COMPORTAMENTO DEL LEGNO AL SOLE E ALLA PIOGGIA

Il legno all’aperto è sottoposto a una complessa interazione di fattori fisici, chimici e biologici. I principali agenti di degradazione sono la radiazione ultravioletta (UV) e i cicli di inumidimento/essiccazione. La luce UV, in particolare le bande UV-A (315-400 nm) e UV-B (280-315 nm), avvia la fotodegradazione dei componenti principali del legno: la lignina e la cellulosa. La lignina, responsabile della rigidità delle pareti cellulari, è la più sensibile alla radiazione UV. In seguito alla sua degradazione si formano radicali fenolici, che causano l’ingiallimento e successivamente l’ingrigimento della superficie del legno, un fenomeno noto come fotoossidazione. Successivamente le fibre superficiali si indeboliscono e vengono dilavate dalla pioggia, il che porta all’erosione dello strato di legno a una velocità di 0,1-0,2 mm all’anno per le superfici non protette.

I processi idrotermici comprendono variazioni cicliche dell’umidità che causano il rigonfiamento e il ritiro del legno. Questi processi generano tensioni interne, che sono la causa principale della formazione di crepe. L’acqua penetra nella struttura cellulare, dilatandola, mentre durante l’essiccazione le cellule si contraggono. Poiché il legno è un materiale anisotropo, il rigonfiamento e il ritiro avvengono in modo non uniforme nelle diverse direzioni: il ritiro tangenziale (perpendicolare agli anelli annuali) può raggiungere il 12-15%, quello radiale (lungo il raggio degli anelli annuali) fino al 6-8%, mentre quello longitudinale (lungo le fibre) è solo dello 0,1-0,3%. Questa differenza nelle variazioni volumetriche è la causa fondamentale di deformazioni, incurvamenti e fessurazioni, in particolare sulle testate degli elementi, dove l’umidità evapora più intensamente. Il mantenimento prolungato dell’umidità sulla superficie o nelle strutture crea inoltre condizioni favorevoli allo sviluppo di funghi e muffe, che causano la biodegradazione del legno. Ad esempio, per lo sviluppo della carie bruna è sufficiente un’umidità del legno superiore al 20% e una temperatura compresa tra +5°C e +30°C. Una corretta progettazione e la scelta dei rivestimenti protettivi sono di importanza critica per minimizzare questi effetti.

Secondo la DBN V.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’, è necessario tenere conto del coefficiente di assorbimento dell’umidità dei materiali e garantire le condizioni per una rapida essiccazione delle strutture edilizie, al fine di prevenire l’accumulo di umidità e, di conseguenza, il deterioramento delle loro proprietà termotecniche e meccaniche. Per le facciate in legno ciò significa l’uso obbligatorio di intercapedini ventilate.

Un esempio di durabilità ottenuta grazie alla considerazione di questi fattori è rappresentato dalla tradizione dell’edilizia lignea finlandese, dove un’architettura ben studiata, con ampie sporgenze del tetto e sistemi efficaci di deflusso dell’acqua, riduce al minimo l’impatto diretto degli agenti atmosferici sulle pareti in legno.

La resistenza del legno agli agenti atmosferici è strettamente legata alla sua struttura anatomica e alla sua composizione chimica. Il legno è costituito principalmente da cellulosa (40-50%), emicellulosa (20-35%) e lignina (18-35%). La cellulosa forma fibre resistenti, mentre la lignina funge da sostanza legante, che conferisce al legno la sua rigidità. La quantità relativa di questi componenti e il loro orientamento reciproco determinano le proprietà fisico-meccaniche del legno, inclusa la sua igroscopicità e densità.

Le essenze legnose possono essere classificate in base alla loro resistenza naturale agli agenti esterni. Le essenze ad alta resistenza, come la quercia, il larice siberiano e il cedro, presentano un’elevata densità e un contenuto significativo di tannini o resine, che agiscono come antisettici naturali e barriere impermeabili. Il larice, ad esempio, ha una densità fino a 650 kg/m³ (al 12% di umidità) e una bassa igroscopicità grazie all’elevato contenuto di resina, il che lo rende una delle essenze più resistenti al marciume nel clima ucraino. Allo stesso tempo, può essere soggetto a fessurazioni intense a causa dell’elevata tensione interna durante l’essiccazione.

Le essenze a resistenza moderata, come il pino, l’abete e il frassino, sono più porose e presentano un contenuto inferiore di sostanze protettive. La loro densità varia solitamente tra 400 e 550 kg/m³. La minore densità e il maggior numero di cavità comportano un più rapido assorbimento di umidità e una fotodegradazione più intensa. Ad esempio, il pino presenta un ritiro tangenziale fino al 9% e radiale fino al 4%, mentre la quercia rispettivamente fino al 7% e al 4%, il che evidenzia il problema dell’anisotropia per le diverse essenze. Le case in legno lamellare, in cui le lamelle sono orientate in modo da compensare le tensioni interne, mostrano una minore propensione alle deformazioni.

Nella scelta del legno per l’applicazione esterna in Ucraina, è importante considerare non solo l’essenza, ma anche il luogo di provenienza, le condizioni di essiccazione e la presenza di difetti. Il legno raccolto in zone climatiche fredde (ad esempio il pino del nord) presenta spesso anelli annuali più densi e una maggiore resistenza. L’aggiunta al legno di impregnanti biocidi o la termomodifica ne aumentano significativamente la resistenza, consentendo di utilizzare anche essenze meno durevoli in condizioni aggressive.

L’approccio fondamentale alla protezione del legno dagli agenti atmosferici consiste nella sua protezione costruttiva, che riduce al minimo il contatto diretto con l’acqua e la radiazione UV. Ciò prevede l’applicazione di principi noti come ‘protezione architettonica del legno’, che includono: evitare superfici orizzontali che trattengono l’acqua; garantire un rapido deflusso dell’acqua; creare intercapedini di ventilazione; proteggere le testate del legno e un fissaggio corretto.

Uno degli elementi chiave sono le ampie sporgenze del tetto e le gronde. Secondo le norme europee, la sporgenza ottimale deve proteggere almeno il 50% della superficie verticale della facciata dalla pioggia battente. Ad esempio, per un’altezza media della parete di 3 m e un angolo di caduta della pioggia di 45°, la sporgenza del tetto deve essere di almeno 1,5 m. Ciò riduce efficacemente l’insolazione e il contatto diretto con le precipitazioni. È importante che queste sporgenze siano dotate di gocciolatoi per un deflusso organizzato dell’acqua.

Le facciate ventilate sono un requisito obbligatorio per il rivestimento in legno. L’intercapedine di ventilazione minima tra il rivestimento in legno e l’isolamento termico/barriera al vento è di 20-40 mm. Ciò garantisce una circolazione d’aria costante, che favorisce la rapida essiccazione del legno dopo la pioggia e l’evacuazione dell’umidità in eccesso dalla struttura. La ventilazione riduce anche i carichi termici sul rivestimento. Secondo la DBN V.2.6-31:2021, l’intercapedine d’aria ventilata deve disporre di aperture di ingresso e uscita dell’aria, la cui superficie complessiva deve essere di almeno 75 cm² per ogni metro lineare di facciata.

La protezione delle testate del legno è di importanza critica, poiché le testate assorbono e rilasciano umidità 5-10 volte più velocemente delle superfici longitudinali. Per proteggere le testate si utilizzano appositi sigillanti per testate, oppure si progettano i nodi in modo che le testate siano il più possibile riparate dalla pioggia e dal sole. Ad esempio, nel montaggio del planken, è preferibile trattare le testate con speciali cere protettive e nasconderle con elementi decorativi, oppure disporle inclinate per il deflusso dell’acqua.

L’organizzazione del deflusso dell’acqua da tutte le superfici orizzontali (davanzali, travi, terrazze) mediante pendenze di almeno il 2% e l’uso di gocciolatoi che allontanano l’acqua dal legno. Ad esempio, i gocciolatoi metallici o in plastica, integrati nei bordi inferiori degli elementi orizzontali in legno, impediscono lo scorrimento dell’acqua sulla superficie e la sua penetrazione nei giunti. Una corretta progettazione e un’analisi dettagliata dei nodi sono la garanzia della durabilità degli edifici in legno.

Anche nel caso delle moderne strutture in pannelli XLAM, che presentano un’elevata stabilità, il rivestimento esterno in legno necessita comunque di un’accurata protezione costruttiva e ventilazione.

La scelta dell’essenza legnosa è un fattore chiave che determina la sua durabilità in condizioni esterne, in particolare nel clima dell’Ucraina, con i suoi regimi termici mutevoli e l’elevata umidità. È importante considerare non solo l’estetica, ma anche la resistenza naturale del legno al marciume, ai parassiti, nonché la sua reazione alla radiazione UV e all’umidità.

Il larice siberiano è una delle migliori essenze per l’uso esterno in Ucraina. La sua elevata densità (fino a 650 kg/m³) e il notevole contenuto di resine (fino al 22-25%) garantiscono una resistenza naturale all’umidità e alla biodegradazione, classificata come classe 2-3 secondo la norma EN 350-2 ‘Durabilità del legno e dei materiali a base di legno’. Tuttavia, a causa dell’elevata densità e dell’anisotropia, il larice è soggetto a fessurazioni, in particolare in caso di essiccazione o montaggio scorretti. Grazie alle sue proprietà, è ampiamente utilizzato per terrazze, facciate e recinzioni.

La quercia mostra anch’essa un’elevata resistenza al marciume (classe 2 secondo EN 350-2) grazie all’elevata densità (fino a 700 kg/m³) e al contenuto di tannini. Tuttavia, la quercia è un materiale costoso e difficile da lavorare. Il suo utilizzo è limitato a elementi singoli o a progetti di fascia premium.

Il pino e l’abete sono le essenze più diffuse nell’edilizia ucraina grazie alla loro disponibilità e facilità di lavorazione. Tuttavia, la loro resistenza naturale al marciume è bassa (classe 3-4 secondo EN 350-2) e l’igroscopicità è elevata. Per l’applicazione esterna, queste essenze richiedono obbligatoriamente un trattamento antisettico e l’applicazione di rivestimenti protettivi con filtri UV. È importante utilizzare legno essiccato a un’umidità del 12-18%, che riduce al minimo i rischi di biodegradazione e deformazione.

Il legno termotrattato (TMD) è una soluzione innovativa per aumentare la durabilità di essenze meno resistenti, come il pino o l’abete. Il processo di termotrattamento a temperature di 180-230°C modifica la struttura cellulare del legno, riducendone l’igroscopicità del 30-50% e aumentandone la resistenza alla biodegradazione fino alla classe 1-2. Ciò rende il TMD una scelta eccellente per facciate e terrazze, garantendo stabilità dimensionale e durabilità anche nelle condizioni climatiche difficili dell’Ucraina.

Oltre alle essenze naturali, esistono materiali come i pannelli XLAM, prodotti da strati di legno incollati incrociati, che si distinguono per un’elevata stabilità, sebbene anche il rivestimento esterno necessiti di protezione.

La durabilità di una facciata in legno è determinata non solo dalla qualità del legno e dei rivestimenti protettivi, ma soprattutto da una progettazione competente delle soluzioni ingegneristiche che riducono al minimo l’impatto dei fattori atmosferici aggressivi. I due elementi principali di tale protezione sono le intercapedini di ventilazione e i gocciolatoi.

L’intercapedine di ventilazione è lo spazio d’aria tra il rivestimento esterno (planken in legno, tavole) e l’isolamento termico/barriera al vento. La sua funzione principale è garantire la libera circolazione dell’aria. La larghezza minima raccomandata dell’intercapedine per le facciate in legno in Ucraina è di 20-40 mm, ma per edifici alti o in regioni con umidità elevata può raggiungere i 50 mm. La DBN V.2.6-31:2021 stabilisce chiaramente che le intercapedini ventilate devono disporre di aperture di ingresso e uscita dell’aria. La superficie complessiva di tali aperture deve essere di almeno 75 cm² per ogni metro lineare di facciata, sia per il livello inferiore che per quello superiore. Ciò consente di evacuare rapidamente l’umidità in eccesso che penetra sotto il rivestimento (ad esempio condensa, acqua piovana) e riduce il rischio di sviluppo di funghi e muffe. Senza una ventilazione adeguata, l’umidità ristagna, provocando rigonfiamento, deformazione e un’accelerata biodegradazione del legno.

I gocciolatoi sono elementi progettati per l’evacuazione organizzata dell’acqua dalle superfici e dalle strutture in legno. Impediscono lo scorrimento dell’acqua lungo la facciata, la sua infiltrazione nei giunti e sugli elementi orizzontali, dove potrebbe ristagnare. I gocciolatoi possono essere realizzati in metallo (alluminio, acciaio zincato) o in plastica speciale. Vengono installati sulle testate inferiori dei telai delle finestre, dei davanzali, sui bordi inferiori delle tavole di facciata, nonché sugli elementi sporgenti come travi decorative o parapetti. È importante che il gocciolatoio sporga oltre il bordo inferiore del legno di almeno 10-20 mm e abbia una pendenza netta per il deflusso dell’acqua. Ad esempio, nei sistemi di facciate ventilate, il profilo di partenza inferiore viene spesso integrato con il gocciolatoio, che non solo protegge la testata del rivestimento, ma forma anche la corretta pendenza iniziale per il deflusso della condensa.

L’utilizzo integrato di intercapedini di ventilazione e gocciolatoi è parte integrante della progettazione di facciate in legno durature, garantendone l’attrattiva estetica e l’integrità strutturale per lunghi anni, anche nelle difficili condizioni del clima ucraino. Non va dimenticato anche il ruolo di un sistema di ventilazione correttamente progettato all’interno dell’abitazione, che aiuta a controllare il livello generale di umidità all’interno della casa, influendo indirettamente sullo stato delle strutture.

Per aumentare significativamente la durabilità e le caratteristiche prestazionali del legno, in particolare per l’applicazione esterna, sono state sviluppate diverse tecnologie di modifica, tra cui il termotrattamento occupa un posto di rilievo. Questi metodi consentono di utilizzare anche essenze legnose meno resistenti in condizioni di umidità elevata, intensa radiazione UV e significative oscillazioni termiche, tipiche dell’Ucraina.

Il legno termotrattato (TMD), o legno termico, viene prodotto riscaldando il legno ad alte temperature (180-230°C) in condizioni di contenuto controllato di ossigeno o mediante l’uso di vapore. Questo processo modifica la composizione chimica delle pareti cellulari del legno: si verifica una parziale idrolisi dell’emicellulosa, la polimerizzazione della lignina e un cambiamento della struttura cristallina della cellulosa. Di conseguenza, il TMD acquisisce una serie di vantaggi:

• Riduzione dell’igroscopicità: la capacità di assorbire e rilasciare umidità diminuisce del 30-50% rispetto al legno non trattato. Ciò porta a un significativo aumento della stabilità dimensionale e a una riduzione della propensione al rigonfiamento, al ritiro e alla fessurazione (ad esempio, il ritiro tangenziale del pino dopo il termotrattamento scende dal 9% al 4-5%).
• Aumento della resistenza alla biodegradazione: i cambiamenti nella composizione chimica rendono il TMD poco attraente per funghi e batteri, aumentandone la resistenza al marciume fino alla classe 1-2 (molto resistente/resistente) secondo EN 350-2.
• Migliore resistenza ai raggi UV: sebbene il TMD sia ancora soggetto all’ingrigimento sotto l’effetto dei raggi UV, il processo di degradazione della lignina avviene in modo leggermente più lento e la superficie diventa più uniforme.
• Cambiamento di colore: il legno acquisisce una piacevole tonalità marrone scuro in tutto il suo spessore.

Altri metodi di modifica includono il legno acetilato (Accoya), in cui i gruppi idrossilici del legno vengono sostituiti da gruppi acetilici, rendendolo estremamente stabile e durevole (classe di resistenza 1). Esiste anche il legno compresso, che viene sottoposto a compattazione meccanica, aumentandone densità e durezza. Queste tecnologie, sebbene più costose, offrono il massimo livello di protezione e sono efficaci per l’applicazione in condizioni estreme, dove i requisiti di durabilità sono criticamente elevati.

L’utilizzo del legno modificato, in combinazione con soluzioni costruttive competenti, consente di prolungare significativamente la vita utile delle strutture in legno e di preservarne l’aspetto estetico senza la necessità di una manutenzione frequente.

Anche utilizzando legno di alta qualità e tecnologie moderne, una progettazione e un montaggio scorretti possono portare al degrado prematuro delle strutture in legno. Esaminiamo gli errori più comuni, particolarmente rilevanti nelle condizioni del clima mutevole ucraino, e i modi per prevenirli.

1. Protezione costruttiva insufficiente. Uno degli errori più frequenti è ignorare o utilizzare in modo insufficiente le sporgenze del tetto, i gocciolatoi e le intercapedini di ventilazione. Ad esempio, sporgenze del tetto ridotte causano l’esposizione diretta della facciata alla pioggia e a un’intensa insolazione, accelerandone il degrado. Soluzione: progettare sporgenze del tetto di almeno 600-800 mm per gli edifici a un piano, utilizzare gocciolatoi su tutte le superfici orizzontali e garantire un’intercapedine di ventilazione minima di 20-40 mm per le facciate secondo la DBN V.2.6-31:2021.

2. Scelta errata del legno. Utilizzo di essenze a bassa resistenza naturale (ad esempio pioppo, tiglio) per elementi esterni senza un trattamento adeguato. Soluzione: scegliere essenze ad alta resistenza naturale (larice, quercia) o legno modificato (legno termico). Per le essenze meno resistenti, applicare obbligatoriamente un trattamento antisettico profondo e rivestimenti protettivi resistenti ai raggi UV.

3. Preparazione scadente del legno. Montaggio di legno non stagionato (umidità superiore al 20%). Il legno non stagionato è soggetto a un ritiro intenso, fessurazioni, incurvamenti e a un rapido sviluppo della biodegradazione. Soluzione: utilizzare legno essiccato in camera con un’umidità del 12-18% per l’applicazione esterna.

4. Assenza di protezione delle testate. Le testate del legno sono i punti più vulnerabili alla penetrazione dell’umidità. Soluzione: proteggere tutte le testate esposte con appositi sigillanti per testate, vernici, oppure chiuderle costruttivamente.

5. Fissaggio scorretto. Utilizzo di fissaggi inadeguati (acciaio comune anziché inossidabile) o distanza insufficiente del fissaggio dai bordi. Gli elementi metallici devono essere in acciaio inossidabile A2/A4, per evitare la corrosione e le relative macchie sul legno. Soluzione: utilizzare fissaggi in acciaio inossidabile o alluminio, con una distanza minima di 20 mm dalla testata e di 15 mm dal bordo per il planken.

6. Rivestimenti protettivi di scarsa qualità. Utilizzo di materiali vernicianti che formano una pellicola compatta, che poi si stacca a causa del movimento del legno, oppure assenza di filtri UV. Soluzione: applicare oli permeabili al vapore, lasure, cere con filtri UV e additivi antisettici. Rinnovare regolarmente il rivestimento secondo le raccomandazioni del produttore (di norma una volta ogni 2-5 anni). Ad esempio, per garantire la durabilità è importante scegliere materiali di qualità, come avviene nella costruzione delle case A-Frame, dove ogni elemento viene selezionato tenendo conto dei carichi operativi.

La durabilità di una facciata in legno non è determinata solo dalla sua capacità di resistere all’influenza dei fattori esterni, ma anche dalla misura in cui conserva la propria attrattiva estetica e funzionalità nel tempo. Si tratta di un indicatore complesso che integra tutti gli aspetti esaminati in precedenza: dalla scelta dell’essenza legnosa e della sua modifica, fino all’accurata progettazione dei nodi costruttivi e al corretto montaggio.

Nel clima ucraino, dove le escursioni termiche possono raggiungere i 40-50°C nell’arco dell’anno e l’umidità varia dal 40% in estate al 90% in inverno, alle facciate in legno vengono posti requisiti elevati. È importante comprendere che l’‘invecchiamento’ del legno è un processo inevitabile, ma può essere controllato e rallentato. L’utilizzo di legno termotrattato o di essenze ad alta resistenza naturale, come il larice siberiano, fornisce una base primaria per la durabilità. Ad esempio, il TMD di classe D (trattamento a 212°C) ha una vita utile prevista in condizioni esterne di oltre 30 anni senza significativa biodegradazione, mentre il pino non trattato solo di 5-10 anni.

È di importanza critica la protezione architettonica: ampie sporgenze del tetto che proteggono la facciata dalla pioggia e dal sole diretti, intercapedini ventilate per una rapida essiccazione e gocciolatoi che allontanano l’acqua dalla superficie. Questi elementi devono essere integrati nel progetto fin dalle prime fasi. Ad esempio, la sporgenza ottimale del tetto per una casa a due piani deve essere di almeno 1-1,2 metri, il che garantirà ombra e protezione dalle precipitazioni per una parte significativa della parete.

I rivestimenti protettivi, come gli oli permeabili al vapore o le lasure con filtri UV, svolgono il ruolo di barriera aggiuntiva. Non formano una pellicola compatta che si staccherebbe, ma penetrano nei pori del legno, proteggendolo dall’umidità e dalla radiazione UV. Il rinnovo regolare di tali rivestimenti (una volta ogni 3-5 anni) è parte integrante della manutenzione, che garantisce la conservazione dell’aspetto estetico e delle proprietà protettive. Anche la costruzione di case in legno lamellare richiede attenzione alla protezione esterna, nonostante l’elevata stabilità del materiale stesso.

Pertanto, il raggiungimento della durabilità di una facciata in legno non è un’azione unica, ma un sistema di soluzioni interconnesse che iniziano con una profonda comprensione del materiale e terminano con una manutenzione regolare. Solo un simile approccio garantirà che la facciata in legno duri per decenni, conservando la sua bellezza e funzionalità nelle condizioni del clima ucraino.