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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
Corso di aggiornamento professionale
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La massa volumica del legno
=
Densità del legno
INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO
Corso di aggiornamento professionale
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)
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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
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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%
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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
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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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Le caratteristiche meccaniche
• Forte influenza
della
deviazione
della fibratura
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Le caratteristiche meccaniche
• La densità è
sempre
direttamente
correlata con
tutte le
prestazioni
meccaniche
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Le caratteristiche meccaniche
• Prestazioni migliori alle sollecitazioni di breve durata
(sisma, azioni dinamiche ...)
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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%
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Le caratteristiche
meccaniche• Provini piccoli e
netti
• Nelle diverse
direzioni anatomiche
• a compressione
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Le caratteristiche meccaniche
Provini piccoli netti
• possibile comportamento
quasi duttile
Segati in dimensione d’uso
• tipicamente
comportamento elastico
lineare sino a rottura
= fragile
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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
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• Differenza sostanziale tra
piccoli provini e legname in
dimensione d'uso
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Rigidezza e
resistenza
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segati per uso strutturale
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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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