La tecnica per l’impermeabilizzazione di coperture in legno con schermi e membrane traspiranti tiene conto della resistenza al passaggio del vapore, che deve essere valutata secondo i valori di spessore equivalente d’aria dei vari componenti
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Le coperture con struttura portante in legno, solitamente a falde inclinate con più o meno pendenza in base alle latitudini, sono a oggi ampiamente diffuse su buona parte del territorio nazionale con prevalenza al Centronord.
Storicamente questa tecnica costruttiva è stata in passato particolarmente sfruttata per comodità di reperimento della materia prima e per questioni legate al territorio, nell’edificazione di vecchi casolari rurali, mentre ai giorni nostri, la possiamo trovare in buona parte degli edifici di nuova costruzione, grazie alla resa estetica superiore, al basso impatto ambientale e alla leggerezza (ottima prerogativa per ridurre il carico sismico, cioè il peso ad alta quota, decisamente rischioso sotto il profilo di resistenza al terremoto).
Stratigrafia copertura in legno e flussi di calore e vapore
Per poter determinare correttamente la composizione di una stratigrafia di una copertura inclinata in legno è necessario conoscere la dinamica dei flussi di calore e di vapore a cui tale elemento deve far fronte lungo tutta la sua vita operativa.
Partendo dal presupposto scientifico largamente condiviso, con cui è possibile rappresentare il regime invernale come stazionario e quello estivo come dinamico, i flussi di calore e vapore sono molteplici e cambiano durante le 24 ore della giornata oltre che in base all’andamento delle stagioni.
Analizzando i flussi che interessano il vano abitato del sottotetto avremo:
• un passaggio di calore e di vapore acqueo dal vano sottotetto verso l’esterno per quanto concerne il regime invernale
• un’inversione della direzione dei flussi in regime estivo che andranno verso il sottotetto
Per quanto riguarda la struttura invece avremo:
• un passaggio di vapore verso l’esterno in regime invernale
• un passaggio di vapore verso l’interno in regime estivo
In aggiunta agli scenari imposti dalle variazioni termo-igrometriche stagionali e a prescindere da essi, ci sono ulteriori dinamiche dei flussi da tenere in considerazione:
• durante la notte un piccolo passaggio di vapore verso l’esterno
• di giorno un piccolo passaggio di vapore verso l’interno.
Sulla copertura e sopra l’impermeabilizzazione si registra invece:
• una diffusione di vapore verso l’esterno durante il giorno e verso l’interno durante la notte
Il calore è trasmesso in forma di convezione (ventilazione), irraggiamento e di calore latente (quando la neve si scioglie o l’acqua evapora). L’irraggiamento solare (diffuso + diretto) viene trasformato in un apporto di calore, che nel periodo estivo raggiunge anche valori critici (fino a 80 gradi) a causa della latitudine e della colorazione e tipologia materica della finitura esterna della copertura.
Tipologie di coperture in legno
In relazione alle scelte costruttive è possibile fare una prima suddivisione tra le tipologie di coperture in legno, potremmo definire il tetto caldo (o non ventilato) come una versione di copertura dove tutti gli elementi che compongono la stratigrafia della copertura sono tra loro adiacenti. Il tetto freddo (o ventilato) è invece la versione in cui è presente una ventilazione capace di migliorare le prestazioni termo-igrometriche, specialmente in regime estivo, grazie allo sfruttamento dell’effetto camino, che porterà l’aria più calda verso l’esterno.
La preferenza tra una modalità e l’altra andrà valutata a seguito di considerazioni riguardanti innanzitutto la pendenza della copertura: con basse pendenze l’effetto camino risulta più complicato, le necessità termo-igrometriche sono influenzate dalla zona climatica, la disponibilità di spessori, in quanto la versione ventilata ha bisogno di maggior spessore e questo potrebbe significare problematiche volumetriche. Infine, la componente economica: la versione ventilata comporta maggiori costi di costruzioni a causa della presenza di uno strato di listelli necessario per la ventilazione e dell’incremento dei costi relativi alle lattonerie (gronde, scossaline, griglie parapasseri e altro).
Tenuta all’acqua coperture in legno: schermi e membrane traspiranti
Diversamente dalle coperture in latero-cemento, per le quali le modalità di impermeabilizzazione a base bituminosa o polimerica sono piuttosto standardizzate da decenni, per quanto riguarda la tenuta all’acqua delle coperture in legno avremo una serie di discriminanti da considerare preliminarmente in sede di scelta dei materiali.
Il legno, rispetto ai materiali a base cementizia, ha capacità di migrazione del vapore decisamente superiori. È anche un materiale che soffre particolarmente l’umidità e la vicinanza della fiamma. La scelta degli elementi adibiti alla tenuta all’acqua dovranno tenere conto di tali fattori e dovrà quindi essere valutato con attenzione l’elemento di controllo del vapore, in raffronto alla tipologia di copertura (tetto caldo o freddo), a quella dei materiali isolanti e dello strato esterno di tenuta impermeabile.
Spessore equivalente d’aria
Affinché la stratigrafia di copertura possa adempiere con efficacia ed efficienza al suo compito, sarà necessario che la resistenza al passaggio del vapore venga attentamente valutata secondo i valori Sd (Spessore equivalente d’aria) dei vari componenti, garantendo valori Sd in decremento partendo dall’interno verso l’esterno.
Lo Spessore d’aria equivalente Sd indica lo spessore di uno strato d’aria che occorrerebbe per ottenere gli stessi valori di resistenza alla diffusione del vapore che si hanno con un determinato materiale, la formula di calcolo è la seguente:
Sd = μ · d μ = coeff. di resistenza al passaggio del vapore [adimensionale]
d = spessore del materiale [in metri]
Secondo la normativa di riferimento dei fogli sintetici sottotegola (la Uni 11470-2013) le caratteristiche di tali materiali a base sintetica sono di seguito riassunte e definite:
• Membrane altamente traspiranti: Sd ≤ 0,1 m
• Membrane traspiranti: 0,1 m < Sd ≤ 0,3 m
• Schermi freno vapore: 2 m < Sd ≤ 20 m
• Schermi barriere vapore: Sd ≥ 100 m
Per completezza d’informazione è giusto ricordare che grazie alla ricerca e allo sviluppo di nuove soluzioni sono disponibili sul mercato membrane con funzione di controllo del vapore igrovariabili. Si tratta di membrane evolute composte da polipropilene (Pp) e poliammide (Pa) adibite al controllo della diffusione del vapore definite intelligenti, in grado cioè di adattare la propria struttura molecolare in base al quantitativo di umidità presente all’interno di un ambiente, capaci di frenare il vapore d’inverno e di frenarlo di meno durante il periodo estivo (quando il flusso, come si è visto in precedenza, si inverte). Tali membrane possono variare il proprio valore Sd fino a 100 volte, tra la configurazione più chiusa e quella più aperta passando, per esempio, da Sd = 25 m, proprio di una barriera, a Sd = 0,25 m, per una traspirazione elevata.
Massa areica (o grammatura)
Oltre ad una prima importante suddivisione in merito alla capacità di diffondere o meno il vapore, gli schermi e membrane traspiranti sono classificati dalla Uni 11470:2013 anche il base alla loro massa areica (o grammatura) in quattro classi:
• Classe A: Massa areica ≥ 200 g/m2
• Classe B: Massa areica ≥ 145 g/m2
• Classe C: Massa areica ≥ 130 g/m2
• Classe D: Massa areica < 130 g/m2
Resistenza meccanica
Un’altra caratteristica fondamentale per la corretta scelta di uno schermo o membrana traspirante è legata alla resistenza meccanica che il materiale deve fornire in determinate condizioni di posa.
Qualora la stratigrafia della copertura in legno preveda una tecnica di posa in cui lo schermo è fissato solamente ai listelli senza poggiare su un supporto continuo come il pannello Osb (usando un termine poco edilizio, ma comprensibile, potremmo dire che il telo è posato a festoni), sarà necessario valutare con estrema attenzione i valori di resistenza del materiale riportati nella scheda tecnica, e conoscerne la classificazione, sempre seguendo quanto riportato nella Uni 11470:2013, come di seguito riportato.
Gli schermi e membrane sintetiche sono classificati in tre classi in funzione delle caratteristiche di resistenza meccanica a trazione longitudinale e lacerazione da chiodo, prima e dopo invecchiamento artificiale, per valutarne l’applicazione su supporti discontinui:
Esposizione temporanea esterna
Il valore della massa areica e la tipologia di costituzione del materiale (numero di strati che lo compongono), hanno un ulteriore importante risvolto in termini di esposizione temporanea esterna, in soldoni la norma indica per quanto tempo tali schermi possono resistere all’esterno prima di essere protetti con il manto di copertura discontinuo (tegole, coppi, lastre o altro), senza deteriorarsi e perdere parte delle loro caratteristiche.
La Uni 11470:2013 considera e sviluppa anche questo aspetto, dando precise indicazioni in merito, chiarendo che vista la natura sintetica delle materie prime che costituiscono gli Smt (schermi e membrane sintetiche) prevede la copertura, cioè il montaggio del manto di copertura definitivo, entro due settimane dall’installazione. Gli Smt contribuiscono alla messa in sicurezza temporanea della copertura contro gli agenti atmosferici prima dell’installazione del manto di copertura esterno definitivo.
A completamento delle caratteristiche degli Smt vanno ricordati, anche se non verranno approfonditi i questo articolo, altri parametri che riguardano la resistenza ai raggi Uv (determinante per la problematica sopra discussa), il comportamento al fuoco (specificatamente per certi impieghi, per esempio in presenza di un impianto fotovoltaico), la stabilità dimensionale alle alte temperature e, non ultimo per importanza, l’impronta ambientale e la possibilità di riciclo.
Come scegliere la stratigrafia
Una volta definite le caratteristiche salienti su cui operare una corretta scelta dello schermo o membrana sintetica, è possibile abbozzare qualche stratigrafia partendo da casistiche classiche, come quelle riportate, per arrivare a situazioni specifiche che necessitano di ulteriori approfondimenti e supplementi di analisi.
Una volta stabilita la tipologia, ventilata o meno, la prima importante valutazione tecnica da considerare per la progettazione di una copertura in legno è riferita alla scelta dello schermo adibito al controllo del vapore.
In base alla destinazione d’uso degli ambienti sottostanti la copertura, alla zona climatica e alla classificazione energetica desiderata, sarà possibile determinare se sia necessario uno schermo di barriera al vapore (con elevata resistenza al passaggio del vapore) o un freno al vapore, dotato di valori Sd più contenuti.
Tali valutazioni e scelte sono determinate a seguito di una simulazione termotecnica che tenga in considerazione sia il regime invernale (che potremmo con buona approssimazione assimilare a un regime stazionario grazie alle modeste oscillazioni delle temperature esterne sia di giorno che di notte) che quello estivo (che diversamente dal precedente va considerato assolutamente dinamico a causa delle notevoli fluttuazioni delle temperature esterne tra giorno e notte).
Nel caso, per esempio, in cui vi siano ambienti a forte produzione di vapore, sarà preferibile sostituire il freno al vapore con una barriera al vapore con valori Sd elevati, al fine di garantire il corretto equilibrio igrometrico.
Per quanto riguarda la scelta del telo traspirante sottotegola, il valore Sd sarà determinato dalla tipologia di schermo selezionato per il controllo del vapore e dalla tipologia di materiale isolante. Se, per esempio abbiamo un freno al vapore con valori Sd limitati e un materiale isolante con elevati valori di diffusione del vapore, sarà opportuno procedere alla scelta di un telo sottotegola con valori Sd anch’essi piuttosto bassi e comunque molto inferiori al freno al vapore, arrivando anche ai materiali ultra traspiranti. Se, invece, si parte da uno schermo di barriera al vapore, i valori dell’Sd del telo potranno incrementare di conseguenza, sempre rimanendo molto inferiori a quelli della barriera al vapore
Se il cronoprogramma delle lavorazioni prevede che il telo sintetico sia esposto alle intemperie durante le fasi di cantiere per un tempo prolungato, comunque maggiore di quanto riportato nella normativa, o solo per garantire una maggiore resistenza al pedonamento oppure al chiodo in determinate modalità di posa, sarà necessario privilegiare al scelta di teli avanti alta grammatura ed elevata resistenza alla lacerazione del chiodo, arrivando a masse areiche di 340 gr/m2 e resistenze superiori a 600 N/5cm.
Volendo valutare, infine, le modalità di applicazione, i teli traspiranti, diversamente dai sistemi impermeabilizzanti posati a caldo (per rinvenimento a fiamma o per riscaldamento con apparecchi ad aria), sono posati a secco e fissati al tavolato ligneo di copertura attraverso chiodatura e le sovrapposizioni tra i teli andranno sigillate con cura tramite l’uso di nastri butilici autoadesivi, al fine di garantire un manto senza soluzione di continuità.
Soprattutto in zone interessate da intensi fenomeni di precipitazioni nevose si possono formare degli accumuli di neve o ghiaccio anche nell’intercapedine di ventilazione sottotegola, che impediscono lo scorrimento dell’acqua che penetra sotto le tegole durante il disgelo e che può infiltrarsi sotto le sovrapposizioni dei fogli sottotegola che non sono saldate.
Per evitare tali problematiche è importante che le sovrapposizioni tra i teli siano sigillate con nastro butilico con particolare attenzione e cura soprattutto in corrispondenza dei punti singolari di una copertura come i camini, le finestre da tetto, eventuali cambi di geometria, giunti strutturali o altro che possano interrompere la continuità del manto di tenuta all’acqua e all’aria.
Tutto quanto esposto e trattato per le coperture in legno a falde inclinate può essere teoricamente riproposto anche per coperture in legno piane, considerando che in questo specifico caso la versione ventilata non è una soluzione vantaggiosa e ponendo la massima attenzione al deflusso delle acque da precipitazioni (piovose o nevose), vera spada di Damocle delle coperture in legno: la mancanza di una marcata pendenza potrebbe creare pericolosi ristagni a seguito di infiltrazioni, responsabili del deterioramento della struttura. Per queste ragioni le coperture in legno piane non sono particolarmente consigliate.
Il mercato degli Smt è diventato negli anni sempre più florido, fino a ricavarsi una corposa nicchia negli interventi rivolti alle coperture lignee, sostituendo in buona parte le tecniche di impermeabilizzazione tradizionali. Costi inferiori rispetto a quelli dei teli sintetici a spessore o delle membrane bituminose, modalità applicative che non prevedono l’uso del calore (fiamma o aria calda), formati più grandi e pesi molto più contenuti, sono tutte prerogative molto apprezzate dai carpentieri e da chi si occupa di costruzioni in legno, che stanno alla base del successo di queste soluzioni tecniche.
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