INGEGNERIA NATURALISTICA E MANUTENZIONE DEL TERRITORIO Proprietà materiali (Fondamenti di tecnologia del legno) Marco Togni Firenze, 2011 La massa volumica del legno 1
La massa volumica del legno = Densità del legno La massa volumica del legno La 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) 2
estrema variabilità Massa volumica da un minimo di circa 150 kg/m 3 (Balsa) a un massimo circa 1350 kg/m 3 (Guaiaco) 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 3
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% Altri valori (da Bonamini) valori medi indicativi, riferiti a Umidità=12% 4
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% 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 5
Le caratteristiche meccaniche 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 6
Le caratteristiche meccaniche Forte influenza della deviazione della fibratura Le caratteristiche meccaniche La densità è sempre direttamente correlata con tutte le prestazioni meccaniche 7
Le caratteristiche meccaniche Prestazioni migliori alle sollecitazioni di breve durata (sisma, azioni dinamiche...) 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% 8
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% Le caratteristiche meccaniche Provini piccoli e netti Nelle diverse direzioni anatomiche a compressione 9
Le caratteristiche meccaniche Provini piccoli netti possibile comportamento quasi duttile Segati in dimensione d uso tipicamente comportamento elastico lineare sino a rottura = fragile 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) 10
Prestazioni meccaniche Legno netto (provini piccoli) Trazione assiale Trazione ortogonale Compressione assiale Compressione trasversale Flessione Taglio (rispetto ai piani LR o LT) 80-100MPa <1MPa 40-50MPa (8-10MPa)stabilito in modo convenzionale 60-90MPa ca. 8 MPa Modulo elastico (L) = 14000-15000 MPa Rigidezza e resistenza Differenza sostanziale tra piccoli provini e legname in dimensione d'uso 11
segati per uso strutturale Prestazioni meccaniche Legno 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) 12
Prestazioni meccaniche Legno in dimensioni d uso Trazione assiale Trazione ortogonale Compressione assiale Compressione trasversale Flessione Taglio (rispetto ai piani LR o LT) 10-40 MPa 0,5-0,6 MPa 25-40 MPa (8-10 MPa)stabilito in modo convenzionale 15-40 MPa 2-4 MPa Modulo elastico (L) = 10000-13000 MPa 13
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 14