sabato 12 gennaio 2008

Materiali da costruzione: "LEGNO"

Per la sezione materiali da costruzione, pubblico oggi un post molto specifico sulle caratteristiche e l'utilizzo del legno.

Architettura del legno

Il legno: Cenni storici
Il legno è stato il primo materiale da costruzione adoperato dal genere umano. Disponibile nella maggior parte dei territori occupati dall'uomo, esso era l 'unico materiale che forniva elementi costruttivi di forma prevalentemente lineare. La sua facile reperibilità, le buone caratteristiche fisico-meccaniche e la sua agevole lavorabilità gli conferirono subito una posizione importante nel settore edile.
Le più antiche costruzioni artificiali in legno rinvenute, risalgono all'era paleolitica: parte di queste erano realizzate con il tetto inclinato con la struttura simile a una tenda, e altre, queste sotterranee, rifinite con rivestimento in legno sulle pareti verticali e il tetto costruito da tronchi d'albero sistemati orizzontalmente e ricoperti di terra. Sono state rinvenute molte prove di costruzioni in legno erette durante il neolitico, a conferma dell'abbondanza di foreste presenti in quel periodo. Nel periodo del Bronzo Medio e del Bronzo Tardo, favorevoli condizioni del terreno hanno preservato molto legno nelle cosiddette "Terramare" nella valle del fiume Po. I maggiori reperti si trovano però in due insediamenti lacustri palafitticoli:
1. A Ledro, immediatamente ad ovest del Lago di Garda, nell'area degli scavi del 1936-37, furono rinvenuti circa 10.000 pali infissi nel terreno, realizzati soprattutto da tronchi di larice, abete bianco, abete rosso, quercia e, in misura minore, pino silvestre, tasso e castagno.
2. Nella vicina Fiavé, le abitazione erano realizzate su una piattaforma lignea sostenuta da pali fitti ma isolati profondamente piantati nel fondo lacustre; sopra a questi erano appoggiate le travature orizzontali mediante l'utilizzo di mensole ed incavi. Parte dei pali verticali, opportunamente prolungati mediante incastri, servivano come pilastri portanti delle abitazioni.
Fra il XV ed il XIV secolo A.C. un nuovo abitato fu realizzato sopra ad una grande fondazione a platea reticolare realizzata mediante un sistema di incastro dei pali assai elaborato e con I'ausilio di tecniche di carpenteria di grande efficacia e precisione (incastri a coda di rondine, cavicchi a farfalla). Tecniche ed usi si tramandano, si perfezionano e si arricchiscono fino a raggiungere I’apogeo nell'architettura gotica che, mediante l'impiego di capriate multiple, travi reticolari, puntoni e controvenature risolve situazioni ardite con strutture di mirabile leggerezza ed eleganza.

Il legno nel recupero edilizio ed architettonico
Restaurare architettonicamente significa restituire l'opera architettonica al suo mondo storicamente determinato, ricollocandola idealmente nell'ambiente dove è sorta considerandone i rapporti con la cultura, l’ambiente ed il gusto del suo tempo; e contemporaneamente quello di operare su di essa per renderla nuovamente viva ed attuale, quale parte valida ed integrante del mondo moderno. In quest’ottica il legno diventa elemento importante ed insostituibile per questo tipo di interventi sia che si tratti di antiche costruzioni che per sistemare strutture decadenti di epoca più recente.
La ristrutturazione ed il riammodernamento del patrimonio edilizio esistente offre quindi agli addetti del settore (tecnici, progettisti, arredatori...) l'opportunità di sperimentare nuove soluzioni nel rispetto delle tipologie architettoniche oggetto di intervento. Tali azioni volte a rimettere in efficienza le strutture danneggiate, le trasformano portandole da una situazione normalmente critica a soluzioni funzionali ed estetiche di alto pregio avvalorate dall'opera del tempo che sembra nobilitare questo materiale.
In molti casi l'intervento restaurativo in edilizia riguarda componenti strutturali (capriate, solai, balconate, soffittature...) realizzati in legno massiccio che necessitano di un'azione spesso complessa e delicata. La crescente richiesta nelle ristrutturazioni edilizie di questo tipo di intervento genera quindi la necessità di un preciso punto di riferimento al quale affidarsi. Condizione fondamentale per poter effettuare la scelta più idonea per l'utilizzo specifico, è la conoscenza del legno.

La Bio-Architettura
I materiali e le tecnologie impiegati nelle abitazioni e nei luoghi di lavoro influiscono costantemente sulla salute delle persone che li frequentano. Quelli solitamente adottati presentano spesso problemi di emissioni tossiche o nocive in fase di produzione, di posa in opera, di uso e di smaltimento finale. La sensibilizzazione ai problemi ambientali, l' attenzione al contenimento dei consumi energetici ed un rinnovato apprezzamento delle qualità percettive dei materiali tradizionali hanno portato, nel campo delle costruzioni, alla riscoperta del legno come materia prima rinnovabile dalle elevate caratteristiche fisico-meccaniche. Il legno, materia prima ricca di calore fisico e di vita latente, mantiene queste prerogative qualunque sia la lavorazione ed il livello di finitura.
Nel corso delle sue trasformazioni da materia "viva" a materiale da costruzione non vengono emesse grosse quantità di gas tossici ne rifiuti nocivi per l'ambiente.
L 'energia necessaria per ottenere il prodotto finito, circa 300 kWh/t, è molto modesta rispetto a quella occorrente per la lavorazione di altri materiali utilizzati in edilizia (basti pensare ai 72.500 kWh/t necessari per l'alluminio ed ai 3.500 kWh/t per l'acciaio).
Il legno è un materiale "rigenerabile". Ciò vuol dire che una razionale gestione della risorse "bosco" può garantire sempre una costante quantità di materia prima "legno".
Infine, la struttura in legno può essere facilmente demolita e i singoli elementi che la compongono possono essere riutilizzati sia in edilizia che in altri settori, a differenza di quello che succede con altri materiali quali calcestruzzi, cementi e sostanze chimiche.
L 'abbinamento del materiale legno con altri elementi di origine naturale, quali il sughero truciolare, è essenziale per mantenere la struttura in condizioni di massima traspirabilità biotermica.

Le costruzioni in legno ed il fuoco
Se fino a non molti anni fa il legno era ritenuto un materiale non adatto alla realizzazione di elementi resistenti al fuoco, i più recenti studi fatti al riguardo, e in particolare sulle velocità di carbonizzazione, hanno messo in evidenza la sua idoneità ad essere impiegato in strutture di prestabilite caratteristiche di resistenza. L 'attitudine di questo materiale a continuare a svolgere, per un determinato tempo di esposizione al fuoco, le funzioni per le quali è stato progettato e messo in opera, si è rivelata essere rispondente a ben precisi requisiti, che dunque possono essere "variabili controllate" a seconda delle diverse esigenze di utilizzo. Un adeguato sovra-dimensionamento degli elementi strutturali, in base alla velocità di carbonizzazione, è sempre in grado di garantire il livello di sicurezza richiesto.

Le caratteristiche tecniche del legno
E’ opportuno ricordare i pregi di questo materiale: notevole resistenza alla flessione, resistenza agli urti, resistenza alle medie temperature, alla corrosione, alta coibenza termica (sei volte superiore a quella dei laterizi pieni, quindici volte superiore a quella dei conglomerati cementizi), buon isolamento acustico, bassa dilatazione termica, facile lavorabilità, elasticità, leggerezza.
Il legno ha un'elevata resistenza alla trazione (per flessione) superiore, nel legno privo di difetti, alla stessa resistenza a compressione. Il suo peso specifico si aggira attorno ai 500 kg/m3, con un elevato rapporto resistenza/peso, pari a quello dell'acciaio e cinque volte superiore a quello del cemento armato.
Il suo coefficiente di dilatazione termica nella direzione delle fibre è molto ridotto ed è circa pari a un terzo di quello di acciaio e calcestruzzo.
Il legno è un materiale caratterizzato da una elevata stabilità a fuoco, cioè il materiale integro conserva in misura molto elevata le sue caratteristiche di resistenza meccanica e di stabilità dimensionale alle temperature che si raggiungono mediamente in un incendio.
I pregi del legno sono numerosi e talvolta esclusivi, tali comunque da farne una valida alternativa agli altri materiali da costruzione per certi usi ed entro a determinati limiti dimensionali:

Alta resistenza alla compressione ed alla trazione, specie se rapportata al peso limitato: la tensione di rottura a compressione supera quella dei normali calcestruzzi, mentre quella a trazione è ancora maggiore;

Leggerezza e facilità di lavorazione. Una copertura realizzata in legno (massiccio o lamellare) ha un'incidenza al metro quadrato di circa 30-40 Kg, mentre una copertura latero-cementizia raggiunge facilmente i 250-300 Kg/mq. Ciò consente anche un notevole livello di prefabbricazione, un agevole trasporto ed un rapido montaggio;

Inattaccabilità da parte dell'aggressione chimica ed ambientale: il legno infatti, contrariamente ai metalli, trovandosi in totale equilibrio con l'ambiente è dotato di un'ottima resistenza alla corrosione ed alle variazioni climatiche;

Ottime prestazioni termiche ed acustiche: ad esempio a parità di spessore la resistenza termica del legno di abete è sette volte superiore a quella del laterizio;

Buon comportamento al fuoco: il legno delle strutture non è infatti la causa prima di un incendio, e le vite umane sono messe in pericolo non tanto dalla fiamma, quanto dalla presenza di fumi e gas venefici che non si sprigionano dal legno ma dagli arredi combustibili; inoltre il fuoco si innesca meno facilmente su sezioni massicce e nel caso di un loro coinvolgi mento nell 'incendio si forma uno strato di carbonizzazione superficiale che ritarda la penetrazione del fuoco e garantisce un nucleo resistente;

Insensibilità quasi assoluta agli sbalzi di temperatura: un forte incremento termico ad esempio non produce alcuna dilatazione che, se si verificasse, comporterebbe un forza mento dei vincoli o una deformazione della struttura;

Validità per l'impiego in zona sismica poiché il legno, con una massa mediamente cinque volte inferiore a quella del calcestruzzo, ad esempio, e con una resistenza a compressione praticamente uguale, consente la realizzazione di strutture leggere e dotate di una più favorevole risposta all'azione dinamica.

Soffitte abitabili
Nel corso degli ultimi anni si è manifestato molto interesse per la possibilità di utilizzare lo spazio delle soffitte non solo come depositi. Chi si occupa di sviluppo immobiliare desidera aumentare il numero di abitazione senza aumentare l'area occupata e I'uso dei sottotetti rappresenta una valida un'alternativa alla sopraelevazione degli edifici; i residenti desiderosi di spazio abitativo addizionale hanno da tempo compreso la praticità dell'utilizzo delle soffitte.

Le costruzioni in legno lamellare
Per la costruzione di edifici a grandi luci (fino a 100 m) il prodotto che la tecnicamente più idoneo è il lamellare. Esso offre eccezionali caratteristiche di compattezza, resistenza, inlaterabilità, indeformabilità e consente ampie possibilità di effetti percettivi, data la sua duttilità nella realizzazione di molteplici forme. Le grandi capacità di impiego statico del legno, esaltate dalla tecnologia del lamellare incollato, trovano la massima espressione in tutta una serie di tipologie strutturali che vanno dalle travate di gran luce agli archi, dai grigliati spaziali alle tensostrutture.

6 commenti:

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