Tetto in legno: la corretta progettazione 'strato per strato'

Alla fine degli anni ‘90 è tornata di attualità una tecnologia tradizionale che era stata accantonata, in gran parte d’Italia, negli anni del secondo dopoguerra e del boom economico: i tetti in legno.

Questa tecnologia si è ormai imposta e si aggiornata con nuove tecniche, nuovi materiali e nuovi contenuti di risparmio energetico e di sicurezza sismica. Ma è necessario capire che un tetto in legno non si progetta come siamo abituati a progettare un tetto in latero-cemento. È un’altra cosa. Vediamo perché.


Dal tetto di legno... al tetto di legno

Una caratteristica che connota e contraddistingue il paesaggio italiano è legata indubbiamente al fascino, al colore e al calore che emana dai tetti delle nostre case: la sinuosità data dalle curve dei coppi e la loro tonalità che si lega indissolubilmente alla terra, alla natura, all’argilla cotta.

Nella storia italiana i tetti hanno sempre avuto una struttura portante in legno, composta da travi ricavate da tronchi d’albero lavorati nelle modalità tipiche locali: l’uso Trieste che mantiene la rastrematura del tronco, l’uso Fiume con le facce parallele e gli angoli smussati e le travi squadrate a quattro fili, perfette.

Il legno possedeva quelle qualità strutturali che pochi altri materiali naturali erano in grado di offrire: la resistenza alla flessione, la resistenza alla compressione, la lunghezza, il basso peso specifico e la lavorabilità. Personalmente ritengo che le capriate in legno siano uno spettacolo che unisce in modo direi sublime l’estro artistico e l’ingegno strutturale.

Le travi potevano portare un semplice assito come nelle case più povere oppure essere collegate da una orditura secondaria di travetti che sosteneva, a sua volta, il tavolato realizzato con tavelle in cotto. Spesso, in particolare nelle case signorili o negli ambienti pubblici come palazzi o chiese, la struttura di copertura veniva tenuta nascosta da un arellato o da un incannucciato che erano in seguito intonacati e, spesso, affrescati o stuccati. 

La ventata rivoluzionaria portata dal Movimento Moderno, oltre a introdurre l’architettura dell’angolo retto e della copertura piane, ha sostituito il legno con il cemento armato e con i solai in latero-cemento: il legno era diventato, improvvisamente e indiscutibilmente, demodè.

I tetti furono da allora realizzati con solai in latero-cemento e spesso, per semplificare e per risparmiare, nelle tipiche palazzine popolari della periferia erano costituti da un solaio piano di sottotetto su cui venivano realizzati muretti a passo costante che reggevano tavelloni su cui veniva gettata una caldana in cemento.

La popolarità e la diffusione del cemento e, parallelamente del latero-cemento, fu inarrestabile e soppiantò totalmente la tecnologia del legno. E non solo in termini di mercato immobiliare ma anche nell’ambito universitario e della ricerca tecnica. Prova ne sia che dal secondo dopoguerra nelle facoltà di ingegneria e di architettura il corso di tecnica delle costruzioni verteva esclusivamente sulle costruzioni in cemento armato o in carpenteria metallica, abbandonando totalmente sia la tecnica costruttiva della muratura portante che la tecnologia legata al legno. Addirittura, la normativa tecnica si dimenticò del legno

Per sessant’anni, dal dopoguerra fino ai primi anni duemila, non si potevano costruire edifici o parti di edifici in legno perché mancava una legge e una normativa tecnica di riferimento: in Italia si era persa ogni conoscenza tecnica e tecnologica del materiale legno. 

I progettisti curiosi potevano fare riferimento alle mitiche DIN tedesche. Porterò eterna riconoscenza ad un amico altoatesino che mi tradusse la parte più importante della norma, quella del dimensionamento delle membrature, scrivendola a penna, a mano su un foglio, e me la regalò in occasione di un mio compleanno!

Inoltre, la prima normativa sismica, nel dubbio, vietava addirittura le coperture in legno perché non ritenute adatte a distribuire i carichi sulle strutture d’ambito. Forse qualcuno ricorderà le difficoltà normative che incontrò Renzo Piano nel progetto dell’Auditorium della Musica di Roma proprio perché prevedeva la struttura lignea nelle coperture. Il legislatore forse non si era accorto del paradosso insito nel suo divieto all’uso del legno che obbligava così a portare notevoli masse di cemento in copertura aumentando in tal modo le forze sismiche previste sull’edificio. 

 

Un tetto in legno non è un tetto in latero-cemento

Dagli anni ‘90, un po' alla volta, la tecnologia dei tetti in legno è rientrata nella prassi progettuale e costruttiva, inizialmente con qualche difficoltà dovuta soprattutto proprio alla mancanza di una tradizione tramandata e di un’esperienza consolidata alle spalle sull’uso di questo materiale particolare, esperienza mancante sia dalla parte dei progettisti sia dalla parte delle maestranze.

Le difficoltà progettuali maggiori risiedevano, e in parte risiedono anche oggi, sulla mancata comprensione che un tetto in legno è concettualmente diverso da un tetto in latero-cemento, per cui non è corretto adottare la stessa tecnica e la stessa tecnologia che si era (si è) soliti adottare. 

É necessario comprendere che un tetto in legno ha massa e volume molto diversi dal latero-cemento, che ha un suo proprio e peculiare comportamento nei riguardi dell’acqua meteorica, della modalità di trasmissione del vapore, dell’isolamento termico in regime invernale e, soprattutto, nel regime estivo e che è necessario prendere in considerazione quella caratteristica tecnica che è sempre stata trascurata nella progettazione di un solaio in latero-cemento: l’ermeticità all’aria.

 

Le caratteristiche peculiari di un tetto in legno

Proviamo allora ad entrare nella “specifica filosofia” di un tetto in legno, mettendola in continuo confronto con il tetto in latero-cemento, e declinando le differenze nei singoli aspetti funzionali che possiamo così individuare:

  1. struttura;
  2. isolamento termico in regime invernale;
  3. protezione termica in regime estivo;
  4. ermeticità (tenuta) all’aria e gestione del vapore e dell’umidità;
  5. protezione dalla pioggia.

La struttura

È prassi corrente realizzare la struttura portante di un tetto in legno attraverso la posa di travi di legno lamellare e di porre al di sopra di esse un doppio assito con spessore complessivo pari a cinque-sei centimetri avendo cura di posare il secondo assito ruotato di un certo angolo (definito in progetto) rispetto a quello sottostante. Per godere della vista del legno l’intradosso viene lasciato a vista.

Un solaio in latero-cemento è realizzato intercalando pignatte forate a travetti in cemento armato, di altezza attorno ai 20 cm, e ponendo al di sopra una caldana di cemento dello spessore di 4 cm. All’intradosso viene formato uno strato di intonaco con spessore di 1,5 cm.

La struttura del tetto in legno pesa circa 30 kg/mq mentre quella in latero-cemento ne pesa 310, dieci volte tanto.

 Confronto tra struttura tetto il legno e tetto in latero-cemento in termini di peso

Isolamento termico in regime invernale

Poniamo che l’edificio in studio sia situato a Roma, in zona climatica D con irradianza media del mese di massima insolazione pari a 321 W/mq. In caso di ristrutturazione importante la trasmittanza deve essere inferiore a 0,26 W/mqK mentre per usufruire del superbonus 110% deve essere inferiore a 0,22 W/mqK.

In entrambi i tetti la trasmittanza della struttura nuda è circa pari a 2 W/mqK per cui è necessario realizzare una coibentazione.

Poniamo uno strato isolante realizzato con pannelli in EPS, aventi densità pari a 34 kg/mc e conduttività λ=0,033 W/mK, dello spessore di 20 cm e otteniamo in entrambi i casi una trasmittanza circa pari a 0,15 W/mqK.

Confronto tra tetto in legno e tetto in latero-cemento circa l'isolamento termico in regime invernale

Possiamo quindi dedurre che i due solai in termini di isolamento termico in regime invernale si comportano alla stessa maniera proprio perché in regime invernale il solo parametro che sovrintende il comportamento termico è la conduttività λ.

 

Protezione termica in regime estivo

L’art. 3.3 Requisiti dell’Allegato 1 al DM 26/06/2015 Requisiti minimi al punto 4. prevede:

4. Il progettista, al fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e di contenere la temperatura interna degli ambienti:

a) (...);

b) esegue, a eccezione degli edifici classificati nelle categorie E.6 ed E.8, in tutte le zone climatiche a esclusione della F, per le località nelle quali il valore medio mensile dell’irradianza sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione estiva, Im,s, sia maggiore o uguale a 290 W/m2:

i. (...);

ii. la verifica, relativamente a tutte le pareti opache orizzontali e inclinate, che il valore del modulo della trasmittanza termica periodica YIE, di cui alla lettera d), del comma 2, dell’articolo 2, del presente decreto, sia inferiore a 0,18 W/m2K.

Pertanto, in termini normativi il parametro che sovrintende il comportamento estivo del tetto è la trasmittanza termica periodica YIE che deve essere inferiore a 0,18 W/mqK. Un altro parametro che ritengo ancora più interessante è lo sfasamento φ che deve essere di almeno 12 ore.

In ogni caso i due paramenti sono intimamente connessi al rapporto fra la conduttività λ (W/mK) e il prodotto fra la densità ρ (kg/mc) e la capacità termica specifica cp (J/kgK). Questo rapporto viene indicato con diffusività α = λ/ρ cp (mq/Ms): ad un suo basso valore corrisponde un basso valore di YIE e un alto valore di φ.

Se osserviamo la stratigrafia che abbiamo definito per i nostri due tetti possiamo verificare che:

Tetti in legno: protezione termica in regime estivo

Notiamo subito che la YIE del tetto in legno è quasi 6 volte superiore al valore del tetto in latero-cemento (peggiorativa) e che lo sfasamento orario è la metà e raggiunge appena le 6 ore. É quindi evidente che la massa propria del solaio in latero-cemento determina un comportamento estivo nettamente migliore del tetto in latero-cemento. Per sopperire a questa mancanza di massa è necessario intervenire sul materiale dello strato isolante posto sull’assito di legno sostituendolo con un materiale che abbia densità ρ e capacità termica cp maggiori rispetto all’EPS: in buona sostanza la massa gioca un ruolo importante nel regime estivo ma può essere “”surrogata” da una maggiore capacità termica del materiale che compone lo strato isolante.

Sostituiamo allora l’EPS con la fibra di legno:

Tetti in legno: protezione termica in regime estivo

e vediamo che:

Tetti in legno: protezione termica in regime estivo

il tetto in legno raggiunge lo sfasamento desiderato sopra le 12 ore. La massa del tetto in legno diventa così pari a 51,50 kg/mq contro la massa del solaio in latero-cemento con EPS che pesa 329 kg/mq: pertanto meno massa (e quindi forze sismiche inferiori) a parità di comportamento estivo.

 

Ermeticità (tenuta) all’aria

Un tetto in legno, e a maggior ragione se lo strato coibente è realizzato con fibra di legno, soffre la trasmissione del vapore per convezione.

Trasporto di vapore per convezione significa che l’aria interna, carica di umidità, penetra nel pacchetto di solaio, si diffonde negli interstizi e appena trova un punto più freddo, l’umidità contenuta condensa e forma acqua liquida. Il ciclo gelo-disgelo, associato all’elevato tasso di umidità delle componenti di legno, può provocare (provoca) un indebolimento della resistenza meccanica della struttura portante, una marcescenza delle parti legnose e una diminuzione della resistenza termica della sezione.

La trasmissione del vapore per convezione è spesso causa di cedimenti strutturali subdoli proprio perché nascosti e imprevedibili. É necessario pertanto progettare la stratigrafia affinché il meccanismo di trasmissione del vapore sia unicamente quello per diffusione nel quale il vapore attraversa la stratigrafia perpendicolarmente alle facce senza presenza di aria. In questo caso il vapore che attraversa la stratigrafia è nettamente inferiore rispetto al caso della convezione e, se la sezione è progettata correttamente in termini termo-igrometrici, non crea problemi di accumulo di umidità.

Per evitare il trasporto per convezione è necessario approntare uno strato funzionale di “tenuta all’aria” (un apposito telo) che, sia per problemi tecnici ma soprattutto estetici, non è il caso di porre all’intradosso, perché nasconderebbe la vista del legno dall’ambiente sottostante. Pertanto, il telo di tenuta all’aria è posto sopra l’assito e al di sotto dello strato isolante. La stessa avvertenza va tenuta anche nei confronti dell’aria esterna, cioè del vento, che non deve penetrare all’interno della stratigrafia. Si pone allora un telo di tenuta al vento al di sopra dello strato isolante. In tal modo il pacchetto isolante è protetto dalla convezione del vapore.

In un solaio in latero-cemento la tenuta all’aria è composta dallo stesso strato di intonaco interno (l’intonaco assicura un’ottima tenuta all’aria) che non comporta, inoltre, problemi estetici.

Il telo di tenuta al vento deve assicurare anche una tenuta alla pioggia (anche se limitata al momento del cantiere o in caso di perdite nello strato impermeabile) e questo comporta anche un valore, seppur basso, di resistenza al passaggio del vapore sd (spessore equivalente d’aria). Per assicurare un rapido e sicuro smaltimento del vapore proveniente dall’interno è buona norma richiedere al telo di tenuta all’aria (posto sull’assito) anche un contenuto freno al vapore avente un valore di sd almeno dieci volte maggiore dell’sd (spessore equivalente d’aria) proprio del telo di tenuta al vento e pioggia.

 

Protezione dalla pioggia

Abbiamo visto come sia importante, direi necessario, garantire al tetto in legno un efficace smaltimento del vapore che lo attraversa attivato dalla differenza di temperatura e di pressione di vapore fra le due facce. Sarebbe pertanto un controsenso posizionare una guaina bituminosa, che opera da barriera al vapore, sopra il pacchetto isolante per impermeabilizzare il tetto dalla pioggia: il vapore rimarrebbe intrappolato all’interno della stratigrafia e causare condensa interstiziale, pericolosa come abbiamo visto.

Si rende perciò necessario introdurre un nuovo strato funzionale che permetta lo smaltimento del vapore e che, contemporaneamente, protegga dalla pioggia. Questo strato funzionale è denominata “ventilazione” (da cui il nome di “tetto ventilato”) ed è composto da una lama d’aria di 4-5 cm e da un idoneo supporto per lo strato di protezione all’acqua che può essere realizzato con manto in elementi quali coppi, tegole, embrici o in lamiera graffata.

Il supporto è in genere realizzato in due modalità: con una doppia listellatura incrociata sulla quale sono avvitati i coppi o le tegole dotate di dente di arresto e foro per la vite, oppure con un tavolato in osb su cui vengono poste una o due guaine bituminose, con la seconda ardesiata, su cui vengono poi posati i coppi o tegole fermati con schiume.

Tutti questi accorgimenti vengono, negli ultimi tempi, adottati anche per i tetti in latero-cemento. Prima era usanza porre una guaina direttamente sullo strato isolante (spesso già prefinito) e posarci sopra coppi o tegole fermati con malta.

 

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L'articolo prosegue con una serie di dettagli costruttivi sui tetti in legno.


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