Il legno massello è la parte di legno che si ricava dal durame dell’albero, cioè dalla parte centrale del tronco degli alberi. Proprio perché è ricavato dal tronco, il legno massello non necessita di particolari trattamenti per durare e per essere conservato. È un legno che ha un’umidità media del 18%, e con il tempo tende a scurirsi, soprattutto se ricavato da essenze chiare come acero e faggio. Il legno massello è un materiale unico e privilegiato e si ricava dal cuore dell’albero che è la parte più massiccia del tronco. Grazie alla sua resistenza, si possono costruire mobili senza l’utilizzo di nessun trattamento chimico, il quale andrebbe ad alterare la sua naturalezza.
Una delle caratteristiche più particolari del legno massello è la sua vitalità, si perché questo tipo di legno è vivo e ne è testimone la sua capacità di modificarsi nel tempo. Queste caratteristiche morfologiche, per i meno esperti, sono spesso considerate dei difetti, quando in realtà, sono parte integrante del legno e sono le qualità più pregiate. Inoltre, uno dei vantaggi del legno massello è la sua capacità di rendere armonioso qualsiasi ambiente. Il legno massello è un materiale sicuramente pregiato ma uno dei suoi più grandi svantaggi è la tempistica, oltre alla colorazione che con il tempo diventa scura, che anche se sarebbe un pregio non sempre viene apprezzata. Se viene impiegato per l’arredo, sicuramente è da sottolineare la sua delicatezza, infatti non deve essere assolutamente esposto ai raggi solari, inoltre bisogna prestare attenzione a urti, sbalzi di temperatura ed umidità.
Legno Massello, Massiccio e Lamellare: Chiarimenti e Proprietà
Spesso si fa confusione tra legno massello e legno massiccio. Anche se si tratta in entrambi i casi di prodotti naturali, la differenza sta nella loro origine. Infatti, il legno massiccio si ricava da un unico tronco, mentre il legno massello dal durame. Dal punto di vista della resistenza e della durata del loro utilizzo, si possono dunque considerare equivalenti. Tutto sommato, se proprio dobbiamo dire qual è il migliore, possiamo affermare che il primato lo detiene il legno massello per la sua resistenza.
Il legno è un materiale da costruzione tra i più nobili ed efficienti. Naturale, ecologico, versatile, resistente e rinnovabile, richiede bassi consumi energetici per essere lavorato. È un regolatore naturale di umidità e un eccellente moderatore acustico. Ha una robustezza e una elasticità di prim’ordine.
Il legno lamellare può essere utilizzato spesso anche in sostituzione del legno massiccio e massello. La sua qualità è inferiore, ma è un materiale molto versatile, antisismico ed economico. Il legno lamellare è un materiale strutturale prodotto incollando delle lamelle di legno a loro volta già classificate per uso strutturale. E’ quindi un materiale composito, costituito essenzialmente di legno naturale, di cui mantiene i pregi (tra i principali ricordiamo l’elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso ed il buon comportamento in caso di incendio), ma è anche un prodotto nuovo, realizzato su scala industriale, che attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione riduce i difetti propri del legno massiccio. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in assicelle - dette per l’appunto lamelle - generalmente di larghezza non superiore ai 20 cm (per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro) e nella loro ricomposizione tramite incollaggio. E’ possibile produrre elementi di forma e dimensione volute, senza i limiti derivanti dalla dimensione dell’albero. Inoltre, il limite in lunghezza di una trave in legno lamellare è dato principalmente dalla possibilità di trasporto e messa in opera della stessa.
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Il Pino: Un Legno dalle Molteplici Facce e Dalle Notevoli Resistenze
Quando si cercano informazioni sul legno di pino si possono trovare dati spesso contraddittori. È chiaramente parte di classe di resina. A volte viene visto come un legno morbido che si graffia facilmente, ma a volte come un legno piuttosto duro e resistente, molto adatto per le costruzioni. Anche se le due cose sono in disaccordo, l'informazione non è sbagliata, e questo perché esistono tantissime specie diverse di pino diffuse in tutto il mondo. Inoltre, ogni specie ha diverse varietà con proprietà differenti. Il genere Pinus, che contiene tutti i tipi di pino, conta oltre 120 specie. Si trovano principalmente nell'emisfero settentrionale, ma ci sono specie che prosperano ai tropici o nelle regioni temperate dell'emisfero meridionale. C'è persino una specie Pino di Sumatra - all'equatore. Ci sono specie che crescono nelle foreste pluviali tropicali o nei deserti semi-aridi, altre che prosperano in zone molto fredde o ad altitudini superiori ai 4000 metri.
I pini sono alberi sempreverdi che possono raggiungere gli 80 metri di altezza, ma in media sono alti tra i 15 e i 45 metri. Hanno un'età superiore ai 100 anni e possono vivere fino a 1000 anni, alcuni anche di più. Come tutti gli alberi resinosi, il pino ha un tronco centrale alto e dritto, con rami annuali disposti in modo circolare intorno al tronco. Le foglie si presentano sotto forma di aghi lunghi, 3-6 in un fascicolo. I pini hanno fiori a forma di cono sia maschili che femminili. I coni maschili sono piccoli e cadono rapidamente dopo l'impollinazione, quelli femminili sono più grandi, legnosi e durano fino a 3 anni. I semi cadono quando il cono si apre e sono dotati di ali per essere trasportati dal vento. Alcune specie vengono trasportate dagli animali o richiedono condizioni ambientali particolari per essere rilasciate.
Sebbene non presentino grandi differenze nell'aspetto, le proprietà delle diverse specie di pino sono molto diverse. Ad esempio, Pinus echinata ha una resistenza alla compressione simile al rovere. Anche se è più debole in termini di durezza, in termini di compressione parallela alla fibra, la supera. In generale, la divisione in pini duri e pini teneri si basa sulla densità.
Pinus Sylvestris: Un Esempio di Pino Resistente
Il Pinus sylvestris (presente anche qui, ma in piccola parte (0,14% del patrimonio forestale) è diffuso in tutta Europa e in Asia. È chiamato anche pino silvestre o pino del Baltico e si trova dal Portogallo all'Anatolia e dall'Italia settentrionale alla Scandinavia, alla Siberia e al Circolo Polare Artico. L'albero può raggiungere i 35-40 m di altezza e 1 m di diametro. La corteccia è spessa e squamosa, di colore grigio-marrone nella parte inferiore e leggermente arancione sulla cima e sui rami. Gli aghi (foglie) non sono molto lunghi e sono di colore verde-bluastro. I coni sono molto piccoli nel primo anno e raggiungono i 5-7 cm a maturità. I semi sono piccoli e nerastri, alati e compaiono quando le pigne si aprono, 2 anni dopo l'impollinazione.
La sezione trasversale del tronco di pino evidenzia molto bene la differenza tra alburno e durame. L'alburno è di colore giallo pallido o bianco, mentre il durame è marrone rossastro chiaro. La fibra è diritta e ha una consistenza uniforme. I canali resinosi sono uniformi e distribuiti in modo uniforme e il passaggio dall'alburno precoce a quello tardivo è brusco, ma la differenza di colore tra di essi non è molto grande. Il legno di pino è elastico, ha una densità media di 550 kg/m³ ed è considerato un legno abbastanza duro. Tuttavia, la sua durabilità è medio-bassa e non è resistente alla marcescenza. Per aumentare la resistenza agli agenti esterni, il pino trattato può essere utilizzato per progetti all'aperto. Sebbene si restringa molto con le variazioni di umidità, non si crepa né si deforma. Tuttavia, si graffia facilmente e i segni rimangono sulla superficie anche dopo piccoli urti. È facile da lavorare a mano e meccanicamente e può essere incollato e rifinito senza problemi. Quando viene lavorato ha un piacevole odore di resina.
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Il legno di pino è una delle specie più utilizzate. La maggior parte del pino proviene dai Paesi nordici ed è duro, resistente e omogeneo. La sua crescita lenta a basse temperature rende il legno più denso dell'abete rosso, il legno di conifera più utilizzato nel nostro Paese. Viene utilizzato praticamente in tutti i settori della lavorazione del legno: mobili, finestre, porte, pavimenti, cornici, arredi interni, oggetti decorativi. Può essere trattato con impregnazione in autoclave che lo rende resistente all'uso esterno e per le decorazioni. In edilizia, viene utilizzato per pali, travi e capriate, oltre che per la costruzione di arredi interni. Viene utilizzato anche come materia prima per la produzione di legno industrializzato, come ad esempio legno lamellare o CLT.
Per quanto riguarda la resistenza di un elemento in lamellare realizzato a partire da diverse specie si ricorda che il lamellare in commercio deve essere certificato dal punto di vista della resistenza meccanica. In particolare, le classi di resistenza per il lamellare di conifera (pino, larice, abete...) sono contenute nella norma "UNI EN 1194:2000 Strutture di legno - Legno lamellare incollato - Classi di resistenza e determinazione dei valori caratteristici". Perciò, un elemento in lamellare di pino, uno di abete oppure uno di larice aventi stessa classe di resistenza (ad esempio GL24h) presenteranno le stesse identiche caratteristiche meccaniche.
Parametri di Resistenza del Legno Strutturale
Il legno per uso strutturale presenta delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. Le proprietà di resistenza del legno massiccio e del legno lamellare dipendono dalla durata del carico. Al crescere della durata del carico, diminuiscono le proprietà di resistenza del materiale. La dipendenza dei parametri di resistenza del materiale dalle condizioni ambientali avviene mediante tre classi di servizio definite dalla Normativa Tecnica NTC2018.
| Classe di Servizio | Descrizione |
|---|---|
| Classe di servizio 1 | Caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che non superi il 65%, se non per poche settimane all’anno. |
| Classe di servizio 2 | Caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che superi l’85% solo per poche settimane all’anno. |
| Classe di servizio 3 | Caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2. |
Le azioni di progetto devono essere assegnate ad una delle classi elencate sopra. Le condizioni ambientali e la durata del carico influiscono sui valori di resistenza del legno massiccio e lamellare, riducendoli o amplificandoli attraverso il coefficiente kmod definito dalla Normativa Tecnica. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di kmod che corrisponde all’azione di minor durata. Generalmente va utilizzato il valore della colonna A.
Nell’analisi e verifica di elementi strutturali in legno, bisogna considerare un comportamento del materiale di tipo elastico-lineare fino a rottura. Il legno per uso strutturale presenta una particolarità per la verifica a flessione. Per tale verifica, una volta calcolata la tensione massima sollecitante analizzando la sezione in campo elastico, tale tensione andrà confrontata con un’apposita tensione resistente per flessione, determinata sperimentalmente e non con la tensione resistente a compressione in direzione parallela alla fibratura, come si potrebbe intuitivamente pensare. Il legno massiccio e il legno lamellare sono materiali strutturali caratterizzati da una spiccata anisotropia. Le resistenze a compressione e trazione in direzione ortogonale alla fibratura sono molto più basse rispetto alle corrispondenti resistenze in direzione parallela alla fibratura.
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Tecnologia di base: Proprietà del legno.
La resistenza a flessione e a trazione del legno massiccio e lamellare dipende anche dalla dimensione della sezione. Se la sezione dell’elemento strutturale oggetto di verifica ha un’altezza minore rispetto all’altezza standard del provino, è possibile incrementare la resistenza a flessione e a trazione del materiale fino ad un massimo del 30% per il legno massiccio e del 10% per il legno lamellare. Tale incremento di resistenza avviene mediante il coefficiente kh prescritto dalla Normativa Tecnica. Il legno lamellare e il legno massiccio per uso strutturale presentano delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. In aggiunta, il valore della resistenza deve essere corretto per tener conto delle condizioni ambientali, della durata del carico e della dimensione della sezione.
Esistono strumenti come l’app Woody per il progetto, calcolo e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Al suo interno si trova un ampio database con numerose tipologie di legno massiccio e lamellare e i relativi parametri di resistenza da utilizzare nel calcolo. I parametri di resistenza vengono calcolati in automatico, applicando tutti i coefficienti correttivi per durata del carico, umidità del materiale e dimensione della sezione.
Resistenza al Fuoco del Legno: Un Aspetto Fondamentale
Il legno è un materiale di origine vegetale dotato di specifiche caratteristiche che da sempre ne consentono un largo utilizzo. Viene impiegato molto nel mondo delle costruzioni in quanto è facilmente lavorabile ed ha una elevata resistenza meccanica, oltre ad essere esteticamente bello da vedere. D’altra parte, però, è un materiale estremamente combustibile e per questo potenzialmente pericoloso in ambito edilizio, soprattutto quando viene impiegato in opere pubbliche. Prima di utilizzare il legno nelle varie costruzioni bisogna fare una serie di valutazioni circa il comportamento del materiale nelle varie fasi dell’incendio, la resistenza all’azione delle fiamme e i mezzi per migliorare le prestazioni in caso di incendio.
Per prevenire un incendio bisogna tener in considerazione 2 aspetti: la reazione al fuoco che esprime la partecipazione del materiale all’incendio e la resistenza al fuoco ossia l’attitudine di un elemento a conservare la resistenza meccanica (R), la tenuta (E) e l’isolamento termico (I). Il legno (massiccio o quello costituito da particelle e pannelli di fibre) ha un alto grado di partecipazione al fuoco. Tenendo in considerazione le classi di reazione al fuoco italiane, il legno si colloca tra la 3 e la 5.
Per quanto riguarda invece la resistenza al fuoco, essa dipende dalla combustione del materiale, nello specifico dalla velocità di carbonizzazione. Essa dipende a sua volta dalla tipologia legnosa considerata, dai fattori ambientali e dalla ventilazione. Va sottolineato che non è propriamente il legno a bruciare, ma i vapori del legno nella giusta concentrazione con l’ossigeno nell’aria. Prima di bruciare il legno deve eliminare inizialmente tutta l’acqua in esso contenuta, sotto forma di umidità. Nel legno si possono vedere 3 strati: zona carbonizzata, alterata e inalterata.
Nello specifico:
- la zona carbonizzata è quella più esterna che viene perciò investita prima e maggiormente dalle fiamme e quindi dal calore ed è lo strato più interessato al processo di combustione;
- la zona alterata è lo strato centrale e rappresenta il fronte di avanzamento del processo di combustione e da un progressivo aumento della temperatura che può superare anche i 300 gradi;
- la zona inalterata è lo strato più interno che non viene toccato subito dalle fiamme, ma comunque soggetto ad un aumento di temperatura fino a 100 gradi.
Ricordiamo brevemente che la resistenza al fuoco di un elemento o di una struttura è la capacità dello stesso di conservare stabilità (R), tenuta (E), isolamento termico (I) per un determinato periodo di tempo. Questa verifica viene fatta attraverso una prova di resistenza al fuoco: sottoporre il prodotto ad un processo di riscaldamento che segue la curva standard temperatura-tempo. Con il simbolo REI viene identificato un elemento costruttivo che deve garantire tutti i requisiti della resistenza al fuoco.
Resistenza al Fuoco del Legno Lamellare
Pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare possono avere una resistenza al fuoco pari o superiore a quella di strutture in acciaio o in calcestruzzo armato. Infatti, nel legno lamellare la combustione avviene lentamente grazie al buon isolamento termico realizzato dallo strato superficiale carbonizzato. Ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata e la struttura cede o crolla solo quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente diminuita da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante. La resistenza al fuoco di un elemento strutturale in legno lamellare dipende dalla velocità di carbonizzazione che è possibile calcolare sperimentalmente o analiticamente per diverse specie legnose. Gli elementi di legno lamellare incollato devono essere conformi alla EN 14080.
Per il legno lamellare incollato con sezione rettangolare, l’altezza di riferimento negli elementi inflessi o la larghezza di riferimento negli elementi tesi è 600 mm. Per altezze a flessione o larghezze a trazione nel legno lamellare incollato minori di 600 mm i valori caratteristici per fm,k e ft,0,k possono essere aumentati tramite il coefficiente kh. Da un lato gli elementi strutturali di legno possono partecipare alla composizione del carico di incendio, d’altra parte lo scopo del calcolo del carico di incendio è determinare la classe di compartimento in base alla quale si verifica successivamente la resistenza al fuoco degli elementi strutturali lignei. Il contributo degli elementi strutturali di legno si determina con il seguente procedimento:
- si individua la classe del compartimento al netto della presenza degli elementi strutturali lignei; tale classe non è inferiore a 15 minuti;
- si passa al calcolo dello spessore di carbonizzazione degli elementi strutturali di legno in relazione alla classe precedentemente individuata, adottando come valori di riferimento della velocità di carbonizzazione quelli contenuti nella norma UNI EN 1995-1-2;
- si può determinare la classe del compartimento, tenendo anche conto del carico di incendio specifico relativo alle parti di elementi strutturali di legno corrispondenti allo spessore precedentemente calcolato che hanno partecipato alla combustione.
Grazie al software di calcolo della resistenza al fuoco delle strutture è possibile eseguire facilmente il calcolo in riferimento alle strutture in legno e legno lamellare.
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