Nel 2017, all'Università British Columbia di Vancouver, aprono le porte del Brock Commons Tallwood House: 18 piani, 53 metri, 400 studenti residenti. La struttura portante è in CLT e GLULAM, con soli due nuclei in calcestruzzo armato per la rigidità laterale. È il grattacielo in legno più alto del mondo al momento della consegna. Il cantiere ha richiesto 70 giorni di montaggio strutturale, con squadre di 4 operai per piano. Un edificio equivalente in calcestruzzo avrebbe richiesto il doppio del tempo.
Quello che ha reso possibile il Brock Commons non è il legno in sé — il legno si usa da millenni. È la combinazione di prodotti ingegnerizzati (CLT, GLULAM, LVL) con sistemi di calcolo avanzati e normative aggiornate. Il legno massiccio non avrebbe potuto fare quel lavoro. Capire la differenza tra le varianti è il primo dovere di chi progetta in legno.
Composizione e anatomia del materiale
Il legno è un materiale cellulare anisotropo: le sue proprietà meccaniche dipendono dall'orientamento rispetto alla direzione delle fibre. Parallelo alle fibre, il legno è eccellente in compressione e trazione (resistenze di 20–30 N/mm² per abete C24). Perpendicolare alle fibre, è debole in trazione (0,4 N/mm²) — più di cinquanta volte meno. Questa anisotropia è il parametro di progetto centrale: nelle giunzioni, nei dettagli di appoggio, nei nodi, la tensione perpendicolare alle fibre va verificata sempre per prima.
L'umidità è l'altra variabile critica. Il legno è igroscopico: assorbe e rilascia vapore d'acqua modificando le proprie dimensioni. Un aumento dell'1% di umidità provoca un rigonfiamento di circa 0,2–0,3% in direzione radiale/tangenziale, quasi nullo in direzione assiale. Nelle strutture a vista, le variazioni dimensionali vanno progettate, non subite: connessioni che permettano movimenti controllati, giunti di dilatazione, protezione dall'umidità differenziale.
Le varianti strutturali
Legno massiccio: classi C14–C40
Il legno massiccio strutturale è classificato per resistenza meccanica secondo EN 338: C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40. La lettera C sta per "coniferous" (conifere — abete, pino, larice); la lettera D per deciduous (latifoglie — quercia, faggio). Il numero è la resistenza caratteristica a flessione in N/mm². Il grado C24 è il minimo normalmente accettato per strutture portanti; C30 e C35 si usano per elementi sottoposti a carichi importanti o luci di una certa entità.
La limitazione del massiccio è la dimensione: gli elementi sono vincolati alle dimensioni del tronco, con i difetti naturali (nodi, curvatura delle fibre, fessurazioni da ritiro) che riducono le proprietà meccaniche rispetto al legno "teorico" senza difetti. È per questo che esistono i prodotti ingegnerizzati: ricombinare le lamelle eliminando o distribuendo i difetti.
GLULAM: GL24h, GL28h, GL32h
Il legno lamellare incollato (GLULAM, Glued Laminated Timber) è prodotto incollando lamelle di legno essiccato di spessore 20–45 mm con adesivi strutturali (resorcinolo, poliuretano, melammina-urea). Il risultato è un elemento con proprietà meccaniche più omogenee e prevedibili del massiccio, perché i difetti si distribuiscono casualmente e si neutralizzano statisticamente. Le classi GL24h, GL28h, GL32h (h = homogeneous, lamelle dello stesso grado; c = combined, lamelle differenziate) indicano la resistenza a flessione caratteristica.
Con il GLULAM si producono elementi di grande luce (travi reticolari, archi, portali) impossibili con il massiccio. La campata record senza appoggi intermedi con strutture in GLULAM supera i 100 metri (coperture di palasport, aeroporti). Il GLULAM permette geometrie curve: le travi ad arco sono prodotte incollando le lamelle su casseforme sagomate.
LVL: Laminated Veneer Lumber
Il LVL (Kerto, Metsä Wood, Ultralam) è prodotto incollando sfogliati di legno di 3 mm di spessore con gli strati paralleli tra loro. L'allineamento parallelo massimizza le proprietà meccaniche lungo l'asse: resistenza a flessione fino a 44 N/mm², modulo elastico fino a 14.000 N/mm² — i valori più alti tra i prodotti strutturali in legno. È il materiale di elezione per travi a grande luce, pannelli di solaio e elementi di irrigidimento. Il formato è continuo dal produttore: larghezze fino a 2,5 m, lunghezze fino a 23 m.
CLT / X-Lam
Il CLT (Cross Laminated Timber), noto anche come X-Lam, è la vera rivoluzione strutturale del legno degli ultimi vent'anni. È prodotto incollando strati alternati di lamelle a 90°: 3, 5, 7 o più strati (sempre dispari). L'alternanza ortogonale riduce l'anisotropia, rende il pannello rigido in due direzioni e limita il ritiro differenziale. Il risultato è un pannello piano di grande formato (fino a 3 × 16 m) che lavora come lastra bidimensionale — si comporta come una piastra di calcestruzzo, ma pesa un quinto.
Il CLT ha reso fattibile la costruzione di edifici multipiano interamente in legno. Il comportamento sismico è sorprendentemente buono: la connessione tra pannelli dissipa energia per attrito e deformazione plastica dei connettori metallici, con fattori di struttura q = 2–3 nelle norme europee. Negli edifici ad alto numero di piani, il CLT per i solai si combina con nuclei in calcestruzzo o con controventature in acciaio per la resistenza alle forze orizzontali.
Legno termotrattato
Il trattamento termico (200–230°C in assenza di ossigeno) modifica chimicamente le emicellulose del legno, riducendone l'igroscopicità. Il legno termotrattato è più dimensionalmente stabile, più resistente ai funghi di putrefazione e agli insetti — ma ha resistenza meccanica ridotta del 10–30% rispetto al non trattato. È indicato per usi in esterno (rivestimenti di facciata, pavimentazioni di terrazze, infissi) dove la stabilità dimensionale conta più della resistenza. Il colore marrone scuro caratteristico è un indicatore del processo, non un trattamento superficiale: è stabile nel tempo.
Accoya — legno acetilato
L'Accoya (prodotto da Accsys Technologies con legno di pino radiata) è ottenuto per acetilazione: le emicellulose del legno reagiscono con acido acetico anidride, riducendo permanentemente i siti di legame per le molecole d'acqua. Il risultato è un legno con assorbimento di umidità ridotto dell'80%, stabilità dimensionale eccezionale, durabilità classe 1 (oltre 50 anni in esterno senza trattamento). La resistenza meccanica è preservata. Il costo è circa 3–5 volte il legno massiccio comparabile, ma il ciclo di vita lo rende competitivo per usi in esterno di qualità elevata: finestre, facciate ventilate, ponti pedonali.
OSB: Oriented Strand Board
L'OSB è prodotto pressando a caldo scaglie di legno orientate in strati incrociati con resine (MDI o UF). Non è un prodotto strutturale di primo livello come CLT o GLULAM, ma nelle strutture a telaio leggero (platform frame, balloon frame) i pannelli OSB su montanti in legno massiccio formano diaframmi orizzontali e controventi verticali. Le classi OSB/3 e OSB/4 (EN 300) sono certificate per uso strutturale in ambienti con umidità variabile. Il costo contenuto e la disponibilità lo rendono il pannello di struttura più diffuso nel nord Europa e nel mercato americano.
Compensato strutturale
Il compensato strutturale (EN 636) è prodotto incollando sfogliati con venatura alternata a 90°. Rispetto all'OSB ha superfici più lisce e migliori proprietà meccaniche uniformi, ma costa di più. Usato per casseforme, pannelli di solaio, diaframmi in strutture a telaio dove la finitura superficiale è visibile. Il compensato marino (BS 1088) con sfogliati di okoumé o faggio e colla fenolica è specifico per usi in ambienti molto umidi.
Comportamento nel tempo: fuoco, umidità, biologia
Il legno brucia, ma brucia in modo prevedibile. La carbonizzazione dell'abete procede a 0,7 mm/min: il carbone formatosi in superficie ha conducibilità termica bassa e protegge il nucleo ancora intatto. Nelle strutture massive in CLT o GLULAM, si dimensiona la sezione con uno strato sacrificale che si consuma nel tempo di fuoco richiesto (REI 60 = 42 mm di carbonizzazione a 0,7 mm/min), lasciando un "residuo efficace" ancora in grado di reggere il carico. In molti paesi europei, l'acciaio non protetto non supera un REI 30 senza intumescente, mentre una trave GLULAM sovradimensionata di 40 mm può raggiungere REI 60 in modo passivo. È un vantaggio tecnico reale, non una rassicurazione marketing.
Contro i funghi di putrefazione e gli insetti xilofagi, la soglia critica è l'umidità: sopra il 20% di contenuto idrico, i funghi possono proliferare. La progettazione dettagliata delle coperture, dei giunti, dei raccordi con la muratura e il terreno è più importante del trattamento chimico. Un elemento in legno correttamente protetto dall'acqua e con ventilazione sufficiente dura secoli — come dimostrano le capriate medievali delle cattedrali italiane ancora in situ.
Usi nella storia
Preistoria e tradizioni vernacolare (–1800): Il legno è il primo materiale da costruzione dell'uomo: capanne palafitticole, strutture portanti medievali, capriate gotiche. In Giappone, il tempio di Horyuji (607 d.C.) è considerato la più antica struttura lignea del mondo ancora in piedi. L'architettura rurale alpina ha sviluppato sistemi costruttivi in legno massiccio (blockbau) con giunti a secco di raffinatezza tecnica che anticipano i principi del Design for Disassembly moderno.
Industrializzazione e balloon frame (1830–1950): L'invenzione del chiodo industriale e della sega meccanica negli anni 1830 in America porta al balloon frame: strutture leggere in legno segato standardizzato (2×4, 2×6 pollici) con chiodatura rapida. In trent'anni, milioni di abitazioni americane vengono costruite con questo sistema. È la prima industrializzazione dell'edilizia residenziale. Il sistema evolve nel platform frame, ancora dominante nel Nord America e nel Nord Europa per edifici fino a 4–5 piani.
Era moderna e ingegnerizzato (1990–oggi): Il brevetto del CLT viene registrato in Austria nel 1994. In vent'anni, le strutture in legno ingegnerizzato passano da nicchia di ricerca a sistema costruttivo mainstream. L'edificio Mjosa Tower di Brumunddal (Norvegia, 2019, 85,4 m, 18 piani) è oggi il più alto grattacielo in legno del mondo. La ricerca punta ai 100 piani: studi di fattibilità esistono per "plyscrapers" di 40–80 piani in LVL e GLULAM ibrido.
Numeri di riferimento per il progetto
Ricerca e frontiera contemporanea
La frontiera più interessante è il legno nanoingegnerizzato. Il gruppo di Liangbing Hu alla University of Maryland ha prodotto "super legno" (densified wood) comprimendo il legno chimicamente trattato: resistenza a trazione di 587 N/mm², superiore all'acciaio S355. Non è ancora un prodotto commerciale, ma apre scenari per strutture ultraleggere. Sul fronte delle connessioni, i sistemi Self-Tapping Screw (STS) a vite autofilettante inclinata stanno sostituendo i nodi metallici tradizionali nelle strutture CLT, semplificando il montaggio e migliorando la trasmissione dei carichi. In Italia, il progetto di ricerca WOODIENSE del CNR studia il comportamento sismico di edifici in CLT oltre i 10 piani con sistemi di dissipazione a nodo semirrigido.