Strutture miste: muratura, acciaio e legno nella progettazione

Le strutture miste combinano la muratura con altre tecnologie, come calcestruzzo armato, acciaio e legno. Sono sempre più diffuse, ma richiedono scelte progettuali chiare fin dall’inizio. In questo articolo vediamo come distribuire i carichi, come gestire il sisma e quali regole seguire.

Perché le strutture miste vanno progettate con attenzione

Calcestruzzo, acciaio e legno convivono sempre più spesso con la muratura nello stesso edificio. Il punto non è se questa combinazione sia possibile, ma come governarla.

Materiali diversi reagiscono in modo diverso a carichi, deformazioni e terremoti. Se il progetto non chiarisce chi fa cosa, si rischia una struttura corretta sulla carta ma fragile nel comportamento. Nelle costruzioni miste, la chiarezza delle scelte è già una forma di sicurezza.

Distribuzione dei carichi e risposta sismica

Ogni edificio deve avere un sistema resistente chiaramente identificabile, per i carichi verticali e per le azioni orizzontali.

• Se la resistenza sismica è affidata alla muratura, il progetto segue le regole delle costruzioni in muratura.
• Se è affidata a pareti o telai in calcestruzzo, acciaio o legno, si entra nel campo delle strutture miste.

I problemi nascono quando i ruoli non sono netti. Murature che “collaborano un po'” e telai che “aiutano quando serve” creano zone grigie, difficili da prevedere. Una buona progettazione assegna funzioni precise a ogni sistema. Le regole generali sono spiegate nell’articolo sulle NTC 2018.

Collaborazione e compatibilità delle deformazioni

In alcuni casi la collaborazione tra muratura e altre tecnologie è voluta e necessaria. Allora l’analisi strutturale deve essere più accurata.

I metodi non lineari diventano centrali, perché valutano come interagiscono materiali con rigidezze e capacità dissipative diverse. Anche i collegamenti sono decisivi: i giunti tra muratura e altri elementi trasferiscono le forze.

Se i giunti non garantiscono la compatibilità delle deformazioni, diventano il punto debole della struttura. Un cedimento locale può trasformarsi in una perdita di controllo globale.

Strutture miste con muratura alla base

Una soluzione frequente prevede una base in muratura e piani superiori in calcestruzzo, acciaio o legno. Sfrutta la massa della muratura in basso e la leggerezza delle altre tecnologie in alto.

Funziona però solo a precise condizioni:

• l’altezza totale, compresa la sovrastruttura, deve rispettare i limiti previsti per la muratura;
• la sovrastruttura deve essere ancorata bene al cordolo di coronamento, senza scorrimenti;
• i fattori di comportamento devono essere coerenti con ciascuna tecnologia.

Nei casi regolari si può usare un’analisi lineare statica, con forze coerenti con il primo modo di vibrare. Nei casi complessi l’analisi non lineare descrive meglio la risposta reale. Per la parte muraria resistente al sisma leggi la guida alla muratura confinata e quella al blocco per muratura armata.

Vantaggi e criticità delle strutture miste

Le strutture miste uniscono la solidità e l’inerzia della muratura alla leggerezza di acciaio e legno. Offrono vantaggi sia energetici sia sismici, ma aumentano la complessità del progetto.

Le differenze di rigidezza e deformabilità vanno governate, non subite. Materiali dal comportamento prevedibile, come i laterizi Poroton, riducono le incertezze nella parte muraria. Le soluzioni disponibili sono descritte nell’articolo sui blocchi per muratura portante.

Il ruolo del BIM nella progettazione

Il BIM e un approccio integrato aiutano ad anticipare le criticità e a coordinare le scelte tra strutturista, architetto e impiantista. Nelle costruzioni miste conta la coerenza dell’insieme, più della somma dei materiali.

Per approfondire leggi l’articolo sui modelli BIM dei laterizi Poroton.