COMPORTAMENTO STAGIONALE DEL LEGNO

L'igroscopicità del legno è la sua capacità di assorbire e rilasciare umidità dall'ambiente circostante. Questa proprietà è fondamentale per comprendere il comportamento stagionale del materiale. Il legno tende a raggiungere un'umidità di equilibrio con l'aria che lo circonda. In Ucraina, dove le oscillazioni stagionali di umidità e temperatura sono significative (dal 30% in inverno al 90% in estate), il legno si adatta costantemente. Quando assorbe umidità si rigonfia, mentre quando la rilascia si ritira, il che porta a variazioni delle sue dimensioni e forma.

L'anisotropia, a sua volta, significa che le proprietà del legno, inclusa la deformazione dovuta al cambiamento di umidità, differiscono a seconda della direzione delle fibre. Le variazioni dimensionali maggiori si verificano in direzione tangenziale (fino al 10%), quelle minori in direzione radiale (fino al 5%), e sono praticamente assenti lungo le fibre (fino allo 0,1-0,3%). Queste differenze nelle deformazioni possono causare tensioni interne, deformazioni a curvatura e fessurazioni, se il materiale non è stato adeguatamente preparato o se le strutture non prevedono la compensazione di questi movimenti. Ad esempio, per il pino silvestre (Pinus sylvestris), il coefficiente di ritiro tangenziale può raggiungere lo 0,25-0,3% per ogni punto percentuale di variazione dell'umidità, mentre quello radiale lo 0,15-0,2%. La norma ДСТУ Б В.2.6-189:2013 "Strutture in legno. Disposizioni generali" richiede di tenere conto di queste deformazioni nella progettazione. Una considerazione errata dell'igroscopicità e dell'anisotropia può portare a difetti strutturali, riduzione delle prestazioni di esercizio e riduzione della vita utile dell'edificio.

Ciò è particolarmente critico per gli elementi esterni degli edifici, come il montaggio del tetto, dove gli sbalzi di temperatura e umidità sono più intensi. Di conseguenza, la scelta del tipo corretto di legno e della sua lavorazione, nonché una progettazione ingegneristicamente ponderata dei nodi capaci di "respirare", sono elementi chiave per garantire la stabilità e la durabilità delle strutture in legno. Il controllo dell'umidità iniziale del legno (idealmente 12±2%) prima del montaggio riduce significativamente i rischi di deformazioni significative successive.

Il legno lamellare, o Glued Laminated Timber (GLT), di classe di resistenza GL24h, è una delle soluzioni più efficaci per minimizzare il comportamento stagionale del legno. La sua produzione avviene secondo la norma europea EN 14080:2013 "Strutture in legno. Legno lamellare incollato. Requisiti". Questa tecnologia prevede l'incollaggio di singole lamelle (tavole piallate) in direzione parallela alle fibre sotto alta pressione, utilizzando colle resistenti all'acqua (ad esempio a base di melamina-urea-formaldeide o poliuretaniche). Ogni lamella, prima dell'incollaggio, viene sottoposta a un'accurata selezione, essiccazione fino a un'umidità controllata (generalmente 10-12%) e calibratura.

Il vantaggio principale del legno lamellare risiede nella sua stabilità dimensionale significativamente superiore rispetto al legno massiccio. Grazie alla struttura multistrato e alla disposizione con orientamento incrociato degli anelli annuali delle lamelle, le tensioni interne generate dal cambiamento di umidità vengono efficacemente compensate. Ciò minimizza i rischi di curvatura, fessurazione e ritiro. La classe GL24h indica una resistenza caratteristica minima a flessione di 24 N/mm², il che conferma le sue elevate capacità portanti. Il coefficiente di dilatazione lineare del legno lamellare in direzione trasversale, al variare dell'umidità, può essere 2-3 volte inferiore rispetto al legno massiccio, il che lo rende ideale per le case in legno lamellare, dove la stabilità geometrica è importante.

Il processo di essiccazione delle lamelle a bassa umidità riduce significativamente le successive variazioni dimensionali sotto l'influenza delle condizioni di esercizio. Inoltre, grazie all'assenza di grandi difetti (nodi, fessure) e all'omogeneità del materiale, il legno lamellare dimostra una maggiore resistenza al degrado biologico e permette di realizzare elementi di grandi sezioni e lunghezze senza la necessità di utilizzare tronchi di grande diametro. Ciò amplia notevolmente le possibilità architettoniche e garantisce la durabilità delle strutture. L'uso del legno lamellare GL24h è una soluzione di riferimento per l'edilizia in legno moderna, in particolare nelle regioni con marcati cambiamenti stagionali.

Una corretta progettazione dei nodi di fissaggio è di importanza critica per garantire l'integrità strutturale e la durabilità delle strutture in legno, in particolare nel contesto dei cambiamenti stagionali del legno. Poiché il legno si espande e si contrae, i nodi statici e "rigidi" possono generare tensioni eccessive, che portano a fessurazioni, deformazioni e indebolimento dei collegamenti. Pertanto, gli approcci moderni alla progettazione prevedono l'uso di nodi "respiranti" o deformabili, che permettono agli elementi di muoversi liberamente in determinate direzioni, compensando la variazione dimensionale.

Ciò si ottiene mediante diverse soluzioni ingegneristiche: l'uso di fissaggi metallici speciali con fori ovali per bulloni o perni, che consentono piccoli spostamenti lineari; l'impiego di elementi a molla o guarnizioni di compensazione; nonché l'introduzione di fissaggi nascosti, che non alterano visivamente l'estetica ma garantiscono funzionalmente la mobilità. Ad esempio, negli elementi verticali, come i montanti in legno lamellare, si possono utilizzare supporti scorrevoli, che permettono un assestamento controllato. Per i collegamenti di travi e colonne si utilizzano spesso fissaggi a "coda di rondine" o piastre metalliche con asole allungate, che garantiscono il gioco necessario.

Un esempio di analisi dettagliata di un nodo può essere il collegamento tra parete e fondazione, oppure il collegamento del sistema di travi del tetto con il cordolo (mauerlat). In questi nodi è importante prevedere non solo la resistenza, ma anche la possibilità di scorrimento o rotazione controllati degli elementi. Per i nodi esterni, esposti direttamente alle precipitazioni, è necessario utilizzare membrane impermeabilizzanti o sigillanti speciali che mantengano l'elasticità per tutta la durata di esercizio. La norma ДБН В.2.6-161:2010 "Strutture di edifici e opere. Strutture in legno" contiene i requisiti per la progettazione dei nodi che tengono conto delle deformazioni termo-igrometriche. La scelta del tipo di fissaggio e della sua struttura deve basarsi sui carichi di calcolo, sulle dimensioni degli elementi, sul tipo di legno e sull'intervallo previsto di variazioni termo-igrometriche nella regione, ad esempio per le case in stile Fachwerk, dove il legno svolge un ruolo estetico e strutturale chiave.

La tenuta all'aria dell'involucro dell'edificio, misurata con il valore n50 (numero di ricambi d'aria all'ora con una differenza di pressione di 50 Pa), è uno dei parametri più importanti per garantire l'efficienza energetica e il comfort del microclima interno. Il comportamento stagionale del legno, in particolare il suo ritiro e rigonfiamento, può influire in modo significativo su questo valore. Il ritiro del legno nel periodo freddo e secco dell'anno porta alla formazione di microfessure nei giunti e nei nodi che in precedenza erano a tenuta, mentre il rigonfiamento nel periodo umido può portare a una compressione eccessiva delle guarnizioni e al loro danneggiamento oppure, al contrario, alla chiusura delle fessure.

Ciò è particolarmente rilevante per le tradizionali case in legno massiccio o in tronco profilato, dove l'elevato numero di giunti rappresenta potenziali vie per l'infiltrazione incontrollata dell'aria. Negli edifici in legno lamellare, grazie alla sua elevata stabilità geometrica, questi rischi si riducono significativamente, ma non si eliminano completamente. Anche deformazioni minime possono compromettere l'integrità degli strati di barriera al vapore e all'aria, aumentando il valore n50 e causando significative perdite di calore per infiltrazione.

Per raggiungere elevati standard di tenuta all'aria, come quello richiesto per gli edifici in classe Passive House (n50 < 0,6 h⁻¹), è di importanza critica adottare un approccio integrato. Ciò comprende l'uso di membrane di alta qualità per la barriera al vapore e all'aria, l'accurata sigillatura di giunti e cuciture con nastri speciali, nonché l'uso di guarnizioni elastiche in tutti i giunti e nodi deformabili. Una fase importante è l'esecuzione di test aerodinamici (Blower Door Test) dopo il completamento dell'involucro termico, per individuare ed eliminare tutte le possibili perdite. Garantire un'elevata tenuta all'aria permette ai sistemi di recupero di calore, come il sistema di ventilazione con recupero di calore, di funzionare in modo più efficiente, il che è alla base della costruzione di edifici energeticamente efficienti in Ucraina.

Il clima ucraino è caratterizzato da significative oscillazioni stagionali di temperatura e umidità, il che crea sfide particolari per l'edilizia in legno. Per garantire la durabilità e la stabilità delle strutture, è necessario integrare misure complesse in tutte le fasi del ciclo di vita dell'edificio.

1. Scelta del materiale: La priorità va data a materiali legnosi ingegnerizzati, come il legno lamellare GL24h o i pannelli XLAM, che hanno umidità controllata ed elevata stabilità dimensionale. Ciò riduce le deformazioni iniziali e la formazione di fessure. Per l'Ucraina, l'umidità iniziale ottimale del legno per le strutture portanti è del 12±2%.
2. Progettazione e definizione dei nodi: Utilizzate nodi di fissaggio "flottanti" o deformabili, che permettano agli elementi piccoli movimenti. Utilizzate fissaggi metallici con rivestimento anticorrosivo (zincatura a caldo, acciaio inossidabile) e garantite obbligatoriamente la protezione delle testate del legno dal contatto diretto con l'umidità.
3. Protezione del legno: L'applicazione di soluzioni sistemiche per la protezione del legno comprende: impregnazioni antisettiche per la protezione dagli attacchi biologici (funghi, insetti), rivestimenti ignifughi (secondo la norma ДБН В.1.1-7:2016 "Sicurezza antincendio degli edifici") e rivestimenti finali idrorepellenti (vernici, pitture, oli) con filtri UV.
4. Barriera all'acqua e al vapore: Tutte le strutture di involucro esterne devono avere un contorno continuo di barriera all'acqua e al vapore. È importante garantire una corretta sovrapposizione delle membrane e un'accurata sigillatura delle giunzioni con nastri speciali, che mantengano l'elasticità in caso di oscillazioni termiche.
5. Ventilazione delle strutture: Garantire intercapedini ventilate nelle pareti e nelle coperture previene l'accumulo di condensa e mantiene il legno asciutto. Ciò è fondamentale per la durabilità. Le intercapedini devono essere di almeno 20-40 mm.
6. Montaggio: Il rigoroso rispetto della tecnologia di montaggio, l'uso di fissaggi e materiali di qualità per la sigillatura, nonché il controllo dell'umidità del legno direttamente in cantiere, sono garanzia di successo. Ad esempio, l'umidità del legno lamellare al momento del montaggio non deve superare il 15%.

Il rispetto di queste raccomandazioni permetterà di ridurre al minimo i rischi legati al comportamento stagionale del legno e di prolungare significativamente la vita utile degli edifici in legno, preservandone l'estetica e l'efficienza energetica.

Per una comprensione chiara dei vantaggi del legno ingegnerizzato nel contesto del comportamento stagionale, esaminiamo una tabella comparativa delle caratteristiche chiave del legno massiccio tradizionale e del legno lamellare GL24h, relative alla loro stabilità e alle deformazioni.

Come si evince dalla tabella, il legno lamellare GL24h dimostra una stabilità dimensionale significativamente superiore e una minore tendenza alle deformazioni rispetto al legno comune. Ciò si ottiene grazie all'umidità controllata delle lamelle, alla struttura multistrato che neutralizza l'anisotropia e all'uso di colle di qualità. Questi vantaggi influiscono direttamente sulla durabilità della struttura, sulle sue caratteristiche termotecniche e sulla capacità di mantenere un elevato livello di tenuta all'aria per tutta la durata di esercizio. Gli investimenti nel legno lamellare si ripagano con la riduzione dei costi di esercizio e un maggiore comfort abitativo.

Dopo il completamento della costruzione, il comportamento stagionale del legno non si interrompe, ma il suo impatto si riduce significativamente grazie a strutture correttamente progettate e costruite. Tuttavia, per mantenere prestazioni di esercizio ottimali dell'edificio in legno, è necessaria una manutenzione adeguata e un monitoraggio regolare. Ciò è particolarmente importante nelle condizioni del clima ucraino, dove gli sbalzi di temperatura e umidità possono essere estremi.

Gli aspetti chiave dell'esercizio e della manutenzione comprendono:

1. Mantenimento del microclima ottimale: All'interno degli ambienti è necessario mantenere un'umidità relativa dell'aria compresa tra il 40 e il 60% e una temperatura di 18-24°C. Ciò previene l'eccessivo essiccamento o inumidimento degli elementi in legno interni. Un sistema di ventilazione efficiente con recupero di calore svolge qui un ruolo chiave, garantendo un costante ricambio d'aria senza significative perdite energetiche.
2. Ispezione regolare: L'ispezione visiva annuale delle superfici esterne in legno e dei nodi di fissaggio permette di individuare tempestivamente eventuali segni di deformazione, fessurazione o danni al rivestimento protettivo. Particolare attenzione va prestata alle testate delle travi, ai giunti d'angolo e alle zone soggette a contatto diretto con l'umidità.
3. Ripristino dei rivestimenti protettivi: I rivestimenti protettivi a base di vernice o olio hanno una durata limitata. Generalmente vanno rinnovati ogni 3-7 anni, a seconda del tipo di rivestimento e dell'intensità dell'esposizione ai fattori esterni. Ciò previene la penetrazione dell'umidità nella struttura del legno e il suo deterioramento causato dai raggi UV.
4. Protezione dall'acqua: Assicuratevi che tutti gli scarichi, le grondaie e i sistemi di drenaggio funzionino correttamente, allontanando l'acqua dalle pareti e dalla fondazione. Puliteli regolarmente da detriti e foglie per prevenire il ristagno d'acqua.
5. Controllo della tenuta all'aria: Se sono stati riscontrati segni di infiltrazione elevata (ad esempio correnti d'aria), potrebbe essere necessario ripetere il Blower Door Test ed eliminare le fessure individuate mediante sigillanti elastici o nastri speciali. Mantenere un n50 basso è garanzia di efficienza energetica dell'edificio.
6. Gestione dell'area circostante: Mantenete pulita l'area intorno alla casa, evitate l'accumulo di vegetazione vicino alle pareti, che può creare ombra e favorire l'accumulo di umidità. Anche un corretto design del paesaggio è importante per il microclima.

Il rispetto di queste raccomandazioni semplici ma efficaci permetterà di prolungare significativamente la vita utile dell'edificio in legno e di preservarne le caratteristiche originali per decenni.