Il
legno, assieme alla terra e, in seguito, alla pietra e ai
mattoni, rappresenta il materiale più antico utilizzato
dall'uomo. Fortemente associato alla natura stessa del legno
è il concetto di trave che si è utilizzato ben presto,
quando l'uomo ha cominciato a costruire. Il legno, che per
natura resiste agli sforzi di trazione, è infatti
particolarmente adatto alle strutture inflesse. Lo sviluppo
della civiltà ha poi portato a moltissime applicazioni, tra
cui l'invenzione della capriata che, insieme all'arco, può
essere considerata una della più brillanti soluzioni
strutturali messe a punto dall'uomo. Come ogni maestranza,
anche i carpentieri trasferivano la conoscenza dell'arte di
costruire col legno da generazione a generazione.
L'avvento di acciaio e cemento armato hanno in Italia posto
in secondo piano la cultura del legno che è continuata
laddove c'era grande disponibilità di questa materia prima.
La riscoperta del legno da noi è avvenuta a partire dagli
anni '60, in Alto Adige, grazie anche al contributo della
tecnologia del legno lamellare incollato, inventata agli
inizi del '900 in Austria e Svizzera (brevetto Hetzer),
anche se, tuttavia, il concetto di accoppiare delle lamelle
di legno era già presente in Leonardo. I pregi del legno
lamellare rispetto a quello massiccio sono dovuti al fatto
che è un materiale con caratteristiche superiori e più
omogenee (a tal fine contribuisce il fatto che si possono
scartare i difetti, quali nodi, cipollature,etc…),
realizzabile con una varietà di dimensioni e forme che al
legno massiccio non è consentita.
A livello italiano non esiste una normativa con regole di
calcolo per legno, mentre in Europa il CEN nel 1995 ha
emanato la norma "Eurocodice 5: Progettazione delle
strutture in legno", che insieme alle norme prEN338/92
e prEN1194/93 (queste due norme classificano il legname a
seconda delle prestazioni, indipendentemente dalla specie
legnosa), aiutano il progettista.
Gli indubbi pregi del legno sono:
- Ottimo rapporto resistenza/peso specifico (5,40x103 m per
la compressione della categoria GL36, mentre quello a
trazione è un po' maggiore) rispetto a c.a. (1,12x103 per
la compressione di un cls Rck=55 MPa) e acciaio (4,61x103,
per l'Fe510);
- Basso impatto sull'ambiente in quanto il costo energetico
per la produzione è basso e poi il legno è un materiale
rinnovabile;
- Resistenza a trazione, che tra l'altro è paragonabile a
quella a compressione (per il GL36 sono rispettivamente di
27 e 31 MPa);
- Resistenza ad atmosfere debolmente acide (la soluzione
all'interno delle cellule del legno è infatti debolmente
acida), in particolare quelle saline;
- Velocità di montaggio;
- Buone proprietà antisismiche per il connubio tra
leggerezza, ottimo comportamento a carichi di breve durata,
limitata presenza del fenomeno della fatica, elevata capacità
di assorbimento di energia;
- Buone proprietà termoigrometriche.
Le carenze, che una buona progettazione deve tenere
presente, sono:
- Combustibilità (lo strato che perde le caratteristiche di
resistenza durante un incendio è solo quello superficiale;
quindi si deve studiare la sezione per garantire un
determinato tempo di resistenza in funzione della velocità
di carbonizzazione);
- Deperibilità agli agenti biologici (si deve pertanto
utilizzare legname adeguatamente stagionato e studiare la
protezione opportuna con gli appositi impregnanti);
- Variabilità dimensionale e di caratteristiche con
l'umidità (importante quindi lo studio delle deformazioni e
degli eventuali giunti);
- Dipendenza delle caratteristiche meccaniche dalla
direzione delle fibre (se ne individuano tuttavia tre
principali; infatti il legno viene definito materiale
ortotropo)
- Limitazioni dimensionali ai pezzi da assemblare,
compatibili alle norme del codice della strada sui
trasporti.
Lo studio di una struttura in legno si effettua ipotizzando
un legame sforzi deformazioni lineare fino a rottura (da
questa ipotesi vengono sperimentalmente ricavati i valori di
resistenza, ipotesi che rispetta approssimativamente quello
che in effetti avviene, anche se la rottura a trazione è
fragile, mentre a compressione è duttile) ed effettuando
l'analisi elastica lineare.
Secondo l'Eurocodice 5 gli stati limite ultimi da non
oltrepassare sono:
- Resistenza delle membrature: trazione perpendicolare e
perpendicolare alla fibratura, compressione parallela e
inclinata rispetto alla fibratura, flessione, taglio,
torsione, tensoflessione, presso flessione;
- Instabilità delle aste compresse e flessotorsionale delle
travi;
- Resistenza delle unioni.
Per quanto riguarda gli stati limite di esercizio da
limitare sono:
- Scorrimento delle unioni;
- Deformazione;
- Vibrazioni.
Per tenere presente il fatto che il legno è un materiale
viscoso, con proprietà dipendenti dall'umidità relativa
dell'aria, la normativa prescrive di applicare dei
coefficienti alle caratteristiche del legno (resistenza,
rigidezza,…).
L'utilizzo strutturale del legno, oltre al legno massiccio e
lamellare può essere fatto mediante pannelli realizzati con
fibre di legno, truciolato o compensato.
Le tipologie strutturali che le caratteristiche del legno
lamellare determinano sono svariate (vanno dalla semplice
trave appoggiata alle cupole geodetiche), prediligendo
tuttavia gli schemi statici isostatici per la già citata
variazione dimensionale dovuta all'umidità.
Ulteriori applicazioni del legno lamellare che si stanno già
da tempo facendo strada sfruttano sia la precompressione
(interna o esterna), sia l'utilizzo di armature lente
incollate tra le lamelle.
Bibliografia
- Franco Laner, Il legno lamellare il progetto , Habitat
Legno, Edolo (BS), 1994
- Mario Caironi Luigi Bonera, Il legno lamellare il calcolo
, Habitat Legno, Edolo (BS), 1994
- UNI ENV 1995- 1-1/2 Eurocodice 5: Progettazione di
strutture di legno
- Guglielmo Giordano, Tecnica delle costruzioni in legno,
Hoepli, Milano, 1999
