IL LEGNO: Caratteristiche, Proprietà &...

IL LEGNOIL LEGNO :Caratteristiche, Proprietà &

Impiego

17 Gennaio 2014

Principali elementi costitutivi di un albero e loro funzioni

FONTE DI APPROVIGGIONAMENTO del LEGNO:

ALBERO

LATIFOGLIE (angiosperme)pioppo, tiglio, quercia, faggio

PROVENIENZA

Climi EUROPEIpino, abete, quercia, faggio e acero

Climi TROPICALIebano, mogano teak

BOTANICA

DURImogano, quercia, noce

TENERIabete, pino, betulle, pioppo

DUREZZA

CONIFERE (gimnosperme, aghifoglie, resinose)abete, pino, larice, tasso

quercia

ESSENZA

da COSTRUZIONEda OPERA

da INDUSTRIA

UTILIZZO

IL LEGNO: CLASSIFICAZIONE

abete rosso

CLASSIFICAZIONE: PROVENIENZA CLASSIFICAZIONE: DUREZZA

IL LEGNO: CLASSIFICAZIONE

Peso specificoIgroscopicitàConducibilità termicaConducibilità elettricaConducibilità acustica

Caratteristiche CHIMICO-FISICHE

Resistenza a flessioneResistenza a trazioneResistenza a compressioneResistenza a torsioneDurezza

Flessibilità o curvabilitàElasticitàFendibilitàPulibilità

Proprietà MECCANICHE

Proprietà TECNOLOGICHE

IL LEGNO: PROPRIETÁ

Caratteristiche chimico-fisiche dei LegnamiCOLORE : bruno (noce, castagno, quercia)

rossastro (larice, tasso, legni tropicali)giallo (gelso)nero (ebano)

DISEGNO (aspetto estetico): condizionato da vari elementi: (e.g. lucentezza, grana e venatura) che dipendono dal taglio (longitudinale, radiale o trasversale) e dall’andamento delle fibre

MASSA VOLUMICA : varia a seconda del tipo di legno e del grado di umidità (quantitàd'acqua contenuta)

TESSITURA: dimensione e distribuzione dei vari elementi cellulari costitutivi (e.g. tessitura fine e regolare per il bosso; tessitura grossolana ed irregolare per il castagno a crescita non omogenea).

ODORE: dipende dai componenti volatili dei succhi, degli oli e delle resine, percettibile solamente quando il legno è fresco o può anche persistere fin dopo la stagionatura.

VENATURA : contrasto di colore o di compattezza dovuto all’alternanza delle zone di legno primaverile e tardivo.

SPECCHIATURA : apparenza lucida dei raggi midollari nelle sezioni radiali (molto cospicue ed evidenti nel faggio, nelle querce e nel platano)

STRUTTURA

esaminata a cinque livelli 1)a livello della struttura deltronco 2)a livello della struttura macroscopica3)a livello della struttura microscopica4)a livello della struttura nanoscopica5)a livello della strutturamolecolare

STRUTTURA del LEGNO

A) ZONA CORTICALE

CORTECCIA

LIBRO

CAMBIO

B) ZONA INTERNA (o LEGNO propriamente detto)

ALBURNO

DURAME

MIDOLLO

1) Struttura del legno a livello del tronco

è possibile distinguere tra 2 macrozone

ad occhio nudo, a seconda della specie legnosa, dall’esterno verso l’interno:

�la CORTECCIA , divisibile in

(A) ESTERNA: sede di larve e parassiti, priva di resistenza(B) INTERNA (LIBRO ): strato di piccolo spessore, formato da

condotti nei quali discende la linfa

�il CAMBIO : sottile strato tra corteccia e legno che produce continuamente le nuove cellule che elaborano i tessuti del libro e dell’alburno. È riconoscibile solo a livello microscopico

1) Struttura del legno a livello del tronco: A. ZONA CORTICALE

la zona interna o legno comprende dall’esterno verso l’interno:

�la parte principale legnosa, costituita da una componente più esterna (ALBURNO ) e una piùinterna (DURAME ) più o meno distinguibili (legno differenziato o indifferenziato), con gli anelli di accrescimento, con i raggi midollari e gli altri tessuti

�la parte centrale del tronco (MIDOLLO ), di scarsa compattezza, di minore consistenza e d’aspetto spugnoso: il legno nelle vicinanze del midollo presenta, una resistenza nettamente inferiore.

1) Struttura del legno a livello del tronco: B. ZONA INTERNA o LEGNO

SEZIONE di un tronco d’albero non scortecciato

Sezione di un tronco di larice (sinistra) e di abete rosso (destra)

1) Struttura del legno a livello del tronco

DURAMIFICAZIONE : fenomeni di invecchiamento dei tessuti nell’albero, con conseguente divisione in

1) Struttura del legno a livello del tronco: ALBURNO

ALBURNO- legno in formazione ricco di linfa e amidi - circonda il durame- costituito da cellule vive e fisiologicamente attive- spessore variabile a seconda dell’età e della specie della pianta- di colore più chiaro- poco durevole- meno resistente del durame alle alterazioni biologiche indotte da funghi ed insetti- ha funzione conduttrice dell’acqua e diimmagazzinamento

SEZIONE TRASVERSALE

DURAME- parte più interna perfettamente lignificata- la sua formazione comincia da una ben determinata ampiezza dell’alburno- costituito da cellule morte - di colore più scuro - più secco - più pesante - più duro- più difficilmente impregnabile- maggiore durabilità- assolve funzione di sostegno - importante per la rigidezzae lastabilità dell’albero- parte di solito impiegata per la produzione di legname

1) Struttura del legno a livello del tronco: DURAME

Fondamentalmente si distingue tra:

�durame DIFFERENZIATO (colorato) OBBLIGATORIAMENTE

immagazzinamento delle sostanze duramificanti nella parete cellulare (simile ad un “impregnamento”

della parete cellulare) →MAGGIORE RESISTENZA agli attacchi fungini

�durame DIFFERENZIATO (colorato) FACOLTATIVAMENTE

immagazzinamento delle sostanze duramificanti sulla parete cellulare → SCARSA RESISTENZA agli attacchi fungini

Aspetto MACROSCOPICO(riconoscibile ad occhio nudo o con una lente d’ingrandimento)

- struttura, disposizione, forma e grandezza dei tessuti o degli insiemi risultanti da diversi tipi di cellule (da cui risulta l’aspetto di una specie legnosa)

- i vasi che conducono la linfa greggia (acqua e ioni minerali) sono, per la maggiore parte dei legni, tanto grandi da essere visibili a livello macroscopico come pori, in sezione trasversale, o come canali porosi, in sezione longitudinale

- al contrario, la struttura delle singole cellule può essere osservata solo con un microscopio

2) Struttura del legno a livello macroscopico

- il legno può essere univocamente definito e caratterizzato soltanto considerando le tre sezioni/direzioni anatomiche fondamentali- tessuto e le cellule, che ne determinano l’aspetto, sono differenti a seconda della sezione considerata

3 sezioni del LEGNO• Trasversale: perpendicolare all’asse del tronco• Radiale: sezione che passa per l’asse, piano della sezione parallelo all’asse del tronco e ai raggi midollari• Tangenziale: sezione perpendicolare alla sezione radiale, piano della sezione parallelo all’asse del tronco e perpendicolare ai raggi midollari (tangente ad uno degli anelli di accrescimento)

2) Struttura del legno a livello macroscopico: SEZIONI ANATOMICHE PRINCIPALI

- nella sezione trasversale si può stimare l’età dell’albero dal numero degli anelli e dalla loro ampiezza si può determinare il ritmo di crescita

- nella sezione radiale si vedono bene le specchiaturedate dairaggi

- nelle sezioni tangenziali visibili nel legno segato in tavole è possibile osservare lavenatura del legno e l’alternanza tra zona primaverile e tardiva

2) Struttura del legno a livello macroscopico: SEZIONI ANATOMICHE PRINCIPALI

Anelli di accrescimento

- si formano in seguito all’accrescimento del fusto per formazione di strati anulari successivi di legno da parte della zona del cambio, interrotto da periodi di stasi (stagioni fredde)

- diventano visibili perché si formano cellule di differente tipo e dimensione, in numero e distribuzione differenti, all’inizio e verso la fine del periodo di attività vegetativa

- durante l'inverno, la linfa non scorre, la crescita si ferma e il legno diventa più' scuro, consentendo di distinguere facilmente i cerchi annuali.

- l’omogeneità del legname dipende dalla regolarità negli anelli annuali (costanza del loro spessore), conferita dal ritmo di crescita della pianta

2) Struttura del legno a livello macroscopico: ANELLI di ACCRESCIMENTO

tronchi della stessa specie e essenze che crescono in zone diverse presentano caratteristiche meccaniche e di densità differenti

- lo spessore/ampiezza (larghezza in direzione radiale) dipende dall’andamento climatico del periodo che va dalla primavera all’estate, dalla specie legnosa, dal terreno, dall’altitudine, dall’età dell’albero, da danneggiamenti biologici ed ecologici, dagli interventi dell’uomo…

- lo spessore nonècostante e la sezione trasversale del fusto mai perfettamente regolare

- spessori diversi comportano caratteristiche fisico-meccaniche diverse


densità maggiore

modulo elastico e resistenza meccanica più elevati

anelli di accrescimento più sottili

legno primaverile (primaticcio)- zona chiara più tenera (legno più poroso, chiaro e soffice, costituito da cellule a lume ampio e parete sottile), corrispondente alla stagione d’accrescimento primaverile-assicura il rapido trasporto della linfa all’inizio della stagione vegetativa

inverno accrescimentopraticamente nullo

età approssimativa dell'alberonumero di anelli di accrescimento

(ogni anello corrisponde ad un anno di vegetazione) letta in una sezione trasversale posta in basso


legnotardivo- zona più scura e compatta (legno più duro, scuro e compatto, costituito da cellule a lume piùesiguo e parete più spessa), corrispondente alla stagione autunnale o estiva- maggiori massa volumica, resistenza e valori dei parametri legati al ritiro ed al rigonfiamento- svolge principalmente una funzione di sostegno

Negli anelli si può distinguere:


nelle Conifere (abete, pino e larice)distinzione tra legno primaverile e legno tardivo MOLTO MARCATA

nelle Latifoglie (betulla)distinzione tra legno primaverile e legno tardivo MENO NETTA

(passaggio da un anello all’altro poco evidente )

LEGNO PRIMAVERILE

LEGNO TARDIVO


Curiosità- negli alberi caducifogli delle regioni tropicali e subtropicali, in dipendenza dall’alternarsi delle stagioni secche e di quelle delle piogge, si formano anelli che non corrispondono piùall’accrescimento annuale.

- nei sempreverdi delle foreste tropicali, caratterizzati da attività vegetativa ininterrotta, non essendoci la stagione fredda, l’apparizione degli anelli è quasi odel tutto assente.

dendrocronologia: scienza che definisce l'età di una pianta sulla base del numero degli anelli di accrescimento, e riesce a ricostruirne, studiandone la conformazione (in particolare spessore e larghezza), la storia e a risalire agli eventi climatici ed alle patologie subite

- informazioni utili su fattori che incentivano o rallentano l’accrescimento (e.g. clima) e su variazioni climatiche: un anello ampio corrisponde a una buona annata, mentre una serie di anelli sottili indica un periodo di siccità.

- falsi anelli: si formano negli alberi dei climi temperati durante un’interruzione provvisoria dell’accrescimento (e.g. prolungata siccità o defogliazione per attacchi parassitari) e si distinguono da quelli veri perché non estesi a tutta la sezione trasversale

in relazione alle tre funzioni principali del legno (sostegno, conduzione ed immagazzinamento)

TESSUTO MECCANICO FONDAMENTALEo DI SOSTEGNO

TESSUTO CONDUTTORE TESSUTO PARENCHIMATICOo DI RISERVA

eventuali TESSUTI SECONDARI

tessuto secretore (e.g. canali resiniferi) tessuti anomali (e.g. lesioni, legni di reazione)

3) Struttura del legno a livello microscopico

Tessuti e cellule costitutive nel legno di conifere e latifoglie

MICROSTRUTTURA : costituita da componenti dette CELLULE (di diverso tipo, grandezza, forma, numero e distribuzione)

TESSUTI (costituiti da cellule dello stesso tipo)

PARETE CELLULARE : materiale fibroso composto, formato da tante lamelle di fibrille di cellulosa in una matrice di lignina che, mediante le emicellulose, costituiscono una rete a maglie e sono collegate tra loro

4) Struttura del legno a livello nanoscopico

1) permette alla cellula di acquisire una forma definita

fornisce resistenzae protezione alla cellula

protegge da danni ed infezioni causati dall’attacco di batteri e funghi patogeni

protegge la cellula da shock omeostatici: regola e limita la quantità d’acqua che la cellula può assumere dall’ambiente esterno e le impedisce quindi di scoppiare in ambienti con basse concentrazioni saline

5) interviene attivamente in molti processi fisiologici (e.g. assorbimento, diffusione e trasporto d’acqua, traspirazione…)

FUNZIONI PARETE CELLULARE

LEGNO materiale compositocostituito da

- sostanze a struttura macromolecolare, presenti in gran quantità, formanti il complesso delle pareti cellulari: cellulosa, emicellulosee lignina (costituenti strutturali )

- sostanze di natura diversa a struttura micromolecolare, presenti in quantità più limitata (costituenti non strutturali )

5) Struttura del legno a livello molecolare

sostanze minerali e ceneri ~ 0.2-0.3% azoto < 0.1%

- la composizione chimica dipende dal tipo di albero e varia lievemente anche all’interno di uno stesso tronco

- le differenti proprietà del legno non sono determinate dal contenuto in % degli elementi chimici ma dai differenti legami chimici e fisici che si instaurano

L'organizzazione in più livelli dimensionali assicura ottime distribuzione delle tensioni, resilienza e capacità di resistere alla propagazione delle fessurazioni.

Sostanze chimiche costituenti il legno

5) Struttura del legno a livello molecolare

componenti non strutturali (estrattivi e ceneri all’interno delle cavità e pareti cellulari) non contribuiscono alle proprietà meccaniche del legno, ma ne influenzano altre caratteristiche (e.g. colore, durabilità naturale, peso specifico, resistenza ai funghi, bagnabilità, ritiro….)

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PREGI & LIMITI

- RINNOVABILE

- BIODEGRADABILE (e facilmente smaltibile)

- Bassa densità

- Elevato potere coibentante

- Buone caratteristiche meccaniche

-facilità di APPROVVIGIONAMENTO-facilità di LAVORAZIONE-facilità di RIPARAZIONE-facilità di SOSTITUZIONE-LEGGEREZZA (trasporto e posa in opera)

- impiego per strutture sollecitate- possibilità di costruire strutture mobili e provvisorie

IL LEGNO: PREGI

IL LEGNO: Limiti

ANISOTROPIA : caratteristiche fisiche e meccaniche diverse a seconda della direzione anatomica considerata

DIFETTOSITÁ : nodi, fessurazioni, danni da microrganismi (insetti, funghi) o da eventi fisici (e.g. fulmini, urti)

IGROSCOPICITÁ : contenuto di umidità e volume variano a seconda delle condizioni ambientali

LIMITI DIMENSIONALI in termini di sezione e lunghezza

DURATA LIMITATA come materiale da costruzione: valutabile intorno ai 50-80 anni, a seconda delle condizioni di impiego (molto poco rispetto a pietre e laterizi)

VULNERABILITÁ al FUOCO : materiale combustibile, elevato rischio di incendio

DIFFICOLTÁdi

STANDARDIZZAZIONE

VARIABILITÁCARATTERISTICHE

MECCANICHEtra un elemento e l’altro

all’interno del singolo elemento

Legname rotondo (“ tondoni da costruzione”)

legname semplicemente scortecciato

Legname squadrato (Travi Uso Trieste, Uso Fiume, in massello)

elementi asciati e squadrati

ELEMENTI PER TRAVATURE

LIMITI: LIMITI DIMENSIONALI

Legname segato(Tavolame: Sottomisure e Tavole, Morali - Mezzi morali –

Listelli, Travetti e Smezzole)

DURABILIT Á del LEGNO

ESPOSIZIONE alle INTEMPERIE

CAUSE di DANNEGGIAMENTO

FUNGHI

TARLICAPRICORNI delle case

alterazione della colorazione (grigiastra)

- si nutrono di cellulosa - DISFACIMENTO della struttura del materiale

si sviluppano con - temperature di 15-20 °C

- contenuto d’acqua nel legno di ~ 20 %

TERMITI

- non si notano fori- si nutrono di cellulosa

- ATTACCO DISTRUTTIVO

- si notano FORI d’USCITA- ATTACCO LIMITATO all’ALBURNO

RIMEDI : TRATTAMENTI PREVENTIVI con opportune sostanze

ATTACCO da INSETTI nella zona dell’ ALBURNO

DURABILIT Á del LEGNO: INSETTI & FUNGHI

necessità di uno SPAZIO AERATO tra il legno e la muratura

ATTACCO DA FUNGHIa livello del contatto diretto del legno con la muratura

DURABILIT Á del LEGNO: VULNERABILITÁ al FUOCOResistenza al FUOCO

(CAPACITA’ PORTANTE “R”)

CARBONIZZAZIONE LENTA per SPESSORI NON PICCOLI (t ≥ 35 mm)

VELOCITA’ di CARBONIZZAZIONE (β0)

• CONIFERE E PIOPPO

• LATIFOGLIE

MASSICCIO β0 = 0.8 mm/minLAMELLARE β0 = 0.7 mm/min

MASSICCIO β0 = 0.5 mm/minLAMELLARE β0 = 0.5 mm/min

Trattabile con SOSTANZE IGNIFUGHE

STABILIZZAZIONE del LEGNO

CLASSI di RESISTENZA

assegnate mediante procedure di CLASSIFICAZIONE basate su determinate CORRELAZIONI tra PARAMETRI misurati e valori di RESISTENZA del legname.

CLASSIFICAZIONE a MACCHINA : sulla base del MODULO ELASTICOCLASSIFICAZIONE VISIVA : sulla base di DIMENSIONE e POSIZIONE dei NODI

RICOMPOSIZIONESuddividere pezzi di grande dimensione in unità piùpiccole per poi riassemblarli al fine di -ridistribuire i difetti all’interno del solido ricostituito- diminuire la variabilità del legno

TECNICHE per compensare la grande variabilità delle caratteristiche del LEGNO NATURALE

DIFETTI CONGENITI DIFETTI dovuti a cause svariatee.g. vento, neve, errori nel taglio,

trasporto, stagionatura, insetti, funghi

DIFETTI dei LEGNI

Imperfezioni di strutturae.g. forme contorte degli ulivi

Difetti importanti dal punto di vista tecnologico

FUSTI di FORMA ANOMALA -fusto di sezione trasversale non circolare

- fusto incurvato- fusto cavernoso- fusto contorto

DEVIAZIONE dellaFIBRATURAandamento elicoidale

ETEROGENEITÁ degli ANELLI di ACCRESCIMENTO causata da brusche variazioni climatiche

CIPOLLATURE Crescita non regolare con distacco tra gli anelli di accrescimento causata da gelo o caldo eccessivi

TASCHE di RESINANODI

ECCENTRICITÁ del MIDOLLOCURVATURE

Cipollature

Difetti CONGENITI o COSTITUZIONALI: NODI

NODI

PUNTI di INNESTO dei RAMI nel TRONCO

- difetti costituzionali, costituiti dai rami, i quali, man mano che l’albero cresce, vengono inglobati nel tronco

- le caratteristiche dei tessuti legnosi che li compongono sono differenti rispetto a quelle dei tessuti presenti nel tronco

- nelle immediate vicinanze dei nodi la fibratura cambia direzione, con conseguente

� decadimento delle proprietà meccaniche del materiale� effetti estetici indesiderati� difficoltà di lavorazione del tronco


NODI ADERENTI , CONCRESCIUTI o “SANI”

- se il ramo ‘vivo’ è inglobato dal tronco- durante l’essiccazione si possono fessurare

NODI CADENTI

- se il ramo era morto - non si ha una buona adesione tra i tessuti

Tipologie di NODI: a) a baffo, b) sul bordo, c) passante, d) di spigolo, e) sulla faccia, f) gruppo di nodi

Misurazione di nodi singoli e gruppi di nodi secondo UNI EN 1310


Copertura in legno di quercia caducifoglie a Villafranca (TO): un nodo di grosse dimensioni sul lembo teso ha provocato la rottura

CRETTIlesioni dovute a

- azioni meccaniche (urti)- folgorazioni- ustioni provocate dal riverbero del sole sulla sabbia o sulla neve

La crescita dei tessuti lignei attorno alla zona danneggiata comporta anche una deviazione della fibratura

Deformazioni del legno dovuti a essiccazione

Difetti dei LEGNI: CRETTI

Alterazioni prodotte da animali (e.g. insetti) e funghi

- cavernosità: prodotte da parassiti (larve di insetti)

-marciume bianco e rosso: dovuto a funghi che attaccano il legno mantenuto in luoghi molto umidi

- tarlatura : da parte di insetti silofagi (capricorni della casa, tarli, formiche, vespe del legno, termiti)

-“ tasche” di resina: a volte manifestate da legni provenienti dalle aghifoglie, rovinando l’estetica del manufatto prodotto

Danni provocati da vento, neve, errori nel taglio , trasporto, stagionatura

- spacchi radiali: dovuti algelo- fenditure longitudinali : frequenti dopo la riduzione in tavole, a causa di tensioni interne- fenditure radiali : provocate da rapido essiccamento o sbalzi di temperatura- deformazioni: dovute al ritiro durante la stagionatura

Difetti dei LEGNI da eventi climatici e insetti

Fenditure Radiali

DIFETTI dovuti all’influenza della stazione - alberi esposti a lungo a venti che spirano in direzione costante- alberi su pendii ad alta quota e deformati alla base dal peso della neve con sviluppo di ‘legni di reazione’, in quanto sottoposti a stimoli meccanici

legno di reazione: tessuto attivo (anomalo), mediante il quale l’albero modifica attivamente la sua forma. Funzioni- ripristinare la posizione originaria delle componenti dell’albero (tronco, rami) che hanno subito una deviazione, mediante una crescita eccentrica della sezione trasversale- mantenere costante l’angolo di inserzione del ramo, caratteristico per ogni tipo.

DIFETTI dei LEGNI: Legno di Reazione

in alberi cresciuti su un pendio inclinato

nelle Conifere nelleLatifoglie

DENSITÁ del LEGNO

MASSA VOLUMICAPARETI CELLULE

1.53 g/cm3

MASSA VOLUMICALEGNO ANIDRO

0.3-1.0 g/cm3

densità maggiore

massa volumica più elevata per gli alberi appena abbattuti (allo stato fresco) rispetto a quelli stagionati (umidità 12-15 %)

b) Spessoredegli anelli di accrescimento

Parametri che influenzano la densità del legno

a) Spessoredelle pareti delle cellule (tipo di essenza)

c) Umidità (contenuto d’acqua adsorbita+acqua libera)

anelli più sottili

densità maggioreumidità più elevata

acquanei tessuti delle piante

- in parte libera nelle cavità cellulari

- in parte combinata con le sostanze costituenti i tessutidella pianta stessa

Umidità del Legno

La percentuale di umiditànel legno

- determina variazioni notevoli di dimensioni (RITIRO ) che comportano problemi specialmente nell’impiego per infissi

- se elevata, favorisce l’attacco di funghi e parassiti animali e vegetali con conseguente necessità di trattamenti speciali

legno: materiale poroso(percentuale dei pori mediamente pari a 50-60%) e igroscopico(scambia continuamente molecole di acqua con l’aria e tende sempre ad equilibrarsi alle condizioni climatiche dell’ambiente circostante)

il legno stabilisce un equilibrio con l’ambiente circostante assorbendo (adsorbimento) o cedendo (desorbimento) vapore acqueo

Curve di adsorbimento e desorbimento d’acqua nel legno

Umidità del Legno: Adsorbimento & Desorbimento

Per le diverse situazioni climatiche, si considerano le umidità di equilibrio ueq,ado ueq,de[%]

ueq,ad≠ ueq,de

Le curve a due flessi di adsorbimento e di desorbimento del legno (curve ueq a temperatura costante) mostrano un fenomeno diisteresi nello scambio di vapore acqueo

Umidità del Legno: Umidità di Saturazione

umidità di saturazione (delle pareti cellulari) (us [%] )

umidità del legno per la quale tutte le pareti cellulari e tutti i lumi (intero sistema capillare all’interno di queste) sono completamente saturi di acqua (assenza di aria)

- dipende dalla specie legnosa

- valori comuni 24% ≤ us ≤ 32%

- in prima approssimazione valor medio us ≈ 28%

1) per umidità del legno al di sopra del punto di saturazione

u > us

l’acqua si trova allo stato liquido nel lume delle cellule

“acqua libera” o “di imbibizione” (del tutto indipendente dalle pareti cellulari)

Umidità del Legno: Umidità di Saturazione

Variazioni di umidità in questo intervallo influenzano pochissimo le caratteristiche fisico-meccaniche del legno

2) per umidità del legno al di sotto del punto di saturazione

u < us

l’acqua viene adsorbita o desorbita solo dalle pareti cellulari

“acqua legata” o “di saturazione”

In questo intervallo, l’acqua immagazzinata ha un’influenza decisiva sulle caratteristiche fisico-meccaniche del legno.

Il contenuto di umidità dipende dalla CONDIZIONI AMBIENTALI

- Temperatura (T, °C)- Umidità relativa (U.R., %)

es.: T= 20 °C, U.R.= 35-10% contenuto dell’acqua = 5-40 %

“UMIDITA’NORMALE ” del legno

Italia 12% (25 °C, 65 %)

Europa centro-settentrionale 15% (15 °C, 75 %)

Umidità del Legno: condizioni ambientali

Valori di umidità comuni nella pratica

Valori umidità(%)

Stato del legno

40÷200 legno allo stato fresco (appena tagliato)

30÷35 punto di saturazione(al di sotto comincia il ritiro del legno)

<18 legno al sicuro dai funghi della carie

15 umiditàcommerciale (stagionatura all’aria libera)

12 umiditànormale (20 °C / 65 %)

9÷12 umidità tecniche(essiccazione artificiale )

0 legno anidro (103 °C / 0%)

celle rosa: condizioni favorevoli all’attacco del legno da parte di funghi (da evitare per favorire la buona conservazione del materiale nel tempo)

celle gialle: condizioni al limite della sicurezza

N.B. Spostando il legno da un clima all’altro, l’umidità tenderà a equilibrarsi alle mutate condizioni, anche dopo una lunga stagionatura e anche se verniciato, con conseguenti rigonfiamenti e ritiri di cui si deve sempre tenere conto nella progettazione.

fornisce con discreta approssimazione il valore di umidità a cui il legno tende spontaneamente ad equilibrarsi in funzione della temperatura e dell’umidità relativa del’aria del clima dell’ambiente di stoccaggio

Umidità del Legno: Tabella di umidità di EQUILIBRIO

umidità del legno (u): contenuto in acqua percentuale del legno (o umidità percentuale del legno) riferito al peso secco del materiale.

mu massa del legno al momento della determinazione (allo stato umido)m0 massa del legno portato fino allo stato anidro (essiccato in stufa a 103 °C fino a peso costante)

Secondo questa definizione l’umidità del legno u può superare il 100%

Per esempio, l’umidità nell’alburno di legni di Conifere è u ≈ 120 ÷ 150% o anche più

UNI ISO 3130

Umidità del Legno: formula

1000

0 ⋅−=m

mmu u

CLASSI di SERVIZIO dell’AMBIENTE

Umidità del Legno: CLASSI di SERVIZIO

1. POCO UMIDO (≤ 12%) T= 20 °C, U.R. aria ≤ 65%

2. MEDIAMENTE UMIDO (= 12÷20%) T= 20 °C, U.R. aria = 65÷85%

3. MOLTO UMIDO (> 20%) T= 20 °C, U.R. aria> 85%

VARIAZIONI CONTENUTO di ACQUA nel legnoDirezione ∆volumiche differenziali Intervallo (%)

ASSIALE MINIME 0.2-0.6

RADIALE INTERMEDIE 2-8

TANGENZIALE MASSIME 4-11 %(a volte fino a 17 )

Umidità del Legno: variazioni volumiche differenziali

VARIAZIONI VOLUME DIFFERENZIALI del LEGNO

DISTORSIONI e/o INARCAMENTIo

FESSURAZIONI dette “CRETTI da RITIRO ”

Deformazioni del legno dovuti a essiccazione

durante l’ESSICCAZIONE si creano TENSIONI

Metodo dell’ESICCAZIONE : procedimento di misura molto esatto, impiegato soprattutto peranalisi scientifiche ma anche come termine di paragone per la calibrazione degli igrometri e dei procedimenti di misura dell’umidità del legno.

Il campione di legno viene- pesato appena preparato (mu)- essiccato in una stufa a circolazione d’aria ad una temperatura di 103±2° C fino a che due pesate successive risultino uguali (m0)

Si ricava l’umidità del campione in base alla diminuzione della massa

UMIDITÁ del LEGNO: Metodi di Misura

METODI DIRETTI METODI INDIRETTI

il quantitativo di acqua viene evacuato e misurato

si sfrutta come grandezza misurabile una proprietà del legno dipendente dalla sua umidità

STRUMENTI di MISURA

Misuratori elettrici di umidità (strumenti a mano)

IGROMETRI ELETTRICIIGROMETRI CAPACITIVI

L’ umidità del legno ne influenza

(A)Resistenza ohmica

(B) Proprietà dielettriche

A) a CONDUCIBILITA’o a RESISTENZA

B) DIELETTRICO(capacitivo)

Metodi di Misura INDIRETTI

UMIDITÁ del LEGNO: Metodi di Misura INDIRETTI

igrometri elettrici: misura della resistenza ohmica o della conducibilità elettrica dipendenti dall’umidità del legno.

RESISTENZA ELETTRICA- è influenzata dalla direzione di taglio, dalla specie legnosa e dalla temperatura del legno

- necessità di tabelle correttive allegate allo strumento di misura (o di interruttori propri dello strumento per la selezione della specie legnosa e della temperatura)

intervallo di misura : a partire da circa il 5% di umidità

UMIDITÁ del LEGNO: A) Misura a CONDUCIBILITA’ o a RESISTENZA

PRECISIONE

± 1.5% fino a circa il 22% di umidità

± 2÷2.5% tra il 22% e l’umidità di saturazione delle pareti cellulari

Superato il punto di saturazione, la dipendenza della resistenza elettrica dall’umidità del legno è molto ridotta e l’umidità non può più essere misurata con sufficiente affidabilità.

RESISTENZA ELETTRICAUMIDITA’

Gli igrometri capacitivi si basano sulla differenza tra le costanti dielettriche del legno allo stato anidro (εr = 2 ÷ 3) e dell’acqua (εr = 81), da cui risulta una forte dipendenza della costante dielettrica del legno umido εr,legnodall’umidità u.

- necessità di curve di taratura determinate sperimentalmente per ogni specie legnosa, data la forte dipendenza dalla massa volumica

intervallo di misura : a partire dallo 0% di umidità

Superata l’umidità di saturazione delle pareti cellulari, la precisione non è più sufficiente

UMIDITÁ del LEGNO: B) Misura DIELETTRICA (CAPACITIVA)

ProprietàTECNOLOGICHE e MECCANICHE

PROVA CURVABILITÁ

LEGNO: Proprietà tecnologicheFENDIBILITÁ (FISSILITÁ ): proprietà di spaccarsi sotto l'azione di un cuneo in direzione assiale senza produrre trucioli. È legata alla presenza di una struttura cellulare ordinata, fibratura rettilinea e eventuali grossi raggi midollari (e.g. Larice e Quercia). La lavorazione a spacco è utilizzata per legna da ardere e doghe per botti

FLESSIBILITÁ (CURVABILITÁ ): proprietà ad assumere deformazioni/curvature permanenti, sotto una forza gradualmente crescente (e.g. T>70 °C,U.R.= 14-15%)

ATTITUDINE al TAGLIO : proprietà a lasciarsi tagliare e incidere da un utensile (sega, pialla, scalpello), con produzione di trucioli e segatura (maggiore nel senso longitudinale alle fibre, minore nella direzione perpendicolare)

ATTITUDINE al PULIMENTO : proprietà secondo la quale i legnami, sottoposti alla levigatura, ottengono una superficie liscia

PROVA FENDIBILITÁ

Caratteristiche meccaniche del legno

ELASTICITÁ : proprietà a riprendere la forma di partenza rimossa la sollecitazione

DUREZZA : resistenza alla penetrazione di un corpo

RESISTENZA: proprietà a resistere alle deformazioni/sollecitazioni

TENACITÁ o RESILIENZA : proprietà a resistere a sforzi bruschi

- deformabilità del legno sotto l'azione di una forza applicata (moduli di elasticità e coefficienti di scorrimento)

- capacità portante alle varie condizioni di carico (e.g. compressione, flessione, taglio; carichi di breve, media o lunga durata), espressa in termini di resistenze (sollecitazioni che il legno può sopportare prima di rompersi).

Deformabilità del Legno

Deformabilità bassa (~1.4-1.5)

Deformabilità normale(~1.6-2.0)

Deformabilità elevata(~2.0-3.0)

NOCE MOGANO

CASTAGNO

DOUGLASTEAK

ACEROOLMO

LARICEFAGIOPIOPPOABETELECCIO

- effetti combinati di vari ritiri possono portare su una tavola a deformazioni complessive che, se eccessive, la rendono inutilizzabile. - molto frequenti spacchi e fessurazioni, limitati spesso alle estremità delle tavole

taglio eeffetti del ritiro

in funzione del rapporto fra il ritiro radiale e il ritiro tangenziale (che assumono valori diversi per le varie essenze)

DUREZZAcapacità di resistere alla penetrazione di corpi piùduri

-importante per stabilire le difficoltà e le modalità di lavorazione del legno (che può essere spaccato, segato, forato, piallato, raspato, lisciato)

-funzione diretta del peso specifico e dell’età del legno

- diminuisce notevolmente con l’aumento dell’umidità

MOLTO DURI DURI o ABBASTANZA

DURI

MEDIAMENTE DURI

TENERI TENERISSIMI

EBANOOLIVO

ACEROFAGGIONOCE

LARICEMOGANO

CASTAGNO

BETULLAABETE

ONTANO

TIGLIOPIOPPOBALSA

Caratteristiche meccaniche del legno: Durezza

variano entro limiti molti ampi, che dipendono da

- essenza- peso specifico secco-grado di umidità- temperatura- direzione delle fibre rispetto alla sollecitazione - difetti del legno (nodi, cipollature….)

Caratteristiche meccaniche del legno

ANISOTROPIA : tutte le proprietàmeccaniche variano con la direzione anatomica considerata (e.g. direzione assiale (lungo le fibre), direzione radiale (perpendicolari agli anelli annuali), direzione tangenziale (tangente agli anelli annuali))

DISOMOGENEITÁ : caratteristiche non costanti; i valori di resistenza forniti sono intesi come "dati medi" largamente indicativi.

STANDARDIZZAZIONE delle prove

- campionamento del materiale da sottoporre a prova: forma, dimensione e orientamento (rispetto alle direzioni anatomiche) dei provini

- procedure da seguire per l'esecuzione delle prove (e.g. velocità e durata delle varie fasi della prova)

- attrezzature necessarie

- modalità di calcolo dei risultati

Data l‘elevata influenza della sua umidità, a livello internazionale è stato concordato di riferire le caratteristiche del legno a ben precisi valori di umidità (umidità normale del 12%).

Caratteristiche meccaniche del legno: Metodi di prova

A)LEGNO NETTO- provini piccoli e netti, accuratamente realizzati e selezionati, esenti da legno anomalo, con fibratura più diritta possibile

- quando è richiesta la caratterizzazione del solo materiale, senza includere la variabilità indotta dai difetti e senza prefigurare una sua destinazione d'uso specifica

B) LEGNO STRUTTURALE :

- provini in dimensione d'uso, campionati all'interno di una popolazione statistica definita in base alla destinazione finale del materiale e contenenti tutti i difetti caratteristici

- popolazione statistica non necessariamente limitata ad una sola specie legnosa (e.g. insieme di segati appartenenti a più specie, di data provenienza, classificati in base ad opportune regole)

- quando è richiesta la determinazione della qualità del materialee della sua conformità ad una normativa di riferimento predeterminata.

Caratteristiche meccaniche del legno: provini

Caratteristiche meccaniche: Curva σ–ε per LEGNO NETTO

COMPRESSIONE:ROTTURA DUTTILEPER INSTABILITA’

FIBRE

TRAZIONEROTTURA

FRAGILE PERSFILAMENTO

FIBRE

ft > fc

Caratteristiche meccaniche: LEGNO STRUTTURALE

normative utili per individuare le prestazioni meccaniche

CLASSIFICAZIONE del legno strutturaleEN 14081: norma di prodotto per il legno massiccio strutturale a sezione rettangolare EN 518, EN 519: norme per la classificazione a vista o a macchinaEN 338 : classi di resistenza per il legno massiccioEN 1194 : classi di resistenza per il legno lamellare

METODI di PROVAEN 408: metodi di provaEN 384: determinazione di valori caratteristici

NORME per la determinazione dei profili caratteristiciEN 11035-1 e EN 11035-2: per il legname di origineitalianaEN 1912: a livello europeo

REGOLE di CALCOLOEN 1995 (Eurocodice 5)CNR DT 206DIN 1052

NORMA ITALIANIA UNI 8198

Legno STRUTTURALE- Classificazione secondo la resistenza

Caratteristiche meccaniche: LEGNO STRUTTURALE

- durata dell'esposizione ad una data temperatura (e.g. trattamento termico)

Ad esempio a 200 °C si ha un peggioramento delle caratteristiche meccaniche dopo pochi minuti , a causa del parziale degradamento chimico di alcuni costituenti della parete cellulare, ma già a partire da 65 °C si possono avere effetti negativi permanenti in seguito a lunghe esposizioni (cicli di essiccazione prolungati)

- il legno saturo d'acqua e congelato appare più resistente a flessione, ma meno duro del legno stagionato all'aria a temperatura ambiente

Caratteristiche meccaniche del legno: Parametri essenziali

Per uno stesso provino si considerano coefficienti correttivi

RESISTENZATEMPERATURA

- valore della temperatura: al suo aumentare la resistenza diminuisce

Temperatura (T)


- MASSIME caratteristiche meccaniche del legno (ad eccezione della resilienza) allo STATO ANIDRO

- MINIME caratteristiche meccaniche del legno allo STATO FRESCO

Es. per uno stesso pezzoresistenza ad umidità normale = 100resistenza allo stato anidro = 130÷190 resistenza allo stato fresco = 40÷60

UMIDITÁ del LEGNO

RESISTENZAUMIDITÁ

Per ottenere risultati confrontabili, tutte le prove devono essere sempre effettuate su provini rigorosamente equilibrati ad umidità normale. Data l’oggettiva difficoltà di conseguire una tale condizione, nelle norme viene prevista l'introduzione di opportuni coefficienti di correzione dei risultati di provain base agli scostamenti tra l'umidità effettiva del provino e l'umidità normale di riferimento .

Per LEGNO MASSICCIO e LAMELLARE si assume il kmod del CARICO PIU’ BREVE

CLASSI di DURATA del

CARICO

DURATA CARICHI kmod

CLASSE di SERVIZIO 1-2

CLASSE di SERVIZIO 3

PERMANENTI > 10 ANNI PESI PROPRI 0.60 0.50

di LUNGA DURATA

6 MESI-10 ANNI SOVRACCARICHI DEPOSITI

0.70 0.55

di MEDIA DURATA 1 SETTIMANA-6 MESI

SOVRACCARICHI di SERVIZIO

0.80 0.65

Di BREVE DURATA < 1 SETTIMANA NEVE e VENTO 0.90 0.70

ISTANTANEI - AZIONI ECCEZIONALI

1.10 0.90

CLASSI di DURATA & COEFFICIENTE di CORREZIONE delle RESISTENZE (kmod)

CLASSI associate all’umidità

la durata necessaria per portare a rottura uno stesso provino diminuisce all’aumentare dell’entitàdel carico stesso

DURATA del CARICO


Valori di k mod per il legno e i prodotti strutturali a base di legno

COEFFICIENTE di CORREZIONE delle RESISTENZE (k mod)


PROVINI DIVERSI

INDICAZIONI ORIENTATIVE sull'entità delle principali proprietà per legno al 12% diumidità :

- resistenza a compressione assiale: 25÷95 N/mm2 (ordine di grandezza: ~ 50 N/mm2)

- resistenza a compressione trasversale: 1÷20 N/mm2 (ordine di grandezza: ~1/15 della resistenza a compressione assiale)

- resistenza a trazione assiale: ordine di grandezza: ~ 100 N/mm2 (~2 volte la resistenza a compressione assiale)

- resistenza a flessione statica: 55÷160 N/mm2 (circa pari alla resistenza a trazione assiale, ordine di grandezza: ~ 100 N/mm2 )

- lavoro di rottura ad urto : 4÷6 Nm

- modulo di elasticità: 2500÷17000 N/mm2 (ordine di grandezza: ~ 10000 N/mm2, ~10 volte il valore della resistenza a flessione e ~20 volte quello della resistenza a compressione assiale)

Caratteristiche meccaniche del legno: Valori orientativi

PROVINI DIVERSI

I valori indicativi variano in funzione di:

- specie legnosa- massa volumica: relazione quasi lineare tra la massa volumica e la resistenza (ad umiditàcostante), ad eccezione della resilienza (molti legni pesanti sono anche piuttosto fragili)- lo spessore degli anelli e la percentuale di legno tardivo- la presenza di difetti o alterazioni: peggiora le caratteristiche di resistenza e rigidezza del provino, ma non è agevole determinarne l'influenza rispetto al legno netto; in genere non si adottano coefficienti correttivi, ma si utilizzano dati ricavati direttamente da prove su semilavorati in dimensione d'uso;- inclinazione della fibratura : per l'anisotropia del legno, all'aumentare dell'inclinazione della fibratura le resistenze si abbassano sensibilmente e il comportamento deformativo subisce alterazioni sensibili.

Caratteristiche meccaniche del legno: Parametri

Variazione percentuale della resistenza a flessione in funzione dell’angolo di inclinazione della fibratura rispetto all’asse longitudinale del provino

resistenza alla COMPRESSIONE

un provino sollecitato in direzione assiale resiste più a lungo, a differenza delle altre due direzioni.

resistenza alla TRAZIONE

il legno resiste bene alla trazione, purché sollecitato in direzione assiale (valore 2-3 volte superiore alla compressione)

resistenza alla FLESSIONE

le fibre superiori della tavola/trave si accorciano (compressione)quelle inferiori si allungano (trazione)le fibre di mezzo si incurvano

Caratteristiche meccaniche del legno: Resistenza

BUONA RESISTENZA alla COMPRESSIONE e TRAZIONE se la forza agisce nel verso delle fibre

BUONA RESISTENZA di alcuni legnami allaFLESSIONE solo se applicata in senso trasversale alle fibre

TRAZIONE ASSIALE o TRASVERSALE

- in generale la resistenza a trazione risulta più grande di quella a compressione (almeno doppia), sempre riferita parallelamente alle fibre

- in base al rapporto tra il carico di rottura ed il peso specifico, il legno lavora quasi meglio dell’acciaio

- la resistenza a trazione è notevolmente ridotta dalla presenza dei nodi e dalle irregolarità della fibratura

Una buona resistenza a trazione è importantissima per le catene delle capriate.

Caratteristiche meccaniche del legno: Trazione

provini per la prova di resistenza a trazione

modulo di elasticità(E)- ricavabile dalle prove di trazione o compressione (valori quasi simili) o di flessione- valore influenzato dall’umidità: da un minimo di 7500 ad un massimo di 15000 N/mm2

Caratteristiche meccaniche del legno: Elasticità

MODULO ELASTICO NELLADIREZIONE DELLE FIBRE

MODULO ELASTICO INDIREZIONE RADIALE

MODULO ELASTICO INDIREZIONE TRASVERSALE

EL : ER : ET ≈ 20:1.6:1E0 : E90 ≈ 30:1

ET= 670 MPa ER= 910 MPa EL= 13500 MPa

x20

legno di conifera, privo di difetti, umidità 12%

Caratteristiche meccaniche del legno: Umidità

EFFETTO DEL RITIRO

legno di conifera privo di difetti

L’ANISOTROPIA deriva dall’ORGANIZZAZIONE CELLULARE

il legno risulta - PIU’ RESISTENTE e PIU’ RIGIDO per sollecitazioni orientate lungo la DIREZIONE dell’ASSE delle FIBRE

- MOLTO MENO EFFICIENTE per sollecitazioni ORTOGONALI alla direzione delle fibre (soprattutto per tensioni di trazione)

LIMITI: ANISOTROPIA

σtrazione-ACCIAIO : 350 ÷ 500 MPaσcompressione-CALCESTRUZZO: 15 ÷ 40 MPa

RESISTENZA A FATICA

- rottura “a fatica” (alternarsi ciclico di condizioni di carico, da un carico zero ad un carico massimo): rottura anche per valori molto inferiori a quelli osservati per carichi fissi.

- per il legno la rottura a fatica dopo almeno un milione di cicli: si rompe per un carico unitario pari a circa il 35% del carico di rottura a flessione statica.

Caratteristiche meccaniche del legno: Fatica & Usura

RESISTENZA all’USURA

- importante per i materiali legnosi impiegati nelle pavimentazioni- si determina con una macchina rotante a superficie fregante: dopo un numero fissato di giri si misura la diminuzione di spessore del provino- elevata per le essenze forti ad elevato peso specifico (e.g. quercia, bosso, robinia, noce, eucalipto, ulivo, teak)

carichi che un dato elemento in legno può sopportare in sicurezza

- tabulati per le principali essenze: si possono assumere se il legname èben stagionato

non sottoposto a gravose condizioni di lavoro in ambienti sfavorevoli.

i.se posto in opera in ambienti molto umidi, riduzione del carico di sicurezza di 1/3

ii.se non stagionato, riduzione del carico di sicurezza di 1/3

iii.per elementi inflessi, con carico costante nel tempo, riduzione del carico di sicurezza di 1/3

iv.per le strutture sottoposte a carichi ripetuti, riduzione del 40%

CARICHI di SICUREZZA

FASI di LAVORAZIONE del LEGNO: dalla pianta al pezzo finito

LEGNO: CICLO di PRODUZIONE

NORMATIVE• CNR-UNI 206/2006Istruzioni per il progetto, l’esecuzione e il controllo delle strutture in legno• EUROCODE 5,Design of timber structures

Circolo virtuoso: dal pezzo finito alla raccolta, recupero e riciclaggio degli imballaggi in legno



- ABBATTIMENTO : per le piante generalmente tra novembre e febbraio, quando la secrezione dei succhi vegetali è minima; per le resinose nel periodo estivo

- SRAMATURA : taglio dei rami

- SCORTECCIATURA

- TRONCATURA : taglio del fusto dell'albero o dei rami in assi, pezzi di forma circolare o tronchi più piccoli (della dimensione voluta a seconda dell'uso), tramite l'ausilio di motoseghe

- TRASPORTO dei tronchi con camion, teleferiche, rotaie, o attraverso le vie d’acqua, fino alla segheria.


- STAGIONATURA : essiccazione del legname per evitare che col tempo possa piegarsi

L’ essiccazionepuò avvenire in modo - naturale all’aperto (massima esposizione all’aria, evitare il contatto con il terreno e sollecitazioni di flessione) e dura 2-3 anni (costo notevolmente più alto)- artificialment e in apposite camere e dura alcuni giorni


stagionatura ad acqua: generalmente seguita dalla stagionatura naturale vera e propria. Consiste nell’immergere il legno in acqua marina (acqua+sale) fredda per circa 15 giorni. L'acqua (per osmosi) si sostituisce alla linfa e viene, successivamente, eliminata con essiccamento all'aria. Il legno senza linfa èpraticamente inattaccabile dai tarli e l'immersione in acqua ne aumenta la durezza, il peso e la durata.

- LAVORAZIONE mediante macchine utensili


LEGNO: PRODOTTI PRIMARI

SEGATI

SFOGLIATI TRANCIATI

SEGAGIONE

LEGNO: PRODOTTI SECONDARI

sviluppati per ridurre i costi del legno massiccio e sopperire ai difetti del legno a curvarsi o a produrre nodi, cipollature…...

DERIVATI del LEGNO

TRUCIOLATO (pannelli di fibre e truciolati)ottenuto da incollaggio di fibre di legno o “chips”.

Dagli scarti di falegnameria si ricavano trucioli e segatura che opportunamente trattati con colla e vapore ed opportunamente pressati, si ottengono i truciolati che impiallacciati con laminati plastici o con fogli di legno pregiato, danno garanzia di solidità ed economicità nell’industria del mobile.

COMPENSATOformato da strati dispari (3, 5 o 7) di fogli di legno (MULTISTRATO), disposti alternando il senso delle fibre e incollandoli. - “sfogliatura” dei tronchi per ottenere i fogli di legno- essiccamento dei fogli di legno- spalmatura di colla dei fogli di legno- sovrapposizione in vari strati con le direzioni di fibratura perpendicolari tra loro - pressatura a freddo e poi a caldo

nel campo dell’arredamento il compensato viene rivestito da un laminato plastico o da un foglio di legno pregiato (piallaccio)

PANIFORTEformato da un’anima fatta di listelli di legno rivestiti da fogli di compensato con colle resistentissime e pressate a caldo

TAMBURATO- costituito da due fogli esterni di compensato incollato su listelli di legno distanziati tra loro- adatto per la costruzione di porte

SANDWICHformato da due fogli esterni di compensato a racchiudere un’anima di materiale espanso a struttura a nido d’ape che gli conferisce leggerezza, resistenza e coibenza per realizzare pannelliisolanti termici e acustici.

MASONITEagglomerato di frammenti di legno adatto per la sua leggerezza e flessibilità per realizzare lo schienale degli armadi, il fondo dei cassetti

DERIVATI del LEGNO

MODELLI STORICI PRODUZIONE CONTEMPORANEA

DERIVATI del LEGNO: LEGNO LAMELLARE

LEGNO LAMELLARE- incollaggio (con colle molto resistenti: caseina, urea-formolo, melanina-formaldeide, resorcina-formaldeide) di assi (LAMELLE ) di legno di limitate larghezza e lunghezza

- pressatura (~0.8 MPa per 4-20 ore) a caldo (T= 20 °C)

- tavolette incollate insieme anche “di testa” mediante incastri che devono tessere sfalsati tra loro in modo tale che le 2 giunzioni non capitino troppe vicine.


b= 10-24 cmt= 3-4 cm

l= 400-500 cm

- molto sviluppato per realizzare strutture resistenti anche di grandissima estensione, quali travi, montanti- elementi strutturali ad ampia flessibilitàcompositiva e formale

- buona validità estetica (archi anche a sezione variabile)

- impiegato in edifici dove è necessario coprire grandi spazi senza pilastri (e.g. impianti sportivi o per lo spettacolo), date le elevate capacita portanti

PROPRIETA MECCANICHE NON MOLTO DIVERSE!


PRINCIPALI VANTAGGI rispetto al legno naturale

• MINORE VARIABILITA’ delle CARATTERISTICHE MECCANICHE

• possibilità di realizzare SEZIONI di GEOMETRIA e DIMENSIONI NON VINCOLATE

• possibilità di realizzare ELEMENTI STRUTTURALI di LUNGHEZZA LIBERA (fino a 40 m)

• MAGGIORE FACILITA’ nella REALIZZAZIONE dei COLLEGAMENTI

COLLEGAMENTI di CARPENTERIA CLASSICI

LEGNO: GIUNZIONI & CONNESSIONI

CHIODI


PERNI e BULLONI

VITI

-PLACCHE di METALLO DENTATE- PLACCHE con FORI per far passare i chiodi

- INCASTRO con opportune sagomature per favorire la compenetrazione delle due porzioni

- INCOLLAGGIO mediante ADESIVI (colle bianche, poliammidi (applicate a caldo), collanti a base di polimeri termoindurenti)

GIUNTI A PETTINE

Unione di elementi ortogonali sollecitati a compressione


Unione di elementi coassialisollecitati a compressione Con pezzi speciali

LEGNO: RESTAUROPRIMA FASE : DIAGNOSI del DEGRADO

1. ISPEZIONE VISIVA- Identificazione della specie legnosa- Valutazione della difettosità- Valutazione del degrado strutturale (rotture, deformazioni eccessive)- Individuazione del degrado biologico (attacchi da funghi e insetti)2. ISPEZIONE STRUMENTALE- Misure di umidità- Tecniche dinamiche (velocità del suono e degli ultrasuoni, vibrazioni trasversali/longitudinali)- Durezza superficiale- Resistenza alla perforazione (trapani dinamometrici)

SECONDA FASE: INTERVENTO

Sistemi di RESTAURO più frequentemente impiegati - LEGNO LAMELLARE INCOLLATO IN OPERA- DISPOSITIVI METALLICI- RICOSTRUZIONE mediante elementi quali RESINA EPOSSIDICA e SABBIA SILICEA- SOSTITUZIONE dell’ ELEMENTO DETERIORATO

AVVERTENZA: Non usare resine epossidiche per otturare i cretti da ritiro perché sono utili valvole di sfogo per le continue variazioni dimensionali del legno e una loro otturazione comporterebbe la formazione di altri cretti da ritiro.

INFISSI di PORTE e FINESTRE

PAVIMENTAZIONI

MOBILI

SOLAI

TRAVI

CAPRIATE per le coperture

TETTI

STRUTTURE COMPLETAMENTE LIGNEE

LEGNO: IMPIEGHI in EDILIZIA & ARCHITETTURA

LEGNO: IMPIEGHI in ARCHITETTURA

casa nordica: muri, pareti, solai, coperture e rifiniture in legno

casa mediterranea: il legno e l’elemento portante dei solai, dei tetti, ma spesso non in vista, essendo preminente la struttura muraria in pietra o laterizio

uso del legno nelle costruzioni

- è diminuito nel tempo con l’introduzione dell’acciaio prima e del cemento armato poi- scomparso quasi del tutto per i solai- ancora utilizzato in determinate zone per le coperture- nuovo campo di applicazione: derivati (e.g. compensati, paniforti)

legno impiegato come

- elemento significante- in modo da non apparire

componenti strutturali in legno

- presentano elevata CAPACITÁ di ACCUMULO di CALORE

- creano un CLIMA EQUILIBRATO: impediscono rapidi sbalzi termici causati dall’alternanza giorno-notte o da eventi atmosferici

- opportuna DIFFERENZA di FASE: intervallo di tempo che intercorre tra la comparsa della temperatura massima sulla superficie esterna di un elemento strutturale e il raggiungimento della temperatura massima sul lato interno.

Bioedilizia e Case in legno

Pareti in legno massiccioconstruttura monolitica e sistema di isolamento termico totale

- caratteristiche superiori rispetto a strutture paragonabili in muratura

- riduzione dei costi di riscaldamento

- stabilità di forma grazie alla struttura a strati incrociati di tavole essiccate

- differenza di fase > 12 ore: importante per la protezione termica estiva, impedendo il rapido impatto delle alte temperature negli ambienti interni

in Italia obbligo di progettare gli edifici con criteri antisismici severi dal 1962struttura antisismica: calcolata per resistere sia ai convenzionali carichi statici, che alle forze di tipo dinamico, generate durante i terremoti. Si deve “deformare” durante un terremoto, con effetti del tutto “reversibili” (una struttura rigida corre il rischio di danneggiarsi gravemente, sino ad arrivare al crollo vero e proprio)

fondazioni: devono permettere di “ammortizzare” le sollecitazioni, disperdendole nel terreno

LEGNO: STRUTTURE ANTISISMICHE

LEGNO : si presta all’impiego in zone a rischio sismico, soprattutto per edifici a destinazione abitativa, perchè in grado di deformarsi sotto l’azione di terremoti senza subire danni, date le caratteristiche di elasticità e resistente a trazione e compressione (al contrario di laterizio o cemento che soffrono le forze di trazione)

progetto "Sofie" (Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree del Cnr (Ivalsa) di San Michele all'Adige (Trento)): test antisismico su una struttura costituita da pannelli lamellari di legno massiccio di spessore variabile (5÷30 cm) incollati a strati incrociati (simulazione terremoto di Kobe (Giappone) del 1995, magnitudo 7,2 sulla scala Richter, oltre 6000 vittime)

in Giappone- maggiore parte delle abitazioni realizzata interamente in legno- solo grandi strutture costruite in cemento armato calcolato perresistere a sismi di intensità distruttiva

http://www.youtube.com/watch?v=pI3tMQ20mzs

IL LEGNO: Caratteristiche, Proprietà &...

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