Scopri le Tecniche Costruttive in Legno: Tipologie, Caratteristiche Uniche e Vantaggi Sorprendenti!

Il legno, da millenni, si distingue come uno dei materiali più versatili e apprezzati nell'edilizia, evolvendosi costantemente per rispondere alle sfide moderne. Il legno è da considerarsi il materiale costruttivo per eccellenza, che unisce qualità antisismiche e ambientali a rapidità e semplicità della fase esecutiva. I vantaggi legati all’uso del legno rispetto a materiali come l’acciaio o il c.a. risiedono soprattutto nella sua leggerezza, flessibilità (caratteristica preziosa nella progettazione antisismica), facilità di lavorazione e impatto ambientale.

Ogni tecnica costruttiva si differenzia dalle altre per comportamento strutturale, aspetti estetico-architettonici o per dettagli costruttivi che la rendono più o meno adatta in determinati contesti climatici e ambientali.

Classificazione Generale delle Tipologie Costruttive

Le tipologie costruttive sono classificazioni che raggruppano edifici e strutture con determinate caratteristiche strutturali, funzionali, dimensionali, formali, distributive, ecc. Esse possono riferirsi anche alle metodologie e agli approcci utilizzati nella costruzione di edifici e strutture e definiscono, pertanto, il modo in cui un edificio viene progettato e costruito. Le diverse tipologie costruttive si sono imposte o sono state incorporate nel tempo sulla base di fattori differenti come territorio, cultura, tecnologie e materiali disponibili, norme vigenti e gusto architettonico.

Le principali tipologie costruttive in cui possono essere classificati gli edifici si basano su:

materiali utilizzati per la struttura portante;
uso previsto;
resistenza al fuoco dei vari elementi strutturali.

Una prima classificazione delle tipologie costruttive si basa sui materiali predominanti utilizzati per la loro struttura portante. L’utilizzo del legno come materiale da costruzione è diffuso in molte parti del mondo. Questa tipologia è apprezzata per la sua efficienza energetica e la sua estetica naturale. Il legno è un materiale rinnovabile, il che lo rende una scelta sostenibile. Tuttavia, richiede una manutenzione periodica per proteggerlo dagli agenti atmosferici e dai parassiti.

Le Principali Tecniche Costruttive in Legno

Le tecniche costruttive in legno più diffuse al mondo includono Blockbau, Platform Frame, travi e pilastri (telaio), e CLT o X-lam. Ciascuna di queste tecniche possiede le proprie specificità tecniche e differenti metodologie di posa in opera.

Blockbau (Costruzione a Tronchi)

Tra i più antichi metodi costruttivi in legno ricordiamo il Blockbau. Il Blockhaus è un sistema originario dei paesi nordici, che si contraddistingue per le modalità di realizzazione delle pareti, formate dalla sovrapposizione di tronchi di legno massiccio tondi o squadrati. La versione classica, a tronchi tondi al naturale, prevede la sola rimozione della corteccia. Presenta un eccellente comfort termico, dovuto alla grande massa legnosa utilizzata.

I nodi angolari presentano finiture accurate e varie a favore di sicurezza. Il principale difetto di questa tecnica è legato alla struttura lignea stessa, che subisce nel tempo deformazioni dovute all’umidità. Nel caso poggi direttamente su un solaio a terra, va creato un vespaio alla base ed i tronchi adiacenti vanno impermeabilizzati.

Costruzioni Intelaiate (Telaio, Platform Frame, Balloon Frame)

Le costruzioni intelaiate in legno si basano su un’ossatura portante lignea. Il sistema intelaiato è attualmente molto utilizzato in Nord America, in particolare in Canada. Il timber frame è costituito da pareti portanti intelaiate.

Il Balloon Frame, brevettato a Chicago nel 1833 da G.W. Snow, si diffuse dai primi dell’800 in Nord America, durante la colonizzazione delle zone boschive occidentali del continente. Gli edifici a struttura intelaiata di legno, in particolare il Platform Frame, vengono di regola costruiti piano per piano, sono quindi detti platform frame. Occasionalmente (soprattutto in America) vengono impiegati anche elementi di altezza pari a più piani, detti balloon frame, caratterizzate da “un’ossatura” di montanti lignei distanziati tra di loro da materiale isolante di riempimento. Il Platform Frame, evoluzione del Balloon Frame, ha compiuto un ulteriore passo avanti. L’edificio viene realizzato un piano alla volta.

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Tra i vantaggi di queste tecniche ci sono la velocità di realizzazione e la tenuta all’aria, pressoché garantita con facilità. La costruzione leggera si caratterizza per un ridotto uso di legno a favore di un più ampio impiego di isolanti. Quindi i componenti lignei sono esili e nella stragrande maggioranza dei casi controventati, intervallati da strati isolanti che permettono di conseguire eccellenti prestazioni di isolamento termico, soprattutto invernale. Le performance estive, invece, sono leggermente meno rilevanti.

Il telaio misto è di fatto un sistema ibrido, costituito da un’intelaiatura di travi e pilastri generalmente di sezione ridotta, che vengono irrigiditi con lastre lignee.

Balloon Frame vs. Platform Frame Construction

CLT o X-Lam (Cross Laminated Timber)

L’X-Lam (o Cross Laminated Timber - CLT) è un prodotto ligneo di recente invenzione e rappresenta un sistema costruttivo costituito da pannelli portanti in legno massiccio. È un prodotto tecnologico vocato alla prefabbricazione. Il Cross-Lam (X-Lam) o Cross Laminated Timber (CLT) è fatto di pannelli in legno massiccio composto da strati incrociati di circa 2cm ciascuno, sovrapposti ed incollati uno sull’altro affinché la fibra di ciascuno sia ruotata di 90° rispetto agli strati adiacenti (superiore ed inferiore).

I singoli strati sono normalmente in tavole di conifera, selezionate se prive da difetti, essiccate per assicurare la loro stabilità meccanica e l’assenza di agenti biologici. La tecnica costruttiva a pannelli multistrato è probabilmente quella più diffusa in Italia. Si tratta di posizionare diversi strati di pannelli di compensato (o tavole) gli uni sugli altri incrociandoli. È proprio l’incrocio dei pannelli che minimizza infatti gli effetti delle deformazioni causate dall’umidità. In alcuni casi si possono usare anche pannelli in OSB o in gesso rinforzato. La pannellatura può essere unita con differenti modalità, ad esempio: con collanti, con elementi metallici (chiodi, graffe, etc.) o con giunzioni lignee (spinotti, cunei, incastri, dentelli, etc.).

Le strutture realizzate con questa tecnica garantiscono quindi ottime performance termiche in tutte le stagioni. L’X-lam è un prodotto certificato antisismico ed è resistente al fuoco. Le costruzioni pesanti, come quelle realizzate in X-Lam, prevedono un più ampio ricorso - in termini quantitativi - al materiale ligneo. Infatti le strutture sono massicce e gli elementi costituenti sono di sezione, massa e volume maggiore rispetto alle costruzioni leggere. Consentono di realizzare edifici multipiano anche elevati, tra cui ricordiamo il celeberrimo grattacielo Mjøstårnet ad Oslo, ad oggi l’edificio in legno più alto del mondo. Un altro esempio notevole è "The Smile" di Alison Brooks Architects, costruito in occasione del London Design Festival del 2016. Il limite di applicazione dei pannelli CLT non è ancora stato definito con assoluta certezza.

Il Vantaggio della Prefabbricazione in Legno

I prefabbricati in legno sono edifici o strutture costituiti di materiale ligneo. Vengono prodotti industrialmente e poi assemblati in un cantiere per ridurre tempi e costi di costruzione. In questo settore l’Italia è al quarto posto in Europa per la realizzazione di edifici prefabbricati in legno, settore che rappresenta il 7% del mercato nazionale dell’edilizia, con livelli di crescita del 10% annui e circa 3 mila nuovi fabbricati all'anno.

I componenti del prefabbricato ligneo sono progettati e realizzati in modo standardizzato, così da ottimizzarne sia il processo di assemblaggio, sia le performance energetiche e strutturali. Ciò consente di erigere edifici rapidamente e con una maggiore precisione costruttiva, riducendo notevolmente i tempi di cantierizzazione rispetto ai tradizionali metodi di edificazione in opera.

La prefabbricazione in legno propone diverse tecnologie costruttive presenti oggi sul mercato. Ciascuna possiede, infatti, le proprie specificità tecniche e differenti metodologie di posa in opera. A seconda che si tratti di elementi lignei da montare in cantiere per creare strutture o costruzioni, o che si tratti di prefabbricazione “spinta”, in cui si assemblano elementi orizzontali o verticali già pronti (pareti, solai, muri, etc.), la costruzione prefabbricata a secco presenta vantaggi, sia in termini temporali, sia per risolvere le tipiche difficoltà del gettato in opera. Le varie pareti e solai vengono tagliati e sagomati a misura, per poi essere trasportati in cantiere e lì soltanto assemblati.

Proprietà Fondamentali del Legno in Edilizia

Proprietà Antisismiche

Le costruzioni in legno, grazie all’elasticità e alla dissipanza del materiale stesso, hanno delle ottime proprietà antisismiche. Il legno presenta un comportamento meccanico particolarmente favorevole se confrontato con la sua massa. Questo significa che le strutture in legno sono in grado di assorbire senza danni anche forze e sollecitazioni importanti.

Resistenza al Fuoco

Il legno, per via della sua natura organica, è un materiale combustibile. Tuttavia, la carbonizzazione della superficie protegge gli strati interni dei pannelli cosicché la struttura collassa con tempi lunghi. Il legno non carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico fino a quando la sezione si riduce talmente da non poter più assolvere alla sua funzione portante. Elementi di legno massiccio, ad esempio, impiegano molto più tempo per bruciarsi.

Sostenibilità Ambientale

L’utilizzo del legno è una scelta sostenibile in un contesto di crescente consapevolezza ambientale. La costruzione ambientale o sostenibile utilizza materiali rinnovabili, sistemi energetici efficienti e tecniche ecocompatibili per ridurre l’impatto ambientale e migliorare il comfort abitativo. Il riscaldamento globale e i cambiamenti climatici hanno causato un incremento dell’effetto serra. Il legno, grazie alla sua capacità di assorbire e trattenere l’anidride carbonica per tutta la sua vita, ossia finché non marcisce (un processo carbon neutral), è in grado addirittura di ridurre le emissioni di anidride carbonica di 1,1 tonnellate.

Classificazione delle Tipologie Costruttive per Destinazione d'Uso

Un’altra categorizzazione degli edifici e delle strutture si basa sull’attività e sulla destinazione d’uso principale per cui sono stati progettati e costruiti. Di seguito sono riportate alcune delle principali categorie:

edifici residenziali: destinati all’abitazione delle persone e includono case, appartamenti e residenze private;
edifici commerciali: utilizzati per attività commerciali come uffici, negozi, ristoranti e centri commerciali;
edifici industriali: progettati per scopi industriali e manifatturieri, compresi stabilimenti, fabbriche e magazzini;
edifici educativi: destinati all’istruzione, come scuole, università e istituti educativi;
edifici sanitari: strutture mediche, ospedali, cliniche e case di cura;
edifici pubblici: infrastrutture pubbliche come edifici governativi, municipi e biblioteche;
edifici religiosi: luoghi di culto come chiese, moschee, sinagoghe e templi;
edifici ricreativi e culturali: utilizzati per attività ricreative e culturali come teatri, musei e arene;
edifici per il trasporto: aeroporti, stazioni ferroviarie, porti e strutture di trasporto;
edifici agricoli: utilizzati nell’agricoltura, tra cui stalle, silos e magazzini agricoli.

Questa classificazione è essenziale per la progettazione architettonica poiché ciascuna categoria ha requisiti e considerazioni specifiche che devono essere prese in considerazione nel design.

Classificazione Secondo l'International Building Code (IBC)

Le tipologie costruttive classificate in base a requisiti stabiliti dall’International Building Code (IBC) sono 5 e sono basate sulla resistenza al fuoco dei vari elementi strutturali di una costruzione. La classificazione parte dall’analisi dei vari elementi costruttivi di un’opera, tra cui: pareti esterne, solai e coperture, travi e pilastri, etc. La costruzione verrà poi classificata in base alla resistenza al fuoco di ogni elemento dell’edificio. Sulla base di questo criterio, l’IBC riconosce e distingue le seguenti 5 tipologie di costruzione:

TIPO I: Resistente al fuoco. In questa categoria rientrano le costruzioni i cui elementi strutturali sono realizzati in c.a. e acciaio. Parliamo quindi di edifici, come i grattacieli, con una resistenza al fuoco che va dalle 2 alle 4 ore in cui l’intera struttura è realizzata con materiali non combustibili. All’interno di questa tipologia di costruzione rientrano due categorie:
- TIPO IA, resistente al fuoco: pareti esterne e telaio strutturale devono resistere al fuoco per almeno tre ore;
- TIPO IB, resistente al fuoco modificato: pareti esterne e telaio strutturale devono resistere al fuoco per almeno due ore.
TIPO II: Non combustibile. Simili agli edifici di tipo I, i fabbricati di tipo II sono realizzati interamente con materiali non combustibili o resistenti al fuoco. Anche se i loro materiali da costruzione sono etichettati come non combustibili, offrono però meno protezione antincendio rispetto ai fabbricati di tipo I perché di solito non hanno un rivestimento ignifugo, quindi un incendio che si diffonde potrebbe causare più danni. Anche all’interno di questo tipo si distinguono due categorie:
- TIPO IIA, muratura non combustibile: le pareti esterne, il telaio strutturale, solai e coperture devono avere una protezione di 1 ora contro i danni da fuoco;
- TIPO IIB, non combustibile leggero: le costruzioni in materiale non combustibile leggero sono costruzioni con mura esterne in metallo leggero o altri materiali non combustibili con piani e tetti non combustibili.
TIPO III: Costruzione ordinaria. Gli edifici che rientrano in questa categoria hanno pareti esterne in mattoni, muratura, blocchi di cemento, pannelli prefabbricati o altri materiali non combustibili. Ma le strutture interne e il tetto possono avere una struttura in legno. L’obiettivo principale della costruzione di tipo III in caso di incendio è quello di contenere il fuoco all’interno delle pareti esterne dell’edificio e prevenire la diffusione dell’incendio negli edifici vicini.
TIPO IV: Legname pesante. Rientrano in questa categoria le costruzioni a graticcio con legname pesante ovvero con componenti di legno più larghi rispetto alle costruzioni a graticcio normali. Proprio le dimensioni degli elementi lignei utilizzati rendono la struttura più resistente al collasso, più resistente al fuoco (elementi così grandi, impiegano più tempo per bruciarsi) ma anche più costosa rispetto ad una costruzione a graticcio normale del tipo V.
TIPO V: Struttura in legno leggero. Rientrano in questa categoria le costruzioni in cui copertura, solai e telaio sono realizzati in materiale combustibili, generalmente legno. A differenza del legname utilizzato negli edifici di tipo 4, le strutture di tipo 5 utilizzano legno leggero o lavorato. Questo materiale è certamente più economico ed efficiente ma non è resistente al fuoco, per cui gli edifici di tipo V possono collassare in tempi brevi dall’inizio di un incendio.

Di seguito una tabella riassuntiva dei 5 tipi di costruzione secondo l'International Building Code (IBC):

Tipo IBC	Materiali Principali	Resistenza al Fuoco (Ore)	Caratteristiche / Note
TIPO I	Calcestruzzo armato e acciaio (non combustibili)	2-4 ore	Struttura interamente non combustibile, alta resistenza al fuoco (es. grattacieli). Suddiviso in IA (3h) e IB (2h).
TIPO II	Materiali non combustibili o resistenti al fuoco (meno protezione del Tipo I)	1 ora (IIA) / Nessuna specifica (IIB)	Materiali non combustibili senza rivestimento ignifugo (meno protezione del Tipo I). Suddiviso in IIA (1h protezione) e IIB (non combustibile leggero).
TIPO III	Pareti esterne non combustibili (mattoni, muratura); struttura interna e tetto in legno.	Variabile (spesso 2h per pareti esterne)	Obiettivo: contenere il fuoco all'interno delle pareti esterne. Strutture interne combustibili.
TIPO IV	Legname pesante (graticcio)	Elevata (data la massa degli elementi)	Componenti in legno di grandi dimensioni, maggiore resistenza al collasso e al fuoco rispetto al Tipo V.
TIPO V	Legno leggero o lavorato (interamente combustibile)	Breve (in caso di incendio)	Struttura interamente in legno combustibile, più economica ma meno resistente al fuoco e al collasso rapido.

Importanza della Classificazione IBC

La corretta classificazione di un edificio è fondamentale per una serie di ragioni cruciali tra cui la sicurezza, la conformità normativa e la progettazione architettonica. Una corretta classificazione aiuta a garantire che l’edificio sia progettato, costruito e utilizzato in modo sicuro per la sua destinazione d’uso specifica. Ad esempio, gli edifici residenziali devono rispettare norme diverse rispetto agli edifici industriali o sanitari per garantire la sicurezza degli occupanti. Inoltre, le leggi e le normative edilizie variano a seconda della tipologia costruttiva.

Allo stesso modo, una corretta classificazione guida la progettazione architettonica, consentendo agli architetti di adattare il design alle esigenze specifiche dell’uso previsto. La corretta classificazione di un edificio in base alla resistenza al fuoco dei suoi elementi costruttivi è allo stesso modo fondamentale per garantire la sicurezza. Nel caso in cui si verificasse un incendio è assolutamente importante che l’edificio sia realizzato nel rispetto reale dei requisiti della categoria a cui appartiene. Questo permetterà di capire come il fuoco si diffonde nell’edificio e di prendere decisioni cruciali sulla ventilazione, sull’utilizzo dell’acqua e sulle vie di fuga.

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