4a legno

Il legno I fattori caratterizzanti l’impiego in architettura

Caratteristiche biologiche
Il legno è un materiale con una struttura complessa anisotropa. Le spacie legnose si suddividono in:
Conifere (più vecchio, p. e. pino)
Lalifoglie (p. e. quercia)
- Monocotiledoni (non utilizzato in edilizia).
La sezione del tronco mostra l’età del legno: ognuno degli anelli concentrici visibili corrisponde ad 1 anno di vita.
Il legno si classifica in base al colore, all’anatomia, alla struttura macroscopica.
La struttura del tronco è composta dalla corteccia, dal limbo, dal cambio (alburno, durame, midollo).
Caratteristiche fisiche
Le principali caratteristiche fisiche del legno sono:
densità (rapporto tra massa e volume)
- umidità
-deformabilità
Conduttività termica

Caratteristiche meccaniche
Il comportamento meccanico del legno è molto variabile e dipende principalmente dalla direzione delle forze di sollecitazione rispetto alla direzione delle fibre nonché dalle caratteristiche fisiche.
Il legno ha una buona resistenza a trazione, compressione e flessione se sollecitato parallelamente alle fibre.
Il legno ha una buona resistenza a taglio, se sollecitato ortogonalmente alle fibre.
Altre caratteristiche meccaniche importanti sono:
elasticità
- durezza
- resistenza a fatica
- resistenza all’abrasione
- spaccabilità
- flessibilità
I fattori più importanti che influiscono negativamente sul legno sono:
umidità dell’ambiente
-assenza totale o parziale di stagionatura
- carichi costanti su elementi inflessi
- presenza di carichi ripetuti

Caratteristiche formali
Le caratteristiche formali del legno sono:
disegno (aspetto superficiale determinato dalla sezione delle venature)
- venatura
- tessitura (grandezza degli elementi costituenti i tessuti)
- fibratura (orientamento dei tessuti)
- colore (dipende dal tipo di essenza, dal grado di invecchiamento e dai trattamenti subiti).
Le caratteristiche formali consentono di distinuguere le diverse essenze e di sceglierle in base agli scopi.

Categorie dei legnami
I legnami da costruzione si suddividono in 3 categorie principali, in rapporto alle qualità del materiale e della regolarità dei suoi caratteri formali:
categoria 1 (legno sano, assenza di guasti, di alterazioni cromatiche e di difetti)
- categoria 2 (legno sano, assenza di guasti, possibile presenza di lievi alterazioni cromatiche e di piccoli difetti)
- categoria 3 (legno sano, assenza di guasti, possibile presenza di alterazioni cromatiche e di piccoli difetti)
Lavorazione
L’abbattimento degli alberi avviene in assenza di attività vegetativa (tra novembre e febbraio). I tronchi vengono privati dei rami e trasportati nelle segherie.
Formati principali:
legni tondi
legni sgrossati
legni segati e tavolame

Trattamenti protettivi
Trattamenti contro insetti e funghi:
protezione superficiale (vernici, oli di catrame)
carbonizzazione (alcool metilico, fenolo, oli di creosoto e xiloli)
- silicatazione o metallizzazione o polimerizzazione (occlusione dei pori)
Trattamenti per rendere il materiale ininfiammabile (ma non incombustibile):
ignifugazione superficiale (verniciatura)
impregnazione profonda.

Identificazione e funzioni delle opere in legno
Nel settore edilizio il legno può essere impiegato come segue
Componenti, prodotti e semilavorati in massello (come si trova in natura) che hanno buone cararatteristiche di:
Reperibilità
Lavorabilità
Leggerezza
Resistenza meccanica
“ Ecologicità” (non nocività)
Compatibilità con altri materiali (opere miste)
Componenti, prodotti e semilavorati in legno ricostruito (ricomposto o migliorato) che superano i limiti del legno naturale:
Disponibilità dimensionale dei profili
Anisotropia e disomogeneità
Difetti costitutivi variabili
Variabilità della qualità delle forniture
Resistenze meccaniche non elevate
Difficoltà nel produrre elementi curvi resistenti
Costi elevati di talune essenze
Elasticità limitata e deformazioni notevoli differite nel tempo

Identificazione e funzioni delle opere in legno
Principali manufatti e sottosistemi in legno:
Strutture portanti di elevazione verticale, orizzontale e inclinata (elementi mono e bidimensionali generalmente massello o lamellare)
Chiusure verticali e orizzontali (pannelli e elementi mono e bidimensionali)
Partizioni interne verticali, orizzontali e inclinate (pannelli e elementi mono e bidimensionali)
Partizioni esterne verticali, orizzontali e inclinate (elementi mono e bidimensionali)
Sistemi di finitura interna ed esterna (pannelli, doghe, ecc.)
Sistemi di isolamento termo acustico (doghe, legno ricostruito o mineralizzato, particelle e granuli, sughero, ecc.)
Sistemi provvisori di carpenteria a perdere o reimpiegabili (casseforme, puntellamenti, ponteggi, ecc.)
Arredi esterni e interni (diversi tipi di prodotti)

Identificazione e funzioni delle opere in legno L’uso del legno Nel settore edilizio mondiale vi è un ampio uso del legno soprattutto nell’Europa del centro-nord, nell’America del Nord ed in alcune aree asiatiche ed africane, nonostante l’esistenza di altri materiali diffusissimi sul mercato (vedi c.a., laterizi, acciaio, ecc.). In Italia (tranne che nelle regioni alpine), altre tecnologie, dal rapporto costo/prestazioni inferiore, hanno avuto una diffusione più ampia (soprattutto nel centro-sud). Il legno viene generalmente impiegato (oltre che in specifiche opere di restauro e recupero) nelle strutture orizzontali di copertura e intermedie (soprattutto dagli anni ‘70 con la nascita del legno lamellare), nei serramenti e nelle opere di finitura, rivestimento e arredo.

L’evoluzione in atto sull’uso del legno in edilizia. (Italia)
Da una decina di anni vi è una ripresa dovuta a:
Un fenomeno culturale collegato al recupero della tradizione
Un fenomeno legato alla ricerca di benessere ambientale (i principi della bioarchitettura hanno individuato nel legno e nel sughero - opportunamente lavorati - grandi possibilità per la difesa della salute dell’uomo e dell’ambiente)
Una forte spinta del settore produttivo verso il legno ricostruito
Un inizio di industrializzazione anche per il legno massiccio (prefabbricazione, premontaggio di elementi, kit di montaggio standard o personalizzati)

Aspetti ecologici, economici ed energetici nell’impiego dei manufatti in legno
L’ecologia del materiale e delle tecnologie di produzione (tradizionale, lamellare, ricomposta, ecc.) è garantita:
Dalla naturalità della materia prima
Dalla sua completa biodegradabilità
Dalla lavorazione con emissioni inquinanti molto ridotte (a seconda delle colle e delle sostanze protettive impiegate che influenzano l’ Indoor Air Quality )
Dal fatto che il legno è una risorsa rinnovabile
Dal fatto che il legno è l’unica materia prima che si può creare
Dai costi bassi di trasformazione della materia prima (occorre meno energia rispetto agli altri materiali)

La tutela dell’ambiente
Un impiego massiccio del materiale legno non impoverisce necessariamente il patrimonio boschivo ma al contrario, può stimolare politiche di riforestazione programmata e quindi un accrescimento delle zone forestali (vedi U.S.A.)
Occorre però:
Riferirsi a contesti ambientali, culturali ed economici dove vi sia una domanda significativa di materiale (come è avvenuto per il Trentino e la Valle d’Aosta)
Aumentare la durata del materiale
Limitare gli oneri di trasporto
Le essenze disponibili in Italia per scopi edilizi
70% abete rosso
14% cembro
13% larice
2% pino silvestre
1% abete bianco
1% latifoglie

Tecnologie sostenibili in architettura Parametri di valutazione di materiali e prodotti
L’idoneità ambientale di materiali e prodotti da costruzione è data da:
Il grado di manipolazione della materia prima e la quantità di sostanze aggiunte
La radioattività della materia e delle sostanze impiegate
Le caratteristiche termiche
Le caratteristiche acustiche
La permeabilità alle microonde
La permeabilità al vapore acqueo e all’aria
Il contenuto di umidità e i tempi di asciugamento
L’assorbimento e il rilascio
Le emissioni di gas e vapori
L’odore
L’effetto sull’ambiente (consumo di risorse, produzione di rifiuti, riciclabilità, recuperabilità)
Il consumo di energia durante l’intero ciclo di vita

Principi generali di progettazione per la riduzione dell’inquinamento degli ambienti interni
Controllo dei parametri ambientali che peggiorano le condizioni dell’aria (temperatura, umidità, ecc.)
Protezione dall’umidità
Traspirabilità dell’involucro edilizio
Ventilazione degli elementi di fabbrica
Isolamento degli elementi di fabbrica
Riduzione delle fonti inquinanti
Scelta di materiali e prodotti bassoemissivi
Prevenzione dei fenomeni di degrado
Manutenzione programmata dei componenti edilizi
Confinamento delle fonti inquinanti
Diluizione delle concentrazioni (ventilazione, evacuazione, ecc.)

Scelte tecnico-costruttive per un impatto ambientale sostenibile
Materiali disponibili/rinnovabili, durevoli, locali
Componenti recuperabili, riusabili, riparabili
Materiali, prodotti, componenti e sistemi costruttivi a basso costo energetico globale
Consumo energetico produttivo
Consumo energetico distributivo
Consumo energetico costruttivo
Consumo energetico in esercizio
Consumo energetico in dismissione
Sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili
Innalzamento dell’efficienza energetica della costruzione

Modalità di inquinamento dei prodotti edilizi
Gli elementi della costruzione possono condizionare la qualità dell’ambiente interno mediante:
Il rilascio diretto di sostanze inquinanti
VOC ( Volatile Organic Compounds , composti organici volatili che contengono in genere carbonio e idrogeno)
Radon (radionuclide naturale gassoso)
Polveri
Fibre
L’assorbimento e il rilascio di sostanze inquinanti prodotte da altre fonti (p. es. impianto di riscaldamento)
L’accumulo di polverume e sporco con conseguente proliferazione di microorganismi

Sostenibilità delle strutture portanti in legno
La sostenibilità ambientale delle tecnologie per la realizzazione di strutture portanti in legno aumenta se:
Si limitano i movimenti delle strutture (frecce) che provocano fessurazioni e lesioni e quindi infiltrazioni di umidità e crescita microorganismi
Si controllano i sistemi di giunzione (metallici protetti), i trattamenti estetici e protettivi, il pericolo dell’attacco del fuoco (processi di ignifugazione)
Si limita la presenza di umidità che può esaltare
Le aggressioni biologiche vegetali e animali
Il distacco delle colle e dei trattamenti protettivi
Si individuano le specie legnose più rinnovabili
I trattamenti non pregiudicano la recuperabilità, riciclabilità e riusabilità del legno massello

Sostenibilità delle chiusure in legno
Chiusure opache . Sui lati interni, gli strati di finitura e i rivestimenti possono contribuire ad ostacolare l’emissione di sostanze nocive
Chiusure trasparenti .
Per l’assemblaggio degli infissi in legno:
evitare colle all’urea-formaldeide
Impiegabili i collanti melamminici e fenolici, anche se parzialmente inquinanti, hanno una buona resistenza all’umidità
Preferibili le colle viniliche in dispersione acquosa, meno inquinanti ma anche meno resistenti all’umidità
Per la coloritura/finitura degli infissi:
Preferire le vernici alchidiche, meno inquinanti
Per il montaggio delle parti vetrate e dei sistemi di tenuta:
Limitare l’uso di resine siliconiche, gomme e plastiche (emissioni di VOC)
Preferire la gomma naturale vulcanizzata o artificiale (neoprene)

Scelta della specie legnosa e dei trattamenti preservanti
Una regola base per la sostenibilità e quella di prediligere il legno perfettamente stagionato con assenza di preservanti dati dopo il taglio (in particolare quelli trattati con i composti: acido fluoridico, alcoli, arseniati, benzene, bicloruro di mercurio, fluoruri alcalini, cianuro di calcio, cloronaftalina, clopricrina, composti di stagno tributile, lindano, paradiclorobenzene, pentaclorofenolo/PCP, solfuro di carbonio/DDT, tetracloruro di carbonio, xilofeni, formaldeide).
La stagionatura e la disinfestazione del legno con microonde o con aria compressa a 60°C in autoclave sono preferibili ai trattamenti con sostanze chimiche.
Alcune specie legnose, se non trattate superficialmente, presentano sostanze dannose per la salute dell’uomo (principalmente per gli addetti alle lavorazioni), perché contengono:
sostanze volatili irritanti per le vie respiratorie (Western red cedar e Cuor verde)
sostanze allergizzanti (Iroko, Mogano americano)
sostanze volatili irritanti per le vie respiratorie, per gli occhi e per la pelle (Opepe, Obeche e Sequoia)
sostanze volatili irritanti per gli occhi e per la pelle (Palissandro brasiliano, Palissandro indiano, Citrino indiano, Satinwood west indian, Teak, Ramin).

Prodotti complementari alla materia legno
Colle
I collanti a base di urea-formaldeide rilasciano notevoli quantità di formaldeide libera soprattutto in presenza di umidità
I collanti a base di resine fenoliche (usati p. es. per il compensato marino) sono meno inquinanti
Sigillanti
Evitare l’uso di schiume, resine, mastici e siliconi, capaci di rilasciare sostanze dannose nell’aria
Isolanti termo-acustici
Prediligere il sughero (elevata durabilità) in granuli o in pannelli ai materassini sintetici di polimeri o fibre minerali, in grado di emettere sostanze inquinanti
Si stanno riscoprendo i pannelli (prodotti in Trentino 30’anni fa) realizzati con sfibrati di legno pressati e tenuti insieme con la resina naturale del legno
Barriere al vapore
Evitare l’effetto sigillante nelle superfici esterne (in quelle interne è utile per ostacolare l’assorbimento degli inquinanti)

Trattamenti di finitura superficiale del legno
Dal punto di vista della compatibilità ambientale, le opzioni per i trattamenti di finitura possono essere così riassunte:
Per la imprimitura (preparazione alla verniciatura), un prodotto utilizzabile e l’olio di lino cotto (emette sostanze irritanti nell’applicazione ma non in esercizio)
Per le finiture preservanti sono indicate:
Le vernici oleoresinose trasparenti
Gli infusi concentrati di estratto di corteccia
I Sali di boro
È consigliabile accompagnare i trattamenti impregnanti con una verniciatura a film superficiale (evitando i prodotti contenenti resine nitrocellulosiche, poliuretaniche, fenoliche, formaldeidiche)
I solventi (nota dolente in termini bioedili) più ecocompatibili sono:
Gli isoalifati
Gli oli eterici
Le basi acquose

Conclusioni e cenni sulle prospettive future
Il legno è, e può diventarlo ancora di piu, uno dei materiali principali della attività edilizia bio- ecologica (soprattutto in Italia).
Bisognerebbe però:
Definire una normativa appropriata
Pianificare e definire le politiche di produzione e di forestazione (in tutto il territorio italiano)
Migliorare la formazione di esperti nella progettazione
Definirne meglio gli usi in funzione delle caratteristiche paesaggistico/ambientali e delle tradizioni costruttive e culturali delle diverse realtà locali (in Italia)
Individuare tipologie strutturali e linguaggi architettonici appropriati.

Tecniche costruttive

Grazie alle sua caratteristiche il legno è un materiali impiegabile in edilizia per diversi scopi. Nelle regioni dove è una risorsa disponibile il legno è sempre stato usato in architettura. Le tecniche costruttive sono state sviluppate e perfezionate fino ad oggi senza interruzioni.
Le tecniche costruttive che prevedono l’uso del legno sono riconducibili a 2 tipologie:
le costruzioni massicce (sistemi realizzati con tronchi di legno sovrapposti, tipici dei paesi scandinavi)
le costruzioni leggere (sistemi ad ossatura portante, tipici dell’Europa centrale).
L’evoluzioone dei sistemi ad ossatura ha portato alla nascita delle Platform frame e delle Stav kirke e successivamente al sistema Ballon frame; da questi sistemi derivano le più recenti costruzioni a gabbia portante.

Stav Kirke

Balloon Frame Sistema ad ossatura tradizionale

Platform Frame

Altri sistemi ad ossatura

I mattoni di legno www.steko. it

Legno e paglia (in opera) www.arealegno.it

Legno e paglia (prefabbricazione) www.modcell.com

Legno e paglia (prefabbricazione)

Dal legno al cartone

Dal legno al cartone www.bertechsystem.it

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