Cosa deve sapere il progettista quando "costruisce in LEGNO"
Istruzioni per il progettista quando il materiale è il legno
L’azione del progettista nelle costruzioni di legno
Il titolo del presente articolo, primo di una serie di sei puntate riguardanti le costruzioni con il legno, vuole sottolineare come il passaggio dalla progettazione di un edificio di muratura alla progettazione di un edificio di legno, sia complicato a causa della non conoscenza del materiale.
È infatti raro che il progetto di un edificio sia concepito e proposto per essere realizzato esclusivamente con il legno. Oggi, un edificio di legno si progetta con le medesime forme, gli stessi nodi di un edificio di laterizio o di cemento armato. Non è corretto.
Siamo di fronte ad un vuoto culturale mai colmato con appropriati corsi di formazione, un vuoto che è stato invece riempito dalle aziende industriali che, ovviamente, costruiscono in funzione del loro livello tecnologico, non sempre apprezzabile. Di conseguenza ci troviamo di fronte a fraintendimenti ed errori progettuali tali da lasciare interminabili strascichi di contestazioni negative.
La conoscenza del materiale LEGNO
Come ogni altro lavoro di particolare impegno, la corretta e razionale esecuzione di un progetto di strutture lignee deve soddisfare due esigenze fondamentali:
- la perfetta conoscenza delle caratteristiche del materiale e le condizioni in cui si trova nel momento in cui entra in cantiere
- programmazione attenta e coordinata degli interventi in cantiere
Essendo il legno, nelle sue diverse forme, continuamente sotto gli occhi di tutti, induce facilmente molti tecnici a pensare che si tratti di un materiale da costruzione la cui conoscenza è facilmente acquisibile.
Foto Simonin
Non esiste idea più errata: le caratteristiche del legno sono del tutto peculiari, nel senso che rendono il comportamento di questa materia prima realmente diverso da tutti gli altri materiali da costruzione. (vedi tabella sottostante)
Premesso il sintetico raffronto tra i vari materiali impiegabili nelle costruzioni, conviene fissare le idee sopra la peculiarità del comportamento del legno, considerando particolarmente le influenze ambientali che del resto sono facilmente avvertibili.
L'influenza delle condizioni ambientali sulle caratteristiche del legno
Un argomento che difficilmente fa parte del bagaglio tecnico del progettista e che invece merita di essere approfondito concerne le soluzioni di continuità sotto forma di fessurazioni, fenditure e spacchi longitudinali di alcuni componenti lignei. Inconvenienti di questo genere sono imputabili unicamente alle caratteristiche strutturali del legno, cioè alle variazioni dimensionali indotte da mutamenti nello stato igrometrico, base del comportamento del legno in tutti i suoi impieghi.
Negli alberi in piedi le cavità delle cellule legnose sono totalmente o parzialmente riempite di linfa, cioè dalla soluzione acquosa di varie sostanze provenienti dal suolo. La linfa grezza sale verso la chioma dove l’azione clorofilliana, svolta dalle foglie, la elabora e la combina con l’anidride carbonica in modo che, nel percorso inverso dalle foglie alle radici, possa servire alla formazione di nuovi strati periferici di cellule.
Bellissima capriata scomposta - di Adriano De Pra - Fessurazione del puntone
Dopo che l’albero è stato abbattuto e ridotto in travi in segheria, dalle facce laterali l’acqua progressivamente evapora portando quindi ad una diminuzione dell’umidità propria del legno, umidità che tecnologicamente è espressa in percentuale del peso anidro del legno fresco di taglio, ma è comunque sempre molto alta e varia a seconda della stagione e da specie a specie; ad esempio nei pioppi di coltura capita frequentemente di registrare delle umidità del 150% (e cioè in 100 kg di legno fresco vi sono 60 kg d’acqua contro 40 kg di sostanza legnosa anidra); nelle conifere (pini, abeti, larici) la percentuale è assai più bassa: 60-70% (in 100 kg di legno fresco si hanno 40 kg d’acqua contro 60 kg di sostanza legnosa anidra).
La progressiva discesa di umidità non ha come condizione terminale di arrivo lo stato anidro (umidità nulla) ma tende invece ad equilibrarsi con l’aria ambiente; ciò significa il raggiungimento della condizione per la quale l’aria non assume più vapore acqueo dal legno umido e questo, a sua volta, non aumenta il suo stato idrometrico a spese dell’umidità relativa dell’aria.
Come ambiente normale viene da noi considerato quello in cui l’aria ha temperatura di 20°C ed umidità relativa 60-65%: dopo la permanenza abbastanza lunga in tale ambiente il legno stabilizzerà la sua umidità al 12%, valore questo assunto come umidità normale a cui andranno riferite tutte le determinazioni di peso, resistenza meccanica e dimensioni.
Il raggiungimento dell’umidità normale non significa però che si tratti di una condizione definitiva ed immutabile giacché la perdita di umidità da parte del legno è un fenomeno reversibile, e cioè se l’umidità relativa dell’aria cresce, anche l’umidità percentuale del legno subirà un aumento, salvo poi ridiscendere nuovamente se l’aria ritorna più secca.
Mi fermo qui perché non voglio addentrarmi in argomenti scientifici che ci porterebbero inutilmente lontano, ma desidero fermamente attirare l’attenzione dei tecnici
sulla necessità di riparare al chiuso o coprire adeguatamente i manufatti di legno in cantiere in attesa di essere montati, soprattutto durante i periodi di pioggia, neve, umidità e grande caldo.
Si dice che il legno sia vivo, ma sappiamo tutti che non è vero. È vero però che funziona quasi come una carta assorbente: può assorbire o perdere umidità. Ed è a tale fenomeno che il progettista deve fare attenzione, sempre.
Pilastrino con midollo (cuore) decentrato: subisce fessurazioni per stati tensionali
La leggerezza del legno
Un secondo problema è la leggerezza del materiale che, sotto il profilo della statica deve garantire sufficiente sicurezza nei confronti delle azioni esterne, soprattutto del vento e dell’azione sismica.
Una struttura di legno verificata all’azione del vento è sicura anche all’azione del sisma, ma non viceversa.
Il vento è il grande nemico delle strutture di legno, poiché le coperture costruite con questo materiale pesano tra i 50 e i 60 Kg al metro quadrato, vale a dire un quarto o un quinto del laterizio e del cemento armato, pertanto devono essere accuratamente ancorate.
Quindi ogni costruzione, essendo un prototipo, deve essere verificata e la relazione di calcolo sulla sicurezza deve essere dichiarata e messa a disposizione degli organi competenti.
Attenzione alla progettazione delle pareti in legno sulla platea
Il terzo argomento riguarda la progettazione e il conseguente isolamento del primo solaio parallelo alla platea di base. Le norme tecniche sulle costruzioni definiscono in 50 anni la durabilità di una casa, purché sia soggetta ad opere di ordinaria manutenzione. Tale garanzia dovrebbe far parte del contratto di acquisto specificando con grande precisione, come si risolve il “punto debole” della costruzione, vale a dire la descrizione dell’operazione di posa delle pareti perimetrali sulla platea di base.
L'uso delle guaine
Molti costruttori ormai fissano le pareti direttamente sul cemento armato, cercando di isolare la costruzione con guaine più o meno spesse. Abbiamo visto però che il legno è sensibile all’umidità e quindi tende a muoversi con le variazioni delle condizioni climatiche, talvolta impercettibilmente. Il peso dell’edificio preme sul bordo di base della parete, dove le superfici sono strette, talvolta taglienti o sporche, dipende dalla professionalità dei montatori.
Sì, ma il legno si muove comunque. A lungo andare tali micromovimenti uniti al peso proprio dell’immobile fessurano le guaine, tanto che dai tagli potrebbe filtrare umidità.
Pareti a telaio posate direttamente su piattaforma
Il legno e il fuoco
Il quarto e ultimo argomento riguarda gli incendi. Le canne fumarie devono essere progettate badando alla massima sicurezza e senza risparmio di mezzi, poiché è spesso da quelle parti che si riscaldano le pareti e poi prendono fuoco.
Il legno non resiste al fuoco, ma reagisce in modo egregio. Reagisce meglio se le strutture sono costruite in modo da evitare l’uso di sezioni di piccole dimensioni.
Ricapitolando
- tenere presenti le classi di rischio nella scelta delle specie legnose
- progettare la durabilità
- progettare la resistenza al fuoco REI 60
- ponderare la distribuzione delle masse e la concezione dei controventamenti
- verificare i sistemi metallici di collegamento che garantiscano i fattori di duttilità
- verificare il sistema di coibentazione, i requisiti acustici, la reazione al fuoco.
Il valore energetico del legno
Infine, dobbiamo guardare al risparmio energetico non soltanto come gestione dell’immobile, ma considerando anche la quantità di energia necessaria per produrre i materiali dei componenti che concorrono al risparmio energetico.
Perché non ci chiediamo mai quanta energia è necessaria per produrre, per esempio, un pannello solare e quali siano i livelli di inquinamento che si raggiungono con quel processo produttivo, perché non mettiamo mai in conto il peso dei costi di smaltimento?
E’ stato calcolato che per produrre un cubetto di 10 cm di lato dei materiali che impieghiamo in cantiere, siano necessari i seguenti chilogrammi equivalenti di energia:
- 15 kg per l’alluminio
- 11 Kg per il rame
- 4,5 Kg per l’acciaio
- 3,0 Kg per il vetro
- 2,7 Kg per il calcestruzzo non armato
- 2,5 Kg per il PVC
Ma c’è di più: 1 mc di legno trattiene una tonnellata di anidride carbonica per tutta la vita del manufatto che la imprigiona.
Infine, perché non ci chiediamo dove possiamo reperire ormai le tonnellate di sabbia che occorrono per costruire un grattacielo? Siamo al punto di multare i turisti che sottraggono un vasetto di sabbia alle spiagge e non ci preoccupiamo delle ruspe che ne fanno scempio?
Le norme europee e nazionali
La Direttiva europea sui prodotti da costruzione è il quadro legislativo del CEN (acronimo di Comitato Europeo di Normazione) che regola e implementa le norme valide per tutti i paesi dell’UE, in pratica per tutto il mercato dei 28 Paesi aderenti.
All’interno del quadro normativo il termine Prodotto da costruzione assume il seguente significato: Prodotto da costruzione è qualsiasi prodotto fabbricato con lo scopo di essere incorporato permanentemente in opere di costruzione (cioè ne fa parte integrante) che comprendono edifici e opere di ingegneria.
A questo proposito non è vero che i prodotti da costruzione siano idonei all’uso previsto dal costruttore soltanto se hanno la marcatura CE, vale a dire quella marcatura che garantisce i requisiti essenziali per l’uso, che sono:
- resistenza meccanica e stabilità
- sicurezza in caso di incendio
- igiene, salute e ambiente
- sicurezza nell’impiego
- protezione contro il rumore
- risparmio energetico e ritenzione del calore
per ricevere la marcatura CE i prodotti da costruzione devono essere sottoposti a procedure codificate che ne attestino la conformità di idoneità all’impiego, che vanno dalla dichiarazione del fabbricante, al prelievo in azienda di campioni senza preavviso, fino alle prove di laboratorio effettuate da Enti terzi.
Molti operatori hanno interpretato il concetto di “adeguamento al Regolamento Prodotti da Costruzione” come obbligo a marcare CE qualsiasi prodotto e, di conseguenza, come obbligo a impiegare solo prodotti marcati CE.
Questo ovviamente non ha alcun senso: da una parte perché il Regolamento Europeo prevede la marcatura CE solo in presenza di una norma armonizzata (o di una Valutazione Tecnica), dall’altra perché il caso B delle NTC non avrebbe più senso di esistere.
Pertanto: non per tutti i prodotti è prevista la marcatura CE.
Oggi, sul mercato si trovano prodotti marcati CE da alcuni produttori e non marcati CE (correttamente) da altri. Purtroppo, il mercato pare più orientato ad accettare prodotti con marcatura CE “non a norma”, che prodotti privi di marcatura CE, anche se il prodotto è conforme alle disposizioni di legge.
Chiarimenti sul capitolo 11 delle NTC 2018
La prima cosa da segnalare a proposito del capitolo 11 della Circolare, cosa che vale anche per il capitolo 11 delle NTC 2018, è che nel periodo fra la pubblicazione della Circolare 2009 e quella attuale sono stati pubblicati due documenti normativi fondamentali per i prodotti:
- il primo è il Regolamento Europeo sui Prodotti da Costruzione, Regolamento che ha sostituito la vecchia Direttiva Prodotti,
- il secondo è il Decreto Legislativo 106/2017 sull’Adeguamento della normativa nazionale al Regolamento Europeo
Viene ribadita la precisazione, già aggiunta nel capitolo 11 delle NTC 2018, che i controlli in produzione descritti nell’11.8 si riferiscono ai prodotti non marcati CE.
Per i prodotti marcati CE i controlli in produzione sono quelli definiti nelle norme europee armonizzate.
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