Le costruzioni in legno massiccio hanno acquisito una crescente rilevanza nel settore edilizio negli ultimi due decenni. Il legno lamellare a strati incrociati (CLT) e il legno lamellare incollato (Glulam) si sono affermati come soluzioni alternative alle costruzioni tradizionali in calcestruzzo, muratura e acciaio, offrendo edifici più sostenibili, veloci da costruire ed esteticamente più apprezzati. I sistemi CLT, Glulam ed il legno microlamellare (LVL) uniscono leggerezza strutturale, elevata capacità portante ed un comportamento al fuoco ben prevedibile, permettendo ai progettisti di realizzare spazi accoglienti e sostenibili nel pieno rispetto dei requisiti prestazionali.
Il legno, in edilizia, affascina ma la sua combustibilità solleva dubbi. In realtà, il suo comportamento al fuoco è scientificamente prevedibile e gestibile. Tuttavia, la sua natura combustibile ha generato nel tempo un diffuso pregiudizio riguardo alla sua sicurezza in caso di incendio, specialmente se confrontato con materiali inorganici come acciaio e calcestruzzo. È importante sottolineare che il rischio di incendio in un edificio è quasi del tutto slegato dai materiali impiegati per la sua costruzione. Pensiamo, ad esempio, a situazioni comuni come un cortocircuito dovuto a un cablaggio vecchio o danneggiato, una stufetta elettrica difettosa lasciata incustodita, l'uso improprio di liquidi infiammabili vicino a fonti di calore, oppure la cenere ancora calda del barbecue o del camino smaltita in modo non sicuro.
Comportamento del Legno al Fuoco: Carbonizzazione e Prevedibilità
Sebbene il legno presenti una naturale capacità di carbonizzazione che consente di preservare nel tempo la propria capacità portante, è fondamentale comprendere questo processo. Sotto l'azione del fuoco, il legno non collassa improvvisamente. La sua limitata conduttività termica e la formazione di uno strato carbonizzato superficiale esercitano un'azione protettiva nei confronti della massa interna.
La zona Carbonizzata (Char) è lo strato esterno (T > 300°C), completamente combusto, privo di resistenza meccanica residua. Immediatamente sotto, si trova la zona Alterata (Pirolisi), uno strato sottile (pochi mm) (T tra ~100°C e 300°C), dove il legno si decompone termicamente. Successivamente, un'analisi post-incendio di un campione di legno, con misurazione che rivela l'entità della perdita di sezione dovuta alla combustione, o un dettaglio dei danni strutturali post-incendio su un elemento costruttivo in legno, dove si notano la perdita di massa e l'alterazione della struttura lignea a causa delle alte temperature, dimostrano chiaramente questo fenomeno.
Fattori che influenzano la carbonizzazione
Diversi fattori influenzano la velocità e l'estensione della carbonizzazione del legno:
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- Densità: legni più densi tendono a carbonizzare più lentamente rispetto a legni meno densi. Questo perché una maggiore densità implica una maggiore massa da bruciare per unità di volume.
- Contenuto di resina e lignina: legni con un elevato contenuto di resine (come le conifere) e lignina possono avere una velocità di carbonizzazione leggermente diversa rispetto alle latifoglie.
- Temperatura della fonte di calore: maggiore è la temperatura della fiamma o della fonte di calore, più rapidamente il legno raggiungerà la temperatura di pirolisi (decomposizione termica) e inizierà a carbonizzare.
- Disponibilità di ossigeno (Ventilazione): la presenza di una buona ventilazione fornisce più ossigeno al processo di combustione, accelerando la carbonizzazione. In un ambiente con scarso ossigeno, la carbonizzazione sarà più lenta e potrebbe produrre più fumo.
- Umidità del legno: il legno umido impiega più tempo per raggiungere la temperatura di carbonizzazione perché l'acqua deve prima evaporare.
Classificazioni e Requisiti Normativi
Il quadro normativo italiano, in particolare il D.M., introduce una nuova classificazione di prodotti, di elementi costruttivi e di opere da costruzione ai fini della resistenza al fuoco. Oltre al concetto di resistenza al fuoco, il D.M. definisce i livelli di prestazione. Le prestazioni da richiedere in una costruzione in funzione degli obiettivi di sicurezza sono individuate in 5 livelli. Ai fini della determinazione delle prestazioni che devono possedere le costruzioni nelle attività soggette al controllo del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco può ritenersi adeguato un livello III che richiede il “mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un periodo congruo con la gestione dell’emergenza”. Il comma 3.3. del D.M. fornisce ulteriori dettagli in merito.
Definizioni Fondamentali
Reazione al Fuoco
La Reazione al fuoco esprime il grado di partecipazione di un materiale alla combustione. La classificazione europea (UNI EN 13501-1) assegna le Euroclassi da A1 (incombustibili) a F. Il legno massiccio non trattato e molti prodotti derivati (es. lamellare, pannelli OSB, compensato) ricadono tipicamente in Euroclasse D-s2, d0, indicando una partecipazione significativa alla combustione, con sviluppo medio di fumo (s2) e assenza di gocce/particelle incandescenti (d0).
Resistenza al Fuoco
La Resistenza al fuoco definisce la capacità di un elemento costruttivo (strutturale o di compartimentazione) di mantenere le prestazioni richieste per un determinato tempo (espresso in minuti) durante un incendio standardizzato. I criteri prestazionali sono:
Resistenza al Fuoco: REI, R, EI Spiegati facile (Salva il Tuo Edificio!)
| Criterio | Descrizione | Rilevanza |
|---|---|---|
| R (Stabilità) | Mantenimento della capacità portante. | Essenziale per travi e pilastri. |
| E (Tenuta) | Capacità di impedire il passaggio di fiamme e gas caldi al lato non esposto. | Cruciale per elementi di separazione (solai, pareti). |
| I (Isolamento Termico) | Capacità di limitare l'incremento di temperatura sulla superficie non esposta (generalmente ΔTmedia≤140∘C, ΔTmax≤180∘C). | Generalmente per elementi di separazione (solai, pareti). |
Vulnerabilità e Soluzioni per Solai Esistenti in Legno
I giunti costruttivi e gli attraversamenti impiantistici rappresentano ancora i principali punti di vulnerabilità ai fini della propagazione dell’incendio. Come per qualsiasi edificio, ogni apertura (meccanica, elettrica o strutturale) ed ogni giunto deve garantire la stessa resistenza al fuoco dell’elemento che costituisce la parete o il solaio. In molti edifici italiani, anche non vincolati, vi sono molti solai di piano coperture realizzate con travi di legno e doppio tavolato superiore quale legame strutturale orizzontale ed altro per il tetto. All'intradosso spesso si trova un intonaco su arelle di qualche spessore oppure un controsoffitto di vario tipo applicato direttamente alle travi. Se l'edificio viene destinato ad attività soggetta VV.F. l'applicazione di pavimentazione in classe A1 mi risolve il vincolo della reazione al fuoco, ma come posso raggiungere la resistenza EI all'estradosso dello stesso solaio?
In un caso analogo si è utilizzata una protezione EI a lastre in fibrogesso posate all'estradosso, previa demolizione del pavimento. Anche perché in un caso così si può calcolare la R della trave, ma come si considera il tavolato? Quest'ultimo cederà molto prima della trave, pertanto mi sembra poco corretto fare i calcoli sulla sola trave senza considerare il tavolato (che con i suoi 20-25mm non ha una resistenza significativa). In relazione alla descrizione e valutazioni del solaio con travi di legno, non è stata indicata la possibilità di verifica della sezione residua delle travi di legno dopo il tempo d'incendio previsto (30 -60 min). La resistenza al fuoco (capacità portante R) viene valutata analiticamente secondo EN 1995-1-2 considerando la sezione efficace residua. Per elementi compressi, è cruciale considerare l'aumento di snellezza dovuto alla riduzione di sezione. Il contributo del legno strutturale al carico d'incendio del compartimento viene calcolato considerando solo la massa dello strato che effettivamente carbonizza nel tempo di resistenza richiesto, secondo le indicazioni della Circolare dei VVF del 28/03/2008 che applica il D.M.
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Strategie di Protezione Antincendio per il Legno
Protezione da strato sacrificale di carbonizzazione
Questa strategia prevede di sovradimensionare l'elemento ligneo in modo che, dopo la carbonizzazione per il tempo richiesto, la sezione residua sia ancora sufficiente a garantire la resistenza necessaria e preservare la struttura dal collasso.
Protezione da isolamento e rivestimento degli elementi
Un altro approccio consiste nel rivestire l'elemento ligneo con materiali che ritardano o impediscono l'accesso del fuoco alla struttura. Questo approccio è più conservativo e comporta l'uso di strati di materiale non combustibile, come lastre di cartongesso o pannelli cementizi prefabbricati, per proteggere gli elementi lignei strutturali. La norma EN 1995-1-2 fornisce metodi per calcolare il tempo di inizio della carbonizzazione e la riduzione della velocità di carbonizzazione offerti da diverse protezioni.
Il Ruolo Critico dei Collegamenti Metallici
Un aspetto critico sono i collegamenti metallici (viti, bulloni, piastre). L'acciaio, ottimo conduttore termico, se esposto al fuoco può surriscaldarsi rapidamente, perdendo resistenza (≈50% a 500∘C) e trasferendo calore al legno circostante, causando un cedimento localizzato prematuro. In questo contesto, le connessioni strutturali giocano un ruolo cruciale nella resistenza al fuoco degli edifici in legno. Progetta in sicurezza, scegli soluzioni certificate.
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Verifiche e Progettazione
Il legno, se progettato correttamente secondo le normative vigenti (in primis l'Eurocodice 5) e con attenzione ai dettagli costruttivi, è un materiale strutturale sicuro anche in caso di incendio. La sua prevedibile velocità di carbonizzazione permette calcoli analitici affidabili della resistenza al fuoco. È fondamentale Verificare le reali necessità della committenza al fine di poter individuare sempre la migliore e più conveniente soluzione.
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