Durabilità del Legno: fattori di rischio, metodo di stima del degrado e caso studio

La durabilità degli elementi strutturali è un argomento di fondamentale importanza nella progettazione di strutture in legno e, se non debitamente tenuta in conto, può portare a stati di degrado imprevisti e potenzialmente anche molto gravi.

Stimare il degrado già in fase di progettazione può aumentare la consapevolezza della durabilità del legno negli attori coinvolti nella filiera della costruzione.

Questo articolo intende fornire alcuni cenni riguardanti il tema della durabilità delle strutture in legno e introdurre un metodo di stima del degrado applicato poi ad un caso studio.


Durabilità del legno: due diverse definizioni

La progettazione delle strutture in legno si può definire come un processo multidisciplinare che oltre alla progettazione strutturale e architettonica deve gestire la durabilità di un materiale naturale quale è il legno.

La durabilità non è un aspetto di banale trattazione e si possono dare due definizioni con differenti significati:

  • Durabilità naturale: è una caratteristica del legno che dipende, principalmente, dalla specie e dal taglio.
  • Durabilità effettiva dell’elemento ligneo: dipende dalla durabilità naturale del legno utilizzato, dalla zona climatica, dalla classe d’uso, dalle caratteristiche di progetto e dalla regola d’arte della messa in opera.

La durabilità naturale non è quasi mai sufficiente per garantire un’adeguata durata di vita ad un edificio e occorre sempre curare la durabilità effettiva per estendere la durata nel tempo dell’elemento ligneo.

 

Fattori di rischio

“Il legno, per la sua costituzione chimica, è soggetto sia ad attacchi ambientali in cui si realizzano condizioni atte ad alterare la natura del materiale a detrimento delle proprie funzioni meccaniche (attacchi abiotici), sia ad attacchi distruttivi da parte di organismi viventi che lo utilizzano come nutrimento o abitazione (attacchi biotici)” [9].

A partire da questa definizione i fattori che concorrono alla diminuzione della durabilità degli elementi in legno si possono riassumere in pochi punti.

  • Gli attacchi biologici da batteri, funghi, insetti e organismi marini.
  • Gli attacchi chimici, dati dalla luce e in generale dalle radiazioni solari.
  • I fattori meccanici, come i carichi eccessivi, di lunga durata o carichi dinamici. Sono valutati attraverso azioni e resistenze di progetto definite nelle normative.
  • I fattori fisici, principalmente umidità e dilavamento, e termici, indotti dalle variazioni di temperatura.

Tra i fattori elencati, quelli meccanici sono gestiti nella fase di dimensionamento e verifica degli elementi portanti. In questo caso il rischio è valutato su base semiprobabilistica secondo quanto previsto dalla normativa.

Per gli altri fattori di rischio non è possibile fare lo stesso ragionamento ed è evidente come il solo dimensionamento non possa garantire una corretta esecuzione dell’opera né la protezione degli elementi lignei. Inoltre, gli errori di calcolo o in fase costruttiva non sono gli unici inconvenienti che potrebbero presentarsi: piccole imprecisioni e dettagli non progettati nei minimi particolari possono essere estremamente insidiosi per la durabilità di un edificio.

Negli edifici in legno si possono evidenziare problematiche già dopo poco tempo dalla costruzione, mentre per altre tipologie strutturali tali problematiche possono rimanere latenti per lunghi anni.

Le criticità principali che possono dare effetti sfavorevoli nella durabilità degli edifici in legno si riscontrano in molti casi nella fase di progettazione.

Il posizionamento degli elementi lignei rispetto al piano portatore d’acqua, la scelta dei materiali, la definizione dei dettagli già in fase di progetto sono alcuni degli elementi di fondamentale importanza che il progettista deve tenere in considerazione dall’inizio del suo lavoro.

La fase esecutiva, al pari della fase progettuale, ricopre un ruolo di primo piano nella protezione del legno dai fattori di rischio, considerando innanzitutto che gli elementi strutturali in legno, se esposti alle precipitazioni atmosferiche, devono essere protetti e qualora si bagnassero deve essere verificato che l’umidità del legno rientri in valori accettabili prima di “chiudere” il legno nel pacchetto costruttivo.

Gli imprevisti, come gli eventi atmosferici estremi, non possono essere evitati, ma se ne possono mitigare le conseguenze con una progettazione che fornisca adeguata robustezza e ridondanza alle soluzioni che proteggono gli elementi strutturali in legno.

Da ultimo, ma non sicuramente per importanza, va considerato che una corretta manutenzione dell’involucro edilizio consente di mantenere efficaci le protezioni previste in fase di progetto e di identificare eventuali criticità al loro inizio.

Per la durabilità non esiste ad oggi un procedimento normativamente chiaro per ottenere un quadro completo sulle prestazioni dell’edificio. Occorre quindi che gli attori coinvolti nelle diverse fasi di vita di un edificio in legno si facciano carico, di volta in volta, di tali valutazioni.

 

Le zone critiche degli edifici in legno

In un edificio ligneo si deve prestare particolare attenzione a tutte quelle zone dove l’elemento strutturale deve essere adeguatamente protetto (Figura 1):

  • Attacco a terra
  • Copertura
  • Balcone
  • Collegamento infisso - parete
  • Pareti e solai

 

Le zone critiche degli edifici in legno

Figura 1– Rappresentazione grafica delle zone critiche.

 

Metodo di stima del degrado

Il metodo è stato predisposto per ogni zona critica dell’edificio collegando vari elementi (le indicazioni normative e le condizioni al contorno di ogni elemento) prima ad un rischio di degrado e poi ad un valore numerico di perdita di sezione causata da un attacco fungino, uno dei rischi che può portare alle conseguenze più gravi negli edifici in legno e che trova minore riscontro nelle definizioni normative nazionali. 

Tale metodo considera tutti i rischi potenziali per un elemento strutturale ligneo e si pone nello scenario peggiore che potrebbe verificarsi.

In quest’ottica, il valore numerico associato al degrado è quello valutato al verificarsi di una serie di eventi negativi che non sono completamente prevedibili a priori come, ad esempio, eventi atmosferici estremi o errori in fase esecutiva.

Si parte dallo studio del dettaglio costruttivo

L’impostazione parte dallo studio del dettaglio costruttivo che analizza le tipologie possibili, gli elementi che lo compongono e le loro funzioni. Con queste informazioni sono stati valutati i fattori più rilevanti per il degrado.

Successivamente sono state definite le cinque classi di rischio (Tabella 1) che raggruppano le situazioni di criticità possibili seguendo le indicazioni delle normative di settore, UNI EN 335, DIN 68800-1 e ONORM B 3802-1.

Ad ogni classe di rischio sono associati i valori dei parametri principali che regolano una funzione di stima definita a partire da uno studio australiano condotto da WoodSolutions (Timber service life design: Design guide for durability) utile a calcolare la perdita di sezione dovuta ad un attacco fungino.

Le scelte progettuali possibili sono state descritte attraverso dei diagrammi decisionali che determinano i possibili scenari ed assegnano al dettaglio costruttivo oggetto di analisi una classe di rischio.

Una procedura guidata, chiamata TSafe, è in corso di sviluppo al fine di facilitare l’applicazione del metodo introdotto poco sopra. Di seguito ne vengono dati alcuni brevi accenni.

  • Compilando le schede di valutazione, Figura 2, si percorrono le scelte progettuali possibili per ogni dettaglio e si associa una classe di rischio, Figura 3.
  • Definendo i parametri della funzione di stima del degrado, Figura 4, si ottiene la valutazione della perdita di sezione nel tempo, come risulterà evidente nella Figura 6.

 

Tabella 1 – Definizione delle classi di rischio.

Definizione delle classi di rischio per il degrado del legno

 

Esempio di scheda di valutazione.

Figura 2 – Esempio di scheda di valutazione.

 

Esempio di valutazione della classe di rischio.

Figura 3 – Esempio di valutazione della classe di rischio.

 

Valutazione dei parametri della funzione di stima per la copertura.

Figura 4 – Valutazione dei parametri della funzione di stima per la copertura.

 

Analisi di un caso studio

Il metodo descritto è stato applicato ad una villetta unifamiliare, ultimata alla fine del 2010, costituita da due piani fuori terra e strutture in legno a telaio leggero. 

L'ARTICOLO CONTINUA CON LA TRATTAZIONE DEL CASO STUDIO

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