Travi in Legno Nelle Murature: Indagini, Protezione e Fissaggio

Gli elementi costruttivi in legno sono spesso presenti in edifici esistenti: solai, coperture e architravi in legno in costruzioni esistenti in muratura, cemento armato o acciaio. Le strutture di orizzontamento interno di molti edifici rurali realizzati in muratura portante di pietra sono generalmente costituite da solai lignei a semplice o duplice orditura. I solai tradizionali sono realizzati con travi ricavate da tronchi di pino o altro legno resinoso di provenienza locale, semplicemente scortecciate e grossolanamente sbozzate, poste in opera in semplice orditura, parallele al fronte principale dell’edificio. In alcuni edifici sono anche presenti sistemi di orizzontamento costituiti da travi di legno, semplici o sagomate e voltini in mattoni pieni disposti a foglio o a coltello.

Montare travi di legno su un muro di mattoni è una pratica comune in diversi progetti di costruzione. Pensa per esempio alla costruzione di un tetto, di una pergola o di un giardino d'inverno. In breve, per ogni estensione di un'abitazione. Pertanto, se ti occupi di analisi di vulnerabilità di costruzioni esistenti, molto probabilmente dovrai eseguire indagini e prove anche su elementi strutturali esistenti in legno.

Problematiche e Degrado delle Travi in Legno Nelle Murature

I maggiori problemi riscontrati sulle travi sono la marcescenza, soprattutto a causa dell’umidità delle murature, forme accentuate di deformazione del legno, progressivo sfibramento che ne pregiudica la resistenza e l’efficienza strutturale. Per gli elementi in legno è importante identificare l’eventuale degrado di tipo biotico, ovvero il degrado causato dall’aggressione di insetti e funghi xilofagi. Anche l’impalcato di legno è spesso assente oppure, quando presente, risulta mancante in più punti e incapace di resistere alle sollecitazioni meccaniche e ai carichi.

Valutazione e Verifica Statica: Indagini e Prove sul Legno Strutturale Esistente

La verifica statica di elementi realizzati in legno strutturale esistente, massiccio o lamellare, richiede l’esecuzione di adeguate indagini e prove sul materiale per la caratterizzazione meccanica e tipologica del legno. L’esecuzione di indagini e prove è necessaria per definire il Livello di Conoscenza della struttura e il relativo Fattore di Confidenza FC per la riduzione delle proprietà meccaniche del materiale. La Normativa Tecnica definisce tre Livelli di Conoscenza denominati come LC1, LC2, LC3. I livelli di conoscenza sono ordinati per informazioni crescenti sulla costruzione esistente. Al livello LC1 corrisponde una conoscenza minima della struttura esistente, al livello LC3 una conoscenza più approfondita.

La Normativa Tecnica consente al progettista di adottare Livelli di Conoscenza della struttura differenziati per la verifica sismica globale della costruzione e per la verifica in condizioni statiche di singoli elementi costruttivi. Un esempio è l'analisi di vulnerabilità sismica di un edificio esistente in muratura con solai in legno. Al crescere delle informazioni disponibili sulla struttura esistente (da LC1 a LC3), diminuirà il fattore di confidenza FC (da 1.35 a 1.00), pertanto si ridurrà la penalizzazione della resistenza del materiale.

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Livelli di Approfondimento delle Prove

La Circolare 2019 definisce tre livelli di approfondimento per le prove da eseguire sul legno esistente, al fine di determinare le caratteristiche meccaniche, la specie legnosa e il livello di degrado:

• Prove limitate: si tratta di indagini basate principalmente su esami visivi delle superfici, che comprendano almeno tre facce e una testata di ogni elemento dell’orditura primaria e secondaria e che prevedano limitati controlli degli elementi costruttivi e delle connessioni. Sono previste rimozioni locali dello strato di protezione per procedere a una valutazione dello stato di conservazione.
• Prove estese: si tratta di indagini visive diffuse sulle superfici degli elementi e sui collegamenti, accompagnate da alcuni controlli strumentali. Sono previste rimozioni locali dello strato di protezione per procedere a una valutazione dello stato di conservazione. Come controlli strumentali, sono almeno da prevedere alcuni controlli dell’umidità del materiale in zone specificatamente individuate come particolarmente sensibili.
• Prove esaustive: si tratta di indagini visive diffuse e sistematiche, accompagnate da approfondimenti strumentali, eventualmente di tipo resistografico. Si prevedono analisi per l’identificazione della specie, la misura dell’umidità nel materiale e nelle zone di interfaccia con materiali diversi e l’analisi dei collegamenti, con valutazione dei fenomeni di degrado degli elementi di connessione. Tali analisi possono anche richiedere attività di laboratorio.

Controlli Strumentali Specifici

La Circolare 2019 non specifica quali prove eseguire sul legno strutturale, ma prescrive genericamente l’esecuzione di controlli strumentali. Tra questi, le tecniche più comuni includono:

• Estrazione di carotine: viene eseguita mediante il succhiello di Pressler, ovvero un carotatore manuale costituito da una trivella a doppia filettatura. Il foro lasciato nell’elemento avrà un diametro di 12 mm, mentre la carotina estratta avrà un diametro di 5 mm.
• Penetrazione statica: consiste nel far penetrare a una profondità di 5 mm dalla superficie legnosa una piccola sfera di acciaio dal diametro di 10 mm. Misurando la forza applicata è possibile risalire alle proprietà fisico-meccaniche del legno.
• Penetrazione dinamica: misurazione della profondità raggiunta da una punta sottile in acciaio infissa nella superficie legnosa da una molla tarata e caricata a mano.
• Resistenza all’estrazione della vite: tale prova consiste nel misurare la forza di trazione necessaria per estrarre dal legno una vite autofilettante. La prova è idonea a valutare lo stato di conservazione del legno in superficie.
• Trapani strumentati: strumento in grado di far penetrare una punta di acciaio armonico, di lunghezza 40 cm e diametro 3 mm, all’interno del legno e di rilevare la resistenza che il legno oppone all’avanzamento. Da tale prova si ottiene il profilo resistografico, ovvero un grafico che mette in relazione la resistenza del legno con la profondità.

Corretta Installazione e Protezione delle Travi in Muratura

Occorre prima di tutto chiarire se la muratura può portare umidità (cioè acqua o vapore acqueo) a contatto con il legno o meno. Nel caso in cui questo non sia possibile, o sia limitato alla fase di costruzione e messa in opera, allora il problema non è quello della protezione del legno e della garanzia della sua durabilità, ma "soltanto" quello di avere una costruzione corretta dal punto di vista costruttivo e strutturale, che garantisca la trasmissione delle forze dalla muratura alla trave di legno senza pregiudicare la trave di legno. In caso contrario, cioè quando la muratura sia portatrice di umidità, occorre garantire che il legno non si trovi in contatto diretto con la muratura, in modo che non assorba questa umidità e non si trovi in condizioni critiche che ne possono causare un degrado biologico.

I principi della protezione costruttiva del legno prevedono l'assenza di contatto diretto con l'acqua e una ventilazione adeguata, che permettono di eliminare, di fatto, ogni rischio di degrado biologico.

• La trave è appoggiata sulla muratura in modo da non permettere l'assorbimento di acqua tramite la superficie di appoggio (l'appoggio avviene non direttamente sulla muratura, e l'eventuale dormiente di legno è pure separato dalla muratura da una membrana impermeabile).
• L'intercapedine fra legno e muratura non deve essere riempita con sughero o simile, dove l'apertura ha lo scopo di permettere la ventilazione del legno della travatura; per evitare la polvere o la sporcizia nell'intercapedine si può solo lavorare con retini o griglie che permettano la circolazione dell'aria. Nel caso in cui questa ventilazione non fosse necessaria, è senz'altro possibile riempire lo spazio con sughero o simile: occorre un materiale elastico, che permetta il naturale ritiro e rigonfiamento del legno dovuto alle variazioni delle condizioni climatiche del locale in cui si trova la travatura.
• I collegamenti meccanici fra travatura, dormiente e muratura sono tali da garantire la sicurezza strutturale.
• L'eventuale trattamento preventivo del legno nella zona immediatamente vicina alla muratura avviene tramite impregnatura della superficie, mantenendo la possibilità per il legno di traspirare (la vernice bituminosa non è adatta allo scopo). La protezione ulteriore con del bitume è probabilmente poco adatta all'interno di un'abitazione. Inoltre un trattamento di questo tipo, come tutti i trattamenti di superficie, presenta un'efficacia limitata in caso di fessure del legno. Un trattamento di questo tipo in presenza di una sufficiente ventilazione della testata della trave può essere visto come barriera ulteriore contro l'assorbimento d'acqua da parte del legno; per contro, in presenza di una buona ventilazione (intercapedine e circolazione d'aria) non si vede la necessità di trattare con tale materiale tutta la testata della trave. Inoltre il rischio che il trattamento con il bitume si riveli, in caso di forte umidità e senza una sufficiente ventilazione, anche controproducente, esiste ed è concreto, specie se si tratta di una travatura con sezioni importanti. Dal nostro punto di vista, la scelta di "incapsulare" un elemento di legno, che si trova in un clima troppo umido, è per principio da evitare.

Fissaggio di Travi in Legno a Muri in Mattone: Metodi e Strumenti

È stato più volte ribadito che le travi "inghisate nel CA o nella muratura" non rappresentano per niente una buona soluzione. Ogni forma di "inghisatura" delle travi di legno nel CA del cordolo o della muratura è e resta soltanto una forma poco appropriata e grossolana - oltre che poco consona e poco corretta, benché in alcuni casi di più o meno limitata efficacia - di realizzare questo tipo di collegamenti. Il cordolo funge da appoggio per le travi della copertura e da collegamento con la muratura sottostante. Le forze di compressione possono essere trasmesse dalla trave al cordolo tramite sola pressione di contatto, ma ogni altro tipo di forza che dovesse essere trasmessa dalla trave al cordolo necessita di adeguati mezzi di collegamento. Ciò vale per le eventuali forze di sollevamento del tetto, generate dal risucchio del vento, come pure per le forze orizzontali dovute - fra l'altro - alle azioni del vento e del sisma. Inoltre è opportuno provvedere comunque ad un fissaggio delle travi al cordolo, per evitarne qualsiasi spostamento accidentale o non previsto anche durante la fase di montaggio della copertura.

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Come si fissa saldamente una trave di legno a un muro di mattoni? Utilizzando i tasselli a battere per carichi pesanti, il montaggio di una trave di legno su un muro di mattoni è molto semplice. Di seguito abbiamo fornito un breve elenco degli utensili necessari per il montaggio di una trave di legno al muro:

• Tasselli a battere (la lunghezza corretta del tassello è spessore della trave x 2)
• Un martello
• Livella
• Matita
• Trapano con punta per legno e punta da muro

Guida al Fissaggio con Tasselli a Battere

I vantaggi di un tassello a battere rispetto a un tassello con involucro metallico sono che i tasselli a battere si montano molto più velocemente e sono in generale più facili da installare. Basta infilarli nel foro battendoli con un martello. Tuttavia, fai attenzione a colpire nel punto giusto con il martello, altrimenti potresti danneggiare la trave.

1. Pre-foratura della trave: innanzitutto, pratica dei fori nella trave con l'aiuto di punte per legno duro da 11,0 mm. I tasselli a battere vanno posizionati ogni 50 cm. Quindi, fai anche i fori ogni 50 cm.
2. Determinazione della posizione: successivamente, determina la posizione della trave da fissare. Utilizzando la livella, assicurati che la trave sia montata dritta sul muro.
3. Foratura del muro: per essere sicuri di forare i fori nel punto giusto del muro, batti attraverso i fori praticati sulla trave fino a toccare il muro. Assicurati che i fori siano forati nel pieno spessore del mattone. In questo modo otterrai il fissaggio più solido.
4. Calcolo della profondità di foratura: la lunghezza corretta del tassello si determina moltiplicando per due lo spessore della trave da fissare. Per determinare la profondità corretta del foro, prendi la lunghezza del tassello, sottraila allo spessore della trave e aggiungi 10 mm.
   Profondità del foro = lunghezza del tassello - spessore della trave + 10 mm
5. Inserimento dei tasselli: successivamente, riposiziona la trave nella posizione desiderata. Inserisci quindi i tasselli nei fori e battili con un martello. Applicando un pezzetto di nastro adesivo sulla punta del trapano, potrai vedere quando avrai raggiunto la profondità corretta.

Ecco una tabella riassuntiva per aiutarti nella scelta dei tasselli e nella foratura:

Spessore Trave (mm)	Lunghezza Tassello (mm)	Profondità Foro nel Muro (mm)
50	100	60
75	150	85
100	200	110

Legno Lamellare e Normativa

La tecnica costruttiva a Telaio prevede la combinazione di una maglia strutturale a travi e pilastri in legno lamellare. Reinterpretando la concezione strutturale di un tradizionale edificio in cemento armato, le travi ed i pilastri armati e gettati in opera vengono sostituiti da elementi in legno lamellare prodotti e lavorati in stabilimento. La normativa non fissa la lunghezza minima delle assi, mentre stabilisce misure precise per lo spessore e la sezione trasversale: lo spessore finito delle lamelle deve essere tra 40 e 45 mm per elementi da costruzione diritti e non esposti a variazioni climatiche rilevanti (inseriti nelle classi di servizio 1 e 2) e di 35 mm per gli altri elementi, appartenenti alla classe di servizio 3. Il 1 luglio 2009 sono definitivamente entrate in vigore le Norme Tecniche per le Costruzioni, che insieme alla Circolare Esplicativa, forniscono le linee guida per l'utilizzo del legno strutturale.

Risorse Utili per la Progettazione e Verifica

Nel corso dell’articolo potrai scaricare gratuitamente l’app Woody, un’utile risorsa per l’esecuzione delle verifiche di resistenza sul legno strutturale esistente e un Focus Normativo PDF che raccoglie tutte le prescrizioni delle NTC2018 e Circolare 2019 sull’argomento. Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare, nuovi o esistenti, implementata in Microsoft Excel. Esegui la verifica di resistenza e deformabilità di elementi strutturali esistenti in legno massiccio o lamellare. All’interno dell’app potrai selezionare il livello di conoscenza raggiunto e in automatico saranno ridotti i parametri di resistenza mediante il fattore di confidenza FC.

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