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Proprietà materiali (Fondamenti di tecnologia del legno)

Marco Togni

INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL

TERRITORIO

Corso di aggiornamento professionale

Firenze, 2011

La massa volumica del legno

INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


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La massa volumica del legno

=

Densità del legno



La massa volumica del legnoLa parete cellulare in tutti i legni ha una densità

pressoché costante:

• tolta acqua e lumi cell.= 1530 kg/m³

• Ma le densità del legno ampiamente variabili

• rapporto vuoti e pieni, determinante(viene usato il parametro porosità per indicare la percentuale di

vuoti presenti nel volume di legno)INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


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Massa volumica

• estrema variabilità

• da un minimo di circa 150 kg/m3 (Balsa)

• a un massimo circa 1350 kg/m3 (Guaiaco)



Massa volumica

• Differenze da specie a specie

• Differenze importanti anche all'interno della

stessa specie (coeff. var. 20÷30%)

• variabile anche all'interno della stessa pianta



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Alcuni valori medi indicativi di densità

• Pioppo 400 kg/m³

• Abete rosso 420 kg/m³

• Aniegrè 550 kg/m³

• Castagno 580 kg/m³

• Tiglio 650 kg/m³

• Acero 660 kg/m³

• Noce 720 kg/m³

• Faggio 730 kg/m³

• Paduk 760 kg/m³

valori medi indicativi, riferiti a Umidità=12%INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


Altri valori (da Bonamini)

• valori medi indicativi,

riferiti a Umidità=12%INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


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Densità di alcuni dei legni detti legni-ferro

(pesantissimi)

• Tipo di legno densità [kg/m³]

min media max

• Azobè (Lophira alata Banks) 844 1050 1256

• Pau rosa d’Africa (Swartia fistuloides Harms) 804 1000 1196

• Guaiaco (Guaiacum sanctum L.) 965 1200 1435

• valori medi indicativi, riferiti a Umidità=12%



Densità in funzione dell’Umidità

• Con U da 0 a 30%

cresce: peso del legno e volume del legno

quindi modesto aumento della densità

• Con U oltre il 30%

aumenta solo il peso

quindi importante aumento della densità



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Le caratteristiche meccaniche




• Spiccata anisotropia

• Non omogeneità

• Forte effetto di difetti e anomalie

• Influenza della umidità (nel campo igroscopico)

• Una certa influenza della temperatura

• Materiale viscoelastico + comportamento mecanosorbitivo

• Amplissima variabilità



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• Forte influenza

della

deviazione

della fibratura




• La densità è

sempre

direttamente

correlata con

tutte le

prestazioni

meccaniche



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• Prestazioni migliori alle sollecitazioni di breve durata

(sisma, azioni dinamiche ...)



Elasticità

• Modulo elastico L 9.000 ÷15.000 N/mm²

6.000 ÷18.000 N/mm²

• Modulo elastico R e T 1/15 ÷ 1/30 di L

molte volte meno rigido

valori medi indicativi del legno a Umidità= 12%



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Modulo di scorrimento

• Considerato in direzione assiale

• G <1.000N/mm²

• Circa 1/12 - 1/16 Modulo elastico L

valori medi indicativi del legno a Umidità= 12%



Le caratteristiche

meccaniche• Provini piccoli e

netti

• Nelle diverse

direzioni anatomiche

• a compressione



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Provini piccoli netti

• possibile comportamento

quasi duttile

Segati in dimensione d’uso

• tipicamente

comportamento elastico

lineare sino a rottura

= fragile



Prestazioni meccaniche

Legno netto (provini piccoli)

• Trazione assiale = Massima resistenza

• Resistenza a compressione assiale circa la metà

• Resistenza a trazione ortogonale da 1/70 a

1/100 di quella assiale

• Resistenza a compressione ortogonale, stabilita

convenzionalmente (circa 1/10 di quella assiale)



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Prestazioni meccanicheLegno netto (provini piccoli)

• Trazione assiale 80-100MPa

• Trazione ortogonale <1MPa

• Compressione assiale 40-50MPa

• Compressione trasversale (8-10MPa)stabilito in

modo convenzionale

• Flessione 60-90MPa

• Taglio (rispetto ai piani LR o LT) ca. 8 MPa

• Modulo elastico (L) = 14000 - 15000 MPaINGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


• Differenza sostanziale tra

piccoli provini e legname in

dimensione d'uso



Rigidezza e

resistenza

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segati per uso strutturale



Prestazioni meccanicheLegno in dimensioni d’uso

• Trazione assiale = difficoltà di applicazione molto

sensibile ai difetti

• Resistenza a compressione assiale meno

sensibile ai difetti

• Resistenza a trazione ortogonale la minima

• Resistenza a compressione ortogonale, circa

1/10 di quella assiale

• Flessione = sensibile ai difetti (nella zona tesa)INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO


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Prestazioni meccanicheLegno in dimensioni d’uso

• Trazione assiale 10-40 MPa

• Trazione ortogonale 0,5 - 0,6 MPa

• Compressione assiale 25-40 MPa

• Compressione trasversale (8-10 MPa)stabilito in

modo convenzionale

• Flessione 15-40 MPa

• Taglio (rispetto ai piani LR o LT) 2-4 MPa

• Modulo elastico (L) = 10000 - 13000 MPaINGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO




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qualche riferimento bibliografico

• Tecnologia del legno - Giordano - UTET

• Antologia del legno - Giordano - Legnolegno

• Tecnica delle costruzioni in legno - Giordano, Ceccotti, Uzielli -

Hoepli

• Elementi di Tecnologia del legno - Bonamini, Uzielli, Zanuttini

• Il Manuale del legno strutturale - Uzielli - Mancosu ed.

• The enciclopedia of wood - Sterling

• Science and technology of wood - Tsoumis - VNR

• Principles of wood science and tech. - Kollmann- Springer Verlag


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