Resistenza al fuoco del legno

Come già accennato in precedenti articoli, il legno si sta dimostrando sempre di più un ottimo materiale da costruzione tanto che negli ultimi anni il suo utilizzo si è diffuso a macchia d’olio su tutto il territorio nazionale. Una delle caratteristiche più apprezzate di questo materiale è senz’altro la sua capacità di resistere ai carichi di incendio, ovvero al fuoco.

Trattandosi per sua natura di un materiale altamente combustibile, è spesso ritenuto nelle costruzioni, un materiale pericoloso, soprattutto per le attività di interesse pubblico, ma è certamente un errore.
Entrando più nel dettaglio, bisogna specificare che non è propriamente il legno che brucia, ma i vapori di legno nella giusta concentrazione con l’ossigeno contenuto nell’aria; inoltre prima di bruciare, il legno deve perdere completamente l’acqua in esso contenuta sotto forma di umidità.

Se si osserva la sezione di un tronco dopo che è stato sottoposto ad un carico di incendio si possono individuare 3 strati:
1. una zona carbonizzata che è la parte più esterna direttamente investita dal calore che corrisponde allo stato di legno ormai completamente interessato dal processo di combustione;
2. una zona alterata che è un tratto intermedio di qualche millimetro di spessore che rappresenta il fronte di avanzamento del processo di combustione (temperatura a 300° C);
3. una zona inalterata che è lo strato più interno della sezione non ancora interessata da fenomeni di degradazione termica (temperatura fino a circa 100° C).

In presenza di una fonte di calore, la superficie libera del legno si riscalda provocando l’evaporazione dell’acqua che c’è al suo interno e una serie di reazioni chimiche che spezzano le molecole organiche in molecole più semplici in grado di liberarsi dalla superficie del materiale. Dopo aver liberato idrogeno e altri idrocarburi leggeri combustibili, la superficie del legno si carbonizza.

La resistenza meccanica del legno nella zona carbonizzata risulta completamente annullata, mentre nella zona intermedia, poiché non c’è stata ancora la combustione, viene progressivamente alterata ma non risulta nulla; infine nella zona inalterata, le caratteristiche meccaniche della sezione possono considerarsi praticamente invariate, infatti la loro diminuzione causata dall’aumento di temperatura è compensata dalla riduzione dell’umidità.
L’analisi termica di una sezione lignea sottoposta al fenomeno della carbonizzazione, evidenzia un gradiente termico molto elevato tra la zona carbonizzata e la zona inalterata; tale gradiente risulta indipendente sia dall’aumento della temperatura della sorgente fuoco, sia dal tempo di esposizione.
Infatti, se non si verificano distacchi dello strato carbonizzato, il calore penetra e si diffonde nella massa legnosa in maniera molto lenta e con una velocità che diminuisce all’aumentare dello spessore carbonizzato.
Nonostante il legno possieda un buon comportamento nei confronti del fuoco, esistono sistemi di protezione passiva, costituiti sostanzialmente da rivestimenti incombustibili e compatti che isolano la superficie esposta dall’azione del calore. Inoltre sono utilizzati dei trattamenti ignifughi o igni-ritardanti sulla superficie o sulle masse che agiscono direttamente sul processo di combustione del materiale impedendone o ritardandone l’accensione.

È di estrema importanza sottolineare che, nella pratica professionale, le strutture lignee fanno ricorso in modo sistematico a collegamenti realizzati in acciaio che costituiscono parti essenziali per mantenere le condizioni statiche dei fabbricati. È dunque necessario valutare anche le prestazioni dei collegamenti sotto l’azione dell’incendio poiché proprio questi rappresentano il punto debole del sistema costruttivo.
Le parti metalliche infatti costituiscono un elemento di trasmissione del calore anche all’interno degli elementi lignei ed inoltre possono presentare deformazioni non compatibili con la statica globale del fabbricato. Per questi motivi i collegamenti devono essere adeguatamente progettati utilizzando o il legno stesso o altri sistemi di protezione.

Articolo dell’Ing. Stefano Valentini


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