Approfondimento1_legno
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Rubrica: WalLibrary
Tema: Approfondimento sull'impiego del legno strutturale
Caratteristiche tecniche del legno da costruzione[1]
Il legno è un materiale naturale… queste le parole con cui ogni testo tecnico apre l’argomento in questione. Il motivo di questa scelta risiede niente più che in quella specifica che il legno e pochi altri materiali possiedono e che ne fanno un elemento “sensibile”, ovvero la provenienza da un contesto che dipende dagli apporti di luce solare e dalla presenza dell’acqua [2].
Con il suddetto termine intendo sottolineare che il legno sottoposto a lavorazione (segato e trattato) modifica la sua particolare struttura, si deforma, in quanto risente delle caratteristiche connotative del clima.
Entrando nel merito si può affermare che il legno è un elemento che può preservare oppure può vedere pregiudicate le proprie capacità strutturali a seconda della sua collocazione (in ambiente confinato o aperto) e della sua capacità di interagire con alcuni fattori ambientali (temperatura e umidità).
In linea generale si può concludere che la capacità strutturale del legno dipende:
dalla sua origine biologica (specie legnosa)
dal suo confezionamento (orientamento delle fibre)
dall’ambientazione:
inserimento dell’elemento o sistema costruttivo in un ambiente artificiale;
inserimento dell’elemento o del sistema in un contesto semi-naturale.
dalle concause tra tutti questi aspetti:
influenza dei nodi e degli altri difetti;
influenza della deviazione della fibratura;
influenza della temperatura;
influenza dell’umidità.
In merito all’origine biologica del legno va sottolineato che la sua struttura cellulare[3] si basa su dei composti, alcuni dei quali assumono una maggiore rilevanza: la cellulosa, la lignina e le emicellulose.
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[1] L’albero è costituito da apparato radicale, fusto e chioma. Il secondo termine indica un insieme di parti, nello specifico: il tessuto meccanico (cellule parallele all’asse longitudinale dell’albero); il tessuto conduttore (vasi in direzione verticale, paralleli al tessuto meccanico); il tessuto di riserva (raggi midollari in senso orizzontale). I composti presenti nelle pareti cellulari sono la cellulosa, la lignina e le emicellulose.
[capitolo 1, caratteristiche istologiche e strutturali, Tecnica delle costruzioni in legno, di G. Giordano, edizione Hoepli, quinta edizione, 2003]
[2] Il manufatto in legno presenta una struttura interna che in origine alimentava l’organismo biologico. La sua crescita era dettata dal sole (fotosintesi clorofilliana) e dall’acqua (prelievo di sostanze nutritive). Di conseguenza ogni qual volta l’elemento viene introdotto in un ambiente climatizzato la sua struttura mantiene un comportamento tale per cui assimila calore e umidità presenti, fino a bilanciarsi con l’apporto termo-igrometrico di progetto.
[3] Con questo termine intendo la funzione congiunta svolta dalle cellule costituenti l’intero organismo vivente. La struttura si compone di tre distinte cellule che originano i corrispettivi tessuti della pianta (meccanico, conduttore, di riserva).
La struttura cellulare delle diverse specie legnose fa divergere la capacità di resistenza di ogni elemento con compiti strutturali. Queste differenze poi dipendono dall’orientamento delle fibre [1].
L’attuale normativa tecnica (NTC2018) individua resistenze caratteristiche differenti a seconda che l’azione sollecitante sia impressa in parallelo o in ortogonale alle fibre. I valori attribuiti alle resistenze caratteristiche (f0,k – f90,k) sono assegnati tenendo conto della particolare costruzione dell’elemento, massello (C, D) o lamellare (GL).
Di regola se considero l’immagine proposta di seguito posso affermare che ogni tronco dispone di una sezione ad anelli nella quale durame e alburno connotano la sezione tipica dell’elemento intagliato, mentre la direzione longitudinale esprime la sua lunghezza. Quest'ultima è ottenuta lungo la direzione radiale o tangenziale.
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I ritiri [1]
La realizzazione dell’elemento in legno massello può essere pregiudicata dalla differenza tra il ritiro radiale e quello tangenziale che sopravviene durante la stagionatura. Questo fenomeno comporta delle fessurazioni - aperture a V - che partono dal midollo per dirigersi verso l’alburno, orientate radialmente.
Per ovviare a questo difetto occorre squadrare il tronco a stagionatura avanzata, in modo tale da individuare la fenditura e orientare la sezione rettangolare (axb) in modo che il lato lungo (b) risulti parallelo alla fessurazione.
Un’altra considerazione va fatta riguardo alle procedure da seguire per ottenere travi prive di fenditure da ritiro:
Se occorre produrre travi a sezione maggiore (lato>30 cm) è opportuno fare ricorso al legno lamellare;
Se occorre produrre elementi di sezione minore può risultare utile ricavarne la sezione da un tronco, eliminando l’asse midollare e lasciando stagionare il tutto. Raggiunta l’umidità normale (12%) si procede a squadrare l’elemento.
Il ritiro comporta dei problemi in quanto può pregiudicare la stabilità dell’elemento in legno, soprattutto nel qual caso la fenditura agisce nella direzione della forza sollecitante. Inoltre questo fenomeno aumenta le discontinuità di resistenza del materiale in quanto avvengono in modo difforme a seconda della direzione delle fibre.
In direzione assiale (parallela) il ritiro è all’incirca dell’1% [2]. In direzione radiale il fenomeno può raggiungere anche accrescimenti nell’ordine del 3-6%, infine nella direzione tangenziale la fenditura tende a raggiungere anche il 12%.
Queste osservazioni sono da considerare valide nel caso in cui l’elemento in legno è ottenuto da un unico tronco, come legno massello.
La deformazione può essere ovviata se si fa uso di una metodologia che ha preso piede di recente, consistente nell’incollaggio di lame in legno. L’elemento base consta di assi di legno accatastati ed incollati al fine di ottenere travi dalle prestazioni maggiorate (LLI).
In tempi pressoché recenti è emerso anche un nuovo elemento strutturale, costituito di lame affiancate ed unite ad altre per strati mediante incollaggio (XLam). La tecnica consente di realizzare interi corpi rigidi simili a pannelli spessi in funzione del numero di strati incollati.
La deviazione della fibratura
Come annunciato all’inizio il legno preserva una struttura cellulare in cui il tessuto meccanico assolve alla funzione di sostegno. Questo tessuto è la parte predominante e può arrivare a rappresentare il 60-80% del volume del fusto.
Come annunciato le cellule ne costituiscono la struttura, in forma allungata, disposta parallelamente all’asse longitudinale dell’albero. Gli elementi confezionati (travi, assi di legno) sono ancorati a questa legge naturale, la loro tessitura segue quella meccanica dell’albero che li ha originati. Come tale le deformazioni che ne scaturiscono possono in ugual modo pregiudicare il comportamento statico dell’elemento una volta posizionato nella sua sede progettuale.
Un fattore influenzante che si può rilevare maggiormente è la deviazione della fibratura. Essa esprime il rapporto tra le grandezze b ed h altrimenti espresso con la tangente dell’angolo α.
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[1] Possono essere definiti come “i movimenti del legno dovuti alle variazioni di umidità”, durante la stagionatura.
[2] Umidità percentuale persa durante la stagionatura. Esprime la diminuzione dimensionale delle pareti cellulari per via del calo di umidità, indicata con il termine ritiro.
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Indice argomenti - Approfondimento 1
Prefazione
Caratteristiche tecniche del legno da costruzione
I ritiri
La deviazione della fibratura
L’umidità
La temperatura
Alterazioni e durabilità del legno
Accorgimenti tecnici
Attacco di parete a terra
Attacco di parete in copertura
Attacco di infisso a parete
Bibliografia
Testi consultabili
