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Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno
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Il LegnoIl Legno
Il legno è un MATERIALE BIOLOGICO, prodotto da organismi viventi.
La STRUTTURA MICROSCOPICA è costituita da elementi cellulari sottili ed allungati, variamenti disposti a seconda della specie,
con orientamento, generalmente, parallelo all’asse del tronco.
Il legno è un MATERIALE ANISOTROPO.
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Classificazione del LegnameClassificazione del Legname
In base alla durezza– Legni DOLCI: conifere (abete bianco, abete rosso, larice, pino silvestre)– Legni DURI: latifoglie (castagno, ciliegio, faggio, noce, pioppo)
In base alla provenienza– Legni EUROPEI– Legni ESOTICI O EXTRAEUROPEI
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Struttura AnatomicaStruttura Anatomica
Corteccia– formata da cellule morte
Alburno– parte giovane e attiva che si forma
ogni anno sotto la corteccia Durame
– parte centrale, più compatta dura e scura dell’alburno. Le cellule morte svolgono funzione di sostegno del fusto
Midollo e raggi midollari
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Altre caratteristiche macroscopicheAltre caratteristiche macroscopiche
Anelli di accrescimento: consentono di conoscere l’età dell’albero e come è cresciuto
Colore: può essere diverso tra alburno e durame
Fibratura: disposizione delle cellule nella loro successione spaziale.
La fibratura normale è diritta e parallela all’asse del fusto.
Venatura: l’aspetto con il quale compaiono sulle sezioni longitudinali gli anelli di accrescimento.
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Composizione ChimicaComposizione Chimica
Cellulosa Lignina Emicellulose Altre
Conifere 50% 18% 26% 6%
Latifoglie 47% 27% 22% 4%
Una maggiore quantità di lignina rispetto alla cellulosa determina un legno più duroe compatto.
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Caratteristiche fisicheCaratteristiche fisiche
Colore
Odore e sapore
Umidità
Difetti ed alterazioni degradative
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UmiditàUmidità
Viene indicata in forma percentuale dal rapporto tra:acqua contenuta e peso anidro del legno.
Tale valore è generalmente pari a 12%.
Variazioni igrometriche dell’ambiente possono creare forti variazionidimensionali (fenomeni di RITIRO e RIGONFIAMENTO).
“Movimenti” del legno dovuti a variazioni di umidità determinano delledeformazioni diverse per aspetto ed entità a seconda dell’orientamento deipezzi rispetto agli anelli di accrescimento.
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In realtà il legno esposto all'aria non raggiunge mai, anche in tempi lunghissimi, la secchezza assoluta (stato anidro) ma perviene soltanto a un equilibrio igrometrico con l'ambiente.
Inoltre il fenomeno di adeguamento del legno all’umidità dell’ambiente esterno è in continuo divenire. In effetti, il legno manifesta un continuo interscambio di umidità con l'aria e solo in presenza di uguaglianza delle pressioni tra i due mezzi si ha l'equilibrio igroscopico e il legno raggiunge la cosiddetta "umidità di equilibrio".
Se l'umidità del legno è più elevata dell’umidità di equilibrio, il legno trasferisce umidità all’ambiente (fenomeno di essiccazione o desorbimento). Se l'umidità del legno è inferiore all’umidità di equilibrio, l'umidità si trasferisce dall’ambiente esterno al legno (fenomeno di inumidimento adsorbimento).
Per cui, essendo l'igroscopicità del legno una proprietà naturale permanente e non eliminabile, il raggiungimento dell’equilibrio igroscopico del legno con l'ambiente risulta inevitabile. Per questo, durante l'essiccazione, il legno attraversa due momenti critici di vulnerabilità dovuti a:
- attacco da parte di funghi e insetti, con conseguenti alterazioni cromatiche, disintegrazione, gallerie;
- azione di ritiro, con il manifestarsi di tensioni interne, variazioni dimensionali, deformazioni e fessurazioni.
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La variazione di umidità all’interno del legno in opera comporta variazioni dimensionali, che a causa dell’anisotropia, risulteranno diverse nelle tre direzioni principali.
Il RITIRO RADIALE è circa la metà di quello TANGENZIALE.
Le procedure adottate per l’essicamento, naturale o artificiale, se mal condotte, realizzate con rapidi cambiamenti di umidità possono portare a tensioni interne con conseguenti deformazioni.
Per limitare gli scambi di umidità da e verso l’esterno del materiale in opera possono essere utili vernici superficiali o sostanze idrorepellenti, che però dovranno essere valutate caso per caso in quanto possono causare alterazioni cromatiche.
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Nelle tavole
Le tavole radiali sono meno soggette a deformazioni rispetto a quelle tangenziali (fenomeno dell’imbarcamento)
Nei tronchi e nelle travi
La differenza tra ritiro radiale e ritiro tangenziale crea delle aperture a V partenti dal midollo ed orientate radialmente.
Le fenditure da ritiro sono meno pericolose quando orientate in direzione del carico e non perpendicolarmente.
““Movimenti”Movimenti”
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Caratteristiche meccanicheCaratteristiche meccaniche
RESISTENZA MECCANICA di un materiale: carico massimo oltre il quale il campione sottoposto a
sforzo si rompe.
Nel legno tale resistenza varia:- per specie diverse;- per grado di stagionatura e compattezza;- per direzione dello sforzo rispetto alla
direzione delle fibre.
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Caratteristiche meccanicheCaratteristiche meccaniche
Resistenza alla compressione Resistenza alla trazione Resistenza alla flessione Resistenza al taglio Resistenza alla penetrazione
Moduli di elasticità
Comportamento al fuoco
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Resistenza alla CompressioneResistenza alla Compressione
Reazione che il legno oppone a forze che tendono ad opprimerlo.
La resistenza a compressione è massima nella direzione delle fibre e
compresa in media tra 40 e 50 N/mm2.
L’aumento di umidità determina una diminuzione della resistenza a
compressione.
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Metodi di ProvaMetodi di Prova
Prova di compressione
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Resistenza alla TrazioneResistenza alla Trazione
Il legno costituito da lunghe fibre, strettamente connesse e compenetrate le une con le altre, è particolarmente adatto a resistere a trazione, con resistenze due o tre volte superiori rispetto a quelle di compressione (con sforzo applicato in direzione assiale).
Nelle altre direzioni, direzione tangenziale e direzione radiale, la resistenza a trazione è molto ridotta in quanto si ha il distaccamento degli anelli di accrescimento.
L’aumento di umidità non è influente sulla resistenza a trazione.
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Metodi di ProvaMetodi di Prova
Prova di Trazione
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Resistenza alla FlessioneResistenza alla Flessione
Capacità del legno a riprendere la sua forma originaria al termine dell’applicazione di una forza che tende a fletterlo. Tale forza non deve superare il limite di elasticità del materiale.
Resistenza al TaglioResistenza al Taglio
La resistenza a taglio varia da 4 a 12 N/mm2 nella direzione delle fibre e dal triplo al quadruplo nella direzione normale alle fibre
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Moduli di ElasticitàModuli di Elasticità
Il modulo di elasticità varia a seconda del variare dell’umidità, della temperatura e del peso specifico.
L’anisotropia del legno determina diversi moduli di elasticità a seconda della direzione di applicazione della forza.
Elasticità maggiore nel caso di forze applicate nel senso delle fibre (assiale) rispetto a forze perpendicolari ad esse.
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Comportamento al fuocoComportamento al fuoco
Il propagarsi del fuoco è determinato dalla conducibilità termica del materiale.
Il legno, sottoposto all’azione del fuoco, forma in superficie uno strato di carbone (tra i 100 e i 300°C) che riduce notevolmente la conducibilità termica.
(Conducibilità termica del carbone 6 volte minore del legno)
La carbonizzazione riduce il propagarsi del fuoco, quindi si può aumentare la resistenza al fuoco del legno
- aumentandone la sezione resistente - trattandolo con sostanze ignifughe.
I prodotti ignifughi • non devono essere tossici alle basse od alte temperature, • non devono favorire attacchi da parte di funghi o insetti,• nè alterare eventuali materiali metallici.
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Pregi e DifettiPregi e Difetti
Leggerezza, economicità, elevata resistenza a compressione e a trazione, inattaccabilità da parte di agenti chimici, "stabilità" termica (essendo quasi non dilatabile al variare della temperatura), capacità termoisolante e facilità di lavorazione sono i punti di forza del legno rispetto agli altri materiali.
Non omogeneità costituzionale e l’anisotropia tridimensionale dovute l'una alla diversità degli elementi costituenti e l'altra al loro orientamento; la sensibilità alle variazioni di umidità ambientale (igroscopia); la sensibilità all’azione deteriorante da parte di insetti, microrganismi o funghi; gli eventuali difetti costitutivi del tessuto legnoso (nodi) e le deviazioni della fibratura, che ne possono diminuire la resistenza e,
infine, l'infiammabilità.
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I prodotti derivati dal legnoI prodotti derivati dal legno
Compensati, multistrati e paniforti (colle sintetiche)
Pannelli di particelle (resine sintetiche termoindurenti)
Pannelli di fibra M.D.F. (Medium Density Fibre-board) Pannelli in lana di legno Pannelli sandwich e compositi Pannelli tamburati Legno lamellare Lego a listelli paralleli (PSL)
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Prossime lezioniProssime lezioni
Elementi strutturali in legno
Il legno lamellare
Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14-01-08