Collaudo di strutture lignee, quali sono le indagini da fare e come le si fa?

Come primo approccio per le strutture in legno è bene effettuare un’indagine visiva per l’individuazione dei macro difetti quali attacchi da xilofagi, marcescenze, fessurazioni, nodi ecc. In base a quanto emerge da questa prima indagine che deve essere fatta da un esperto si potrà stendere un programma di indagini sperimentali di tipo non distruttivo o minimamente invasivo, esemplificando su una singola trave: controllo dello stato di conservazione delle due testate all’interno della muratura.

Prova con Resistograph, come si fa?

In questo caso viene usato il Resistograph, strumento che misura indirettamente la densità del legno penetrando nella trave in diagonale per una quarantina di centimetri. Questa penetrazione viene eseguita per rotazione da una piccola punta con tagliente a scalpello (spessore 3 mm) e registrazione di un diagramma delle resistenze incontrate dall’attrezzo durante la perforazione.

Tanto la verifica statica della struttura quanto la progettazione vera e propria degli interventi di restauro presuppongono la conoscenza quanto più possibile completa e dettagliata dello stato di fatto. Da questa infatti dipendono sostanzialmente la affidabilità e la probabilità di successo della progettazione.

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Diagnostica strutture lignee, a che scopo?

La diagnostica applicata alle strutture lignee ha lo scopo di conferire certezza ed affidabilità alla progettazione del restauro attraverso la determinazione oggettiva dello stato di conservazione e della funzionalità strutturale, fornendo informazioni utili ad eliminare una serie di fattori di incertezza tra i quali:
– la qualità resistente del legno (specie legnosa, tipo, dimensioni e distribuzione dei difetti e delle anomalie);
– la presenza eventuale di degrado biologico (tipo di degrado, sua distribuzione e possibile evoluzione nel tempo, sezione resistente residua);
– la presenza eventuale di danni di tipo meccanico (rotture, sconnessioni, deformazioni eccessive).

Indagine diagnostica, come si fa?

L’indagine diagnostica (che avevamo per sommi capi affrontato qui) si esegue su ogni singolo elemento strutturale ed è articolata in tre fasi.

Fase 1

Ispezione visiva, con descrizione particolareggiata di ciascun elemento della struttura, identificazione della specie legnosa, valutazione dei difetti e delle anomalie presenti, localizzazione e quantificazione delle alterazioni subite nel corso del tempo, valutazione dello stato dei collegamenti. L’ispezione visiva viene effettuata osservando direttamente la superficie esterna degli elementi e mettendo in evidenza tutte le particolarità che hanno importanza ai fini dell’indagine (caratteri macroscopici, caratteri morfologici, difetti e anomalie varie).

Nel caso che attraverso l’osservazione dei soli caratteri macroscopici sia impossibile o dubbia l’identificazione della specie legnosa, viene prelevato un campione per la successiva analisi microscopica in laboratorio. I difetti presi in considerazione sono quelli che condizionano le proprietà meccaniche del legno (nodi, fessurazioni, deviazione della fibratura, ecc.). Di questi viene valutata la localizzazione e l’estensione. Per quanto riguarda il degrado biologico si fa riferimento principalmente agli attacchi da parte degli insetti xilofagi e dei funghi della carie, responsabili di gravi diminuzioni della resistenza del legno.

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Fase 2

Analisi strumentale, eseguita mediante tecniche diagnostiche non distruttive applicate in situ, ha lo scopo di integrare le analisi condotte visivamente, con particolare riferimento alle parti non visibili o non accessibili della struttura (tipicamente gli appoggi sulle murature e le parti interne o nascoste degli elementi); tra queste, l’analisi cosiddetta “resistografica” costituisce allo stato attuale la tecnica meglio rispondente ai requisiti di affidabilità, praticità di uso ed economicità richiesti per essere realmente utile ed applicabile ai fini diagnostici.

Fase 3

Elaborazione dei risultati e predisposizione della relazione tecnica comprendente: viene fatta una classificazione secondo la qualità resistente e una stima della sezione resistente residua di ogni elemento, un’identificazione e localizzazione delle sezioni di minima resistenza, una stima dello stato e dell’efficienza dei collegamenti, una visualizzazione grafica sintetica dei risultati.

Condizioni necessarie per la fattibilità di una indagine diagnostica sono l’accessibilità della struttura in ogni sua parte visibile nel rispetto delle norme sulla sicurezza e la prevenzione degli infortuni, la pulizia e la visibilità delle superfici, l’adeguata illuminazione dell’ambiente di lavoro, la disponibilità di disegni o rilievi al fine di permettere una adeguata restituzione dei risultati.

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Quali sono i principali difetti e alterazioni del legno?

Sono fessurazioni da ritiro, fessurazioni da cipollature, fibratura deviata, nodi, ma ci sono anche cause esterne, come attacchi biologici. Presentiamo i principali.

Fessurazioni da ritiro

Fenomeno insito alla struttura del materiale, ossia del tutto naturale, non dipendente quindi né da un’erronea lavorazione, né da una stagionatura insufficiente o condotta in modo non corretto.

Cipollatura

La cipollatura è un tipo di fessurazione tangenziale che si manifesta tra due anelli di accrescimento successivi oppure all’interno di uno stesso anello. Può apparire prima della messa in opera, ma può anche manifestarsi successivamente, e costituire quindi un serio pericolo in quanto comporta una diminuzione della resistenza dell’elemento strutturale.

Fibratura deviata

È un difetto per cui le fibre dell’albero invece di seguire con il loro allineamento una direzione rettilinea parallela all’asse midollare (verticale) si susseguono secondo un’elica il cui passo può essere talvolta molto ridotto.

Nodi

Sono le inserzioni dei rami nei fusti arborei. La presenza di nodi porta ad uno scadimento di valori sotto tre diversi aspetti:
– aspetto estetico;
– maggiore difficoltà delle lavorazioni;
– diminuzione della resistenza meccanica.

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Attacco biologico

Esistono molte specie di insetti (tarli) che attaccano il legno. Questi vengono distinti in due grandi gruppi: insetti parassiti (attaccano esclusivamente gli alberi in piedi) e insetti saprofiti (attaccano tronchi di legname fresco e legname in opera). I funghi sono organismi che attaccano il legname fresco, nutrendosi delle sostanze ancora presenti in esso tanto da abbassare l’umidità della massa legnosa.

Situazioni che favoriscono il degrado delle strutture possono essere individuate sulle parti in legno a contatto con il terreno o comunque su elementi con forte assorbimento di umidità. I danni provocati dagli insetti consistono in una “sottrazione” di materiale e quindi in una effettiva diminuzione delle sezioni resistenti. È quindi necessario determinare l’estensione dell’attacco è l’entità delle sezioni residue. L’attacco da funghi provoca una riduzione della resistenza del legno. Alla rottura si nota un piano di frattura netto totalmente diverso da quello fibroso e irregolare che si osserva nel legno sano.