Il legno negli edifici storici

Sottotitolo: "Solai, coperture e controsoffitti"

Articolo del Dott. Forestale Massimiliano Lenzi

E’ ormai noto che il legno presenta caratteristiche fisico-meccaniche tali da poter essere inserito tra i materiali da costruzione maggiormente impiegati: è infatti leggero, ottimo rapporto peso/prestazioni, è durabile, se utilizzato con idonei accorgimenti e resistente al fuoco. In Italia il legno è stato utilizzato sin dall'antichità essenzialmente per la realizzazione di strutture portanti, quali solai e coperture. Ulteriori impieghi del legno si ritrovano nelle fondazioni di edifici sottoforma di pali, nelle strutture in elevazione come le pareti e i pilastri, nelle cupole e nei controsoffitti, questi ultimi ampiamente diffusi nel nostro Paese. Esistono inoltre anche opere architettoniche più complesse come le costruzioni abitative realizzate dai Walser, popolazione di origine germanica insediata tra il XIII e il XVIII secolo in Piemonte e in Valle d’Aosta, il Ponte Vecchio a Bassano del Grappa, progettato da Palladio, fino ad arrivare a strutture più particolari e recenti come le montagne russe (wooden roller coaster) diffuse in America, Europa e fino al 2007 anche in Italia, nel parco divertimenti di Mirabilandia a Ravenna. Infine, l’impiego del legno lamellare ha permesso la realizzazione di opere di alto valore ingegneristico e architettonico non concepibili con l’utilizzo del legno massiccio. In questo articolo verranno trattati, senza pretese esaustive, i solai, le coperture e i controsoffitti presenti all'interno degli edifici storici.

Solai lignei

Esistono fondamentalmente tue tipologie di solai lignei: solai con orditura portante principale di lunghezza uguale alla luce da coprire e solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire. I primi sono suddivisi ulteriormente in solai a orditura semplice e in solai a orditura composta.

Solaio monodirezionale con orditura lignea a travicelli; impalcato a tavole con coprigiunto.

I solai a orditura semplice, monodirezionali, sono realizzati con elementi lignei di sezione ridotta e rettangolare, con base minore dell’altezza, denominati travicelli o panconi (costoloni), questi ultimi più stretti e più alti rispetto ai primi. L’orditura viene collocata ad un interasse variabile da circa 30 cm fino a 50 cm, in funzione della zona geografica di realizzazione del solaio e della tipologia dell’impalcato utilizzato. L’appoggio nel muro è di circa 10-15 cm. Gli elementi sono posti parallelemente al lato minore del locale il quale non supera, in genere, i 4-5 metri. Al di sopra delle travi è presente l’impalcato costituito da elementi in laterizio, pianelle o mezzane, diffusi per lo più nel Centro Italia o in legno, tavole o tavoloni, diffusi prevalentemente nel Nord Italia. Le tavole e i tavoloni possono essere semplicemente accostati e dotati di coprigiunto o coprifilo per evitare il passaggio di polvere e per nascondere eventuali imperfezioni o fornite di giunzione maschio femmina. Sopra l’impalcato è presente un sottofondo, uno strato di allettamento e infine il pavimento vero e proprio.

I

Solaio bidirezionale con orditura lignea a travi e travicelli, 

impalcato a tavole; presenti anche cornici, bussole e coprigiunto.

I solai a orditura composta, bidirezionali, sono realizzati generalmente mediante due orditure collocate tra loro ortogonalmente. Nello specifico è presente un’orditura principale costituita da travi e un’orditura secondaria costituita da travicelli. Tale tipologia è utilizzata per ambienti con luce da coprire superiore ai 4-5 m. Sia le travi che i travicelli possono essere di sezione variabile; le prime indicativamente 20-25x30-35 cm, ma anche maggiore a seconda della luce del locale, i secondi indicativamente 8x8-10 cm. Le travi inoltre sono collocate con un interasse di 3-4 metri, mentre i travicelli con interasse analogo a quello dei solai monodirezionali. I travicelli sono poi soprastati dall’impalcato, dal sottofondo, dallo strato di allettamento e dal pavimento. L’orditura principale appoggia sui muri per circa 25-30 cm, direttamente o mediante mensole lignee fissate con chiodi o mensole in pietra. Le mensole hanno diversi scopi tra cui quello di evitare il diretto contatto con la muratura al fine di preservare la trave da fenomeni di marcescenza, di riduzione della luce di libera inflessione della trave ed estetico. Talvolta è possibile riscontrare anche delle false mensole con funzione esclusivamente estetica; queste possono essere in legno o in gesso e penetrano nel muro solo pochi centimetri. In alternativa alle mensole o associate ad esse, la trave può appoggiare su dormienti lignei o in pietra, annegati nella muratura, in grado di ripartire le sollecitazioni di compressione su una superficie più ampia. Ulteriore caratteristica, spesso riscontrabile sui solai lignei, è la presenza di staffe metalliche poste in intradosso, in estradosso o sulle facce laterali delle travi, talora incassate nella superficie legnosa e fissate con chiodi. Le staffe proseguono all’interno della muratura e sfociano esternamente dove sono vincolate mediante capochiave. Questo sistema permette di creare delle catene lignee che conferiscono all’edificio un comportamento scatolare e, di conseguenza, una migliore risposta sismica. I travicelli appoggiano direttamente sulla trave per circa metà larghezza; le estremità possono essere semplicemente attestate oppure unite con unione a mezzo legno; in entrambi casi è presente un chiodo di collegamento alla trave. La parte che rimane tra l’estradosso della trave e l’intradosso dell’impalcato può essere a vista, tamponata con muratura oppure, nei solai di maggiore pregio, nascosta da elementi di completamento/abbellimento quali bussole (tavolette poste inclinate all’interno di scassi eseguiti sulle facce laterali dei travicelli), coprigiunto e cornici. Talvolta, per limitare l’altezza di ingombro del solaio, i travicelli sono sostenuti da regoli chiodati sulle facce laterali della trave, in modo che il loro estradosso coincida con quello della trave stessa.

Solai di particolare pregio sono quelli a cassettoni o lacunari dove le travi portanti si incrociano con false travi, dando luogo a dei riquadri di forma per lo più quadrata o rettangolare. I riquadri possono essere abbelliti con rosoni in legno o gesso e talvolta decorati. Sono presenti anche gli elementi di completamento descritti precedentemente. Le specie maggiormente utilizzate per la realizzazione delle orditure lignee sono l’abete, il larice, il castagno, la quercia e, per i solai di minor importanza, il pioppo. I vari tipi di assortimenti venivano lavorati in modo manuale, mediante ascia, asciotto e sega o, sia manualmente, nelle prime fasi di lavorazione che meccanicamente nelle fasi successive. La lavorazione aveva lo scopo di regolarizzare il fusto originario ottenendo segati, rastremati o non, con sezione squadrata a spigoli vivi o con smussi. L’utilizzo di travi rastremate prevedeva di collocarle in modo alterno. Non mancano tuttavia esempi in cui sono stati utilizzati direttamente i tronchi tondi, previa rimozione di rami e corteccia.

I solai con orditura portante principale di lunghezza inferiore alla luce da coprire sono una tipologia di solai, poco diffusa in Italia, nella quale rientrano quelli ideati da Sebastiano Serlio, architetto bolognese del XVI secolo, quelli poligonali, a comparti e a raggi. Il loro utilizzo deriva dall’esigenza di coprire grandi luci e di sopperire alla mancanza di assortimenti lignei di dimensioni adeguate.

Coperture lignee

Tetto alla lombarda con orditura lignea a capriate, arcarecci e travicelli. 

Capriata classica a nodo aperto costituita da catena, puntoni, monaco e saette.

Le coperture lignee possono essere suddivise principalmente in due tipologie: la piemontese e la lombarda. La prima è costituita da elementi lignei chiamati falsi puntoni, poggianti sul muro di colmo e su quello perimetrale e aventi un’inclinazione analoga a quella della falda. Qualora siano presenti pilastri anziché muri continui, i falsi puntoni appoggeranno su travi di colmo e travi di bordo. La seconda è costituita da elementi lignei chiamati terzere o semplicemente travi, poggianti sui muri interni ortogonali a quelli perimetrali e disposte parallele alla linea di gronda. Sopra l’orditura principale sono collocati un’orditura secondaria costituita da travicelli o correnti, l’impalcato, in legno o laterizio e infine il manto di copertura. Qualora non siano presenti muri interni o qualora la luce da coprire sia tale da non permettere l’utilizzo delle tipologie precedentemente descritte, si ricorre all’utilizzo di particolari unità strutturali definite capriate. Le capriate più antiche pervenute a noi in ottimo stato di conservazione, sono quelle della copertura della Basilica di Santa Caterina situata in Egitto, nella regione del Sinai, risalenti al VI secolo D.C..

Capriata in legno con catena metallica.

Attualmente, nei vari edifici diffusi in tutto il territorio nazionale, si riscontrano diverse tipologie di capriate realizzate in legno, in metallo, miste in legno-metallo e recentemente anche in legno lamellare. La tipologia classica della capriata è quella costituita da una catena, due puntoni e un monaco, detto anche ometto, disposti a formare un triangolo isoscele. Tale disposizione fa sì che la capriata sia una struttura isostatica, semplicemente appoggiata sulle murature, quindi non spingente e il suo comportamento statico sia riconducibile al principio del triangolo indeformabile. I puntoni sono sollecitati a presso-flessione in seguito ai carichi derivanti dalla copertura soprastante, mentre la catena è sollecitata esclusivamente a trazione. Il monaco ha la sola funzione di migliorare l’unione dei due puntoni ed è sottoposto a compressione. Spesso sono presenti due ulteriori aste, le saette che riducono la luce libera di inflessione dei puntoni. In tal caso, le saette compresse fanno sì che il monaco sia anche teso ovvero assuma la funzione di tirante. Nel funzionamento classico della capriata è importante che il monaco non sia in contatto con la catena, concezione detta a nodo chiuso, ampiamente diffusa nel Nord Europa (Germania e Gran Bretagna), in quanto andrebbe a modificarne lo schema statico rendendola più vicina ad una struttura reticolare iperstatica. Nella realtà non è sempre così scontato assimilare la capriata ad uno schema statico ben definito, soprattutto nelle strutture antiche dove la configurazione originaria è spesso modificata a causa di interventi di sostituzione, di integrazione e di consolidamento realizzati nel corso dei vari decenni. La catena può essere avvolta da una staffa metallica a U fissata con chiodi sul monaco. Tale accorgimento ha duplice funzione: quella di presidio per la catena limitandone l’inflessione dovuta al peso proprio, soprattutto quando entrano in gioco sezioni grandi e quella di mantenimento della planarità della capriata, impedendone così eventuali deformazioni. Nelle capriate antiche quando le luci da coprire erano notevoli a tal punto che era richiesta una catena di lunghezza non facilmente reperibile o comunque difficile da movimentare e assemblare, si ricorreva a due semicatene di pari lunghezza, unite mediante unione a Dardo di Giove. L’unione era poi completata con dormienti posti in intradosso e talvolta in estradosso e rinforzata con collegamenti metallici quali staffe, chiodi, bulloni e lignei quali spinotti.

Questi collegamenti permettevano di migliorare la resistenza a trazione del giunto che, per sua natura, non si prestava in modo efficiente a questo tipo di sollecitazione. La tecnica del giunto a dardo di Giove era impiegata anche per la realizzazione di protesi sul puntone o sulla catena a seguito di degrado da carie. Sempre le catene talvolta erano dotate di staffe metalliche a muro con capo chiave esterno per il collegamento con i muri perimetrali. Le unioni legno-legno sono realizzate a dente semplice o a doppio dente (raramente a triplo dente) e arricchite talvolta con incastri tenone mortasa; collegamenti metallici come chiodi, staffe, bulloni, grappe reggette, ecc. solidarizzano il tutto. 

Unione catena-puntone con triplo dente; catena provvista di mensola lignea.

Tra le varie unioni il dente della catena è sicuramente il punto più critico della capriata. Può accadere infatti che questo risulti sottodimensionato ovvero di lunghezza insufficiente, dovuta per lo più ad una mancanza di spazio. La zona interna alla muratura è poi maggiormente soggetta a degrado da agenti fungini xilofagi. Infine la rottura a taglio, essendo di tipo fragile, è più temibile rispetto alle altre. Per questi motivi, spesso è presente una staffatura metallica di presidio in grado di impedire eventuali movimenti tra le due aste, qualora ce ne fosse necessità. E’ consigliabile inoltre che l’intersezione degli assi puntone-catena ricada all’interno del muro, meglio se in corrispondenza del baricentro, evitando così sollecitazioni di presso flessione sulla muratura stessa.

Per quanto riguarda le specie legnose, quelle che meglio si prestano ad assolvere le funzioni che i vari elementi hanno all’interno dalla capriata sono: per la catena l’abete, non troppo pesante e sufficientemente resistente a trazione, per i puntoni lo stesso abete o ancor meglio castagno o quercia ovvero specie con caratteristiche meccaniche migliori, mentre per il monaco è sufficiente utilizzare legni duri in grado di resistere alla compressione esercitata dai puntoni. Tuttavia sia nel passato che attualmente le capriate sono realizzate in funzione delle disponibilità legnose locali e delle risorse economiche disponibili.

Capriata spaziale costituita da due capriate poste ortogonalmente e aventi monaco in comune; a completare l’orditura principale sono presenti falsi puntoni di displuvio con saette.

Man mano che le luci da coprire aumentano, la capriata può diventare più complessa in seguito all’introduzione di ulteriori elementi come controcatene, sotto puntoni, monaci laterali, dormienti, mensole ecc. . Tipologie particolari sono le capriate cosiddette spaziali, cioè dotate di aste che si sviluppano al di fuori del piano della capriata, creando così unità strutturali controventate in grado di migliorare il comportamento dell’intero complesso strutturale nei confronti del sisma.

Controsoffitti lignei

Il termine controsoffitto indica un soffitto posto in opera al di sotto della superficie inferiore di una copertura o di un solaio con funzione estetica/decorativa e di isolamento termoacustico.

E’ possibile individuare fondamentalmente due tipologie di controsoffitti: i controsoffitti curvi definiti volte leggere, false volte o volte in camorcanna e i controsoffitti piani.

Volta lignea con centine formate da tre/quattro tavole ed elementi di irrigidimento e collegamento della stuoia; stuoia in canniccio intonacato.

Le volte leggere si sono diffuse ampiamente in Italia nel IXX secolo con caratteristiche costruttive e morfologiche diverse, sia a livello di copertura che di solaio. Questa ampia diffusione è stata favorita dallo loro economicità nella fase di realizzazione, dalla loro leggerezza, costituendo una valida alternativa a quelle realizzate in muratura e dal loro comportamento isolante. Le troviamo principalmente nelle chiese, nei palazzi nobili e anche nei teatri (plafoni) dove, grazie alla loro curvatura ridotta, hanno permesso una migliore diffusione del suono. L’orditura portante è costituita da centine realizzate mediante l’accoppiamento di più elementi lignei, di base ridotta rispetto all’altezza, sagomati in intradosso, posti per coltello e chiodati tra loro in modo che le giunzioni risultino sfalsate. Il legno utilizzato in genere è pioppo e abete, entrambi leggeri e facilmente lavorabili ma altrettanto degradabili. Le centine sono poi controventate mediante un’orditura secondaria costituita da listelli lignei denominati tambocci posti ortogonalmente e talvolta da un’orditura di terzo ordine disposta tra un tamboccio e l’altro parallelamente alle centine. Il pannello di supporto dell’intonaco è realizzato mediante una stuoia, costituita da canne palustri semplicemente accostate o canne di dimensioni maggiori, suddivise longitudinalmente e intrecciate a formare un maglia detta arellato. La stuoia è fissata all’orditura lignea mediante chiodi a testa larga. In alternativa alle canne, quando lo loro disponibilità è limitata, si utilizzano rametti flessibili, chiamati vinchi o piccoli listelli lignei. Intorno al XX secolo viene introdotta, in sostituzione del materiale vegetale, la rete metallica. La stuoia viene intonacata con malte di gesso o miste e l’intonaco viene infine decorato con dipinti talvolta di notevole pregio e rara bellezza.

I controsoffitti piani sono caratterizzati da una tipologia costruttiva analoga a quella delle volte; in questo caso l’orditura lignea è costituita da un telaio realizzato con segati di varie dimensioni. Il telaio è autoportante come nelle volte leggere; talvolta può comunque essere ulteriormente sostenuto da pendini (in legno) o tiranti (in metallo) collegati all’orditura soprastante. In alcune circostanze il controsoffitto ha come orditura principale gli elementi di solaio o di copertura ai quali sono collegati i listelli che sostengono la stuoia. In alternativa è presente solo la stuoia intonacata e aderente al solaio o alla copertura. In quest’ultimo caso si parla più di rivestimento che di controsoffitto.

Rivestimento in rete metallica intonacata aderente all’orditura lignea di solaio

Bibliografia

Il Legno, materiale della tradizione costruttiva. Considerazioni per la conservazione – Manuela Mattone – CELID

Recupero dei solai in legno – Placido Munafò – DARIO FLACCOVIO EDITORE

Le strutture di legno in zona sismica – Ario Ceccotti, Maurizio Follesa, Marco Pio Lauriola - CLUT

Le capriate lignee antiche per i tetti a bassa pendenza. Evoluzione – Dissesti – Tecniche di Intervento – Placido Munafò – ALINEA EDITRICE

Recupero e conservazione di volte in “camorcanna” – Dalla “regola d’arte” alle tecniche d’intervento – Enrico Quagliarini, Marco D’Orazio – ALINEA EDITRICE