Conoscere il legno: classificazione o diagnostica strumentale?

Vi proponiamo un nuovo gentile contributo di Gerolamo Stagno e Linda Secondini, dedicato alla differenza tra diagnosi e classificazione del legno, sempre nell´ottica di approfondire e conoscere, in maniera oggettiva e del tutto professionale, il materiale legno.

<<Ringraziamo la Redazione di WOODLAB per averci offerto questo spazio per un nuovo contributo sulla conoscenza della “Materia Lignae”.

Il titolo suggerisce che l’articolo dovrebbe contenere una descrizione delle procedure tecnico-analitiche per definire lo stato di conservazione di un elemento di legno, in particolare se questo svolge un ruolo strutturale.

Oggi, oramai, si utilizza molto il termine codice di pratica per definire una serie di azioni teorico-applicative di prassi per risolvere o dare soluzione anche costruttiva o ripartiva ad un’arte edificatoria.

Non dobbiamo però dimenticare l’apporto della manualistica costruita sulla base dell’esperienza.

Talvolta però, quanto scritto sui libri, non è oggetto d’interpretazione ma di applicazione troppo alla “lettera” senza prima porsi interrogativi; lo stesso accade con i software moderni di modellazione dai quali si ottengono risultati senza nemmeno averne compreso il senso.

I modelli di calcolo sono strumenti di grandi potenzialità, usati per risolvere complessi calcoli progettuali, ma se non vengono preventivamente compresi e conosciuti nei loro meccanismi computazionali, possono portare a risultati che mettono in crisi le ipotesi progettuali, talvolta stravolgendole.

Il problema non è il Programma in se stesso, ma il suo corretto uso che non deve mai sostituirsi al cervello umano.

Ci si domanda il perché di questa digressione culturale e che cosa abbia a che fare con il Legno; ebbene, tra i tanti metodi tecnologici per la Conoscenza del Legno, può essere adottato un Codice di Pratica che unisca le conoscenze del legno a livello anatomico, fisico, chimico, meccanico, tecnologico, alle risposte puntuali fornite da applicazioni strumentali.

Il legno, in qualsiasi forma si presenti (massiccio, lamellare, micro lamellare, derivati come LVL PSL OSB, pannelli estrusi o in fibra e altri nella numerosa famiglia sempre in espansione) mantiene sempre una caratteristica, quella di essere un materiale naturale*.

*T.Hugues, L.Steiger, J Weber, PRAXIS Legno, Ediz Italiana a cura di E.De Angelis UTET Scienze e Tecniche, 2007, Milano

Con i sistemi produttivi di oggi vi è il tentativo di governare il legno dal suo taglio in poi attraverso lavorazioni industriali che permettano di conformare i comportamenti reologici al fine di averne l’assoluto controllo, così come è possibile con qualsiasi altro materiale prodotto artificialmente, quale, ad esempio, l’acciaio.

Purtroppo ciò non è possibile ed il tempo ci dimostra come ogni elemento subisca un processo di degrado con conseguente riduzione della propria durabilità, fenomeno accelerato esponenzialmente se non viene applicata una corretta progettazione ed una manutenzione adeguata.

Accade, in molte occasioni, di trovare capitolati con specifiche tecniche che richiedono di eseguire forme di diagnosi che comportano l’applicazione a campione di precise tipologie di indagini strumentali.

Questo procedere non è corretto e soprattutto non esauriente per l’identificazione dei valori caratteristici e dei profili resistenti come richiesto dalle NTC (nella quale gli Articoli della Norma, per la formulazione della Sicurezza degli elementi lignei, rimandano ad applicazione di prassi consolidate senza entrare nel merito delle stesse).

Il primo strumento è la Procedura di Classificazione a Vista del Legno Strutturale che comporta un’elencazione delle principali difettologie ed alterazioni del materiale legno, ove le prime sono ascrivibili alla natura del singolo elemento ligneo mentre le seconde sono dovute ai criteri di conservazione.

Considerando quindi il legno per il suo comportamento anisotropo, com’è meglio procedere? Con la diagnosi o la classificazione?

Vi è un criterio in base al quale è preferibile seguire una Classificazione o meglio una Diagnosi, soprattutto al fine di definirne i suoi più probabili valori caratteristici meccanici?

La risposta, riassunta in termini sintetici, può essere dedotta dalla lettura dei significati dei due termini estratti dall’Enciclopedia Treccani.

Significato di diagnosi e classificazione

Diagnosi: in medicina, in senso generale, significa il giudizio che precisa una condizione morbosa in esame definendola sinteticamente nelle sue caratteristiche essenziali e identificandola con i quadri morbosi tipici nei quali la patologia riassume e descrive le diverse malattie.

Classificazione: l’operazione, l’effetto, il modo del classificare; divisione o distribuzione in classi, cioè in categorie: c. delle piante, degli animali, avente lo scopo di dare un ordine all’immensa varietà delle specie, e insieme un nome che consenta di individuarle facilmente.

La risposta al primo quesito ce la indicano le definizioni che forniscono una precisa distinzione tra le due operazioni; la scelta del criterio da applicare invece riguarda il parametro dell’età di produzione, quindi se si tratta di materiale nuovo oppure no.

Se il legno è estremamente recente, la classificazione a vista può essere sufficiente poiché, nel suo codice di pratica comportamentale, non prevede indagini strumentali salvo la riconoscibilità della specie e la misura dell’umidità; nel caso in cui uno solo dei parametri oggetto di giudizio d’esame visivo non rientri nelle tolleranze, l’elemento è escluso dall’utilizzo ad uso strutturale.

Se il legno è storico, quindi in opera da molto tempo, è possibile si siano generate alterazioni di varia natura che devono essere incluse nella Classificazione a Vista ma devono altresì essere integrate mediante la Diagnosi con applicazioni strumentali, possibilmente in sito e non distruttive.

I due metodi, opportunamente correlati, permettono di dare una maggior correttezza e di non penalizzare il Profilo di Resistenza dell’elemento ed i relativi Valori Caratteristici.

Quali prove eseguire?

Per rispondere a questo quesito approfondiamo l’applicazione diagnostica strumentale prendendo come esempio gli edifici storici a telaio di legno in Liguria di cui si è parlato nei primi due articoli.

Rileggi l’articolo “Uno sguardo al passato: edifici storici di legno e muratura in Liguria” >
Rileggi l’articolo “Gli edifici storici di legno e muratura in Liguria, parte 2” >

La formazione dell’operatore sarà fondamentale per la scelta delle prove strumentali da eseguire, il numero e la localizzazione delle stesse.

L’identificazione della specie legnosa e la misura della percentuale di umidità, sarà indispensabile per valutare preliminarmente lo stato di salute del legno e di processi di degrado già in atto.

La misurazione dell’umidità è effettuata tramite igrometro con il metodo per resistività elettrica.

L’umidità gioca un ruolo importantissimo nella conservazione degli elementi lignei e determinare il valore di acqua interna al materiale; è fondamentale per capirne lo stato di conservazione e la predisposizione ad attacchi micotici.

Essa avviene tramite due misurazioni, apportate dallo strumento che si compone di una centralina elettronica con un display e di due punte che penetrano il legno in profondità in modo da poter misurare l’umidità interna o esterna all’elemento.

Le due punte, di varia dimensione, sono rispettivamente un polo negativo e uno positivo che a contatto con l’umidità ne misurano la resistività elettrica quantificata dalla centralina elettronica che fornice il risultato in valori percentuali.

Per umidità esterna s’intende la misurazione della percentuale d’acqua presente sugli strati superficiali del legno, per una profondità di circa 5 mm; l’umidità interna viene misurata tramite l’utilizzo di chiodi lunghi circa 5 cm che penetrano negli strati più profondi.

In base alla quantità d’acqua rilevata tramite queste misurazioni, è possibile stabilire quali siano le condizioni idrometriche del legno e se l’ambiente sia favorevole alla formazione di muffe.

Un legno in opera idealmente dovrebbe contenere una quantità d’acqua attorno al 12%, fino a che i valori rimangono inferiori al 20% il legno può dirsi in buono stato di conservazione; se i livelli sono superiori, l’elemento è a rischio di attacchi micotici.

Viene misurata la durezza del materiale, tramite sclerometro da legno Pilodyn.

La prova determina le caratteristiche meccaniche del legno, mediante la penetrazione complessiva di un chiodo spinto da un sistema a molla opportunamente tarato, permettendo di valutare lo stato di degrado dovuto all’ammalorarsi del materiale.

La penetrazione della punta all’interno del legno dipende dalla massa volumica e dall’eventuale presenza di funghi e di vuoti (gallerie d’insetti etc). Una graduazione sullo strumento permette di leggere direttamente la profondità d’infissione della punta i millimetri.

Gli elementi che alla prova di punzonatura hanno registrato un’infissione del chiodo inferiore a 20 mm, considerata la soglia di sicurezza, sono da considerarsi in buono stato.

In caso contrario è necessario ridurre la sezione resistente della trave. Tramite curve e tabelle di taratura, dalla profondità, si risale ad una stima quantitativa della densità del materiale o anche della sua resistenza.

Per la valutazione dello stato di salute della sezione integrale dell’elemento e per tracciare i profili di resistenza viene utilizzato il Resistografo (martello elettronico) che permette di valutare le variazioni di densità tra legno “sano” e legno “degradato” e quindi di eseguire una diagnosi di aree di decadimento interne del materiale ligneo in esame.

La resistenza opposta alla perforazione del legno dipende principalmente dalla densità dello stesso e rappresenta uno dei valori caratteristici più importanti del materiale, permettendo di trarre conclusioni sulla qualità del legno in una particolare sezione.

In particolare il Resi misura la resistenza opposta dal legno alla perforazione eseguita con un ago sottile (3 mm) che attraversa tutti gli anelli di accrescimento del materiale.

La risposta in termini di resistenza alla perforazione, a mano a mano che si fora il legno, viene riportata sia in formato digitale che in una striscia di carta chimica (scala 1:1) da apposito cursore.

Le precedenti prove strumentali possono essere integrate con gli Ultrasuoni per tangenza e/o per trasparenza.

La velocità con cui un’onda elastica si propaga in un solido è funzione della densità, del modulo di elasticità, del coefficiente di Poisson e quindi è sensibile allo stato locale del mezzo in cui l’impulso si propaga. In presenza di disomogeneità (fessure, cavità, cambio di densità ecc.) la velocità di propagazione varia perché tali discontinuità possono assorbire parzialmente, riflettere e rifrangere le onde di vibrazione.

Per esempio, vuoti, fessure e nodi si comportano come elementi di disturbo del fronte d’onda che viene deviato dal suo percorso originale.

Il valore di modulo attendibile può essere assunto intorno ai 75000 ma dovrà essere verificato in relazione alle sezioni degli elementi.

Possono essere effettuati carotaggi eseguiti tramite trapano carotatore che permettono di estendere il sondaggio superficiale agli strati più interni al materiale.

Tramite le carote è possibile individuare molte caratteristiche dell’elemento in opera.

La presenza di eventuali alterazioni biologiche o di cavità interne, prevede una perforazione eseguita a 90° rispetto alla fibratura del legno. Sono determinabili le limitazioni del legno sano in presenza di una zona di transizione tra legno alterato e legno integro.

Inoltre è possibile il prelievo di materiale per esame microscopico e datazioni dendrocronologiche.

Ancor prima dell’interpretazione di dati acquisiti, si pone però un altro quesito:

Quali prove effettuo? In che numero? In che posizione? Privilegio un risultato qualitativo o quantitativo?

La preventiva Classificazione a Vista mediante il Protocollo di Ispezione Tecnologica è l’elemento cardine che permette di dare una risposta e di sviluppare un possibile codice di pratica applicabile su tutti gli elementi visibili.

Sarà proprio questa prima indagine visiva a dare indicazioni in merito.

Assume significato fondamentale a questo punto la figura del Diagnosta del legno, che deve saper interpolare i dati tutti acquisiti per ottenere un giudizio qualitativo ad attribuire le categorie strutturali ai singoli elementi; nondimeno è importante la figura del Progettista che dovrebbe avere una cultura base e conoscere i principi del degrado per ottimizzare e prolungare la durata delle costruzioni.

Ad oggi non esistono algoritmi numerici che, inserendo i dati strumentali, ci permettano di giungere analiticamente a una diagnosi; i valori devono essere comunque oggetto di una pratica interpretativa squisitamente qualitativa sommandoli a quelli descrittivi della Classificazione.

Ancora una volta la componente naturale del legno vince solo un giudizio complessivo combinato tra osservazione e valori numerici, in cui i secondi sono subordinati ai primi e permettono di attribuire la categoria strutturale ai singoli elementi lignei.

Al termine di questa riflessione si può concludere che la Conoscenza del legno necessità di una Diagnosi che, in un mercato ideale, dovrebbe essere svolta in due fasi: una prima di classificazione ed una successiva con accertamenti diagnostici.

Tutto questo per poter ottenere una diagnosi veramente completa.>>

Ancora una volta ringraziamo Gerolamo Stagno per questo prezioso e completo contributo sul nostro blog. Vi ricordiamo di lasciare le vostre considerazioni nella sezione Commenti qui di seguito.

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