Il legno nella storia: proprietà, tecniche costruttive e prodotti derivati

Il legno nella storia

• È uno dei materiali più antichi usati per le costruzioni (Paleolitico superiore)
• Due tipologie principali:
  • Elementi in legno semplicemente appoggiati
  • Elementi in legno incastrati
• Dal 1200 importanti esperienze di strutture intelaiate in legno in Europa settentrionale
• A partire dall"800 industrializzazione del processo produttivo: Baloon frame (Chicago, 1832)
• Nel '900 prime esperienze di assemblaggi di elementi di dimensioni ridotte
• Legno lamellare

La natura del legno

Durame

Legno vecchio e fisiologicamente morto; si distingue per una maggiore durezza rispetto all'alburno e - in alcune specie quali il larice, i pini, la quercia e il noce - per una colorazione più scura.

Alburno

Parte giovane e fisiologicamente atti- va del tronco; un albero cavo, cioè sen- za durame, può vivere grazie alla sola attività dell'alburno.

Midollo o connettivo centrale

A seconda delle varie specie può assu- mere forme diverse, da rotonda a stella- ta; il suo diametro non supera in genere i dieci millimetri.

Raggio midollare

Serve al trasporto degli alimenti attraver- so gli anelli e ad accumulare nel midollo sostanze di riserva per il periodo di riposo vegetativo dell'albero.

Specchio

Nome dato ai raggi midollari che appaiono nella sezione radiale del tronco.

Cambio

Tessuto vegetale nascente; visibile solo al microscopio, esso è formato da cellule che verso l'alburno danno origine a nuovi strati legnosi, mentre verso la corteccia danno origine ai tessuti che formano il libro.

Libro

Tessuto principale della distribuzio- ne degli alimenti essenziali alla vita dell'albero.

Corteccia interna

(fisiologicamente viva).

Corteccia esterna

(fisiologicamente morta).

Le caratteristiche meccaniche del legno

La anisotropia è il diverso comportamento in relazione alla direzione di sollecitazione Il legno è un materiale anisotropo; L'acciaio, il vetro, il calcestruzzo sono materiali isotropiDAL PUNTO DI VISTA STRUTTURALE, IL LEGNO È'ASSIMILABILE AD UN FASCIO DI TUBICINI A SEZIONE OBLUNGA (CELLULE O FIBRE) TENUTI INSIEME DA ALCUNE SOSTANZE COESNE.

FIBRO

PER SCHIACCIARE LEGNI LEGGERI COME LA BALSA BASTA ESERCITARE UNA PRESSIONE CON LE DITA . LE CELLULE CAVE HANNO LE PARETI COSTITUITE IN GRAN PARTE DI CELLULOSA, LA SOSTANZA CHE CONFERISCE AL LEGNO LA RESISTENZA STRUTTURALE.

LE CATENE DI CELLULOSA SONO DISPOSTE IN SENSO LONGITUDINALE. LA NATURA DEL LEGNO a FA CAPIRE CHE: PER FARE DEGLI ESEMPI : LA RESISTENZA A ROTTURA TRASVERSALE E' MODESTA. IL LEGNO RESISTE POCO IL TEAK HA UNA 62 A COMPRESSIONE NORMALE ALLE FIBRO => 120 Kg [ 12 ] IL CIPRESSO LUNGO => 540 Kg [~54N] NORMALE ALLE FIBRE=> 90 Kg [ ON] cm LA RESISTENZA A TRAZIONE IN SENSO 1 ALLE FIBRE È TALMENTE TRASCURABILE DA ESCLUDERE L'IMPIEGO DEL LEGNO IN TALI CONDIZIONI DI SOLLECITAZIONE ... ... E LO STESSO SI PUÒ DIRE DELLA RESISTENZA A TAGLIO IN DIREZIONE HALLE FIBRE "UN TAGLIALEGNA NON SI SOGNEREBBE MAI DI TAGLIARE UN CEPPO DIREZIONE 1 ALLE FIBRE !

Effetto dell'anisotropia sugli elementi inflessi

NEGLI ELEMENTI INFLESSI (TRAVI DI UN SOLAIO) LE FIBRE DEVONO ESSERE PERPENDICOLARI ALLA DIREZIONE DEI CARICHI_ LEGNAMI CON FIBRE A SEZIONE ALLUNGATA RESISTONO MEGLIO A FLESSIONE. VENTO LE TENSIONI INTERNE DI COMPRESSIONE E DI TRAZIONE SONO PARALLELE ALLE FIBRE È LA TRAVE È IMPIEGATA NEL MODO PIÙ EFFICIENTE PERCHÈ COERENTE CON LA NATURA DELLA STRUTTURA MOLECOLARE DELLE FIBRE E CON LE SOLLECITAZIONI A CUI È SOTTOPOSTO L'ALBERO - LUNGO LE FIBRE => 630 Kg [~63] A COMPRESSIONE IN CASO DI SOLLECITAZIONE 1 ALLE FIBRE (Sn) LA RESISTENZA A ROTTURA LONGITUDINALE È', INVECE, COCELLENTE, IN PARTICOLARE, PER LE SOLLECITAZIONI DI TRAZIONE.(dr) HA UNA OZ A COMPRESSIONE

Le caratteristiche meccaniche del legno: eterogeneità

ZONA DICOLORE ROSSICCIO E DI DUREZZA ANOMALA

SEZ. A/A PER UNA STESSA SPECIE VEGETALE, LE CARATTERISTICHE FISICO-MECCANICHE POSSONO ESSERE MOLTO VARIABILI ALCUNI FATTORI DI VARIABILITÀ DERIVANO DIRETTAMENTE DALLE CONDIZIONI DI VEGETAZIONE TIPO DI BOSCO CANASTRO TIPO DI TERRENO A ANZIANITÀ DELLA PIANTA ZONA DI COLORE BIANCASTRO SEZ. B/B A AZIONE DEGLI AGENTI ATMOSFERICI (VENTO, NEVE, SELO ... ) 1) AZIONE DI PARASSITI VEGETALI O ANIMALI UMIDITÀ Vento B B .LEGNO IN TENSIONE LE CONDIZIONI DI VEGETAZIONE POSSONO DETERMINARE UNA SERIE IMPERFEZIONI- ESTESA DI -STRATO TENERO CRETTI CENTRALI LUNATURA MIDOLLO ECCENTRICO DISTACCO CIPOLLATURA CRETTI PERIFERICI OLTRE ALL'ANISOTROPIA OCCORRE CONSIDERARE UNA SECONDA QUALITÀ INTRINSECA DEL LEGNO, L'ETEROGENEITA DOVUTA AL FATTO CHE LE DIVERSE PARTI CHE COSTITUISCONO IL TRONCO E IRAMI HANNO UNA DIVERSA ETÀ, QUINDI DIVERSE - RESISTENZA MECCANICA - ELASTICITÀ' MIDOLLO RESISTENZA MECCANICA - ELASTICITÀ I DURAME DURAME ALBURNO DURAME PIÙ ANTICO DURAME PIÙ RESISTENTE ALBURNO · LEGNO FISIOLOGICAMENTE ATTNO. . IN ALCUNE SPECIE LEGNOSE NON ADATTO ALL'IMPIEGO IN EDILIZIA · LEGNO FISIOLOGICAMENTE MORTO. È LA PARTE PREGIATA DEL TRONCO * NODI PASSANTI L'ALBURNO È' PIU'ATTACCABILE DEL DURAME DAGLI AGENTI BIOLOGIA ED HA UN DIVERSO COMPORTAMENTO ALLE VARIAZIONI DI TEMPERATURA E DI UMIDITÀ Un ulteriore fattore di variabilità è dato dalle modalità di lavorazione (epoca del taglio e stagionatura) Infatti, una pianta appena tagliata contiene notevoli quantità di acqua (fino al 75%). Anche l'epoca di abbattimento della pianta ha influenza, dal momento che andrebbero evitate le stagioni dove c'è meno secrezione di succhi vegetali Inoltre il legno è un materiale igroscopico, cioè tende ad assorbire molta acqua dall'ambiente.

Alterazioni morfologiche del legno

4Un serramento o, in generale, un'opera in legno, se lavorato subito dopo il taglio della pianta, subirebbe: · Alterazione morfologica causata dalla perdita di umidità in relazione alle variazioni dell'umidità dell'ambiente e del tempo (la variazione dimensionale può arrivare al 10% ovvero, una tavola larga 10 cm può restringersi fino a 9 cm) · Alterazione chimica dovuta all'azione concomitante di agenti atmosferici ed agenti biologici Le cellule che costituiscono il legno hanno una forma cava ed allungata, con le pareti composte prevalentemente da cellulosa, materiale molto igroscopico. La contrazione delle cellule e delle fibre di legno avviene prevalentemente in direzione trasversale alle fibre Se il legno cede umidità all'ambiente avviene il ritiro Se il legno assorbe umidità dall'ambiente avviene il rigonfiamento

Il ritiro del legno

a. I LEGNAMI POSSONO CEDERE UMIDITÀ ALL'AMBIENTE SUBENDO UN VISTOSO RITIRO RITIRO TANGENZIALE IL RITIRO ASSIALE È' IN GENERE MODESTO ( 0, 07 + 0,33% ) ED AGISCE LUNGO LE FIBRE- RITIRO ASSIALE A IL RITIRO RADIALE RAGGIUNGE VALORI MAGGIORI (>5%) E TENDE ALLA DIMINUZIONE DELLO SPESSORE DEGLI ANELLI RITIRO RADIALE " IL RITIRO TANGENZIALE È'IL PIÙ" ELEVATO (FINO AL 13%) E TENDE AD ACCORCIARE IL PERIMETRO DEGLI ANELLI_ IMBARCAMENTO RITIRO RADIALE + RITIRO TANGENZIALE LA DEFORMABILITÀ' DEL LEGNO · È' DATA DAL RAPPORTO TRA RITIRO RADIALE E RITIRO TANGENZIALE. . LA DEFORMAZIONE PIÙ FREQUENTE, L'IMBARCAMENTO, PUÒ'ESSERE RIDOTTA TAGLIANDO / TRON(+) IN SENSO RADIALE. y ALTRI TIPI DI DEFORMAZIONI DA RITIRO- SE SI IMPEDISCE FISICAMENTE AL LEGNO D'RESTRINGERSI' ESSO SI SPACCA PERCHÉ HA UNA TRASCURABILE RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI DI TRAZIONE 1 ALLE FIBRO. ~INFISSO IMBARCATO TAGLIO RADIALE TAGLIO TANGENZIALE NEL LEGNO FALCATURA LE DEFORMAZIONI (CHE IN CASI ESTREMI POSSONO CONDURRE ALLA FORMAZIONE DI FESORAZIONI) SONO DOVUTE AL DIVERSO TASSO DI UMIDITÀ TRA ZONE CENTRALI È PERIFERICHE, ARCUATURA UMIDITÀ PERIFERICA (Q.P) U.PAU.C. UMIDITÀ'CENTRALE (U . C.) DE FORMABILITA SVERGOLAMENTO ALLA DIVERSA CONTRAZIONE NEI VARI SENSI E TRA STRATI ESTERNI (Durame) E INTERNI ( Albuzno ) - * NOCE, MOGANO e CASTAGNO HANNO UNA DEFORMABILITÀ' DOUGLAS, OLMO & FRASSINO > > LARICE , PIOPPO & ABETE > BASSA ( 14 - 15 ) NORMALE (16-2,0) ALTA (20 - 30) 80%

Il rigonfiamento del legno

b. RIGONFIAMENTO ALTERAZIONI MORFOLOGICHE ALTRETTANTO DANNOSE SI DETERMINANO A CAUSA DI COPIOSI ASSORBIMENTI DI UMIDITÀ DALL'AMBIENTE.

La protezione del legno dall'umidità

... DI UN GETTO IN CALCESTRUZZO ... PAVIMENTO. LETTO DI MALTA MASSETTO PER IMPIANTI (alleggerito) MASSETTO ARMATO. FOGLIO DI POLIETILENE (O FELTRO BITUMATO) . TAVOLATO ... E DI RISALITA. .TRAVICELLO TRAVE DORMIENTE IN PIETRA TAVOLATO A INCASTRO

Il legno multistrato

Il legno massello è quello che si ottiene direttamente dalla segagione di tronchi di legno Per esigenze di economia e per conferire particolari proprietà meccaniche e di stabilità si ricorre al legno multistrato, composto da strati di legno ottenuti con procedimenti differenti BAGNO DI VAPORE (AUMENTO DELLA PLASTICITA) IMPIEGATA PER LO RIU PER LEGNAMI D DI PREGIO PALISSANDRO, TEAK - ) TRANCIATURA LAMA FISSA TRONCO RUOTANTE SFOGLIATURA ESSICCAZIONE 0,2+3mm * PIALLACCIC INCOLLANDO I PIALLACCI À FIBRE INCROCIATE SI OTTIENE UN MATERIALE SOSTANZIALMENTE INSENSIBILE ALLE ALTERNANZE (GROSCOPICHE E TERMICHE. #0,2+3mm 900 PRESSA A CALDO 1 COLLA - 3 DEFORMAZIONI E IMBARCAMENTI SI COMPENSANO RECIPROCAMENTE COMPENSATO PIOPPO LESNO PRECIATO ( NOCE ) MULTISTRATO NOBILITATO

Pannello paniforte

COMPENSATO PANIFORTE TRAMEZZINO COMPENSATO #10:45 mm ·LISTELLI IN LEGNO MASSELLO A FIBRE INCROCIATE PASTA DI LEGNO, CARTA PRESSATA SCHIUMA DI GOMMA ...

Pannello tramezzino o sandwich

IL COMPENSATO È UN MATERIALE SOSTANZIALMENTE ISOTROPO (STESSE PROPRIETÀ' DI RESISTENZA IN TUTTE LE DIREZIONI)_

I trattamenti del legno

Il legno segato deve essere sottoposto ad alcune lavorazioni per ridurre i difetti legati alle alterazioni morfologiche: Stagionatura (sempre necessaria) Protezione con sostanza antisettiche (uso di sostanze o processi in grado di inibire lo sviluppo e la moltiplicazione di microrganismi)

La stagionatura

La stagionatura serve a conferire stabilità morfologica al legno, cioè principalmente a ridurre il ritiro. Per fare avvenire correttamente il ritiro, la stagionatura deve però essere graduale

Pannello compensato

LE DEFORMAZIONI CAUSATE DALLE VARIAZIONI DI UMIDITÀ' SIVERIFICANO PREVALENTEMENTE LUNGO LA DIREZIONE DELLE FIBRE, ESSE SI COMPENSANO, INCOLLANDO I PIALLACCI A FIBRE INCROCIATE. UN PANNELLO COSTITUITO DA PIÙ DI 3 PIALLACCI SI DEFINISCE MULTISTRATO_ GLI STRATI DEVONO ESSERE SEMPRE DISPARI- ATTUALMENTE L'UNIONE SI EFFETTUA MEDIANTE COLLANTI FENOLICI_