Problematiche sulle strutture lignee poste all'esterno

Quali sono i fattori di rischio per i legni esposti all'esterno? 

Il primo fattore di rischio per i legni esposti all’esterno sono le radiazioni solari, che provocano l’ingrigimento delle fibre superficiali; il fenomeno è dovuto al fatto che, mediante un processo fotochimico, i raggi ultravioleti (U.V.) causano la decomposizione della lignina, nonché alterazione nelle resine e nelle sostanze coloranti contenute nel legno.

La lignina così degradata diventa solubile e viene dilavata dalla pioggia, scomparsa la lignina (di colore marrone chiaro), resta solo la cellulosa che ha appunto un colore grigio – biancastro.

In questo modo, tra l’altro, si verifica una notevole perdita di cellule legnose il che conferisce alla superficie del legno il cosiddetto “effetto spugna”; questo causa in pratica un considerevole aumento del potere assorbente, per cui il legno, assorbendo ed espellendo grandi quantità d’acqua, è soggetto alla formazione di fessure e deformazioni di vario tipo in relazione alla disposizione della venatura ed alla presenza di nodi. Analizzando un elemento strutturale di legno (massiccio o lamellare incollato), messo in opera in equilibrio igroscopico con l’ambiente, l’effetto delle intemperie può essere descritto in modo semplificato come un’azione ciclica ed irregolare di essiccazione ed umidificazione del materiale.

L’azione diretta dell’acqua meteorica sulla superficie esposta porta ad un assorbimento dell’acqua nella zona della sezione immediatamente sottostante alla superficie (in genere qualche centimetro di profondità) e ne consegue un elevato gradiente di umidità e, a causa del rigonfiamento della zona superficiale, la presenza di coazioni possono portare ad un collasso locale del materiale (fenditure).
Dopo la cessazione dell’evento meteorico, in presenza di irraggiamento solare diretto, questa zona superficiale tende a riportarsi rapidamente in equilibrio igroscopico con l’ambiente, rilasciando l’acqua all’esterno.
Il fenomeno di essiccazione è accelerato dalla maggiore conducibilità termica del legno umido e questo determina un ritiro maggiore della zona superficiale rispetto alle zone interne.

Di conseguenza nella zona di superficie si formano facilmente delle fessurazioni, anche di piccole dimensioni, ma permanenti e irreversibili; le fessurazioni superficiali rimangono presenti anche nel caso di ritorno dell’umidità del legno nelle condizioni iniziali, facilitando la penetrazione dell’acqua, con eventi successivi, più in profondità nella sezione.

Il fenomeno ciclico di degrado prosegue quindi per strati sempre più profondi, aggravato da un aumento progressivo ed inevitabile dell’umidità del legno, in quanto l’assorbimento dell’acqua è comunque più rapido rispetto all’essicazione del materiale.

Il contenuto di acqua può anche facilmente superare il limite del 20% / 25% all’interno della sezione, contribuendo all’instaurarsi di condizioni favorevoli allo sviluppo di funghi.
A tale fenomeno sono sottoposti tutti gli elementi di grandi dimensioni, direttamente esposti alle intemperie e la cui sezione è così grande da non permettere il ritorno dell’umidità al di sotto del valore critico di umidità del 20%, di conseguenza il materiale può degradarsi dall’interno senza presentare sintomi esterni di allarme.

Nel tempo gli agenti atmosferici possono portare alla comparsa di fenomeni fessurativi

La superficie delle travi in legno lamellare se direttamente esposte alla luce del sole ed agli agenti atmosferici presenteranno nel tempo oltre al fenomeno dell’ingrigimento anche fenomeni di fessurazione longitudinale sul legno dovuti ad una maggiore essiccazione dello strato più esterno della trave, ma che, quasi sempre non riguarda l’intera sezione della trave e quindi queste fessure non destano preoccupazioni sulle conseguenze da un punto di vista strutturale .

Il solo fatto che queste fessure siano molto spesso concomitanti con le superfici incollate fra le lamelle non deve necessariamente indicare la presenza di un problema o di un difetto di produzione o strutturale.
Il differente comportamento al ritiro o al rigonfiamento in caso di variazioni di umidità del legno , problema che non possono essere evitate nemmeno all'interno di edifici o in condizioni di produzione o di montaggio (anche prestando tutte le attenzioni possibili), può portare infatti alla formazione di fessure sulle superfici laterali delle travi di legno lamellare.

Le fessurazioni possono essere presenti in numero elevato, senza per questo dover destare preoccupazione, a condizione che siano limitate nella ampiezza e nella profondità , cioè a condizioni che si tratti effettivamente di fessure da ritiro e che siano effettivamente superficiali e non dovute a problematiche di incollaggio.

Se le fessure sono di ampiezza e numero importanze o addirittura sotto forma di apertura delle superfici incollate (corrispondenti cioè ad una fessurazione della lamella del legno), ma dello strato molto sottile di colla o resina - sono invece sintomo di un problema molto più grave e possono anche mettere in discussione la capacità portante della orditura lignea e lo stato generale dell'elemento di legno lamellare oggetto di rilievo.

Come valutare al meglio la presenza di fenomeni di delaminazione

Valutare l’importanza delle fessure che si possono manifestare sulla superficie di una trave in legno lamellare non è possibile senza un’analisi diretta e accurata della situazione, il tutto richiede una comprovata esperienza in materia.
Questa valutazione deve stabilire prima di tutto il tipo di fessure presenti e la loro causa, con questa base si valuta l'eventuale presenza di un difetto strutturale o di cause naturali dovute al materiale legno.

La presenza di fenomeni di delaminazione (cioè di fessure in corrispondenza della linee di colla tra una lamella e l’altra), non sempre è indice di un problema di base del prodotto legno lamellare e che può essere stato originato da una non corretta essiccazione delle lamelle che formano la trave, da problemi di incollaggio o da una composizione non ottimale delle lamelle all’interno della trave.

La normativa fissa i requisiti minimi di produzione di una trave di legno lamellare, le norme UNI EN prescrivono di disporre le tavole tangenziali all’interno della trave con la curvatura degli anelli rivolta verso lo stesso lato.

Nel caso di classe di servizio 3 (cioè di elementi posti all’esterno senza protezione) le tavole esterne devono avere il lato del midollo rivolto verso l’esterno: infatti le fessurazioni da ritiro si sviluppano sulla faccia opposta della tavola, dove la presenza dell’incollaggio funge da elemento di contrasto all’apertura di fessure e da presidio alla penetrazione di acqua.
Infatti anche la presenza di lamelle poco stagionate determina la formazione di fessure da ritiro interne, visibili in una sezione trasversale della trave ma non sulle superfici esterne.

L’utilizzo invece di tavole con orientazione prevalentemente radiale e non stagionate determina invece fessurazioni da ritiro lungo i bordi e tra le lamelle.
Di fondamentale importanza è una corretta stagionatura delle tavole che costituiscono le lamelle che compongono la trave lamellare.

La norma prescrive che per legname non trattato, all’assemblaggio, l’umidità in ogni lamella deve essere compresa tra l’10% e il 14%,inoltre l’intervallo di umidità delle lamelle in un elemento di legno lamellare non deve essere maggiore del 4%.

Le norme UNI EN prescrivono alcuni requisiti minimi per gli adesivi utilizzati nelle strutture portanti di legno, oltre alle prove di laboratorio atte a verificare l’efficacia della resistenza dei giunti incollati.

Tra queste prove esistono alcune procedure di controllo di produzione che comprendono anche prove di delaminazione: il parametro di controllo viene valutato come percentuale di fessurazione nel piano di incollaggio lungo le sezioni trasversali in seguito a cicli di invecchiamento accelerato.

Si tratta di un'analisi che viene eseguita su campioni di piccole dimensione in laboratorio e che viene impiegata esclusivamente per valutare la qualità dell'incollaggio del legno lamellare ed è prescritta durante le fasi di controllo di qualità della produzione.

Una serie di norme europee disciplinano la qualità e le prestazioni del materiale legno lamellare incollato; ma nessuna di queste norme dà indicazioni su come valutare un elemento di legno lamellare posato e in stato di servizio rispetto alla presenza di eventuali fessure.

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Nei prossimi paragrafi, oltre a proseguire l'analisi sullo stato di degrado del legno, verranno enunciate le conclusioni della trattazione.