Il Legno Il legno un MATERIALE BIOLOGICO prodotto

Il 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 1

Classificazione del Legname l In base alla durezza – Legni DOLCI: conifere (abete bianco, abete rosso, larice, pino silvestre) – Legni DURI: latifoglie (castagno, ciliegio, faggio, noce, pioppo) l In base alla provenienza – Legni EUROPEI – Legni ESOTICI O EXTRAEUROPEI Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 2

Struttura Anatomica l Corteccia – formata da cellule morte l Alburno – parte giovane e attiva che si forma ogni anno sotto la corteccia l Durame – parte centrale, più compatta dura e scura dell’alburno. Le cellule morte svolgono funzione di sostegno del fusto l Midollo e raggi midollari Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 3

Altre caratteristiche macroscopiche l Anelli di accrescimento: consentono di conoscere l’età dell’albero e come è cresciuto l Colore: può essere diverso tra alburno e durame l Fibratura: disposizione delle cellule nella loro successione spaziale. La fibratura normale è diritta e parallela all’asse del fusto. l Venatura: l’aspetto con il quale compaiono sulle sezioni longitudinali gli anelli di accrescimento. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 4

Composizione Chimica Cellulosa Lignina Emicellulose Altre Conifere 50% 18% 26% 6% Latifoglie 47% 22% 4% Una maggiore quantità di lignina rispetto alla cellulosa determina un legno più duro e compatto. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 5

Caratteristiche fisiche l Colore l Odore e sapore l Umidità l Difetti ed alterazioni degradative Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 6

Umidità 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 variazioni dimensionali (fenomeni di RITIRO e RIGONFIAMENTO). “Movimenti” del legno dovuti a variazioni di umidità determinano delle deformazioni diverse per aspetto ed entità a seconda dell’orientamento dei pezzi rispetto agli anelli di accrescimento. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 7

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, conseguenti alterazioni cromatiche, disintegrazione, gallerie; - azione di ritiro, con il manifestarsi di tensioni interne, variazioni dimensionali, deformazioni e fessurazioni. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 8

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 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 9

“Movimenti” l Nelle tavole Le tavole radiali sono meno soggette a deformazioni rispetto a quelle tangenziali (fenomeno dell’imbarcamento) l 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 10

Caratteristiche 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 11

Caratteristiche meccaniche l l l Resistenza alla compressione Resistenza alla trazione Resistenza alla flessione Resistenza al taglio Resistenza alla penetrazione Moduli di elasticità Comportamento al fuoco Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 12

Resistenza 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/mm 2. L’aumento di umidità determina una diminuzione della resistenza a compressione. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 13

Metodi di Prova di compressione Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 14

Resistenza 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 15

Metodi di Prova di Trazione Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 16

Resistenza 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 Taglio La resistenza a taglio varia da 4 a 12 N/mm 2 nella direzione delle fibre e dal triplo al quadruplo nella direzione normale alle fibre Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 17

Moduli 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 18

Comportamento 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 19

Pregi e Difetti l 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. Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 20

I prodotti derivati dal legno Ø Ø Ø Ø Ø 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) Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 21

Prossime lezioni Ø Elementi strutturali in legno Ø Il legno lamellare Ø Norme Tecniche per le Costruzioni D. M. 14 -01 -08 Corso di Consolidamento e Recupero - Il Legno 22