Resistenza alla grandine delle facciate in legno

In Svizzera, gli istituti cantonali di assicurazione fabbricati registrano da alcuni decenni un aumento della quota dei sinistri provocati da grandine. Negli anni dal 2005 al 2007, la fondazione di prevenzione degli istituti cantonali di assicurazione fabbricati ha pertanto avviato un progetto, deputato a rilevare e determinare il grado di resistenza effettivo alla grandine di diversi materiali utilizzati per l’involucro edilizio. Nell’ambito del progetto «Resistenza alla grandine delle facciate in legno» nel 2009 è stata ampiamente verificata la resistenza alla grandine di elementi per facciate in legno di conifera in diverse versioni allo scopo di stilare una classifica dei materiali. Nell’ambito del progetto sono stati inoltre discussi gli standard di prova in merito alla loro applicazione alle facciate in legno.

Definizione dei potenziali tipi di danno.

Rischio di grandinate in Svizzera. L’intensità è espressa in diametro dei chicchi su un periodo di ricorrenza di 50 anni.

Confronto diretto della resistenza relativa alla grandine dei tipi di campioni analizzati.

Le indagini sperimentali volte a determinare la resistenza alla grandine sono state condotte bombardando con sfere di ghiaccio prodotte artificialmente dei campioni realizzati in diversi tipi di legname (abete rosso, larice e douglasia) con superfici diversamente trattate (legno non trattato, legno sottoposto a trattamento di impermeabilizzazione, velatura a strato sottile e spesso). Grazie a tali indagini, nell’ambito del progetto è stato possibile analizzare diversi fattori inerenti la tecnologia del legno e il trattamento delle superfici nonché i criteri di danneggiamento sulla base di diversi tipi di danneggiamento della superficie. Le informazioni rilevate hanno consentito di elaborare delle disposizioni di prova specifiche per materiali per prodotti piallati nonché di classificare diversi elementi per la costruzione di facciate in legno nella classe di resistenza alla grandine 3 e di inserirli nel registro di protezione contro la grandine dell’Associazione degli istituti cantonali di assicurazione fabbricati (VKF).

Aumento dei danni da grandine

Dato l’aumento della quota dei sinistri causati dalla grandine, con il progetto «Registro di protezione elementare contro la grandine» la Fondazione di prevenzione degli istituti cantonali di assicurazione fabbricati (KGV) ha promosso la conduzione di indagini sul rischio di grandine e sulla resistenza dell’involucro edilizio. Per poter stimare con maggior precisione il rischio di danno, sono necessarie informazioni sull’entità e sulla frequenza delle grandinate. Per la Svizzera esiste una cartina che riporta i periodi di ricorrenza (PR) e l’intensità a seconda della dimensione dei chicchi di grandine. Come base per l'elaborazione della cartina sono stati utilizzati i dati meteo radar e dei rilevamenti di lungo periodo sulla situazione meteorologica. Per quanto riguarda la distribuzione dei periodi di ricorrenza, la Svizzera viene suddivisa in 11 zone climatiche, mentre il Mittelland si suddivide nelle zone est, centrale e ovest. Nel Mittelland centrale e orientale e nella regione della Giura orientale si prevedono grandinate con chicchi di almeno 3 cm di diametro su un periodo di ricorrenza di 50 anni. Il Vallese e i Grigioni sono le regioni meno interessate dalle grandinate. Le regioni della Svizzera occidentale e del Ticino sono soggette a un rischio medio di grandinate (con chicchi di 2 cm di diametro su un periodo di ricorrenza di 50 anni). L’osservazione su un periodo di maggiore durata rivela un aumento delle supercelle che causano grandinate più intense.

Registro di protezione contro la grandine e classificazione dei prodotti edilizi

Nel registro di protezione contro la grandine ideato dalla VKF, i materiali da costruzione vengono classificati in base alla loro resistenza all’impatto dei chicchi di grandine. La resistenza alla grandine di diversi componenti e materiali per l’edilizia è stata rilevata mediante una procedura di prova standardizzata. Per condurre le prove sono state utilizzate sfere di ghiaccio prodotte artificialmente. Le sfere utilizzate presentano diametri differenti di 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm oppure 50 mm. I prodotti da costruzione per l'involucro edilizio vengono classificati sulla base della velocità di danneggiamento e dell’energia cinetica del chicco di grandine. Sulla base degli esiti delle prove, ai prodotti viene quindi assegnato un grado di resistenza alla grandine che va da HW1 a HW5. I prodotti con classe di resistenza alla grandine HW3 restano intatti in caso di impatto con chicchi di grandine di 3 cm di diametro. Ciò significa che i chicchi con un diametro di 4 cm possono danneggiarli.

Una delle grandezze fondamentali per determinare la classe di resistenza dei prodotti edilizi è il danno. Occorre pertanto definire l’inizio del danno (criterio di danno). A seconda del prodotto da costruzione si devono soddisfare diverse funzioni, quali l’«impermeabilità», la «trasparenza», la «meccanica» e l’«aspetto». I requisiti per il legno non trattato e per il legno sottoposto a trattamento di impermeabilizzazione, trattato con velatura impregnante oppure velatura a strato sottile (spessore dello strato <30 µm) si limitano alla funzione «aspetto». Per il legno trattato con velatura a strato spesso oppure verniciato (spessore dello strato >30 µm) le funzioni che il prodotto deve soddisfare sono «aspetto» e «impermeabilità». Per quanto riguarda la funzione «aspetto», il legno si considera privo di danni se non è visibile alcun segno di danneggiamento. La funzione «impermeabilità» si considera soddisfatta quando il trattamento di rivestimento della superficie non presenta alcun segno di danneggiamento.

Spettro dell'indagine

Nell’ambito del progetto, alle prove di bombardamento con le sfere di ghiaccio sono state sottoposte delle assi di tipo N1 (A/B) conformi ai «Criteri qualitativi per legno e derivati del legno nella costruzione e nella ristrutturazione» (Usi del commercio per la Svizzera, edizione 2010) con superfici segate grezze e piallate. Inoltre, le prove sono state condotte sia su assi prive di strati di rivestimento della superficie (assi di abete rosso, larice e douglasia) sia su assi con trattamento di rivestimento della superficie (assi di abete rosso). Per quanto riguarda gli strati di rivestimento sono stati considerati il trattamento impermeabilizzante incolore, la velatura a strato sottile e la verniciatura con vernice coprente bianca. Una volta sottoposte alla prova, le assi sono state analizzate per rilevare l’eventuale presenza di cinque tipi prestabiliti di danneggiamento, in corrispondenza della zona sottoposta a bombardamento: ammaccature, crepe, strisciate, intaccature e scheggiamenti.

Esiti delle prove nel caso delle ammaccature

Nel caso dei campioni non trattati, il legno di larice presenta le ammaccature di minor profondità, mentre il legno di douglasia presenta le ammaccature più profonde. Il legno di abete rosso ha rivelato la maggiore tendenza alla formazione di ammaccature. Se si considerano i risultati delle prove dal punto di vista dei trattamenti delle superfici, si nota che sulle superfici segate grezze le ammaccature si formano più raramente.

Dai risultati delle prove condotte sul legno di abete rosso con campioni aventi superfici trattate, emerge che i sistemi di trattamento di rivestimento compresi nell’ambito del progetto non presentano grandi differenze per quanto riguarda la profondità massima delle ammaccature misurate. Tutti i campioni con superfici trattate e segate grezze presentano una tendenza notevolmente minore a riportare segni di danneggiamento superficiale del tipo «ammaccatura» rispetto alle superfici trattate e piallate.

Altri tipi di danneggiamento della superficie

Oltre alle ammaccature, sono stati rilevati altri tipi di danneggiamento, quali crepe, strisciate, intaccature e scheggiamenti. Se si confrontano i tipi di danno riportati dai diversi legnami non trattati, si rileva che il legno di larice, in particolare nel caso delle assi con una superficie segata grezza, presenta una minor tendenza al danneggiamento rispetto al legno di abete rosso e di douglasia. Se si considera più da vicino la distribuzione dei tipi di danno verificatisi, appare evidente che, oltre alla formazione di ammaccature, tra i danneggiamenti superficiali rilevabili si riscontra soprattutto la fissurazione.

I segni di danneggiamento riportati dalle superfici trattate con sistemi pellicolanti e non pellicolanti sono decisamente più evidenti rispetto alle superfici non trattate a causa delle diverse pigmentazioni. Se si considerano i risultati dal punto di vista dei diversi sistemi di trattamento di rivestimento delle superfici, appare chiaro che la velatura a strato sottile mostra i minori segni di danneggiamento superficiale. Le assi di abete rosso impermeabilizzate e verniciate mostrano una tendenza alla fissurazione. Per contro si riscontrano molto di rado strisciate, intaccature e scheggiamenti. Sui campioni verniciati si rilevano segni di danneggiamento superficiale più marcati. Nel caso delle superfici piallate ci si deve aspettare un rischio di danneggiamento maggiore rispetto alle superfici segate grezze.

Riassorbimento dei segni di danneggiamento superficiale nel corso del tempo

Al fine di rilevare lo sviluppo dei danni nel tempo, i campioni sono stati sottoposti ad un’analisi che ha abbracciato un periodo di 28 giorni: il rilievo è stato effettuato con dati laser su sezioni di superfici con segni di danneggiamento. I campioni hanno dimostrato una chiara reazione in termini di riduzione della superficie e di riduzione della profondità dei segni di danneggiamento dopo 28 giorni in seguito al condizionamento in clima umido.

Per poter rilevare la resistenza alla grandine in maniera relativizzata e tipizzata, i risultati delle prove sono stati messi in relazione tra loro rispetto alla profondità massima delle ammaccature, alla tendenza ad ammaccarsi e alla probabilità di danneggiarsi, considerando questi criteri in un confronto diretto di tutti i tipi di campioni. Sulla base degli esiti del confronto è stata stilata una classifica. Il tipo di campione con la maggiore resistenza relativa alla grandine è il larice non trattato segato grezzo. L’asse di abete rosso piallata e verniciata presenta invece la minore resistenza relativa alla grandine. Dagli esiti di questa analisi emerge una tendenza delle superfici segate grezze e degli elementi per facciata fissati in verticale a danneggiarsi di meno rispetto agli elementi per facciata piallati e fissati in orizzontale.

I tipi di legname a struttura più densa sono migliori

Tra densità della struttura del legno e resistenza alla grandine esiste una correlazione: i tipi di legname che presentano una struttura più densa, quali la douglasia, il larice e il castagno, tendono infatti a posizionarsi meglio in classifica rispetto all'abete rosso/bianco. Le assi a taglio di quarto e a venatura verticale presentano una maggiore resistenza al danneggiamento da grandine. Fibre lunghe e una densità relativamente elevata del legno tardivo sono caratteristiche che rivelano effetti positivi sulla resistenza alla grandine. I legnami sottoposti a trattamenti termici presentano una ridotta capacità di assorbire l’umidità e sono quindi indicati per la produzione di elementi da costruzione esposti agli agenti atmosferici: tuttavia, data la loro maggiore fragilità e rigidità, sono probabilmente più sensibili alla grandine rispetto ai legnami non trattati.

I prodotti derivati del legno a forma di tavola si prestano all'utilizzo esterno solo con riserve, in particolare a causa della difficoltà a proteggere gli spigoli e i bordi dall'assorbimento capillare di umidità. Data la loro maggiore densità superficiale, i pannelli truciolari presentano complessivamente una maggiore resistenza rispetto al legno di conifera. Nel registro della protezione contro la grandine, gli elementi in legno trattati con uno spessore di strato >30 µm devono soddisfare la funzione «aspetto» e anche «impermeabilità». Le superfici piallate sottoposte a trattamenti a strato spesso/verniciatura sono più inclini alla fissurazione. Nelle zone minacciate dal rischio di grandinate si deve quindi accordare preferenza a sistemi di trattamento delle superfici a strato sottile, raccomandazione che è però in contrasto con i requisiti di protezione dall'umidità. Il settore dell’industria dei trattamenti di rivestimento e delle vernici è pertanto chiamato a migliorare la resistenza dei suoi sistemi anche dal punto di vista dell’impatto della grandine.