tratto da un corso di BERNASCONI Prof. Ing. ANDREA Docente di Progettazione Meccanica e Costruzione di Macchine
Gli alberi sono costituiti da tre organi fondamentali con differenti funzioni biologiche e meccaniche: le foglie, il tronco con i rami e le radici.
Il legno rappresenta il tessuto del tronco, dei rami e delle radici di un albero e degli arbusti. Esso viene prodotto da uno strato di forma anulare detto “cambio”. Da esso, durante il periodo vegetativo, si differenziano nella parte interna le cellule del legno (xilema) e nella parteesterna le cellule del libro (floema), che forma la parte più interna della corteccia), la cui crescita è decisamente inferiore a quella del legno. Il legno del tronco assume le tre funzioni di sostegno, immagazzinamento e trasporto (vedi Figura 1). L’albero può adattare molto bene le proprietà del legno alle esigenze legate a queste tre funzioni. La composizione chimica del legno rimane completamente invariata; le sue proprietà sono influenzate dal modo in cui le sostanze chimiche principali vengono assemblate a formare la struttura micro e macroscopica del legno stesso....
LEGNO, ACQUA e UMIDITà
Il legno è un materiale poroso-capillare. A seconda della massa volumica del legno, la percentuale dei pori è mediamente pari a 50-60%. Il legno ha quindi una grande superficie interna. Questo sistema costituito prevalentemente da cavità, come tutti i materiali porosi, assorbe vapore acqueo dall’aria circostante e può imbeversi, per capillarità, di acqua o di altri liquidi (ad es. soluzioni di sostanze protettive del legno, adesivi). L’umidità del legno (detta anche tenore di umidità o contenuto di umidità) ne influenza praticamente tutte le caratteristiche fisiche, meccaniche e tecnologiche. La stabilità dimensionale assume un ruolo rilevante e può essere garantita se, in fase di lavorazione, il legno possiede un umidità che manterrà anche nel successivo impiego (vedi paragrafo 3.2.3). I parassitari del legno, animali e vegetali, necessitano, per la sopravvivenza di un determinato contenuto minimo di umidità; è quindi possibile ottenere una buona protezione del legno semplicemente mantenendo sufficientemente bassa la sua umidità........
Conduttività termica
Per valutare la capacità termica isolante di un elemento costruttivo risulta di particolare importanza la conduttività termica λ. Con essa si intende la quantità di calore che in un’ora passa attraverso un cubo di 1 m di spigolo, quando tra due superfici laterali parallele esiste una differenza di temperatura, costante nel tempo, di 1°K. Si misura in W/(mK).A causa della sua elevata percentuale di pori, il legno è un cattivo conduttore di calore. Il materiale legno è costituito da sostanza legnosa, acqua ed aria e quindi la sua conduttività termica è funzione di: λ Legno = f(massa volumica, umidità, struttura, temperatura). Per legno con un contenuto di umidità di circa il 20%, la conduttività termica perpendicolarmente alla fibratura assume valori λ ⊥ = 0,10 ÷ 0,20 W/(mK). Essa è quindi circa 15 volte più piccola che nel calcestruzzo armato e circa 10 volte in quello normale non armato.......
Dilatazione termica
La grandezza caratteristica è il coefficiente di dilatazione termica αT. Esso rappresenta la variazione di lunghezza di un’asta lunga 1 m dovuta ad una differenza di temperatura di 1°K. Allo stesso modo in cui riscaldando un’asta si giunge al suo allungamento, raffreddandola se ne produce l’accorciamento. Con l’ausilio del coefficiente di dilatazione termica αT, la variazione di lunghezza ΔlT di un’asta di lunghezza l per una variazione di temperatura ΔT è data da: ΔlT = αT ⋅ ΔT ⋅ l . La dilatazione termica è poco rilevante in confronto ai fenomeni di ritiro e rigonfiamento del legno, tanto più che un aumento di temperatura (→ dilatazione termica) si oppone alla riduzione del contenuto di umidità (→ ritiro). Le variazioni di dimensioni dovute al ritiro o al rigonfiamento sono 10 volte maggiori di quello dovute alla dilatazione termica. Queste ultime, nelle costruzioni di legno, hanno un’importanza trascurabile per gli elementi strutturali di legno....
Caratteristiche acustiche
Le caratteristiche acustiche del legno si riscontrano in diversi campi d’impiego, p. es. nelle costruzioni edili (acustica tecnica, isolamento fonico, sale concerto e simili), negli strumenti musicali e nelle prove non distruttive sui materiali.
Il suono è una vibrazione meccanica prodotta da un mezzo elastico. In base alla frequenza si può fare una differenziazione tra infrasuoni (non percettibili dall’udito umano, frequenze < 16 Hz), suoni percettibili dall’udito (16 Hz ÷ 20 kHz) ed ultrasuoni (> 20 kHz).....
Caratteristiche meccaniche del Legno
Differenza tra prove sul materiale (provini di legno di dimensioni ridotte) e prove suglielementi strutturali (provini in dimensione strutturale)
Il legno è un materiale da costruzione “naturale” dalle grandi potenzialità. Perciò occorre tener conto della differenza tra i vari livelli di “struttura” del materiale e della loro influenza sul comportamento meccanico. La resistenza a trazione per le singole fibre di cellulosa è pari a circa 8000 N/mm², per il legno “privo di difetti” (detto anche legno “netto”) è di circa 100 N/mm² mentre per il legno in dimensione strutturale è di un ordine di grandezza più piccolo. Pertanto, in riferimento alle caratteristiche meccaniche delle fibre di cellulosa, solo una parte del potenziale di questo materiale può essere sfruttata. Le sezioni dei provini di legno di dimensione ridotte hanno dimensioni fino a 20 mm x 20 mm. Nelle norme per le prove su campioni in dimensione strutturale, non sono stabilite dimensioni fisse deglistessi; i valori caratteristici si riferiscono, tuttavia, a larghezze o altezze di riferimento........
