1. INVESTIAMO NEL VOSTRO FUTURO
Sistemi e Materiali innovativi per la conservazione
del patrimonio Archeologico in Siti Sommersi
LEGNO 1
SIMPASS
STORIA DEI MATERIALI
Prof.ssa Philomène Gattuso

2. Cenni storici sull'utilizzo del legno in architettura
Breve cronologia
Preistoria: impiego del legno nelle primitive dimore
I sec. a.C.: Vitruvio descrive i tipi di legname
IV sec. d.C.: introduzione delle capriate
XI-XII sec.: standardizzazione elementi lignei nell'architettura cinese.
Stavkirche norvegesi
XIV-XVIII sec.: case blockbau (di più antica origine) e fachwerk nel centro Europa
XVI-XVII sec.: Leonardo studia la trave inflessa, Galilei risolve quasi correttamente il problema
1825: legno lamellare sistema Emy
1832: Balloon framing a Chicago
1905: pannelli lignei multistrato
1915: legno lamellare
1933: resine sintetiche di incollaggio
Seconda metà del Novecento: pannelli di fibre, parallam, microllam, solai misti legno
calcestruzzo

3. Preistoria e mondo antico
Il legno, unitamente alla pietra, è stato uno dei primi materiali a cui l'architettura si è rivolta ed era anche l'unico che
poteva indifferentemente essere impiegato a compressione, a trazione e, soprattutto, a flessione. In relazione alla
diffusione del patrimonio boschivo il legno ha svolto ruoli diversificati: da materia esclusiva per l'integrale realizzazione
delle dimore a materiale con specifiche funzioni come la costruzione di solai e coperture, oppure macchine e oggetti della
vita quotidiana.
Le costruzioni preistoriche centro-europee, per esempio quelle della cultura danubiana, erano formate dalla successione
ravvicinata di pali in legno infissi nel terreno a cui hanno fatto seguito costruzioni a telaio ligneo dove gli elementi portanti
verticali erano costituiti da pali-pilastri, delineando i fondamentali tipi strutturali per le costruzioni lignee.
La scarsa durabilità del legno, rispetto alle costruzioni in pietra, ha però cancellato il patrimonio edilizio in legno presente
nei centri urbanizzati del mondo antico; dell'architettura egizia rimangono le grandiose e note opere monumentali ma
poco conosciamo dei fitti nuclei di dimore in legno, canne e fango che le attorniavano.
Nell'architettura greca antica il legno trova impiego essenzialmente nelle coperture dei templi; pur avendo la
configurazione a falde erano realizzate sul principio della sovrapposizione di elementi inflessi e appare quasi
completamente accertato che la tecnica greca non conoscesse l'uso della capriata.
Nell'architettura romana il legno è ancora utilizzato per le coperture, per i solai degli edifici residenziali pluripiano e per le
centine delle strutture archivoltate.
Vitruvio (I secolo a.C.) si occupa del legno e individua nell'abete la specie più idonea per realizzare le travi dei solai in
quanto "non così presto per lo peso si piega, ma sempre dritto rimane nelle travature". Viceversa in Vitruvio non appare il
concetto di capriata e le illustrazioni di tali soluzione costruttiva, presenti nelle traduzioni del XVI secolo, sono
essenzialmente dovute alla cultura rinascimentale dei traduttori. La copertura lignea a capriate appare in tarda epoca
romana nelle basiliche pagane e quindi in quelle cristiane come nel caso di San Paolo Fuori le Mura le cui originarie
capriate sono databili attorno al IV secolo d.C.
Sempre in epoca romana si concretizza l'uso delle fondazioni su pali in legno per edifici in muratura; ancora Vitruvio
ricorda: "Ma s'egli non si trova il sodo, che il suolo sia mosso, overo palustre, all'hora quel luogo si deve cavare e votare e
con pali d'Alno, o di Olivo, o di Rovere arsicciati conficcare, e con le macchine fatte a questo proposito siano battute le
palificate spessissime e gli spacii che sono tra i pali siano empiti di carboni e le fondamenta siano empite di sodissime
murature".
La tecnica romana impiega il legno anche nella costruzione di ponti temporanei come quello sul Danubio, progettato
daApollodoro di Damasco (I sec. d.C.).

4. Medioevo e Rinascimento
Durante il Medioevo l'impiego del legno si diversifica ulteriormente in funzione della tradizione locale e delle condizioni
geografiche. Nelle regioni alpine e centro-europee continua lo sviluppo della costruzione interamente in legno (blockbau) e
quella a telaio (fachwerk) con tamponamenti misti delle maglie.
In estremo Oriente il legno trova uso sia nella realizzazione di edifici residenziali sia di templi, con particolari e sofisticati
sistemi di incastro degli elementi. In Cina si diffonde, dagli inizi del Secondo Millennio, per le opere pubbliche, l'uso di
elementi lignei con sezioni standardizzati. Successivamente in Giappone si stabilirà, per la dimora privata, un sistema
strutturale a telaio ligneo modulare.
Nel nord-Europa, in particolare nelle stavkirche norvegesi, al telaio ligneo si associano pareti in forti tavoloni e il telaio in
elevazione si collega alle complesse strutture delle coperture. In Gran Bretagna la dimora in legno segue la tradizione del
sistema a telaio, mentre le capriate per gli edifici di maggiore impegno statico adottano soluzioni molto articolate con
catena rialzata ed altri artifici.
Le case a telaio con tamponamento in muratura trovano diverse interpretazioni in Francia, Germania e Austria. Nella Francia
meridionale il telaio ligneo è spesso celato sotto l'intonaco, in Germania, viceversa, è sapientemente esibito come in Gran
Bretagna. Nelle regioni dell'Est europeo la tradizione della dimora interamente in legno permane per secoli affiancandosi a
quella in muratura.
Nel Rinascimento italiano il materiale è prevalentemente impiegato per solai, capriate e centine di cupole.
Il Palladio sancisce i fondamentali tipi di capriate e codifica i principi delle strutture reticolari per i ponti, si occupa in
generale del legno e specifica le modalità di esecuzione delle fondazioni su pali lignei.
Il legno è stato anche il materiale privilegiato per lo studio della trave inflessa. Leonardo da Vinci, nel Rinascimento, inizierà
una serie di osservazioni sul proporzionamento delle sezioni resistenti e sulle deformazioni delle travi; nel secolo
successivo Galileo Galilei imposterà correttamente la metodologia di calcolo per determinare le sollecitazioni sulla trave
inflessa, problema definitivamente risolto dalla scienza delle costruzioni dell'Ottocento con il contributo dei francesi J. A.
Bresse, L. Navier e A. J. C. Barré de Saint-Venant.
Con la colonizzazione delle Americhe sono importati nel Nuovo Mondo i tipi costruttivi tradizionali europei della 'casa' in
legno, tipo blockbau, e di quella a telaio, nelle più diverse interpretazioni, come pure i sistemi per realizzare le centine delle
cupole e le capriate.

5. Età moderna
Dalle costruzioni legno massiccio si evolverà, nel Nord America, nella seconda metà
dell'Ottocento, il sistema balloon frame costituito da una intelaiatura di tavoloni in legno di
dimensioni standardizzate unite con chiodatura. Impiegato dai pionieri del West, il sistema ha
trovato ampia diffusione negli Stati Uniti nelle prime urbanizzazioni di Chicago e San Francisco, e
ha continuato a trovare largo impiego nell'edificato residenziale dimensionalmente minore.
In Europa, fra Settecento e Ottocento, le strutture in legno coprono luci sempre più elevate con
soluzioni strutturali spesso ibride;Betancourt propone per la sala equestre di Mosca un
copertura a capriate di 48 metri di luce mentre i precedenti ponti in legno dello svizzero H. U.
Grubenmann avevano strutture iperstatica ad arcate reticolari.
Per la copertura della Galleria delle Macchine all'Esposizione di Copenaghen si utilizza un arco
reticolare molto simile a quello disegnato da Palladio per i ponti, mentre per il teatro di
Karlsruhe si fece ricorso alla curvatura forzata del legno per realizzare puntoni di capriate di 20
metri di luce. Questi puntoni erano formati da due tavoloni di grosso spessore stretti agli estremi
e distanziati al centro da cunei fissati ai tavoloni. Lo stato di coazione così indotto nei tavoloni
permetteva di realizzare puntoni lenticolari molto rigidi.
Quando nell'Ottocento, grazie anche al contributo della teoria delle strutture, si raggiungono
elevate luci con le strutture in legno (capriate, reticolari rettilinee, cupole reticolari e strutture
lamellari), l'introduzione della ghisa e dell'acciaio ne decretano il declino, situazione che è
rimasta tale fino alla seconda metà del Novecento con la diffusione del legno lamellare.
Il lamellare trova origine nel sistema a tavoloni a coltello introdotto in Occidente da Fra
Giovanni degli Eremitani ai primi del Trecento, ripreso da P. Delorme nel Cinquecento; nel 1825
il sistema viene perfezionato del colonnello francese A. Rose Emyma anticipato dal toscano G.
Del Rosso che lo descrive in un trattato pubblicato nel 1797.

6. Età contemporanea
Da queste esperienze si svilupperà, in Svizzera e in Austria, agli inizi del Novecento, il moderno
legno lamellare che permette la realizzazione di elementi rettilinei unitari fino a quaranta metri
di luce ed elementi curvilinei e strutture reticolari spaziali di grande luce.
Nonostante le ampie possibilità di grande luci con il legno lamellare (sono stati superati i 70
metri di luce con cupole in lamellare) anche il legno naturale ha ritrovato nuove applicazioni
soprattutto nelle regioni in cui è rimasto vivo l'insegnamento della tradizione come in Finlandia
e in centro Europa (Baviera, Austria, Svizzera). Analogamente in Giappone, luogo di antichissima
tradizione costruttiva con il legno, diversi architetti sono attualmente impegnati nella
rielaborazione delle soluzioni costruttive con questo materiale.

8. I primi templi erano senza dubbio costruiti in legno; tracce di questo materiale si possono
verificare nella struttura dell’ordine dorico, che mostra travi in legno nella trabeazione e colonne
come tronchi d’albero.
Nell'architettura greca antica il legno trova impiego anche nelle coperture dei templi; pur
avendo la configurazione a falde erano realizzate sul principio della sovrapposizione di elementi
inflessi e appare quasi completamente accertato che la tecnica greca non conoscesse l'uso della
capriata.
L'origine degli ordini classici è controversa. Fra le ipotesi più accreditate, anche da fonti antiche,
si suppone che gli elementi decorativi dell'ordine dorico fossero in origine elementi funzionali
di una struttura di legno.
L'origine dell'ordine dorico dall'architettura in legno è anche confermata da fonti letterarie
come Pausania, che descrive l'antico tempio di Hera a Olimpia con ancora presenti alcune
colonne di legno, che venivano progressivamente sostituite da colonne in marmo man mano che
si deterioravano.

9. L'ordine dorico nasce dalla traduzione in pietra di una struttura lignea le cui parti, anche quando
sono rese in materiale lapideo, conservano una loro necessità concettuale.
La sostituzione delle parti è stata graduale; man mano che le componenti in legno si rovinavano,
venivano sostituite da parti in pietra che ne riproducevano la forma, magari dipinte con gli stessi
colori delle parti ancora in materiale originale.
Anche quando l'ordine sarà interamente in pietra, sarà costituito da parti perfettamente
distinguibili: fusto, capitello, trabeazione, ecc., ma di forma variabile.
Vitruvio testimonia che in età arcaica anche le proporzioni avevano subìto una loro evoluzione;
si erano preferite via via quelle più snelle, più slanciate, mentre le forme, per esempio quelle del
capitello, diventavano più stilizzate, meno tozze.
Variava anche il rapporto fra l'intercolumnio e la colonna, che si era dovuto adeguare alla
tecnologia del nuovo materiale, la pietra, non adatto alle ampie luci, consentite invece dal
legno. Le colonne in pietra erano anch'esse inizialmente molto tozze; dovevano essere molto più
robuste nelle dimensioni rispetto a quelle in legno.

10. Tra la fine del VII secolo a.C. e
l'inizio del VI, l'ordine in legno è
definito in tutte le sue parti.
Già comincia la traduzione in
pietra, a partire dalle colonne;
successivamente anche
l'architrave viene sostituito con
elementi lapidei.
L'uso della pietra impone degli
adeguamenti stilistici: colonne più
tozze, architravi alti, intercolumni
stretti.
Tuttavia il nuovo materiale non
pone solo dei limiti, ma crea anche
nuove possibilità di espressione.
Il dorico tende sempre più verso
proporzioni più snelle, i capitelli si
fanno meno rigonfi, più
geometrici.
Ordine dorico in legno

11. Nella Ionia il clima è differente, più secco; questo influisce sulla disponibilità del legno e sulle
tecnologie impiegate.
In queste zone il legno è utilizzato nell'architettura navale, con strutture più leggere; si riscontra
anche una maggiore propensione alla decorazione; ed è forse qui l'origine delle modanature
variamente decorate.
I pali, più sottili e leggeri, necessitano di un allargamento dell'appoggio, ha bisogno di un altro
elemento: la base.
Ordine ionico

12. La base nasce come disco di legno su cui poggia la colonna.
I capitelli nascono come tavoletta, successivamente refinita a forma di stampella.
La forma a volute nasce come la traduzione di motivi naturalistici rappresentati in forma
stilizzata, ma sembra derivata anche da forme decorative astratte provenienti dal nord-est
asiatico. Esistono capitelli eolici a volute verticali, poi evolutisi in capitelli ionici.

13. L'edificio templare più antico conosciuto del mondo greco, scoperto nel 1981 a Lefkandi,
in Eubea, rischiara in qualche misura le profonde oscurità ("The Dark Age") precedenti
all'avvento del cosiddetto periodo arcaico.
Si tratta di una grande costruzione fondata su uno zoccolo in pietra, sormontato da muri in
mattoni crudi e circondato da un colonnato esterno in legno strutturale.
L'edificio, lungo più di 40 m, databile verso il 950 a.C., fu utilizzato come sepoltura di un
importante personaggio che subì il rito dell'incinerazione. Le pareti interne erano coperte
da stucco, mentre il tetto di canne era sostenuto da pali.

14. “Heroon” di Lefkandi

15. “Heroon” di Lefkandi

16. Per trovare un altro tempio ligneo di cui siano rimaste tracce archeologiche si deve arrivare
al 750 a.C. all'Heraion di Samo, dove il colonnato venne aggiunto attorno alla cella costruita
circa cinquant'anni prima, per poi venire completamente sostituito all'inizio del VII secolo a.C.
Un nuovo progresso tecnico fu l'introduzione delle tegole in terracotta, introdotte a Corinto nel
VII secolo a.C.: il loro peso fece sì che si abbassasse la pendenza delle falde (rispetto alle
coperture in paglia) e che le colonne fossero costruite in pietra, oltre a un miglioramento nella
tecnica di costruzione dei muri.
Uno dei primi templi ad avere la copertura in tegole fu il tempio di Apollo a Thermos, edificato
verso il 630 a.C., in un momento di transizione dal legno alla pietra: le colonne erano lignee
(quindici sui lati lunghi e cinque su quelli corti, sostituite con colonne di pietra in eta ellenistica),
e con le pareti in mattoni crudi reggevano la copertura coperta da tegoli. Al centro della cella si
allineava un'altra fila di colonne (una caratteristica presto abbandonata per i templi successivi),
mentre per la prima volta si incontra un portico posteriore (opistodomo). La trabeazione era
lignea (e non venne mai sostituita), con abbondanti decorazioni in terracotta quali metope (80
cm per lato) e triglifi che preludevano ai futuri sviluppi dell'ordine dorico. Le metope, che erano
fissate a un sostegno in mattoni crudi, sono pervenute ai giorni nostri e raffigurano immagini
di Gorgoni e altre scene mitologiche; anticamente presentavano una policromia a colori vivaci. I
triglifi erano pure in terracotta o in legno e servivano sia come decorazione che come protezione
per le travi della trabeazione. Sulla gronda erano allineate file di maschere in terracotta,
antenate delle antefisse.

18. Particolare della struttura
in legno del tetto

20. Nell'architettura romana il legno è ancora utilizzato per le coperture, per i solai degli edifici
residenziali pluripiano e per le centine delle strutture archivoltate.
Presso i romani il legno trovò largo impiego nelle costruzioni sia civili sia militari (ponti, fortini) e
soprattutto per opere di finitura, come infissi, rivestimenti di soffitti e pareti, porte,cornici, ecc..
Il solaio veniva spesso realizzato utilizzando legno di quercia; sopra questo si stendeva della felce
o della paglia in modo da evitare che la calce venisse a contatto col legno.
Il legno di castagno e di quercia era molto ricercato, soprattutto per la costruzione delle capriate
che richiedevano alberi di grandi dimensioni.
I larici e gli olmi, più difficilmente soggetti a putrescenza, venivano usati per la copertura dei
tetti, sotto forma di piccole tessere rettangolari, o per la realizzazione di pali per le fondazioni
dei ponti, destinati a restare a lungo immersi nell'acqua.

21. CENTINA
la centina è uno strumento estremamente antico, che risale ai tempi in cui si cominciò ad
utilizzare l'arco e la volta.
I maggiori esperti nell'uso di questa struttura sono stati senz'altro i romani.
In architettura e in edilizia la centina è un'opera provvisionale che viene usata come "base di
appoggio" per il posizionamento dei conci di un arco o di una volta, qualora siano in mattoni, o
per farne da cassaforma al getto, qualora siano in calcestruzzo.
La centina è uno strumento estremamente antico nell'edilizia, il cui principale scopo è quello di
sostenere un arco, prima che questo sia completato. È evidente, infatti, che finché un arco non è
completo non può lavorare, e non può neppure sostenere se stesso:.
c'è quindi bisogno di una
struttura temporanea che
abbia la forma, in negativo,
della volta o dell'arco che potrà
essere rimossa solo al
completamento dell'intero
sesto dell'elemento strutturale
A tutt'oggi la centina viene
molto spesso ancora fatta
in legno, perché può essere
montata in opera, può essere
rimossa a pezzi a opera
compiuta, può essere
"adattata" in caso di particolari
esigenze di forma.

25. I Romani divennero in breve tempo i più grandi costruttori dell'antichità, prima per i ponti in
Legno, di cui è storico il Ponte Sublicio sul Reno, del 621 a.c., il più antico ponte ligneo di Roma,
eseguito in epoca monarchica.

26. Cesare, per le ragioni che ho ricordato, aveva stabilito di attraversare il Reno; ma giudicava che
l'attraversamento con navi, oltre a non essere abbastanza sicuro, non si addiceva al suo decoro
personale né a quello del popolo romano. Pertanto, nonostante le grandi difficoltà della
costruzione di un ponte, considerata la larghezza, l'impetuosità e la profondità del fiume,
tuttavia riteneva di dover affrontare questa sfida, anche a costo di rinunciare a trasferire
l'esercito.
Concepì dunque il ponte in questo modo. Piedritti in legno dello spessore di un piede e mezzo, un
poco appuntiti all'estremità inferiore e di altezza adeguata alla profondità del fiume, furono
collegati a coppie tenendoli distanziati di due piedi. Questi, calati nel fiume con appositi attrezzi,
furono messi in posizione e infissi con battipali, non verticalmente come le comuni palificate, ma
inclinati secondo corrente; di fronte ad essi, quaranta piedi a valle, furono disposte coppie di
piedritti analoghe, ma inclinate contro corrente.
Tra le opposte coppie di piedritti, in sommità, furono posti in opera trasversi dello spessore di
due piedi, pari al distanziamento dei piedritti, e collegati a entrambe le estremità mediante
coppie di caviglie; con questi trasversi che le distanziavano e le collegavano
contemporaneamente, le strutture acquistavano una rigidezza e quanto più aumentava la spinta
della corrente tanto più i dispositivi di collegamento si serravano.
Queste strutture furono poi collegate con travi longitudinali, sulle quali fu steso un impalcato di
tavolame e graticci; inoltre altri pali obliqui furono infissi dal lato di valle, i quali, con la loro
funzione di puntello intelaiato con le altre strutture, contribuivano a sostenere la spinta della
corrente; altri pali ancora furono infissi poco a monte del ponte, a difesa da eventuali tronchi
d'albero o altri natanti gettati dai nemici, per attutirne l'impatto ed evitare danni al ponte.
XVIII. Nel giro di dieci giorni dall'inizio dell'approvvigionamento dei materiali da costruzione
l'esercito potè passare sul ponte."
da Caio Giulio Cesare - De bello gallico - libro IV

27. Ponte di Traiano
l Ponte di Traiano o Ponte di Apollodoro sul Danubio era un ponte romano fortificato, costruito
negli anni dal 103 al 105, presso le attuali città di Dobreta (in Romania) e Kladovo (inSerbia), il
primo mai posto in opera sul basso corso del Danubio.
Per più di mille anni fu il più lungo ponte ad arcate mai costruito al mondo, sia in termini di
lunghezza totale che di larghezza delle sue campate.
Fu opera dell'architetto Apollodoro di Damasco, che lo realizzò nel corso della campagna
bellica che portò Traiano alla conquista della Dacia.
La sua costruzione fu infatti ordinata dall'imperatore Traiano per fornire una via di rifornimento
per le legioni romane impegnate nella campagna dacica.

28. La struttura era lunga 1.135 metri, in un punto in cui il Danubio è largo 800 metri: l'altezza sul
pelo dell'acqua raggiungeva i 19 metri; la larghezza del passaggio era di 15 metri.
A ciascuna delle estremità, intorno ai due ingressi, era posto un castrum, di modo che
l'attraversamento del ponte fosse possibile solo passando attraverso le fortificazioni.
Apollodoro di Damasco usò probabilmente archi in legno poggiati su venti piloni in muratura di
mattoni, malta e pozzolana alti circa 45 metri e distanziati tra loro di 38 metri.

30. Il pino domestico è stato forse importato dai romani per l'uso del legno nelle costruzioni navali,
per la resina utilizzata per calatafare gli scafi e per i suoi pinoli che venivano utilizzati come
conservate degli alimenti.

31. L’eccezionale collezione di imbarcazioni conservate nel museo di Fiumicino, a partire dall’età
imperiale, permette di ammirare il sistema di costruzione utilizzato dagli antichi mastri d’ascia.
dopo aver sistemato la chiglia, veniva costruito il guscio esterno costituito dal fasciame mentre
l’ossatura era inserita successivamente con una funzione di rinforzo interno, detta: costruzione
su guscio.
Il collegamento tra le tavole del fasciame avveniva coi tenoni, linguette in legno duro inserite in
appositi incassi (le mortase) nello spessore delle tavole.
I tenoni, infine, erano bloccati da spinotti.
In questo modo, le tavole del fasciame potevano mantenere la forma desiderata e il guscio
acquistava eccezionale solidità grazie ai numerosi collegamenti interni.
Le imbarcazioni più tarde, IV-V sec., rivelano onvece un massiccio impiego di chiodi in ferro per
collegare il fasciame allo scheletro, e lunghi chiodi per collegare alcuni madieri alla chiglia e la
notevole spaziatura tra i tenoni o, addirittura, la totale assenza di essi.
La carena era strutturata in legno di quercia, pino e abete, piatta e con cinque chiglie per
sopportare i forti carichi di costruzioni fittili e litiche alzate in muratura sull’ampia coperta
pavimentata di mosaico e pietre dure.
Il fasciame era congiunto accuratamente a paro col sistema del tenone e mortasa, ad incastro e
caviglie. Le chiodature sulle ordinate venivano eseguite con lunghi chiodi piegati e ripiegati in tre
sensi.Per evitare l’ossidazione, i chiodi venivano battuti non nel legno del fasciame ma su di una
specie di tappo di legno dolce che chiudeva il foro più largo predisposto per ricevere il chiodo
stesso.

32. Allegoria dell'Architettura - Laugier, Essai sur
l'architecture, 1752

33. http://xoomer.virgilio.it/maleante/soffitta/ordi
http://www.unisob.na.it/Materiale%20e%20ric
http://xoomer.virgilio.it/maleante/soffitta/ordi
ni/Web/Ord_02_greci.html
erche/siti/medioevo/Coppola-
ni/Web/Ord_04_roma.html
Sito1/67/dettagli.htm