Sistemi ed elementi costruttivi in legno arch. Mariarosaria ARENA

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2 PERCHE IL LEGNO? 1 kg di olio libera nell atmosfera 3 kg di anidride carbonica 1 kg di legna libera nell atmosfera 0,5 kg di anidride carbonica 1 kg di acciaio consuma W 1 kg di cemento consuma W 1 kg di legno consuma 600 W e assorbe 0,5 kg di CO 2

3 Attraverso lo stesso processo biologico per cui viene prodotto ossigeno, gli alberi immagazzinano l'anidride carbonica sottoforma di "zuccheri" e derivati all'interno delle cellule del legno.

4 All'interno del legno circa il 50% del suo peso secco è anidride carbonica trasformata. quantità di anidrie carbonica sintetizzata nel legno minerali 50% anidride carbonica 50% Impiegarlo nelle costruzioni significa immagazzinare CO 2 per tutta la vita della casa o del manufatto!

5 Di cosa è composto il legno? proteine 3% lignina 25% cellulosa 60% emicellulose 10% ceneri 2%

6 ZONA CORTICALE, che comprende la corteccia, il libro ed il cambio: 1) la corteccia è la parte esterna del corpo: non ha resistenza ed è sede di larve e parassiti pericolosi; 2) il libro è uno strato di piccolo spessore a contatto con la corteccia ed è formato da condotti nei quali discende la ninfa della pianta; 3) il cambio è un sottile strato formato da cellule che elaborano i tessuti dell alburno e del libro. ZONA INTERNA, o LEGNO propriamente detto, che comprende l alburno, il durame ed il midollo: a) l alburno è il legno di formazione, ricco di linfa e d amidi, di spessore variabile a seconda dell età e della specie della pianta; b) il durame è la parte più interna, più scura e perfettamente significata; c) il midollo è la parte centrale, di minore consistenza e d aspetto spugnoso.

7 il tronco è composto di legno formato in anelli concentrici, tanti quanti sono gli anni, nello strato più esterno c è il cambio e la corteccia durame floema alburno xilema

8 Il legno può essere analizzato in 3 principali sezioni

9 Gli anelli sono formati da molte cellule ognuna differenziata per particolari funzioni durante la ripresa vegetativa vengono formati nuovi vasi necessari per la traslocazione (fascia più chiara chiamata legno primaticcio) durante l estate vengono formate fibre utili per la stabilità (fascia più scura chiamata legno tardivo);

10 In sezione trasversale è possibile individuare la porosità che è definita dai vasi del legno primaticcio diffusa anulare

11 In sezione trasversale si possono individuare i raggi parenchimatici che appaiono come linee radiali, essi sono vie di comunicazione tra i tessuti esterni e il midollo centrale

12 in sezione radiale, nel caso di una venatura (alternanza tra porzione di legno primaticcio e tardivo) ben marcata, gli elementi anatomici determinano un insieme di righe parallele caratterizzate da alternanza di colore o di compattezza, in gergo tecnico questo effetto è detto rigatino in sezione tangenziale, per la conicità del fusto, lo stesso caso da luogo ad una disposizione a parabola delle diverse porzioni di tessuti legnosi che formano gli anelli di accrescimento, in gergo tecnico, il disegno che ne deriva è detto fiammato

13 CLASSIFICAZIONE DEL LEGNO

14 MASSA VOLUMICA PROPRIETÀ DEL LEGNO (g/cm 3 ) massa contenuta nell unità di volume di un campione di legno, è influenzata dal contenuto di umidità, dalla struttura cellulare e dalla presenza di estrattivi, può variare da 0,3 a oltre 1 Kg/dm 3 Il peso specifico del legno è inferiore ai 500 kg/m³, contro, ad esempio, i del cemento armato e i dell'acciaio

15 PROPRIETÀ DEL LEGNO ASPETTO E COLORE Ogni legno si distingue per il suo colore e la sua venatura più o meno chiara e più meno particolare. Il colore è dovuto al deposito di diversi materiali risultanti dal processo di crescita, dall'ossidazione e altre reazioni chimiche e comunque non ha influenza sulle proprietà meccaniche del legno. ODORE Varia da essenza a essenza, particolarmente marcato è l'odore aromatico nelle resinose come il Larice. OMOGENEITA' E' data alla disposizione più o meno regolare delle fibre

16 PROPRIETÀ DEL LEGNO IGROSCOPICITA' E' l'attitudine ad assorbire più o meno umidità anche dopo l'essicazione. L'umidità in questione viene espressa in %. Il legno tende ad assorbire umidità dall'ambiente rigonfiandosi, se invece troppo umido rilascia questa umidità all'ambiente ritirandosi e provocando a volte fessurazioni. Valori % standard di umidità: Umidità legno: 9+2% U.R. Aria: tra il 45% e il 65% Temperatura: Tra i 15 C e i 25 C

17 ANISOTROPIA PROPRIETÀ DEL LEGNO le variazioni dimensionali (ritiri e rigonfiamenti) hanno valori diversi lungo le tre direzioni anatomiche principali (assiale, radiale e tangenziale);

18 RITIRO E' la tendenza alla contrazione di conseguenza all'essicamento e varia da essenza a essenza. PROPRIETÀ DEL LEGNO La tavola si deforma perché i ritiri sono anisotropi e la parte verso la corteccia, più tangenziale, è soggetta ad un ritiro più elevato, l altra parte può presentare fessurazioni -fessurazione da ritiro

19 PROPRIETÀ DEL LEGNO OSSIDAZIONE II colore del legno varia nel tempo a causa dell'efflorazione, che è l'essudazione degli estrattivi (sostanze colo presenti nel legno quali: zuccheri, amidi, tannini, pigmenti, ecc) Questo fenomeno è causato anche dall'esposizione all'aria ed in particolare dai raggi ultravioletti (UV). Le radiazioni solari infatti attivano un processo chimico di ossidazione del legno che porta ad ingrigire il colore della superficie. La causa dell alterazione cromatica è dovuta al degrado della lignina, che viene solubizzata dai raggi ultravioletti e portata in superficie. In tal modo il legno perde il suo caratteristico colore bruno assumendo una colorazione grigiastra..

20 COMPORTAMENTO AL FUOCO PROPRIETÀ DEL LEGNO - reazione al fuoco è il grado di partecipazione di un materiale combustibile al fuoco al quale è esposto. Essa dipende da intensità e durata dell azione della sorgente di calore alla quale il materiale è esposto. - resistenza al fuoco la capacità di un manufatto di svolgere le funzioni per cui è stato realizzato per un certo tempo dopo l inizio dell'incendio

21 PROPRIETÀ DEL LEGNO Resistenza agli incendi: la struttura in legno collassa solamente quando l elemento va oltre la sezione minima mentre una struttura in cemento armato collassa, per dilatazione, non appena aumenta la temperatura

22 PROPRIETÀ DEL LEGNO RESISTENZA TERMICA è espressa come rapporto tra lo spessore del prodotto e il suo valore di conduttività termica. La conduttività termica del legno - è espressa in W/mK - è bassa = al suo interno il calore ha una velocità di propagazione molto bassa Il calore specifico è elevato = è necessaria una notevole quantità di calore per innalzare di un grado la temperatura della sua unità di massa Il comportamento termico del legno è caratterizzato da bassa conducibilità ed elevata inerzia termica

23 RESISTENZA ACUSTICA PROPRIETÀ DEL LEGNO La velocità di trasmissione del suono attraverso il legno è molto bassa, caratteristica che ne fa un buon isolante acustico. Varia da specie a specie, perché dipende dalla diversa struttura anatomica, e, in particolare, dall'orientamento delle fibre.

24 CARATTERISTICHE MECCANICHE PROPRIETÀ DEL LEGNO Le caratteristiche meccaniche del legno variano entro limiti amplissimi, che dipendono dall'essenza, dal peso specifico secco, dal grado d'umidità, dalla direzione delle fibre rispetto alla sollecitazione e dai difetti del legno stesso ( nodi, cipollature, ecc.). Le prove si effettuano su campioni ricavati da legno sano e senza difetti.

25 PROPRIETÀ DEL LEGNO

26 PROPRIETÀ DEL LEGNO Resistenza ai sismi: la struttura pesa 6 volte di meno rispetto ad una parete dello stesso spessore in laterizio e pertanto le azioni orizzontali dei sismi incidono per ben 6 volte in meno Testato presso i laboratori nipponici di Miki, il prototipo IvalsaCnr ha resistito alla simulazione del terremoto di Kobe del 1995, costato la vita a 6 mila persone

27 DIFETTI PROPRIETÀ DEL LEGNO

31 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO

32 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO Taglio di quarto Taglio tangenziale

33 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO STAGIONATURA ED ESSICAZIONE

34 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO

35 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO Travi in legno massello uso fiume Travi in legno lamellare dritto Travi in legno massello Travi bilama e trilama Travi in legno massello

36 PROCESSO DI PRODUZIONE DEL LEGNO Travi marchiate CE tavoloni perline listelli

37 Il legno lamellare è un materiale strutturale prodotto dall'uomo con l'incollaggio di tavole di legno a loro volta già classificate per uso strutturale. LEGNO LAMELLARE È quindi un materiale composito, costituito essenzialmente di legno naturale di cui mantiene i pregi, ma è anche un prodotto nuovo, realizzato su scala industriale, che attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione riduce i difetti propri del legno massiccio.

38 FASI DEL PROCESSO DI PRODUZIONE 1) segagione del tronco in piccoli elementi 2) essicazione 3) selezione per gradiente di umidità 4) controllo della qualità delle lamelle ed eliminazione difetti LEGNO LAMELLARE 6) Piallatura delle lamine allo spessore definito 5) le tavole vengono giuntate di testa con la giunzione a dita 7) spalmatura del collante e sovrapposizione delle lamelle per formare le travi

39 Tecnologia del legno lamellare LEGNO LAMELLARE

40 PANNELLI TRUCIOLARE E fatto di scarti di legno in granulometrie più o meno fini incollati con resine ureiche. Può essere combinato con altri materiali per usi speciali fonoassorbenti o resistenti al fuoco. Può essere NOBILITATO incollando sulle due facce due fogli sottili di legno, di plastica, di carta Può essere BILAMINATO sulle due facce con lastre di melamina M.D.F (Mediun Density Fibreboard) Pannello a fibre di legno di media densità. E fatto di scarti di legno in granulometrie più o meno fini incollati con resine ureiche.

41 PANIFORTE E fatto di un sandwich di due fogli di pioppo contenenti listelli di abete incollati. E molto rigido e abbastanza leggero. PANNELLI COMPENSATO E fatto di più strati DFOGLIATI e DERULLATI di legno incollati tra loro a 90 in modo incrociato al fine di ottenere un pannello elastico, resistente con le forze di tensione interne alle fibre di legno compensate. OSB (Oriented Strand Board) E fatto di scaglie di essenze resinose in tre strati incollati e incrociati con prevalenza di una direzione delle fibre. La resina di incollaggio contribuisce al compattamento delle fibre. Ha una elasticità superiore al truciolato e inferiore al compensato.

42 CONNESSIONI E COLLEGAMENTI Collegamenti a incastro

43 CONNESSIONI E COLLEGAMENTI

47 SISTEMI STRUTTURALI COSTRUZIONI MASSICCE COSTRUZIONI LEGGERE

48 Impiego di elementi di legno compensato di tavole per solai e pareti in costruzioni di tipo massiccio

49 PLATFORM FRAME

50 PLATFORM FRAME

51 Il sandwich Pacchetto con funzione di: Isolamento termico Funzione strutturale Protezione dagli incendi Protezione dalle intrusioni Il tutto con una elevata traspirabilità!

52 Montaggio di un elemento preassemblato Fissaggio di elementi di isolamento e di facciata

53 Posizione dei giunti degli elementi di parete di un edifico Utilizzando elementi di compensato di tavole di grandi dimensioni sono necessarie poche giunzioni a contatto. Fondamentalmente si fa distinzione tra giunzioni a contatto parete-parete, parete-fondazione, parete-solaio-parete e solaio-solaio. Il collegamento necessario, in grado di trasmettere gli sforzi ed a tenuta, avviene solitamente mediante connettori meccanici come, per esempio, bulloni per il legno, aste filettate incollate, chiodi, spinotti, viti calibrate.

54 GIUNZIONI A CONTATTO SOLAIO-SOLAIO (GIUNTO TRASVERSALE) Giunto longitudinale a cerniere tra due elementi di solaio Giunto longitudinale rigido tra due elementi di solaio

55 GIUNZIONI A CONTATTO PARETE-SOLAIO- PARETE

56 GIUNZIONI A CONTATTO PARETE-PARETE (GIUNTO D ANGOLO) Giunzione parete-parete, possibilità di realizzazione del collegamento d angolo mediante bullonatura Giunzione parete--parete, possibilità di realizzazione del collegamento d angolo mediante bullonatura e profili di legno

57 GIUNZIONI A CONTATTO PARETE-FONDAZIONE

58 Isolamento acustico

59 PARETI ESTERNE PORTANTI

62 SOLAIO

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64 City Block Lancaster Architect: Form Architects Client: CityBlock Ltd

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66 L'EDIFICIO IN LEGNO PIÙ ALTO DEL MONDO Reiulf Ramstad di Oslo, Norvegia,

67 LANDS Architetture

68 Daniel Libeskind, costruzioni prefabbricate sostenibili