Il legno massiccio a spigoli vivi rappresenta una scelta tradizionale e versatile per la costruzione di strutture in legno di vario tipo, dalle pensiline ai tetti, fino all'intera casa. Questo materiale, ricavato direttamente dal tronco dell'albero, offre una combinazione unica di bellezza, solidità e prestazioni strutturali.
Caratteristiche del Legno Massiccio
Le caratteristiche morfologiche del legno massiccio, spesso considerate imperfezioni, sono in realtà le qualità che lo rendono un materiale unico e pregiato. Piccole crepe, fessure, nodi e variazioni di colore testimoniano l'autenticità di questa materia prima.
Il legno massiccio si distingue per:
- Provenienza: Ricavato dal centro dell'albero, la parte più resistente e massiccia del tronco.
- Pregio estetico: Sinonimo di bellezza, pregio e solidità, il legno massiccio impreziosisce gli ambienti in cui si trova.
- Proprietà fisiche: Elastico, resistente, durevole e isolante.
- Lavorazione: Subisce solo processi di segagione, essiccazione e piallatura, preservando le caratteristiche tipiche del legno vivo e naturale.
- Igroscopicità: Capacità di assorbire e rilasciare l'umidità, creando un clima abitativo equilibrato e sano.
Nel tempo, il legno massiccio può subire modificazioni naturali come scurimento del colore, curvature, torsioni, assestamento della struttura e comparsa di fessurazioni.
Tipologie di Travi in Legno Massiccio
Esistono diverse tipologie di travi in legno massiccio, tra cui:
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Travi Uso Fiume e Travi Uso Trieste
Queste travi sono squadrate a facce parallele con smussi grezzi o puliti, ottenute con una lavorazione semplice che riduce sprechi e tempi di produzione. La differenza principale risiede nel metodo di squadratura: nell'uso Fiume, la squadratura è parallela all'asse del tronco, mentre nell'uso Trieste segue la rastremazione del tronco.
La peculiarità delle travi Uso Trieste, come per quelle di tipo Uso Fiume, è data dalla lavorazione del legname ricavato da piante intere che, dopo essere stato scortecciato, viene squadrato meccanicamente sui quattro lati in modo da formare una sezione quadrata con angoli più o meno arrotondati, denominati nel linguaggio tecnico smussi. Le travi del tipo Uso Trieste, prodotte da legno di abete rosso scortecciato, mostrano una sezione in diminuzione continua dal calcio alla punta di circa 5 mm. per metro.
Le sezioni commerciali disponibili vanno dalla più piccola con sez. 11×11 alla più grande di sezione. 30×30 /35×35. Le lunghezze vanno da 3 mt. a 13 mt. ( in pronta consegna fino ad un massimo di mt.
Queste travi sono ampiamente utilizzate per la costruzione di solai e il rifacimento di tetti, soprattutto nei paesi europei del Mediterraneo. Il loro nome deriva dalle città portuali di Fiume (oggi Rijeka, Croazia) e Trieste.
Caratteristiche Tecniche Generali
Le travi in legno massiccio si distinguono per:
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- Durevolezza: Elevata resistenza alle escursioni termiche, adatte anche per l'esterno.
- Versatilità: Disponibili in diverse sezioni (quadrata o rettangolare) e dimensioni.
- Stabilità: Ottima resistenza meccanica e di peso.
N.B. E’ ormai noto che il legno presenta caratteristiche fisico-meccaniche tali da poter essere inserito tra i materiali da costruzione maggiormente impiegati: è infatti leggero, ottimo rapporto peso/prestazioni, è durabile, se utilizzato con idonei accorgimenti e resistente al fuoco.
Altri Elementi Strutturali in Legno
Oltre alle travi in legno massiccio, esistono altri elementi strutturali in legno utilizzati in edilizia:
- Legno lamellare: Materiale composito con elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso, e buon comportamento in caso di incendio. Realizzato con lamelle incollate a pressione per ridurre i difetti del legno massiccio.
- Listelli: Elementi in legno di Abete grezzi o piallati, adatti per la costruzione di intelaiature e parti di costruzioni in legno.
- Legno strutturale KVH: Legno massiccio naturale squadrato e piallato, giuntato di testa.
- Travetto (murale): Usato nell'orditura secondaria del tetto, con sezione quadrata di dimensioni variabili.
- Impalcati: Costituiti da tavole in legno (ponti o tavole da ponteggio) disponibili in diverse misure.
- Tavole prismate (fodere o misure): Elementi a facce piane, perpendicolari fra loro e a spigoli vivi.
- Pannelli: Rivestiti di resina melamminica per resistenza e uniformità.
È disponibile anche una vasta gamma di ferramenta specifica per le strutture in legno, come viti, ancoranti, connettori e piastre con marcatura CE, nonché impregnanti e protettivi conformi alle direttive europee.
Impiego del Legno nelle Strutture Storiche
In Italia, il legno è stato utilizzato sin dall'antichità per la realizzazione di strutture portanti come solai e coperture. Ulteriori impieghi del legno si ritrovano nelle fondazioni di edifici sottoforma di pali, nelle strutture in elevazione come le pareti e i pilastri, nelle cupole e nei controsoffitti, questi ultimi ampiamente diffusi nel nostro Paese.
Esistono inoltre anche opere architettoniche più complesse come le costruzioni abitative realizzate dai Walser, popolazione di origine germanica insediata tra il XIII e il XVIII secolo in Piemonte e in Valle d’Aosta, il Ponte Vecchio a Bassano del Grappa, progettato da Palladio, fino ad arrivare a strutture più particolari e recenti come le montagne russe (wooden roller coaster) diffuse in America, Europa e fino al 2007 anche in Italia, nel parco divertimenti di Mirabilandia a Ravenna.
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Infine, l’impiego del legno lamellare ha permesso la realizzazione di opere di alto valore ingegneristico e architettonico non concepibili con l’utilizzo del legno massiccio.
LA LAVORAZIONE DEL LEGNO MASSELLO.
Solai Lignei
Esistono fondamentalmente tue tipologie di solai lignei: solai con orditura portante principale di lunghezza uguale alla luce da coprire e solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire. I primi sono suddivisi ulteriormente in solai a orditura semplice e in solai a orditura composta.
I solai a orditura semplice, monodirezionali, sono realizzati con elementi lignei di sezione ridotta e rettangolare, con base minore dell’altezza, denominati travicelli o panconi (costoloni), questi ultimi più stretti e più alti rispetto ai primi. L’orditura viene collocata ad un interasse variabile da circa 30 cm fino a 50 cm, in funzione della zona geografica di realizzazione del solaio e della tipologia dell’impalcato utilizzato. L’appoggio nel muro è di circa 10-15 cm. Gli elementi sono posti parallelemente al lato minore del locale il quale non supera, in genere, i 4-5 metri. Al di sopra delle travi è presente l’impalcato costituito da elementi in laterizio, pianelle o mezzane, diffusi per lo più nel Centro Italia o in legno, tavole o tavoloni, diffusi prevalentemente nel Nord Italia. Le tavole e i tavoloni possono essere semplicemente accostati e dotati di coprigiunto o coprifilo per evitare il passaggio di polvere e per nascondere eventuali imperfezioni o fornite di giunzione maschio femmina.
I solai a orditura composta, bidirezionali, sono realizzati generalmente mediante due orditure collocate tra loro ortogonalmente. Nello specifico è presente un’orditura principale costituita da travi e un’orditura secondaria costituita da travicelli. Tale tipologia è utilizzata per ambienti con luce da coprire superiore ai 4-5 m. Sia le travi che i travicelli possono essere di sezione variabile; le prime indicativamente 20-25x30-35 cm, ma anche maggiore a seconda della luce del locale, i secondi indicativamente 8x8-10 cm. Le travi inoltre sono collocate con un interasse di 3-4 metri, mentre i travicelli con interasse analogo a quello dei solai monodirezionali. I travicelli sono poi soprastati dall’impalcato, dal sottofondo, dallo strato di allettamento e dal pavimento. L’orditura principale appoggia sui muri per circa 25-30 cm, direttamente o mediante mensole lignee fissate con chiodi o mensole in pietra. Talvolta è possibile riscontrare anche delle false mensole con funzione esclusivamente estetica; queste possono essere in legno o in gesso e penetrano nel muro solo pochi centimetri. In alternativa alle mensole o associate ad esse, la trave può appoggiare su dormienti lignei o in pietra, annegati nella muratura, in grado di ripartire le sollecitazioni di compressione su una superficie più ampia.
Ulteriore caratteristica, spesso riscontrabile sui solai lignei, è la presenza di staffe metalliche poste in intradosso, in estradosso o sulle facce laterali delle travi, talora incassate nella superficie legnosa e fissate con chiodi. Questo sistema permette di creare delle catene lignee che conferiscono all’edificio un comportamento scatolare e, di conseguenza, una migliore risposta sismica. I travicelli appoggiano direttamente sulla trave per circa metà larghezza; le estremità possono essere semplicemente attestate oppure unite con unione a mezzo legno; in entrambi casi è presente un chiodo di collegamento alla trave. La parte che rimane tra l’estradosso della trave e l’intradosso dell’impalcato può essere a vista, tamponata con muratura oppure, nei solai di maggiore pregio, nascosta da elementi di completamento/abbellimento quali bussole (tavolette poste inclinate all’interno di scassi eseguiti sulle facce laterali dei travicelli), coprigiunto e cornici.
Solai di particolare pregio sono quelli a cassettoni o lacunari dove le travi portanti si incrociano con false travi, dando luogo a dei riquadri di forma per lo più quadrata o rettangolare. I riquadri possono essere abbelliti con rosoni in legno o gesso e talvolta decorati. Sono presenti anche gli elementi di completamento descritti precedentemente.
Le specie maggiormente utilizzate per la realizzazione delle orditure lignee sono l’abete, il larice, il castagno, la quercia e, per i solai di minor importanza, il pioppo. I vari tipi di assortimenti venivano lavorati in modo manuale, mediante ascia, asciotto e sega o, sia manualmente, nelle prime fasi di lavorazione che meccanicamente nelle fasi successive. La lavorazione aveva lo scopo di regolarizzare il fusto originario ottenendo segati, rastremati o non, con sezione squadrata a spigoli vivi o con smussi. L’utilizzo di travi rastremate prevedeva di collocarle in modo alterno. Non mancano tuttavia esempi in cui sono stati utilizzati direttamente i tronchi tondi, previa rimozione di rami e corteccia.
solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire sono una tipologia di solai, poco diffusa in Italia, nella quale rientrano quelli ideati da Sebastiano Serlio, architetto bolognese del XVI secolo, quelli poligonali, a comparti e a raggi.
Comportamento del Legno Sottoposto a Sollecitazioni
Il legno, come materiale strutturale, è simile all'acciaio sotto diversi aspetti. Entrambi i materiali sono disponibili in formati simili e le unioni fra elementi di legno o d’acciaio sono spesso confrontabili. Gli elementi lignei sono particolarmente adatti a funzionare come elementi compressi, tesi ed inflessi.
Se si verifica una trazione perpendicolare alla fibratura, tuttavia, il legno tende a cedere per spacco lungo la fibratura. Grazie alla facilità di lavorazione, gli elementi lignei possono essere prodotti in molte dimensioni e forme.
Dato che il materiale è un materiale gradevole, caldo, esso non è utilizzato soltanto come materiale strutturale, bensì anche come materiale per le finiture interne ed è molto apprezzato dagli architetti.
Dato che il legno è un materiale naturale, le proprietà fondamentali variano considerevolmente. Le proprietà di resistenza e rigidezza del legno sono fortemente dipendenti dall’angolo fra carico e fibratura. Le proprietà di resistenza e rigidezza del legno variano al variare dell’umidità: in particolare, aumentano le deformazioni da creep in seguito alle variazioni di umidità.
Classificazione secondo resistenza
Il legno è un prodotto naturale degli alberi che mostra grande variabilità nella qualità in funzione della specie, della genetica e delle condizioni di accrescimento ed ambientali. Le proprietà del legno variano da albero ad albero, ma anche all’interno dello stesso albero, sia in direzione trasversale che assiale. Poiché l’uso del legno strutturale è basato sulla sua resistenza caratteristica e visto che l’alta resistenza della maggioranza dei pezzi non può essere utilizzata, è necessario che il legname venga classificato.
Tradizionalmente, la classificazione secondo la resistenza era eseguita tramite valutazione a vista del legname, prendendo in considerazione i fattori di riduzione della resistenza che potevano essere di fatto individuati, principalmente nodi ed ampiezza degli anelli annuali. Regole di classificazione dettagliate furono introdotte per la prima volta nel 1923 negli USA e, a partire dagli anni ’30, in tempi successivi in vari Paesi europei : queste regole hanno in comune la poca efficienza tipica dei metodi di classificazione a vista: per ragioni pratiche, dato che la decisione dipende dal giudizio di un classificatore, essa non può mai essere totalmente oggettiva. Per migliorare l’efficienza della classificazione secondo la resistenza, allo scopo di raggiungere una migliore utilizzazione del qualità del legno disponibili, furono sviluppati negli anni 60 sistemi di classificazione a macchina effettuata tramite macchine a flessione che determinano il modulo medio di elasticità a flessione su brevi tratti.
Fino ad oggi, però, non esistono direttive europee riguardo la procedura di classificazione del legno, ma è presente un sistema di classi di resistenza solo a livello locale.
Comportamento del legno sottoposto a compressione assiale statica
Per poter considerare una sollecitazione pura di compressione bisogna che il solido sollecitato abbia una lunghezza assiale non troppo elevata rispetto alle dimensioni della base: più precisamente che il GRADO DI SNELLEZZA, definito come il rapporto tra la lunghezza libera ed il raggio di inerzia minimo, cioè λ = l/ρ , sia minore di 10.
Comportamento del legno sottoposto a trazione assiale
L’analisi di quanto succede nell’applicazione di uno sforzo di trazione esercitato sul legno in qualsiasi direzione non è affatto agevole perché il collegamento tra forza agente ed elemento da sollecitare deve avvenire mediante artifici e dispositivi vari: nel caso del legno rincorrendo ad incastri, bulloni, chiodature, connettori di vario tipo o ad incollaggi. In questa zona si verificheranno delle sollecitazioni diverse dalla pura trazione le quali possono riuscire più pregiudizievoli che non la trazione stessa. Nel caso di strutture del tipo capriata, per esempio, la sollecitazione all’elemento teso (catena) è trasmessa per mezzo di un puntone con estremo allogato in un apposito incastro, il calcolo della catena andrà fatto non sull’intera sezione di questa, ma sulla sezione netta. Quando poi alla pura sollecitazione di trazione si accompagna anche un momento flettente è da osservarsi che il più razionale impiego dei rinforzi metallici si ottiene sistemando questi lungo i bordi superiore ed inferiore nei quali la flessione induce le massime tensioni.
Comportamento del legno sottoposto a flessione statica
La flessione statica è certamente la sollecitazione che si riscontra più frequentemente nel materiale legnoso impiegato in strutture portanti: il caso tipico della sollecitazione è quello delle travi disposte orizzontalmente sopra due appoggi di estremità oppure incastrate ad uno o ad ambedue gli estremi: sotto l’azione del carico la trave passa da un assetto rettilineo ad una curva il cui spostamento dell’asse mediano originario è indicato come “freccia”. All’appariscente deformazione che si manifesta con la freccia di inflessione si accompagnano altresì delle deformazioni in direzione dell’asse longitudinale dell’elemento, di segno opposto verso i due bordi, u no dei quali risulta compresso e l’altro teso mentre nell’interno dell’elemento vi sarà un asse neutro lungo il quale le sollecitazioni sono nulle. Graficamente il diagramma delle sollecitazioni si presenta costituito da due triangoli eguali aventi in comune il vertice situato sull’asse neutro in corrispondenza del quale la sollecitazione è nulla. Se inizialmente si considera il legno come materiale isotropo (le travi derivano dalla squadratura di tronchi teoricamente a sezione circolare di diametro D) bisogna però determinare la sezione di trave inscrivibile nel cerchio di diametro D che offre il massimo valore di resistenza W. Nel caso del legno, materiale tipicamente anisotropo e strutturato secondo particolari modelli, le resistenze a compressione e a trazione non sono identiche essendo la prima inferiore alla seconda.
Travi di legno massiccio
Curvare una trave di una certa dimensione sezionale non è cosa fattibile e l’unica soluzione possibile è quella che per secoli è stata adottata dai costruttori di navi, e cioè di andare a ricercare nelle foreste disponibili degli alberi il cui tronco fosse curvo secondo linee corrispondenti alla curvatura prevista per le strutture di prora e le ordinate dei fianchi.
Tavole singole disposte di coltello
La curvatura voluta si ottiene mediante la segagione seguendo unatraccia prestabilita.