Le strutture in materiale massiccio e nella versione lamellare sono costruite per realizzare l’ossatura portante delle coperture su edifici appartenenti a ogni tipologia costruttiva, dal residenziale al comparto industriale.
Il legno è uno dei primi materiali utilizzati dall’uomo per costruire il sistema portante dell’edificio e tuttora viene ampiamente utilizzato per costruire la struttura di sostegno dei solai e delle coperture.
Tutti i progettisti si sono confrontati con questo materiale ricco di venature naturali, con forti potenzialità formali e dalle caratteristiche tecniche del tutto particolari, che permettono di creare strutture portanti a geometria semplice o complessa.
Con il legno è possibile realizzare qualsiasi sagoma mediante tagli e giunzioni che, con le attuali macchine operatrici ad alta precisione e a controllo numerico, diventano rapidi da eseguire e consentono di operare con una notevole velocità nel montaggio dei componenti.
La produzione comprende tanto sistemi in legno massiccio, derivati con pochi cambiamenti dalla tradizione costruttiva di un tempo, quanto un’ampia scelta di elementi in legno lamellare incollato che rappresenta una delle maggiori innovazioni di mercato per questo settore negli ultimi cinquant’anni.
La tecnica produttiva del lamellare con giunzioni in lunghezza è conosciuta fin dall’antichità, ma la moderna produzione rende possibile trasformare il normale legname da opera, quasi sempre ricavato con dimensioni limitate, in elementi a grande sezione e con forte sviluppo longitudinale che permettono di realizzare strutture con elevate capacità portanti e in grado di coprire luci molto ampie senza appoggi intermedi.
La selezione e l’essiccazione preventiva delle lamelle in ambiente controllato, l’asportazione delle pasti difettose, la giunzione a pettine tra le testate degli elementi e la distribuzione statistica delle lamelle a compensazione dei difetti minori portano a disporre di un prodotto finito che possiede l’aspetto del legno insieme caratteristiche statiche, di durabilità, di stabilità dimensionale e di resistenza al fuoco superiori rispetto a quelle del legno massiccio.
Le doti e la notevole diffusione del legno lamellare non hanno relegato ai margini del mercato i sistemi in legno massiccio, che tuttora sono utilizzati normalmente per scopi strutturali su luci di non ingente dimensione e quando l’utente finale richiede un effetto simile a quello delle strutture orizzontali o di colmo del passato.
Per migliorare le doti portanti del legno massiccio sono stati studiati dispositivi di connessione che permettono di realizzare solai collaboranti misti con calcestruzzo che in opera si comportano come piastre rigide nervate costituite dall’insieme di travi a T dove il legno forma l’anima del singolo elemento strutturale e il calcestruzzo costituisce le ali, rese solidali tra loro e non scorrevoli reciprocamente grazie alla presenza dei connettori.
Per qualunque tipologie in legno, il materiale può essere definito biocompatibile in quanto conserva le sue caratteristiche di naturalità anche dopo tutte le lavorazioni, non richiede forti dispendi di energia per la sagomatura delle parti e deriva da cicli naturali rinnovabili ed eco- sostenibili quando allo sfruttamento del bosco per ricavare il legname segue la piantumazione intensiva di almeno un numero uguale di alberi da utilizzare come risorsa per il futuro.
Il legno massiccio.
Le travi in legno massiccio impiegate per l’orditura principale delle coperture tradizionali, sono ricavate da abeti o da larici e provengono da boschi che richiedono particolari cure colturali per ottenere legname da opera di buona qualità.
Il taglio viene ormai dovunque effettuato al momento culminante del ciclo di vita dell’albero, così da evitare i tipici difetti interni al tronco derivati soprattutto da fenditure che riducono la capacità portante del legname.
Il taglio del bosco per ricavare elementi adatti alla carpenteria viene ormai eseguito quasi dovunque con sistemi razionali che prevedono di sostituire le piante tagliate e allargare l’area boschiva così da incrementare la risorsa.
I fusti, una volta scortecciati, sono sottoposti a un processo di essiccazione artificiale controllato per ottenere legname con un tenore di umidità in equilibrio con quello dell’ambiente di posa. La fase di essiccazione, che può avvenire anche per via naturale in molti mesi da magazzinaggio, elimina quasi del tutto il pericolo di attacco da parte dei parassiti del legno e, nella struttura finita, limita la deformazione e le lavorazioni dimensionali.
Il taglio permette di ricavare l’elemento strutturale nella sua forma definitiva o da impiegare nelle successive lavorazioni per ottenere componenti complessi. L’elemento base della carpenteria in legno è la trave, connotata da una sezione quadrata o rettangolare e con lunghezza dipendente dallo sviluppo longitudinale del tronco.
Nelle versioni con spigoli vivi la trave è segata e talvolta piallata in modo da ottenere piani opposti paralleli con facce contigue perfettamente ortogonali tra loro, mentre nella tipologia tonda il fusto è solo scortecciato e lasciato pulito, ma abbastanza grezzo, con la forma affusolata della pianta.
La versione di trave a forma conica allungata è denominata Trieste ed è composta da quattro facce piallate e leggermente convergenti in lunghezza, separate tra loro da spigoli smussati appartenenti alla sagoma tonda originale del tronco. La tipologia Fiume possiede spigoli smussati naturali o ottenuti mediante taglio e viene ricavata con lati paralleli da testa a testa.
Le travi in legno massiccio permettono di costruire sistemi di copertura monofalda o a doppia falda a puntoni spingenti, sistemi con travi di colmo uniti a paradossi e ad arcarecci e incavallature semplici e complesse ottenute con un preciso lavoro di falegnameria, reso molto semplice dall’uso di macchine utensili ad alta precisione e a controllo numerico per eseguire in serie tutte le operazioni di taglio.
Le capriate ricavate da travi massicce, sono prodotte con la geometria e le proporzioni tradizionali per distribuire in maniera omogenea le sollecitazioni, realizzate al completo in stabilimento e, se di luce trasportabile, già montate e complete di organi di collegamento per evitare qualunque altro intervento se non l’installazione in opera.
Le capriate sono utilizzate spesso nel restauro e nella riqualificazione di vecchi edifici, ma per la loro forma rievocativa possono essere impiegate anche su edifici nuovi. Il tipo più semplice di incavallatura è a capriata con monaco che è dotata di catena in legno e di due puntoni inclinati per ottenere una copertura a due falde di luce non eccessiva.
Nei sistemi alla palladiana più impiegati vengono introdotti due saettoni simmetrici tra i puntoni e il monaco così da aumentare la luce del tetto che diviene anche molto ampia con i sistemi composti con doppia catena e a tre monaci munti di contraffissi. Per ottenere un manufatto funzionale sono impiegate connessioni metalliche a staffa e lunghi bulloni passanti come nei sistemi costruttivi antichi.
Il legno lamellare
Le travi in legno lamellare sono prodotte con tavole di legno di conifera piallate in modo da ottenere uno spessore ridotto a circa 3,3 cm. Il loro assemblaggio con collanti specifici, a base resorcinica o melamminica, permette di ottenere elementi molto stabili e non deformabili in opera.
Il legno lamellare presenta caratteristiche tecniche costanti e non influenzate dall’ambiente di crescita o dai difetti del legno, sono esenti da fenomeni di fessurazione e risultano scarsamente attaccabili da parte degli agenti biologici responsabili del degrado del legno.
Il processo tecnologico consente di costruire elementi ad alta e altissima durabilità, anche all’esposizione diretta delle intemperie, e permette di realizzare sezioni e lunghezze che non possono essere raggiunte utilizzando legno massiccio. I materiali impiegati nella costruzione provengono in genere da tronchi di non grande dimensioni, che vengono tagliati in tavole destinate all’essiccazione artificiale per ridurre l’umidità naturale del legno fino a una percentuale del 10-12 per cento.
I difetti più influenti sulla qualità del manufatto finito, come nodi o cretti, sono asportati mediante troncatura e la successiva esecuzione degli incastri a pettine permette l’incollaggio dei giunti di testa, seguito dalla piallatura delle facce principali delle tavole per ottenere lo spessore definitivo.
Su appositi strettoi a sagoma retta o curvilinea, vengono assemblati i pacchi di tavole con la colla distribuita sulle facce a contatto e, dopo un breve stagionatura, è possibile ottenere l’elemento finito mediante la piallatura sulle quattro facce.
Le lavorazioni di falegnameria consentono di ricavare tagli a misura variamente inclinati e smussi, sedi, incastri di giunzione e fori di collegamento con gli elementi metallici utilizzati per la connessione tra i pezzi, per l’irrigidimento e per l’eventuale controventatura.
La coloritura e l’impregnazione protettiva completano il ciclo produttivo che avviene quasi del tutto con controlli automatici e con macchine gestite mediante computer per ottenere una notevole precisione e una completa rispondenza ai disegni del progetto standard o conforme a quanto richiesto dal progettista.
La trave a sezione costante, è sempre l’elemento di base e trova applicazione nelle coperture dei settore residenziale, per realizzare sistemi piani o monofalda e tetti a due o a più pendenze quando lo schema costruttivo dell’ossatura portante prevede l’unione complessa degli elementi.
Travi a doppia pendenza con intradosso piano o curvo a boomerang permettono di costruire tetti con molta rapidità in quanto è sufficiente inserire l’orditura secondaria e il tavolato di supporto del manto per ottenere una geometria regolare che può diventare complessa se si introducono altri elementi connessi con le parti portanti principali.
Le travi a sezione variabili, a falda unica, curve nella tipologia non spingente sono altre versioni che permettono di costruire un’ampia gamma di tipologie di copertura sempre di sezione e lunghezza variabile fino alle massime standard o a richiesta, tipiche della specifica produzione.
Con le travi lamellari vengono realizzate anche incavallature e capriate con aspetto e struttura uguale a quelle tradizionali, ma con misure di luce libera superiori rispetto alle versioni in legno massiccio.
Oltre alla capriata più usuale con catena e monaco, realizzata con collegamenti a incastro oppure con connessioni metalliche, è possibile ottenere sistemi a tre cerniere con puntoni spingenti, da utilizzare su appoggi già muniti di catena e capriate reticolari con tiranti in acciaio che si prestano per la copertura di grandi spazi.
Per luci libere di notevole dimensione, vengono prodotti anche portali curvi o con falde dritte, muniti eventualmente di giunto rigido, di tiranti o di puntoni, oppure sistemi ad arco spingente a due o a tre cerniere, strutture per pensiline con tiranti, travi reticolari a correnti paralleli, trapezoidali o triangolari oppure grandi cupole geodetiche.
La sezione resistente di questi elementi strutturali ha di norma le lamelle disposte in un piano perpendicolare a quello che contiene le azioni principali. La lamelle sono disposte quindi una sull’altra fino a formare un’altezza che è sempre proporzionale, secondo un determinato rapporto, alla lunghezza dell’elemento rettilineo o curvo.
Per le connessioni tra i diversi elementi vengono utilizzati elementi di carpenteria metallica con trattamento anticorrosione che, in ambienti dove non sussistono particolari esigenze di resistenza al fuoco, sono lasciate in vista tanto per non nascondere queste parti strutturali quanto per un controllo della necessità di manutenzione.
Quando occorre tenere conto di una particolare resistenza a un eventuale incendio, gli elementi metallici vengono ridotti al minimo e sostituiti il più possibile con diagonali in lamellare capaci di assorbire sia azioni di trazione che di compressione.
Le parti metalliche fondamentali in questo caso sono rivestite con vernici antifuoco oppure, come avviene più frequentemente, collocate in sedi nascoste ricavate per fresatura così da proteggerle con un certo spessore di legno contro l’azione diretta dell’incendio.
Il compensato strutturale.
I compensati strutturali, ricavati con sfogliati di legno composti in uno spessore complessivo fino a 90 mm, al pari del legno lamellare possiedono la capacità di distribuire i difetti del legno in modo da minimizzarne gli effetti, la scarsa deformabilità e la stabilità dimensionale.
I compensati non prodotti a ciclo continuo e in fogli di varie larghezze, utilizzando con sottili piallacci di legno, sovrapposti in modo da creare giunzioni continue e in colati tra loro a caldo. Le molteplici varianti in spessore, la possibilità di ricavare elementi snelli dal pannello e le versioni con fibratura interna incrociata o longitudinale, permettono di impiegare il multistrato strutturale in molteplici applicazioni sulle strutture portanti dell’edificio.
La disponibilità in molteplici varianti con caratteristiche tecniche differenziate, con faccia in vista standard o selezionata e con superficie levigata o non levigata, permette di utilizzare i pannelli di compensato strutturale su tetti e solai per costruire rapidamente piastre di irrigidimento e controventature. Con elementi tagliati in lunghezza da pannelli a fibratura longitudinale è possibile ricavare montanti, travi e travetti sempre con le medesime caratteristiche di durabilità, di limitate contrazioni e di bassa deformabilità.
Attraverso la lavorazione con utensili tradizionali eseguite a piè d’opera o in stabilimento e con sezioni appositamente studiate, il materiale si g presta con ricavare strutture a travi e pilastri | oppure sistemi a telaio interamente in legno, puntelli, traversi, capriate e rinforzi utilizzati sovente nelle opere di risanamento e di restauro di elementi strutturali lignei realizzati con schema tradizionale.
Se adeguatamente protetti con un trattamento a impregnazione, i manufatti in compensato strutturale resistono all’azione diretta delle intemperie senza sfogliarsi e senza fessurarsi.