Il legno, inteso come materia prima naturale e materiale, offre numerosi vantaggi rispetto ai materiali edili convenzionali, anche sotto gli aspetti della tutela dell'ambiente. Il legno rappresenta uno dei materiali da costruzione più antichi dell’umanità, utilizzato fin dalle civiltà preistoriche per la sua disponibilità, facilità di lavorazione e capacità di offrire riparo. Nel corso dei secoli, l’impiego del legno si è evoluto dalle strutture rudimentali delle prime abitazioni ai complessi sistemi costruttivi delle architetture tradizionali, come le case a graticcio medievali o i templi giapponesi.
Nel corso della storia, il legno da costruzione è stato impiegato per secoli. Con l’avvento del cemento armato, l’uso del legno in edilizia ha avuto un significativo arresto. In un mondo in cui i temi dell’ecologia e della sostenibilità sono sempre più sentiti, il legno da costruzione è tornato protagonista, anche grazie alla riscoperta delle caratteristiche di questo straordinario materiale. Naturale, rinnovabile e sostenibile, il legno, se ben coltivato e sfruttato, è una risorsa inesauribile.
Il legno come materiale da costruzione si pone ad oggi come scelta d’avanguardia per un’edilizia sostenibile. Questo articolo esplora le molteplici ragioni che rendono il legno un materiale tanto apprezzato e impiegato in varie tipologie di costruzioni, offrendo un’analisi dettagliata dei suoi vantaggi, tipologie e impatto sull’ambiente.
Vantaggi e Impatto Ambientale del Legno
Il legno massiccio è naturale, gradevole e confortevole. Il legno massiccio è sinonimo di benessere e comfort dell'abitare. Il legno produce un effetto equilibratore ed aumenta il benessere. Non è solo il calore del colore del legno a creare un effetto così invitante, ma anche le sue caratteristiche naturali intrinseche.
Inoltre, il legno si rigenera costantemente ed in quantità adeguate. Rappresenta un accumulatore naturale di carbonio, ha intrappolato la CO2 e di conseguenza contribuisce in modo attivo alla tutela del clima. È un accumulatore di energia naturale e consente il riciclaggio in modo completo ed ecologico. La sostenibilità si fonda su tre pilastri: uno economico, uno ecologico e uno sociale. Affinché si possa parlare di sostenibilità è necessario che vi sia armonia fra tutti e tre questi pilastri. Costruire con il legno soddisfa tutte queste esigenze.
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Costruire con il legno è economico. Costruire con il legno è ecologico perché il legno è una materia prima sostenibile. E costruire con il legno ha un valore sociale perché le strutture in legno sono ottimizzate dal punto di vista energetico e pertanto sono convenienti anche sul lungo periodo.
Il legno è l'unica materia prima rinnovabile ed è disponibile nelle foreste locali. Ciò consente di risparmiare i lunghi percorsi di trasporto attraverso il pianeta. Il legno è una materia prima rinnovabile e ha un influsso positivo sul clima e sull’ambiente. Mentre crescono, gli alberi trasformano la CO2 e l’acqua in ossigeno. Quando il legno viene utilizzato come materiale da costruzione, esso funge per molti anni come un sicuro accumulatore di CO2. Ogni metro cubo di legno che viene impiegato in sostituzione di altri materiali da costruzione riduce le emissioni di CO2 nell’atmosfera in media di 1,1 tonnellate.
Se la produzione del cemento richiede necessariamente formazione di CO2, il legno assorbe il diossido di carbonio trattenendolo al suo interno. Un metro cubo di legno sottrae infatti una tonnellata di CO2 all’atmosfera. In quanto materiale da costruzione naturale, il legno emette meno composti organici volatili (COV) e gas di scarico di anidride carbonica rispetto ad alluminio, acciaio, cemento e plastica.
La sostenibilità del legno da costruzione è garantita dalle certificazioni PEFC e FSC, che assicurano la provenienza del legname da gestione forestale sostenibile e responsabile.
Salubrità Ambientale e Benessere Abitativo
Le soluzioni edili consentono un altissimo livello di prefabbricazione. Poiché nell’edilizia in legno massiccio viene utilizzato legno naturale non sottoposto a trattamenti di chimica edile, un’opera di edilizia residenziale in legno massiccio ha effetti positivi persino sulla salute. Materiali da costruzione e mobili a buon mercato possono liberare sostanze potenzialmente pericolose e provocare quindi possibili allergie e altre malattie. Per ridurre consapevolmente il rischio di sviluppare tali malattie bisognerebbe puntare sempre su materiali sicuri in termini di bioedilizia. Il legno massiccio è un materiale edile completamente non trattato che, inoltre, contribuisce addirittura a rafforzare il sistema immunitario e a rivitalizzare quello nervoso.
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Il legno, se correttamente lavorato, può contribuire a creare ambienti salubri. È un materiale non tossico che non emette sostanze nocive nell’ambiente.
Proprietà Fisiche e Meccaniche del Legno
Le proprietà fisiche del legno, come la resistenza e la durezza, si alterano considerevolmente a seconda di vari fattori. Questi includono il tipo di albero da cui proviene, la densità del legno quando è secco, il livello di umidità presente, l’orientamento delle sue fibre in relazione alla forza applicata, ed eventuali imperfezioni naturali come nodi o deformazioni. Gli esami per determinare queste caratteristiche vengono condotti utilizzando campioni privi di difetti e in buone condizioni.
Resistenza e Stabilità
Il legno da costruzione è 4 volte più leggero del cemento e vanta una buona resistenza statica. Con il legno è quindi possibile costruire edifici con minore massa rispetto ad analoghe strutture in cemento armato. Nonostante il peso ridotto, il legno offre un’elevata resistenza alla trazione e alla compressione. In termini di lunghezza di rottura (o lunghezza di autoportanza), il legno supera persino l’acciaio, potendo sostenere meglio il proprio peso.
Il legno si contraddistingue per la sua elevatissima qualità statica. In riferimento al suo peso proprio, il legno ha una portata di 14 volte superiore a quella dell’acciaio e la sua resistenza alla compressione corrisponde a quella del cemento armato. Il motivo dell’elevato grado di stabilità risiede nella microstruttura del legno, che offre un’alta capacità di carico con un peso proprio ridotto. Il legno si rivela quindi un materiale da costruzione leggero con eccellenti proprietà tecniche.
Il legno presenta straordinarie caratteristiche meccaniche. Questo materiale è in grado di assorbire senza danni anche forze e sollecitazioni importanti. Naturalmente elastico, il legno sopporta facilmente una piccola deformazione ed è quindi particolarmente adatto per le costruzioni in aree sismiche.
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Isolamento Termico e Acustico
La capacità di un elemento strutturale o di tamponatura di una costruzione di trattenere il calore contribuisce a creare un ambiente con un clima stabile all’interno degli edifici, riducendo i bruschi cambiamenti di temperatura dovuti all’alternanza tra giorno e notte o a cause meteorologiche.
Il legno ha eccellenti proprietà di isolamento termico e pertanto può essere lavorato nell’ambito di strutture in legno massiccio per creare pareti nettamente più sottili rispetto a quelle delle strutture convenzionali. La sua conducibilità termica è inferiore di circa 10-15 volte rispetto a quella del calcestruzzo, permettendo di creare pareti nettamente più sottili rispetto alle strutture convenzionali. Una buona parete in legno multistrato può garantire valori di sfasamento termico di circa 10-12 ore, contribuendo significativamente all’efficienza energetica dell’edificio e alla riduzione dei costi di riscaldamento e climatizzazione. Ciò significa che, in un edificio in legno con le stesse dimensioni esterne, è possibile ottenere fino al 10% in più di superficie abitabile. Per una casa unifamiliare ciò significa un guadagno di spazio pari a quasi una stanza intera.
Per la sua struttura naturale, il legno smorza le onde sonore con grande efficienza, rendendolo un ottimo isolante acustico utilizzato anche nell’insonorizzazione di ambienti domestici e lavorativi. Il legno presenta inoltre una forte affinità con l’acqua, in base all’umidità è in grado di assorbire o cedere molecole d’acqua.
Comportamento Sismico
Il legno è un materiale con rigidezza relativamente bassa, caratteristica che gli permette di assorbire l’energia del sisma. Una costruzione in legno, essendo molto leggera, risponde in modo decisamente migliore alle sollecitazioni sismiche.
Resistenza al Fuoco
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, i pannelli in legno massiccio a strati incrociati hanno una resistenza al fuoco significativamente maggiore rispetto a quella normalmente assegnata agli elementi costruttivi in legno, e supera quella dell’acciaio e addirittura quella del calcestruzzo. Il legno si carbonizza lentamente dalla superficie verso l’interno, e lo strato carbonizzato riduce ulteriormente la conducibilità dell’elemento evitando che l’ossigeno raggiunga il legno intatto.
La credenza secondo cui un edificio in legno sarebbe più vulnerabile al fuoco è falsa. Il legno da costruzione garantisce un valore REI pari, e in alcuni casi persino superiore, alle strutture in muratura o in calcestruzzo armato. Occorre molto tempo prima che il legno inizi a bruciare in modo significativo oltre la superficie, il decadimento strutturale si ha cioè solo nel caso in cui l’incendio persista per tempi molto lunghi.
Durezza e Classificazione dei Legni
La durezza si riferisce alla capacità del legno di resistere alla penetrazione di oggetti più duri. Questa caratteristica è fondamentale per determinare le difficoltà e le tecniche di lavorazione del legno, come taglio, foratura, piallatura, raschiatura, e levigatura. La durezza dipende direttamente dalla densità e dall’età del legno, ma diminuisce sensibilmente con l’aumento dell’umidità.
| Classe di Durezza | Esempi |
|---|---|
| Molto duri | ebano, olivo |
| Duri o abbastanza duri | acero, faggio, noce |
| Mediamente duri | larice, mogano, castagno |
| Teneri | betulla, abete, ontano |
| Tenerissimi | tiglio, pioppo, balsa |
Vantaggi della Costruzione in Legno
Prefabbricazione e Rapidità di Esecuzione
Gli elementi impiegati nell’edilizia in legno vengono prefabbricati in misura quasi totale. Da ciò derivano vantaggi sia dal punto di vista qualitativo sia per quanto riguarda i termini di consegna. Nei capannoni di produzione la temperatura e l’umidità dell’aria sono sempre uniformi. Gli installatori lavorano in condizioni che rimangono sempre costanti e le costruzioni sono protette dagli agenti atmosferici.
L’elevato grado di prefabbricazione facilita l’esecuzione dei lavori nel cantiere e garantisce una qualità standardizzata e controllabile. Le infrastrutture del cantiere possono essere ridotte e i costi per la logistica abbassati. Il risparmio di tempo offerto dall’utilizzo di elementi prefabbricati può essere notevole quando si realizzano edifici di grandi dimensioni. L’elevato grado di prefabbricazione accorcia in modo considerevole la fase costruttiva. Le pareti portanti devono soltanto essere trasferite e unite fra loro. In virtù del loro peso relativamente ridotto, questi elementi prefabbricati in legno possono assumere anche ampie dimensioni.
Rumore, rifiuti e polvere sono tre parole chiave che uniscono tutti coloro che intendono costruire. Ciò non accade quando però si costruisce con X-LAM BBS. In virtù dell’elevato grado di prefabbricazione e del tipo di installazione del legno massiccio, il rumore, i rifiuti e la polvere possono essere ridotti drasticamente. L’installazione di X-LAM BBS non richiede l’impiego di macchinari rumorosi, in quanto sul posto i singoli elementi vengono soltanto avvitati fra loro. Il grado più elevato di prefabbricazione degli elementi in X-LAM BBS riduce le fasi di lavorazione sul posto, abbassando così anche il livello di inquinamento dovuto a polvere, rifiuti e rumore.
Economicità e Ottimizzazione degli Spazi
Le costruzioni in legno massello soddisfano le richieste dei clienti rispetto alle tecniche convenzionali grazie all'attraente rapporto economico di spazio abitabile netto e lordo. Questa realtà è sempre più significativa in considerazione dei costi di costruzione proprio nelle aree urbane. Il peso proprio ridotto delle costruzioni in legno e di quelle a secco abbassa i costi per le fondazioni e le fondamenta.
Il legno ha eccellenti proprietà di isolamento termico e pertanto può essere lavorato nell’ambito di strutture in legno massiccio per creare pareti nettamente più sottili rispetto a quelle delle strutture convenzionali. Quindi, ad esempio, in una costruzione in legno, le pareti costituiscono soltanto il 20% della superficie totale edificata; nelle costruzioni tradizionali questa percentuale è superiore. Questo significa che, in un edificio in legno con le stesse dimensioni esterne, è possibile ottenere fino al 10% in più di superficie abitabile. Per progetti più grandi questa eccezionale caratteristica costruttiva del legno ha conseguenze positive anche in termini di densità edilizia. Serve infatti una quantità di terreno molto minore per erigere edifici residenziali dal valore qualitativo più elevato. In questo modo si riduce inoltre per tutte le parti coinvolte la quota dei costi iniziali.
Tipologie di Legno per Costruzione e Prodotti Avanzati
Il legno, caratterizzato da una vasta gamma di tipologie e forme, offre molteplici opzioni nella costruzione, sia in termini strutturali che di finitura. Questa diversità consente l’utilizzo di legno massiccio, pannelli, pavimentazioni e rivestimenti, ognuno con proprietà uniche e specifiche applicazioni. Il legno da costruzione, detto anche legname da costruzione, è una tipologia di legno che si distingue per la sua capacità di sopportare carichi e flessioni. Usato principalmente a scopo strutturale, possiede caratteristiche specifiche che lo contraddistinguono.
Essenza di Legno Specifiche
- Abete: Il legno di abete è di grande utilità nel campo delle costruzioni. Caratterizzato da leggerezza e facilità di lavorazione, è spesso scelto per travi, pareti divisorie e tralicci. Una variante molto utilizzata è quella dell’abete rosso, particolarmente apprezzato dai costruttori per la sua affidabilità strutturale, costi sostenibili e la notevole stabilità. Questo tipo di abete conserva forma e resistenza anche in condizioni climatiche avverse, rendendolo adatto anche per le applicazioni antisismiche. L’abete rosso, noto per la sua elasticità e resistenza, risulta ottimo anche per la progettazione antisismica.
- Larice: Il legno di larice, spiccando come una variante pregiata rispetto all’abete, offre prestazioni ancor più elevate. Per le strutture esterne, il legno di larice è preferito per le sue caratteristiche estetiche e resistenza agli agenti atmosferici, mantenendo nel tempo un aspetto gradevole.
- Pino: Il pino si presenta con tonalità bianche o giallo chiaro e una grana dritta. La sua caratteristica lavorabilità e la facilità con cui si può colorare lo rendono una scelta eccellente non solo per mobili, ma anche per altre applicazioni in ambienti interni ed esterni.
- Mogano: Il mogano si annovera tra le varietà legnose notevolmente resistenti al gonfiore, ai restringimenti e all’azione dell’acqua. Caratterizzato da un distintivo colore bruno/ rossastro e da una struttura uniforme dei pori, questo legno trova la sua particolare vocazione nell’ambito degli intagli e delle decorazioni di pregio, ideale quindi per l’arredamento di una villa di lusso. Nel contesto delle abitazioni, viene spesso impiegato anche per applicazioni come infissi e davanzali.
- Faggio: Il faggio, benché solido e di peso considerevole, mostra una certa instabilità e minore durabilità rispetto alle altre varietà di legno esaminate. Tuttavia, si distingue per la sua notevole resistenza alla scissione, risultando agevole da lavorare e vantaggioso dal punto di vista economico.
- Cedro: Il legno di cedro, noto per il suo profumo distintivo, è ammirato per le sue qualità di resistenza alla decomposizione e all’attacco degli insetti, rendendolo una scelta eccellente quando si tratta di strutture esterne e mobili da giardino.
- Quercia: La quercia propone un legno robusto e resistente, dalla longevità intrinseca, che evoca un senso di eleganza e solidità. Esistono due varietà principali di quercia: bianca e rossa, quest’ultima conosciuta anche come quercia nera per via del colore scuro della sua corteccia. Entrambe le varietà presentano venature e finiture ben delineate, accompagnate da una tinta chiara.
Prodotti Compositi e Innovativi
Sono presentati diversi prodotti compositi in legno quali il legno lamellare, l’LVL, il CLT, esaminandone l'impatto e le prestazioni specifiche in termini di sostenibilità oltre a considerazioni sulla sostenibilità degli adesivi e degli additivi nei prodotti compositi a base legno.
- Legno Lamellare Incollato: Una delle innovazioni nel mondo del legno è rappresentata dalle travi in legno lamellare incollato. Queste travi sono composte da tavole giuntate, che consentono di superare i limiti del materiale base. L’assemblaggio permette di ridurre difetti e superare grandi luci, offrendo anche la possibilità di creare elementi strutturali curvi e articolati. Il controllo dell’umidità e del processo di incollaggio è fondamentale per garantire la resistenza e la stabilità di questi elementi. La preparazione delle lamelle e il successivo incollaggio richiedono attenzione e precisione, per ottenere travi di legno lamellare di alta qualità.
- Pannelli XLAM/CLT: Anche i pannelli a tavole incrociate, come XLAM o CLT, rappresentano un’evoluzione nel campo dell’edilizia residenziale. La costruzione di grandi elementi piani con stabilità e ridotti difetti è uno dei vantaggi offerti da questi pannelli. X-LAM è l’ultima evoluzione della tecnologia del legno.
- OSB (Oriented Strand Board): L’OSB, acronimo di “Oriented Strand Board“, rappresenta un’innovazione nel campo dei materiali derivati dal legno. A differenza delle tipiche composizioni legnose, l’OSB è costituito da strati sovrapposti di sottili trucioli di legno, chiamati “strand“, che vengono incollati insieme per formare pannelli resistenti e performanti dal punto di vista meccanico.
Considerazioni nella Scelta e Applicazioni del Legno
La scelta del legno da costruzione dipende da diversi fattori come la durezza, elasticità, flessibilità, imbarcatura e ritiro del legno. Questi fattori definiscono la qualità del legno e la sua adattabilità per specifici utilizzi.
- Destinazione d’uso: È fondamentale stabilire dove il legno verrà impiegato. Se stai ristrutturando un rustico con ampi spazi esterni soggetti alle intemperie, potresti optare per legni duri o trattati, come il legno di quercia o larice.
- Durata e resistenza: Ci sono tipologie di legno più economiche e altre più costose, ma essendo un investimento importante, bisogna assicurarsi che quello scelto sia durevole.
- Aspetto estetico: La varietà di essenze e la struttura del legno aggiungono un tocco di bellezza e comfort agli spazi in cui è utilizzato.
- Sostenibilità: Considerare l’impatto ambientale è cruciale.
Il legno è oggi una scelta eccellente per chi progetta e costruisce con un occhio attento all’innovazione, alla sostenibilità e alle prestazioni. Il legno strutturale nelle costruzioni trova applicazione anche nella realizzazione di ponti pedonali e veicolari, passerelle e altre infrastrutture, dimostrando versatilità e affidabilità anche in contesti ingegneristici complessi.
Progettazione Strutturale in Legno
Per comprendere pienamente e progettare correttamente un edificio che risponda correttamente ai principi di sfasamento termico è utile senza alcun dubbio usare un software di analisi energetica dinamica.
Ma se volessimo calcolare le strutture in legno? Nessun problema. Metto a tua disposizione un video che mostra come utilizzare uno strumento creato ad hoc per il calcolo delle strutture in legno.
Calcolo e verifica di strutture in legno ad arco
Esempio di Applicazione: L'Edificio Polifunzionale di Alterswil
Un ottimo ambito di applicazione è rappresentato dalle costruzioni multipiano in legno e dalle tensostrutture. La protezione dei componenti in legno è la cosa più importante per la durata di una costruzione o di una facciata in legno. Questo aspetto dovrebbe essere preso in considerazione già nella fase preliminare del progetto. In questo modo si può scegliere tra tipi di legno che reagiscono in modo diverso agli agenti atmosferici.
Ad Alterswil (FR) è in costruzione un nuovo edificio polifunzionale (MZG) con una tripla palestra e un'ala scolastica. Gli esperti hanno optato per una facciata chiusa. È realizzata in abete nordico smaltato. La facciata in legno è retroventilata e si trova su una griglia fissata alla parete esterna.
La struttura portante di Alterswil è composta da diversi materiali. Poiché hanno anche proprietà diverse, vengono utilizzati per scopi diversi. La piastra di base e il resto delle fondamenta sono interamente in cemento armato. Anche la torre delle scale, che ha una funzione di protezione antincendio e di rinforzo orizzontale, è una costruzione solida. Le pareti esterne e interne sono tutte elementi prefabbricati in legno a montanti e travi. La struttura in legno è composta da colonne, travi, putrelle e capriate. I singoli componenti sono stati montati e uniti in loco. Il legno per la struttura portante proviene dalla foresta di Friburgo, tagliato a misura dalla segheria Despond di Bulle.
Il soffitto intermedio dell'ala scolastica è costituito da una struttura composita in legno-calcestruzzo, il tetto della palestra da travi incollate ed elementi di soffitto in legno. Anche questi elementi del soffitto in legno, lunghi 17 metri, sono stati prefabbricati e sono interamente in legno. Un altro componente sono i soffitti intermedi in legno a strati incrociati, ognuno dei quali si trova sopra il corridoio dell'ala della scuola. Anche questi hanno una componente in calcestruzzo, che li rende un soffitto composito legno-calcestruzzo. Per questo, gli esperti hanno selezionato i materiali ottimali in base alle loro proprietà.
Per l'MZG Alterswil sono stati realizzati 930m2 di pareti esterne e 670m2 di pareti interne. Le pareti interne sono rivestite su entrambi i lati con pannelli a vista a tre strati, che conferiscono all'interno un bellissimo aspetto in legno. Su ciascuno dei due lati corti della palestra tripla è stata eretta una capriata in legno alta 4,7 m e lunga 31,5 m per la controventatura orizzontale. Sono state rinforzate anche le parti in acciaio che collegano la palestra alla parte in cemento del soffitto composito in legno-calcestruzzo dell'ala della scuola. Le travi in legno lamellare, alte fino a 2 metri e lunghe 31,5 metri, con un peso di circa 12 tonnellate, sorreggono la palestra. Sono state portate in cantiere con trasporti speciali e montate con una gru speciale. Il tetto della palestra è costituito da 42 elementi di soffitto in legno, ciascuno lungo 17 metri e largo 2,3 metri.