Il legno nelle costruzioni

Il legno è uno dei materiali più utilizzati per la produzione di elementi, manufatti e oggetti.

E’ facilmente reperibile in natura, è un materiale rinnovabile e possiede buone caratteristiche meccaniche.

La struttura macroscopica del legno è costituita da fibre di cellulosa immerse in una matrice di sostanze polimeriche e l’allineamento delle fibre nella direzione del tronco fa si che il legno assuma un comportamento anisotropo.

Nel nostro paese normalmente il legno viene impiegato raramente per le produzioni strutturali degli edifici (maggiormente nelle zone alpine per tradizione e maggiore disponibilità) ma trova largo impiego nei rivestimenti, negli arredi e nelle coperture.

Il legno ha un gradevole aspetto estetico, è un buon isolante termico, è un materiale leggero, ha costi contenuti ed è facilmente lavorabile. Per contro possiede caratteristiche meccaniche anisotrope, quindi può subire deformazioni importanti in opera, è facilmente infiammabile e poco resistente agli attacchi biologici in condizioni di forte umidità. Spesso per ovviare ai limiti appena citati si utilizzano semilavorati di derivazione lignea come truciolati, compensati che riducono il legno in elementi di piccole dimensioni e vengono resi solidali da incollaggio.

Il legno è costituito dunque da cellule vegetali caratterizzate da diversi strati ricoperti esternamente da corteccia; l’alburno è la parte esterna più giovane e il durame la parte più interna.Esistono due grandi classi di alberi: i legni dolci (Gimnosperme) normalmente i legni di conifera e legni duri (Angiosperme) ovvero i legni di latifoglie caduche.

Tipi di legno

Le tipologie di legname più frequenti sono:

Abete: esistono diverse varietà e viene utilizzato per la realizzazione di arredi, strumenti musicali, rivestimenti e infissi.
Acero: legno piuttosto duro utilizzato principalmente nella produzione di arredi e impiallacciature.
Castagno: legno più leggero utilizzato anche nell’ambito della produzione strutturale.
Faggio: legno duro e compatto utilizzato per la produzione di arredi, pavimenti e rivestimenti.
Frassino: legno duro, compatto e molto flessibile.
Larice: è un legno pregiato e resistente agli agenti atmosferici e viene utilizzato per la produzione di arredi ed elementi esterni.
Mogano: legno particolarmente pregiato dai caratteristici riflessi bruni se esposto all’aria e viene utilizzato per la produzione di arredi. Molto resistente.
Rovere: legno facilmente lavorabile e utilizzato per la produzione di mobilie e accessori.
Pino: legno resistente utilizzato per la produzione di elementi strutturali.
Teak: legno molto resistente all’acqua viene utilizzato per la produzione di elementi strutturali, strumenti e manufatti esterni.

Le applicazioni del legno

Le applicazioni del legno sono riconducibili a delle lavorazioni (raramente il legno nelle costruzioni viene utilizzato grezzo) che possono essere il taglio, per gli impieghi strutturali, oppure la produzione di semilavorati.

legno in edilizia

Il caratteristico colore del mogano.

Tra questi troviamo il compensato che è costituito da diversi strati sottili di legno ricavati dal taglio a spirale del tronco e incollati tra loro. La sovrapposizione degli strati consente di diminuire il grado di anisotropia del prodotto.

Un’ altra applicazione tratta dai semilavorati è il truciolato che è prodotto utilizzando piccoli pezzi di legno dolce che vengono essiccati, incollati e pressati a temperature molto alte. Posseggono caratteristiche di resistenza meccanica inferiore a quella dei compensati ma reagiscono meglio a condizioni di umidità aggressive.

Infine citiamo i pannelli di fibre che sono ottenute tramite pressatura di fibre di legno.

Molto spesso nelle applicazioni strutturali viene utilizzato il legno lamellare che è formato da diversi strati, appunto, di lamelle lignee giuntate tra loro in modo da costituire strutture rigide che presentino difetti molto contenuti (che possono intaccare la resistenza meccanica del materiale), che sono tipici del legno e sfruttare a pieno le caratteristiche di leggerezza per lo sviluppo di elementi strutturali.

La produzione di legno lamellare avviene attraverso diversi processi in stabilimento che consentono la realizzazione dell’elemento strutturale con la forma e le dimensioni desiderate.

Innanzitutto avviene la scelta della tipologia di legno sulla base delle caratteristiche specifiche del materiale anche in relazione all’ambiente di riferimento.

In una fase successiva viene fissata la qualità del legno sulla base dei difetti, che poi analizzeremo, e sulle caratteristiche della crescita; poi avverrà il taglio del materiale per la realizzazione delle lamelle (su cui viene effettuato il controllo dell’umidità per evitare difformità tra i vari componenti).

Successivamente viene effettuato un controllo di qualità e infine avviene la fase di incollaggio, piallatura e trattamento superficiale.


I difetti ed il degrado del legno

Il legno è un materiale che può presentare numerosi difetti dovuti alla fase di crescita che sono causati da anomalie strutturali che possono riguardare lo sviluppo del tronco ed  essere causate da agenti atmosferici o biologici. Anche nei punti dove crescono i rami e si sviluppano i nodi sono considerati difetti sebbene siano il frutto naturale della crescita dell’albero.

La resistenza meccanica del legno è figlia di una struttura molecolare anisotropa e quindi facilmente variabile rispetto alle caratteristiche del legno e della direzione delle fibre considerata. Altri fattori che determinano la resistenza meccanica del legno sono: densità, contenuto di umidità, difetti. Ad esempio la quantità d’acqua presente all’interno determina valori di densità e di resistenza a compressione: infatti rimuovendo l’acqua dal legno è possibile incrementare la densità e la resistenza a compressione.

degrado del legno

Danni provocati da termiti.

Il legno ha valori di resistenza a trazione decisamente più elevati di quelli a compressione ma i valori di resistenza a compressione e a trazione variano in maniera sostanziale anche in relazione alla direzione di sollecitazione rispetto alle fibre: sono molto più alti se la direzione della forza è parallela alle fibre rispetto ad una forza ortogonale.
Anche le variazioni di temperatura possono, come in tutti i materiali, causare deformazioni del materiale; nel legno però le deformazioni sono più evidenti con variazioni di umidità (che comunque può essere correlata a variazioni di temperatura).

I principali attacchi biologici, che causano lo sviluppo di difetti nella struttura del legno, sono causati dalla riproduzione di funghi e insetti. I funghi possono causare decomposizione di alcuni porzioni mentre gli insetti, come le comuni termiti, mangiano il legno stesso o scavano gallerie all’interno della struttura. Questi tipi di situazioni avvengono in ambienti particolarmente critici causati da forti umidità e da continui cicli di asciugamento-bagnamento che consentono la proliferazione di questi agenti dannosi.

Esistono anche attacchi di tipo fisico legati alle azioni degli agenti atmosferici che agiscono solitamente sugli strati superficiali e che modificano essenzialmente il colore del legno senza causare ulteriori danni.

Ben più gravi sono gli attacchi legati agli incendi, poichè il legno notoriamente è il materiale combustibile per eccellenza, ma conserva per tempi relativamente lunghi le sue caratteristiche meccaniche a differenza ad esempio dell’acciaio che diversamente raggiunge in maniera veloce temperature elevate sotto le quali cede. Lo strato carbonizzato esterno infatti protegge il legno interno dalla azione del fuoco. Per quanto riguarda gli attacchi chimici il legno ha buona resistenza chimica a contatto con soluzioni acide, meno buona a contatto con soluzioni alcaline.

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