Prove in sito su elementi in legno: indagini e diagnostica

Prove in sito su elementi in legno: indagini e diagnostica

Prove in sito su elementi in legno

Come la muratura anche il legno è un materiale macroscopicamente disomogeneo e fortemente anisotropo; può però essere definito ortotropo dal momento che le sue caratteristiche meccaniche di resistenza e rigidezza dipendono fortemente dall’orientamento delle fibre che lo compongono (Fig.1).

La cultura costruttiva italiana ha da sempre sfruttato queste caratteristiche per scopi e finalità funzionali estremamente variegati. In ambito strutturale gli elementi realizzati in legno che hanno trovato in passato (ma trovano tutt’oggi) grande sviluppo e diffusione si possono sostanzialmente ricondurre alla costruzione di coperture ed impalcati di piano, anche se non è raro ritrovare in talune realtà urbane, rurali e montane anche edifici con componenti verticali portanti (pareti, pilastri) fabbricati con questo materiale.

Quasi superfluo e sicuramente in questa sede riduttivo, poi, sottolineare l’importanza ricoperta dall’utilizzo del legno in ogni aspetto collegato all’universo dei beni storico-monumentali in cui, oltre a funzioni di carattere squisitamente strutturale, anche in combinazione con altre tecnologie costruttive, ha consentito, nel nostro Paese, la realizzazione di opere d’arte e di finiture ornamentali di pregio incommensurabile e valore inestimabile.

Prove in sito su elementi in legno

Fig.1_Le tre principali direzioni di resistenza del legno_©Diagnostica delle strutture esistenti – Maggioli Editore

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Prove in sito su elementi in legno: perché sono indispensabili?

Le prove in sito su elementi in legno, in tutto questo, diventano ovviamente fondamentali per la valutazione dell’integrità o, comunque, dello stato di conservazione di elementi lignei di ogni tipo, sia per scopi di salvaguardia o recupero delle funzioni statiche a loro demandate sia per il mantenimento e la protezione del valore storico-culturale di un patrimonio immenso, distribuito in edifici di culto o di rappresentanza, in palazzi, in strutture monumentali civili o militari e in qualsivoglia altro manufatto testimonianza del nostro passato e della maestria dei nostri predecessori.

Mai come per il “materiale legno” un’accurata ed approfondita campagna diagnostica risulta indispensabile per poter valutare e “progettare” i successivi interventi di consolidamento e/o restauro.

Nella dialettica comune, spesso, il legno viene definito “vivo” perché con il passare del tempo si adatta all’ambiente in cui è immerso, alla tipologia costruttiva con cui è stato realizzato ed alla funzione per cui è stato pensato.

Come ogni altro materiale (ma probabilmente ancor di più) risente quindi dell’età di costruzione se non altro perché da essa dipende una maggiore o minore probabilità che sia stato coinvolto in fenomeni deteriorativi sostanzialmente categorizzabili in:

1) stress di tipo meccanico direttamente correlabili all’utilizzo (proprio o a volte improprio) mutato nel tempo, ai carichi gravanti, ai fenomeni ciclici e di fatica, ecc. (Fig.2);

Prove in sito su elementi in legno

Fig.2_Rottura per eccesso di carico puntuale_©Diagnostica delle strutture esistenti – Maggioli Editore

2) attacchi chimico-fisici per effetto dell’ambiente ospitante, a seguito di manutenzioni inidonee o assenti e di aggressione da parte di agenti patogeni di tipo biologico (Fig.3).

Prove sito legno

Fig.3_Attacchi biologici_©Diagnostica delle strutture esistenti – Maggioli Editore

Entrambe le categorie di danno producono la riduzione delle caratteristiche geometrico-meccaniche dell’elemento e la conseguente diminuzione dei margini di sicurezza, sia locale che globale, della porzione strutturale di cui esso è parte integrante.

In questo caso, quindi, il concetto di stato di conservazione è strettamente legato a quello di idoneità o funzionalità strutturale e va indagato a fondo per poterne identificare con chiarezza le cause di degrado e progettare, di conseguenza, gli interventi di conservazione o consolidamento e rinforzo necessari.

Fra le principali metodologie d’indagine relative sia alla fase di verifica visiva sia a quella strumentale. Nello specifico:

  • verifica ed ispezione visiva
  • prova di resistenza alla penetrazione con Resistograph®
  • misura del contenuto di umidità
  • prova ultrasonica a bassa frequenza
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Prove in sito su elementi in legno: l’approccio diagnostico

Le due norme principali che regolano l’approccio diagnostico in ambito storico-monumentale, ma che possono essere facilmente utilizzate anche per elementi lignei non necessariamente tutelati o di pregio, sono:

  • UNI 11119:2004 “Beni culturali – Manufatti lignei – Strutture portanti degli edifici – Ispezione in situ per la diagnosi degli elementi in opera”, e, secondariamente, più indirizzata verso i successivi interventi di recupero:
  • UNI 11138:2004 “Beni culturali – Manufatti lignei – Strutture portanti degli edifici – Criteri per la valutazione preventiva, la progettazione e l’esecuzione degli interventi”.

La norma UNI 11119:2004 offre importanti spunti e consente un approccio metodologicamente valido e coerente anche in ambito “civile” e, più specificatamente, strutturale, sottolineando come scopo delle verifiche e dei controlli in situ “… l’ottenimento delle informazioni sottoelencate relative a ciascun elemento ligneo portante facente parte della struttura oggetto d’ispezione, al fine di valutarne l’integrità e le prestazioni …” (1).

Il processo diagnostico può allora, in sintesi, essere suddiviso in:

  • ispezioni di tipo visivo,
  • ispezioni di tipo strumentale,

che, sempre in accordo con la norma, debbono essere articolate e operate sinergicamente al fine di:

  • a) identificare primariamente la specie legnosa. Riferimento: norma UNI 11118:2004 “Beni culturali – Manufatti lignei – Criteri per l’identificazione delle specie legnose”;
  • b) valutare lo stato igrometrico del legno e la presenza di eventuali gradienti di umidità. Riferimenti: norma UNI 11204:2007 “Beni culturali – Manufatti lignei – Determinazione dell’umidità”, norma UNI EN 13183-1:2003 “Umidità di un pezzo di legno segato – Determinazione tramite il metodo per pesata”, norma UNI EN 13183-2:2003 “Umidità di un pezzo di legno segato – Stima tramite il metodo elettrico”, norma UNI EN 13183-3:2003 “Umidità di un pezzo di legno segato – Stima tramite il metodo capacitivo”;
  • c) riconoscere e classificare il rischio biologico presente o potenziale. Riferimenti: norma UNI EN 335-1 “Durabilità del legno e dei prodotti a base di legno – Definizione delle classi di rischio di attacco biologico – Generalità”, norma UNI EN 335-2 “Durabilità del legno e dei prodotti a base di legno – Definizione delle classi di rischio di attacco biologico – Applicazione al legno massiccio”;
  • d) rilevare la geometria e la morfologia dell’elemento ligneo identificando univocamente la posizione di danni, difetti o fenomeni di deterioramento e degrado presenti, descrivendone le caratteristiche, il tipo e l’estensione;
  • e) registrare geometria, forma e dimensione delle zone critiche e delle sezioni critiche ove la norma intende per:

zone critiche: le parti di un elemento ligneo in opera con dimensione (parallelamente a quella massima dell’elemento) non minore di 150 mm che per difettosità, posizione, stato di conservazione e/o stato di sollecitazione definito attraverso analisi statica, siano giudicate rilevanti ai fini della diagnosi;

sezioni critiche: le sezioni trasversali rappresentative delle singole zone critiche, su cui debbono essere specificati e riportati tutti i dati significativi relativi alle difettosità presenti;

  • f) classificare ciascun elemento secondo la propria resistenza meccanica espressa nel suo complesso e/o nelle singole zone critiche secondo la metodologia prevista al punto 7.5.1.3 della norma UNI 11119:2004 stessa ed il relativo prospetto 1.

L’articolo è tratto dal volume “Diagnostica delle strutture esistenti” di Alessandro Battisti, edito da Maggioli Editore.

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