Il legno è stato un materiale primario nell'edilizia da millenni. La sua versatilità e il suo impatto nell'architettura lo rendono un elemento fondamentale in tutte le epoche. Il legno è uno dei materiali da costruzione più antichi utilizzati dall’uomo, apprezzato sin dalle civiltà preistoriche per la sua disponibilità, facilità di lavorazione e capacità di offrire riparo. Nel corso dei secoli, il suo impiego si è evoluto passando dalle strutture rudimentali delle prime abitazioni ai complessi sistemi costruttivi delle architetture tradizionali. Ogni epoca ha interpretato questo materiale in modo differente, adattandolo alle esigenze costruttive, culturali e climatiche. Accanto all'uso versatile del legno, gli antichi ingegneri e costruttori hanno sviluppato tecniche ingegnose per manipolare e innalzare materiali pesanti, tra cui l'applicazione del piano inclinato, una soluzione semplice quanto efficace per la realizzazione di opere monumentali.
Il Legno: Materiale Fondamentale e Versatile nell'Architettura Antica
È ormai noto che il legno presenta caratteristiche fisico-meccaniche tali da poter essere inserito tra i materiali da costruzione maggiormente impiegati: è infatti leggero, ottimo rapporto peso/prestazioni, è durabile, se utilizzato con idonei accorgimenti e resistente al fuoco. La sua combinazione singolare di leggerezza, resistenza e duttilità lo ha reso insostituibile per millenni.
Dalle Origini all'Epoca Classica
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. 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". 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 da Apollodoro di Damasco.
Dal Medioevo al Rinascimento: Maestria e Diversificazione
Durante il Medioevo l'impiego del legno si diversifica ulteriormente in funzione della tradizione locale e delle condizioni geografiche. In Europa, come in tutte le regioni ricche di boschi, il legno fu il primo materiale da costruzione a essere usato. Le più antiche case in legno conosciute sono realizzate con coppie di pali infissi nel terreno, su cui poggiano travi orizzontali che sostengono il vero e proprio tetto, di paglia o altro materiale. Si distingue da questi il Blockbau (norvegese lafteverk; svedese knuttimring), che ha probabilmente avuto origine nell'area alpina e si è in seguito diffuso nelle regioni orientali dell'Europa e nella Scandinavia. Esso, con le sue pareti 'a strati', costituite cioè da tronchi disposti orizzontalmente, mostra una maggiore affinità con le costruzioni in pietra. Fino a tutto l'Alto Medioevo non si ebbe in Europa una distinzione geografica netta nella diffusione dei vari tipi di architettura in legno, né dal punto di vista dei sistemi di armatura interna, né nei confronti delle metodologie di costruzione della parete. 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 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.
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Venezia: L'Ingegno delle Fondazioni su Pali Lignee
A Venezia, una città sospesa tra acqua e terra, il legno ha svolto un ruolo fondamentale nella sua costruzione e stabilità. Prima di iniziare la costruzione di qualsiasi edificio nella laguna, i veneziani si affidavano a una tecnica antica e ingegnosa: piantare migliaia di pali di legno, principalmente quercia e rovere, nel terreno fangoso. Sopra i pali venivano sistemate robuste tavole di legno e uno strato di blocchi di pietra, creando la piattaforma ideale per costruire le magnifiche strutture di Venezia. L’instabilità del terreno lagunare ha richiesto soluzioni strutturali ingegnose. Gli edifici veneziani dovevano essere flessibili e capaci di adattarsi ai continui movimenti del suolo. Ecco perché il legno, materiale leggero ed elastico, è stato impiegato anche per la costruzione dei solai. Le foreste del Cansiglio e dei monti circostanti, come Valsugana, Bassano e Cadore, furono per secoli riserve boschive strategiche per la Repubblica di Venezia. Ancora oggi, il legno continua a caratterizzare Venezia, non solo come elemento strutturale ma anche come simbolo della città. Le iconiche bricole, i pali di legno che segnano i canali lagunari, sono una parte integrante del paesaggio.
Il Piano Inclinato: La Soluzione Egizia per Opere Monumentali
Forse avete letto libelli assurdi che spiegano come gli antichi egizi costruirono le piramidi: c’è chi parla degli extraterrestri, ignorando bellamente quanto gli archeologi hanno scoperto. La soluzione adottata è stato il piano inclinato. I blocchi, appoggiati su rulli di legno, venivano spinti su una rampa, sino a raggiungere il ripiano dove venivano collocati. Quindi, man mano che la piramide cresceva, anche la rampa veniva allungata, sempre girando attorno alla piramide. Era chiaro che, su un piano ruvido, il blocco non scivolava per l’attrito tra le due superfici, che però era reso minimo dai rulli. Ecco perché gli uomini tirano il blocco, e non lo spingono: perché se lo spingessero correrebbero il rischio di venire travolti!
La Fisica dietro il Piano Inclinato
Una rampa, va bene: ma con quale inclinazione? Ecco il fisico che fa capolino: perché con bassa inclinazione si fa meno fatica? A questa domanda si risponde ricordando anzitutto che la forza è un vettore, e poi applicando la legge del parallelogrammo al blocco appoggiato sul piano inclinato. Cominciamo dall’inizio: ho il mio blocco, di peso P, appoggiato sul piano inclinato. Se il piano inclinato fosse orizzontale, e non inclinato, sosterrebbe il peso P con una forza uguale e contraria. Ora, iniziamo ad inclinare il piano: cosa succede? Il piano sviluppa una forza per equilibrare il peso; però questa forza può solo essere diretta in direzione perpendicolare al piano stesso, come quando era orizzontale! Questa forza, R, è equilibrata dal piano inclinato, come quando era orizzontale. Per ottenere la reazione del piano R, si traccia dalla estremità di P una retta parallela al piano inclinato, sino a quando interseca la direzione perpendicolare al piano: ecco R! Se trascuriamo l’attrito residuo, S è la forza che gli uomini devono contrastare per trascinare il blocco. Si vede bene la risposta: se l’inclinazione è piccola anche S è piccola. Capito tutto?
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L'Impiego di Elementi Lignei Specifici nelle Costruzioni Storiche
In Italia il legno è stato utilizzato sin dall’antichità essenzialmente per la realizzazione di strutture portanti, quali solai e coperture. Ulteriori impieghi del legno si ritrovano nelle fondazioni di edifici sottoforma di pali, nelle strutture in elevazione come le pareti e i pilastri, nelle cupole e nei controsoffitti, questi ultimi ampiamente diffusi nel nostro Paese. In questo articolo verranno trattati, senza pretese esaustive, i solai, le coperture e i controsoffitti presenti all'interno degli edifici storici.
Solai Lignei Tradizionali
Esistono fondamentalmente due tipologie di solai lignei: solai con orditura portante principale di lunghezza uguale alla luce da coprire e solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire. I primi sono suddivisi ulteriormente in solai a orditura semplice e in solai a orditura composta.
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Solai a Orditura Semplice
I solai a orditura semplice, monodirezionali, sono realizzati con elementi lignei di sezione ridotta e rettangolare, con base minore dell'altezza, denominati travicelli o panconi (costoloni), questi ultimi più stretti e più alti rispetto ai primi. L'orditura viene collocata ad un interasse variabile da circa 30 cm fino a 50 cm, in funzione della zona geografica di realizzazione del solaio e della tipologia dell'impalcato utilizzato. L'appoggio nel muro è di circa 10-15 cm. Gli elementi sono posti parallelemente al lato minore del locale il quale non supera, in genere, i 4-5 metri. Al di sopra delle travi è presente l'impalcato costituito da elementi in laterizio, pianelle o mezzane, diffusi per lo più nel Centro Italia o in legno, tavole o tavoloni, diffusi prevalentemente nel Nord Italia. Le tavole e i tavoloni possono essere semplicemente accostati e dotati di coprigiunto o coprifilo per evitare il passaggio di polvere e per nascondere eventuali imperfezioni o fornite di giunzione maschio femmina.
Solai a Orditura Composta
I solai a orditura composta, bidirezionali, sono realizzati generalmente mediante due orditure collocate tra loro ortogonalmente. Nello specifico è presente un’orditura principale costituita da travi e un’orditura secondaria costituita da travicelli. Tale tipologia è utilizzata per ambienti con luce da coprire superiore ai 4-5 m. Sia le travi che i travicelli possono essere di sezione variabile; le prime indicativamente 20-25x30-35 cm, ma anche maggiore a seconda della luce del locale, i secondi indicativamente 8x8-10 cm. Le travi inoltre sono collocate con un interasse di 3-4 metri, mentre i travicelli con interasse analogo a quello dei solai monodirezionali. L’orditura principale appoggia sui muri per circa 25-30 cm, direttamente o mediante mensole lignee fissate con chiodi o mensole in pietra. Talvolta è possibile riscontrare anche delle false mensole con funzione esclusivamente estetica; queste possono essere in legno o in gesso e penetrano nel muro solo pochi centimetri. In alternativa alle mensole o associate ad esse, la trave può appoggiare su dormienti lignei o in pietra, annegati nella muratura, in grado di ripartire le sollecitazioni di compressione su una superficie più ampia. I travicelli appoggiano direttamente sulla trave per circa metà larghezza; le estremità possono essere semplicemente attestate oppure unite con unione a mezzo legno; in entrambi casi è presente un chiodo di collegamento alla trave.
Solai a Cassettoni e Altre Tipologie
Solai di particolare pregio sono quelli a cassettoni o lacunari dove le travi portanti si incrociano con false travi, dando luogo a dei riquadri di forma per lo più quadrata o rettangolare. I riquadri possono essere abbelliti con rosoni in legno o gesso e talvolta decorati. Solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire sono una tipologia di solai, poco diffusa in Italia, nella quale rientrano quelli ideati da Sebastiano Serlio, architetto bolognese del XVI secolo, quelli poligonali, a comparti e a raggi.
Lavorazione del Legno e Specie Utilizzate
Le specie maggiormente utilizzate per la realizzazione delle orditure lignee sono l'abete, il larice, il castagno, la quercia e, per i solai di minor importanza, il pioppo. I vari tipi di assortimenti venivano lavorati in modo manuale, mediante ascia, asciotto e sega o, sia manualmente, nelle prime fasi di lavorazione che meccanicamente nelle fasi successive. La lavorazione aveva lo scopo di regolarizzare il fusto originario ottenendo segati, rastremati o non, con sezione squadrata a spigoli vivi o con smussi. L'utilizzo di travi rastremate prevedeva di collocarle in modo alterno. Non mancano tuttavia esempi in cui sono stati utilizzati direttamente i tronchi tondi, previa rimozione di rami e corteccia.
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