008) l'adozione di sistemi d'isolamento di tipo ibrido, realizzati mediante la combinazione di isolatori passivi e dispositivi semiattivi. Allo stato attuale, tali sistemi risultano promettenti in quanto efficaci nel ridurre le accelerazioni sismiche e, al contempo, nel limitare lo spostamento relativo entro valori di soglia, ma sono ancora poco affidabili per le applicazioni reali. In concorrenza con questi, altri studi propongono sistemi d'isolamento passivo di tipo non-lineare (Ismail et al. 2009). Anche se in assenza di danneggiamento o di collasso strutturale, i danni riportati dalle apparecchiature possono compromettere la funzionalità della costruzione ed esporre a rischio anche la vita umana. Ai fini della mitigazione dell'azione sismica, particolarmente innovativa e molto limitatamente trattata in Letteratura e solo dal punto di vista analitico e/o numerico è la soluzione consistente nell'affiancare all'isolatore elastomerico anche paracolpi elastomerici laterali. La determinazione di intervalli ottimali per le caratteristiche di rigidezza e smorzamento dei paracolpi e per la loro distanza di interazione dalla massa costituente l'apparecchiatura da salvaguardare rappresenta il principale contributo innovativo della presente proposta di ricerca.