Un materiale da costruzione: il legno

UN MATERIALE DA COSTRUZIONE: IL LEGNO

caratteristiche

tipi di legno

micro e macrostruttura

proprietà meccaniche

durabilità e restauro

lavorazione

1 - CARATTERISTICHE

Partiamo di pregi:

è una risorsa rinnovabile;

ha buone caratteristiche meccaniche soprattutto resiste bene a trazione tanto quanto a compressione (basta pensare alle travi in legno);

bassa densità (galleggia, quindi la struttura è più leggera per cui anche La forza sismica che investe un edificio in legno è minore di quella stessa che investe un edificio in cemento armato);

ha un notevole potere coibente ovvero è in grado di proteggere dal freddo e di mantenere il calore all'interno ecco perché in montagna le case sono in legno;

è un materiale facilmente lavorabile;

è biodegradabile cioè è facile smaltirlo senza creare impatti particolarmente gravi alla fine della sua vita utile

Aspetti problematici:

è un materiale anisotropo. Un materiale isotropo è un materiale che ha le stesse caratteristiche meccaniche lungo qualsiasi direzione. il legno non è così, le sue caratteristiche fisiche e meccaniche cambiano notevolmente al variare della direzione

è igroscopico cioè cambia il suo volume a seconda dell'umidità dell'ambiente in cui si trova

il legno è un materiale naturale quindi presenta dei difetti già presenti nel materiale quando lo usiamo la prima volta: per esempio i nodi che sono dei rami che rimangono inglobati con il crescere della sezione del tronco  oppure fessurazioni, danni provocati da microrganismi (insetti e funghi), danni da eventi fisici (da fulmini o urti)

e soprattutto vulnerabilità al fuoco.

nonostante questi difetti  in alcune parti del mondo come gli Stati Uniti, il legno è molto usato per le strutture

IMPIEGHI NELL'EDILIZIA

Infissi, pavimentazioni, mobili, solai, capriate, tetti, strutture completamente ignee.

2 - TIPI DI LEGNO

La prima grossa distinzione è fra legno di latifoglie e conifere: il primo è molto duro e resistente (quercia), l'altro è più flessibile e meno resistente (frassino)

3 - MICRO E MACROSTRUTTURA

MICROSTRUTTURA

Come è fatto? È costituito da una serie di cellule o fibre, tubicini, di forma allungata con una cavità centrale per il passaggio dell'acqua e la linfa, con asse parallelo allo sviluppo del tronco, sono disposte diversamente assecondo che si tratti di conifere o latifoglie, hanno funzione di sostegno

E definiscono le proprietà meccaniche del legno.

La anisotropia del legno deriva proprio da l fatto che le fibre sono orientate tutte lungo una direzione.

Osservando un tronco sezionato esso è fatto da una serie di cerchi formazione di anelli di accrescimento: una alternanza di zone, cellule con pareti sottili e cellule con pareti più spesse

Lo spessore delle pareti della cellule dipende dall'andamento climatico, varia durante l'anno (max spessore in autunno)

Nelle zone equatoriali, dove il clima è costante, il legno non presenta anelli di accrescimento e la sezione è più omogenea.

Le pareti delle fibre o cellule sono fatte da fibrille che sono costituite da sostanze polimeriche naturali , il loro costituente principale è la cellulosa che forma da sola il 50 % dell'albero, le fibre sono incollate dalla LIGNINA, essa è fondamentale per la resistenza del materiale. c'è una differenza enorme della resistenza lungo la direzione delle fibre e quella lungo la direzione opposta

MACROSTRUTTURA

La zona centrale è il midollo scarsamente resistente, andando verso l'esterno incontriamo i primi anelli detti durame che è una zona morta dove non passano le sostanze nutrienti, ha solo una funzione statica, poi c'è l'alburno che è fatto dalle altre fibre ove passano invece le sostanze nutritive.

A seconda di come tagliamo il legno abbiamo diversi effetti estetici, che dipendono proprio dalla particolare struttura.. particolare è la sezione tangente fatta leggermente a forma parabolica a causa della forma a cono del fusto

Alla fine esternamente abbiamo la corteccia.

DIFETTI CONGENITI DEL LEGNO

Fusti di forma anomala: non è detto che la sezione trasversale sia circolare

Deviazione della fibratura: la fibratura non è detto che sia parallela all'asse dell'albero.es il legno d'ulivo

Eterogenità degli anelli di accrescimento: gli anelli di accrescimento non sempre si susseguono con lo stesso spessore a causa di brusche variazioni climatiche

Cipollature: il distacco fra gli anelli di accrescimento, in presenza di cipollatura ci sarà una parte della sezione del legno che non lavora affatto, è un grosso difetto perché la sezione resistente si riduce con rischio di crollo, anche perché è difficile da vedere dall'esterno

Tasche di resina: (per le conifere), essa ha una proprietà meccanica ma è più scarsa rispetto a quella del legno

Nodi: sono le porzioni di ramo incluse all'interno del fusto, possono essere di due tipi: sani o aderenti oppure cadenti. Dipende dal ramo che è stato inglobato, se era vivo ci saranno sicuramente dei punti di collegamento quindi il nodo si dice sano; se il ramo era già secco il nodo è cadente ovvero c'è una porzione di legno  cadente che non è legato a nulla.

CARATTERISTICHE FISICHE DEL LEGNO

DENSITA' DEL LEGNO: massa volumica del legno anidro è 0,3-1,0 g/cm³

Tra i parametri che influenzano la massa volumica c'è lo spessore delle pareti delle cellule, lo spessore degli anelli di accrescimento e il contenuto d'acqua:

ADSORBITA è quella che non si riesce a togliere dal legno perché è ad esso legato chimicamente

ASORBITA    è quella che è possibile eliminare anche con una opportuna essiccazione

CONTENUTO DI UMIDITA'

Dipende dalle condizioni ambientali, ad es. con una temperatura di 20° C, al variare dell'umidità relativa U.R. 35-100% cambia il contenuto d'acqua che può oscillare tra 5- 40%

Come lo misuro il contenuto d'acqua?

Con delle macchine tascabili, in base al passaggio di elettricità..

Oppure si pesa un capone umido, poi lo faccio essiccare e lo ripeso dopo un paio di giorni ottenendo il peso secco

ottengo l'umidità relativa in percentuale.

L'Umidità normale del legno in Italia è stata fissata al 12 %, con T = 25° C e U.R. = 65 %

importante perché è su di essa che ci basiamo per i calcoli (influenza le caratteristiche di resistenza meccanica).

Altro aspetto importante è che le variazioni del contenuto d'acqua comportano variazioni volumetriche differenziali (l'aumento di volume nella sezione non sarà uguale lungo tutte le direzioni): minima in direzione assiale, intermedia in direzione radiale e massima in direzione tangenziale.

Quindi durante essiccazione si creano delle tensioni che provocano variazioni della forma del materiale (distorsioni e/o inarcamenti), tali variazioni dipendono anche dal punto della sezione in cui viene preso il provino, o la formazione di fessurazioni dette cretti da ritiro che si presentano esternamente con vere e proprie fessurazioni come fosse una cipollatura. anche se i problemi che generano sono ben diversi ( la cipollatura è molto più grave)