Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 1 Il Legno Il legno è un MATERIALE BIOLOGICO, prodotto da organismi viventi. La STRUTTURA MICROSCOPICA è

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

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