Tecnica delle Costruzioni in Legno [5ª ed.] 8820325497
La quinta edizione di questo volume, che da decenni si propone come strumento utile agli operatori del settore, comprend
128 83 97MB
Italian Pages [684] Year 1999
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8820325497](https://ebin.pub/img/200x200/tecnica-delle-costruzioni-in-legno-5nbsped-8820325497.jpg)
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- Guglielmo Giordano
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Biblioteca Tecnica Hoepli
GUGLIELMO GIORDANO •
,QUINTA:EDIZIONE
Caratteristiche, qualificazione e normazione dei legnami da costruzione Progettazione e controllo delle strutture lignee tradizionali Applicazione dei moderni metodi di calcolo alle nuove tipologie costruttive
Classi di resistenza dei legnami strutturali, secondo la normativa europea
Con la collaborazione di ARIO CECCOITI e LUCA UZIELLI
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GUGLIELMO GIORDANO
TECNICA DELLE COSTRUZIONI IN LEGNO Caratteristiche, qualificazione e normazione dei legnami da costruzione - Progettazione e controllo delle strutture lignee tradizionali - Applicazione dei moderni metodi di calcolo alle nuove tipologie costruttive - Classi di resistenza dei legnami strutturali, secondo la normativa europea 5a edizione aggiornata con la collaborazione di ARIO CECCOTII e LUCA UZIELLI 328 figure, 97 tabelle, 11 tavole di dimensionamento, 3 7 tavole di particolari costruttivi e 10 tavole del valori caratteristici dei legnami da costruzione
EDITORE ULRICO HOEPLI MILANO •
. IValcrlalu pro!alto Cla copyngn:~
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' Copyright @ Ulrico Hoepli Editore S.p.A. 1999 Via Hoepli 5, 2012 1 Milano (ltaly) te l. + 39 02 864871 - fax +39 02 8052886 e-mail [email protected]
www.hoepli.it Tutti i diritti sono riservati a nonna di legge e a nonna delle convenzioni internazionali
ISBN 88-203-2549-7
Ristampa: 4
3 2
..2006
2007
2008
2009
2010
Copertina di Lamberto Menghi
Composto e impresso da Legoprint S.p.A.. Lavis (Trento) Printed in ltaly
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Matenalo protetto da copvnght
TECNICA DELLE COSTRUZIONI IN LEGNO
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Indice
Prefazione alla quarta edizione Nota dell'Editore alla quinta edizione Prefazione alla prima edizione Premessa l
CaraUeristlcbe fondamentali d.el legno (Guglielmo Giordano) . . . . 1.1 Specie legnose e loro denominazioni, identificazione e ricono• SCJmento . •.. .. ... . . , , . . .. , . .... . . , . . . . ... . ... , . , .. .. . 1.2 Caratteristiche istologiche e strutturali .............. .. .. .
l l
3
lO 1.4 Caratteòstiche fisiche . .. . .... . .. .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 1.4. l Colore .. . ..... . ........ . ...... . . . . . ....... . .. . 1.4.2 Odore e sa re ..... . . . ...... . ........ .. . . .. . . . . 1.4.3 Ra orti massa/ volume . . ..... . ................ . 1.4.4 Relazioni tra legno e acqua. Stagionatura ed essiccazione. "Movimenti" del legno dovuti alle variazioni di umidità 1.4.4.1 Conseguenze pratiche dei " movimenti" del legno dovuti alle variazioni di umidità . . .. . . 1.4.5 Rapporti tra legno ed energia termica ... ..... . ... . 1.4.6 Rapporti tra legno ed energia sonora ............. . 1.4 .6.1 Richiami di fi sica elementare . . . . .. l
l .4 . 6 . 2 1.4 .6 .3
1.4. 7 l . 5 Difetti 1.5. 1 1.5.2
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h ' . .. . .. .. .. . . . d eJoca . l ·l1' ~tust I nsononzzazJQne Insonorizzazjooe del tra ffico stradale e ferro• • VIano .. . .. . .. . .. . .. . ... . . .. .... ..... . . .
Rapporti tra legno ed energia elettrica (per memoria) ed alterazioni degradati ve del legno . .. . ...... . ... . Difetti di forma dei fusti arborei . . ..... .. ..... .. . Difetti di struttura istologica e di equilibrio tra le forze agenti nell'interno dei fusti ...... . . . .. . . . ....... . 1.5.2.1 Ferite e fratture ...................... . 1.5.2.2 Deyjazioni della fibratura .... .. .. . . . .• . . . l. 5.2.3 Le ni di reazione ...... . ..... . ........ . . 1.5.2.4 Tensioni interne nei fusti arborei .. .. . ... .
ll Il
12 12
16
22 32
38 38 38 39 46
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47 49
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1.5.2.5 Nodi ... .. .... ... .. .. .... ....... ..... .. 1.5.2.6 Presenza nel legno di sostanze estranee alle pareti cellulari, causanù inconvenienti ..... . . 1.5.3 Alterazioni de adative ....................... . . . 1.5.3.1 Alterazioni distruttive provocate da insetti parassiti degli alberi viventi . . . . . . . . . . . . . . . . / 1.5.3.2 Alterazioni distruttive da insetti saprofiti deterioranti tronchi abbattuti o materiale già postoin o era . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
da funghi ............................. . 1.5.3.4 Alterazioni degradaùve e distruuive provocate da batteri . . . . . . . .. . . 1.5.3. 5 Alterazioni degradative e distruttive provocate . . . . da orgamsmt mar101 .. . .. . .. . .. . .. . . . ... . 1.5.3.6 Durabilità naturale dei vari legni e loro durata effettiva in opera ...................... .
58 62 63 64
70
74
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81
•
2 D legno come materiale da costruzione. Strutture tradlzlonaU e loro particolari costrultlvi (Guglielmo Giordano) . ..... . .......... . . 2. 1 Caratteristiche reologiche e meccaniche ....... .. . ..... .. . 2.1 . 1 Moduli di elasùcità e di rigidità. Coefficienti di Poisson. . h'1d' . Canc 1 rottura ed' l stcurezza •.. . ... . ... . . • . .. . 2. 1.2 Fattori influenzanti le caratteristiche reologiche e meccaniche t
2. 1.2. l 2.1 .2.2 2.1.2.3 2. 1.2.4
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Deviazione della fihratura . . . . . . .. Nodi ... . ..... . ....... . . . . .. . . .. . .. . .. . Fenditure longitudinali e fratture trasversali
Umidità ...... . ....... . . . .... .. . . . . . .. . 2.1.2.5 Tem · ratura . . ..... . .................. . 2. 1.2.6 Velocità di applicazione dei carichi (per memoria
...................................
2 . 1.2. 7
Durata dei carichi (per memoria) . . . . . . . . . 2.1.3 Comportamento del legno sottoposto a compressione . l stattca . as.s Jae
·2.1.3.1 2.1.3 .2 2.1.3.3
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Influenza della massa volumica sul comportamento del legno sottoposto a compressione as. l e stanca . s1a .. . . . . ...... . . . ............ . Influenza dell'umidità sul comportamento del legno sottoposto a compressione assiale stati-
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ca.. ... . ... .. . .... . . . .. . .. ... ... ..... .
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Influenza della temperatura sul comportamento de] legno sottoposto a compressione assiale statjca
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Influenza della deviazione della fibratura sul comportamento del legno sottoposto a compressione assiale staùca . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2. 1.3.5
Influenza dei nodi e di altri difetti sul comportamento del legno sottoposto a compressione . l stauca . asstiLe l
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Influenza della veloci tà di applicazione dei carichi e deUa loro durata sul comportamento del legno sottoposto a compressione assiale. Resistenza a fatica Comportamento del legno sottoposto a compressione assiale in carico di punta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comportamento del legno sottoposto a compressione trasversale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comportamento del legno sottopo sto a trazione assiale 2 . 1.6. 1 Influenza della massa volumica sul comportamento del legno sottoposto a trazione assiale 2. 1.6.2 Influenza della deviazione della fibratura sul comportamento del legno sottoposto a trazione assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.6.3 Influenza deU' umidìtà sul comportamento del legno sottoposto a trazione assiale . . . . . . . . 2.1.6.4 Influenza dei nodi e di altri difetti sul comportamento del legno sottoposto a trazione assiale .. . . Comportamento del legno sottoposto a trazione trasver-
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Comportamento del legno sottoposto a flessione staùca 2.1 .8. 1 Travi composte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. 1.8.2 Influenza della massa volumica sul comportamento del legno sottoposto a flessione statica 2.1.8.3 Influenza dell'umidità sul comportamento del legno sottoposto a flessione statica . . . . . . . . 2. 1.8.4 Influenza della temperatura sul comportamento del legno sottoposto a flessione statica . . 2. 1.8.5 Influenza della deviazione della fibratura sul comportamento del legn o sottoposto a flessione statica 2. J .8.6 Influenza dei nodi e di altri di fetti sul comportamento del legno sottoposto a flessione statica . 2. J .8.7 Influenza delle d imensioni sezionai i e delle loro irregolarità sul comportamento del legno sottoposto a flessione statìca . . . . . . . . . . . . . . . . 2. 1.8.8 Influenza delle modalità di applicazione dei carichi (velocità, durata e ripetizione) sul comportamento del legno sottoposto a flessione n
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statica 2. 1.9
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Comportamento del legno sottoposto a flessione de-
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2.1.10 Comportamento del legno sottoposto a pressoflessione 2.1.11 Comportamento del legno sottoposto a torsione e a
238
scorrimento o ta io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2~ 1. 12 Sollecitazioni meccaniche di elementi strutturali in legno ad asse longitudinale non rettilineo . . . . . . . . . . 2.1 . 13 Comportamento del legno rispetto alla penetrazione di corpi estranei: durezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.14 Comportamento del legno sottoposto ad usura superfi-
241
ciale .
..
.. .
. .....................
Urto trasversale . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . . . Urto di testa . .. ...... .... .. . . 2.1.16 Comportamento del legno sottoposto ad attrito . . . 2.2 Carichi di sicurezza e moduli di elasticità consigliati per i legnami di produzione nazionale ed europea frequentemente impiegati nelle costruzioni . . ...................... . ........ . 2.2. l Carichi di rottura . , ......... , ... . .. . .... . , . . .. . 2.2.2 Carichi di sicurezza .... . ........ , ..... . . , . .... , 2.2.3 Valori da adottare per i moduli di elasticità in diverse 2, 1. l S. l 2. 1.1 5. 2
. .
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Com ensati .... . ........................... . . .
2.3 .3
Pannelli di fibre .. . .. . .. . .. . . . ... .. Pannelli di particelle {spesso ind.icati in commercio come Pannelli truciolari .................... . . . .. .
2.3.4
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268 268 270 270 270
276
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2.3.2
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263
276
2.3 Materiali derivati dal legno usati a scopo costruttivo ..... . 2.3. 1 Premessa inrroduttiva . . l
262
275
. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
l
258 261
2.1.15 Comportamento del legno sottoposto a sollecitazione d'lnam_.tc.a d' urto . .... . ..... . ........ . . . ... . . . . . .
C·O D d JZlOOJ
256
,
277 280 283
284 285 2.3.7
PanneUi di altri ti i ... . .. . .. . .. . ... . .. .. . . .... .
286
Tabelle . . . ....... .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . . .. . .. . .. . . . .. . .. . Tavole di schemi e particolari costruttivi ...................... .
287 323
3 Dimensjonamento e verifica deUe strutture dileguo secondo D metodo semlprobabllistlco agll stati limite (Ario Ceccolll) ........... . 3 . l Generalità . ...... . . . .. . .. .. . . ... ...... . . . . ..... .. .. .. . 3.1 . 1 Simbolo ·a . . .. . ..... . .... .. . . ... .. .. . ..... . . . .
3.l .2
367 368
368
Definizioni .. . .. . . . . ............ . . . ..... . ..... .
369
Sistemi dj coordinate ............ . .. , , .. . .. . .. .. 3.1 .4 Sezioni .. . .. . ........... . . . . ....... . .. . .... . .. . 3.2 Caratteristiche generali di deformabilità e resistenza del mate-
372
3. 1.3
ri a le .. 3 .2. 1 Ortotro ia .. . .. . .................. . .. . .. . ..... . • 3. 2.2 Deformabìlità 1.ana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... . 3.2.3 Caratteristiche meccaniche ... . .. . ..... . . , ... . . .. e
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3.2.3. 1
Trazione parallela alla fibratura ... . .... .
373 374
374 377
378 378
379 381
3.2.3.2 3.2.3.3 3.2.3.4
Trazione perpendicolare a.lla fibratura . . . . Compressione parallela alla fibratura . . .. Compressione perpendicolare alla fibratura
382
3 .2 .3 . 5
Rifollamenro ... .. . .... . . .. ...... .. . . . .
383
3.2.3.6
Ta lio ...... . .............. .. ........ .
383
Flessione semplice e composta ......... . 384 388 3.2.3.8 Tensioni composte . . .. .. .... . .. . .. . ... . 3.3 Le =o ~s~t~ ru~t~tur ~a~le~·~·~·~·~ ··~·~·~-~·~·~ · ·~·~·~·~·~ ·~ · ·~·~·~·~·~ ··~·~·~·~·~·~ ··~·~·~·~·7 · __~3~ 88 3.3 . l Interazione tra caratteristiche meccaniche del legno ed umidità del legno nelle costruzioni ............... . 388 3.3 . l. l Legno messo in opera ad elevata umidità . 388 3.3.1.2 Variazioni dell'umidità del legno in opera 389 394 ilità . . .......... 3.3.2 394 Comportamento viscoso ............... . 395 Comportamento '' meccanico-adsorbitivo'' 3.2.3.7
3.3.3
Resistenza
3.3.3. 1
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397
3.3.3.4
Influenza dei difetti naturali e classi di qualità resistente (categorie) .......... . ..... . Influenza del contenuto dj umidità .. , .. , Influenza della dmara del carico Classi di durata del carico e classi di umidità
400
3,3.3. 5
Crite ri di rauura della sezione . . .. , . . . . .
403
3.3.3.6 Classi dj resistenza per l'Eurocodice 5 ... 3.4 Materiali derivati dal le no ........... . ............ . ... . 3 .4. 1 Legno lamellare incollato ............. . ......... . 3.4. 2 Compensato strutturale . ....................... . 3.5 Metodi di verifica della sicurezza 3.5 .l Metodo delle tensioni ammissibili ..... . .......... . 3.5.2 Metodo semiprobabilistico agli stati limite . . ...... . 3.5.2.1 D metodo agli stati limite negli Eurocodici 3.5.2.2 Regole particolari nell'Eurocodice 5 per le strutture di legno .. . ........ ... ....... . 3.6 Calcoli eli ro etto .......................... . . ........ . 3 .6. 1 Trazione paraJiela alla fibratura ....... . ..... . ... . 3.6.2 Trazione perpendicolare alla fibratura ............ . 3.6.3 Compressione parallela alla fibratura ....... . .... . 3.6.4 Compressione ortogonale alla fibratura .......... .
406 406 406 407 415 415 415
3.3.3.2
333 3
3.6.5
Pressioni di contatta . . .... . ... . ... . . .. ......... .
3.6.6
Elementi strutturali in assenza dj sforzo normale .. . 3.6.6.1 Flessione ........ . ........ . ...... . .. . 3.6.6.2 Taglio ............. . ...... . ..... . ... .
3 .6. 7
397
399 400
417 426 429
429 429 430 430 430 432 432
433 438
3.6.6.3
Torsione ............... . . . ..... . .. . .
3.6.6.4 3.6.6.5
Deformabilità a taglio e flessione ...... . Elementi speciali di legno lamellare incol-
439
lato
442 466 466
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Elementi strutturali in presenza di sforzo normale . . 3.6.7. 1 Tensoflessione ...................... .
3.6.7 . .1
3.6.8
PressoOessione ...... . . .. . . . ... .. . ... .
' . .................. . ....... . ......... . T elw. p1an1
Telai ad angoli curvi ............. .. . .. 3.6 .8. l 3.6 .8.2 Archi ....... . ..................... . . 3.6.9 Elementi strutturali composti .............. . .... . 3.6 .9. 1 Incollati .... . ..... ... ............... . Assemblati meccanicamente , , . .. . , .. , .. 3.6.9.2 3.6.10 Travature reticolati ...................... . ..... . 3 .6. 11 Controventamento ......................... . . .. . . ' . 36 .. . l 2 U nJonJ ..................................... . . . 3.6.12.1 Generalità ...................... . .. .. 3.6.12.2 Chiodi caricati onogonalmente all'asse .. 3.6.12.3 Chiodi caricati assialmente ... .. ..... .. 3.6.12.4 Cambrette (o graffe) ... . .. . .......... . 3.6.12.5 Bulloni caricati ortogonalmente all'asse . 3.6.12.6 Spinotti caricati ortogonalmente all'asse . Viti caricate ortogonalmente all 'asse .... 3.6.12.7 'l men t e .. , .......... . . . V1.t1. cancate 3 . 6 . 12 . 8 ass1a 3.6.12.9 Unioni incollate . .... .. ... ... .. . .... .. 3.6 .12. 10 Teoria di Johansen .. ... .. . ..... . .. . . . 3 .6. 13 Resistenza al fuoco .. . . ... .. . .... . .... .. ..... . . . 3. 7 Disposizioni costruttive e controllo d eli' esecuzione ........ . 3. 7 .l Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... . 3.7.2 Materiali .. .. .. .. . .. .. . . .. . .. .. . 3.7.3 Unioni incoUate . .. .. . . ....... .. ........ . ...... . Unioni con dispositivi meccanici ................. . 3. 7.4 3. 7.5 Assem'blaggio ... . . ......... . .. . .. . .. . .... .. . .. . 3. 7.6 Trasporto e messa in opera ..................... . 3. 7. 7 Controllo ... . .. . .... .. .. . ... . .. . ....... ... ...... . 3.7. 7. l Controllo sul progetto .... ........ . .. . 3.7. 7.2 Controllo sulla produzione e sull'esecuzione 3.7.7.3 Controllo sulla struttura dopo il suo completamento ...... . ....... ... ... . .... . . . . . . 3. 8 C ostruZlont 'In zona sJsmJca . .. . .. .. .. . ..... . . . .. .. .. . . . . Comportamento al sisma delle costruzioni di legno: 3.8.1 dati dis onibili ................................ . 3.8.2 Caratteristiche peculiari del legno sotto l'azione • • SJSIDJCa 3.8.2.1 Leggerezza . ......................... . 3.8.2.2 Resistenza . . . ..... .. ......... . ...... . 3.8.2.3 Deformabilità .. ..................... . 3.8.2.4 Fragilità ............................ . 3.8.3 Caratteristiche peculiari delle "connessionj, tra ele. l'l Cl. .............. . menti. strutturali ~ sotto can. e h'1 CJC 3.8.3.1 Unioni per contatto .................. . 3.8.3.2 Unioni incollate ...... . .............. . o
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40 541 541
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545 545 546 546 547
547 548
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3.8.3.3 3.8.4
Unioni con elementi di collegamento mecca.njci e connettori . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
548
3.8.3.4 Duttilità e dissipazione di energia . . . . . . . Tipologie struuurali moderne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.4. 1 Costruzioni ad ossatura di legno e compensato strutturale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.4.2 Grandi strutture di legno lamellare incolla-
549 549
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3.8.4.3 3.8.4.4
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Calcoli di dimensionamento ... . ...... . ConcJus:ioni ....... . ................ . . .
4 Metodi di prova e classificazione del legnami strutturali (Luca Uzie/li) 4. l Generalìtà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. 1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 Terminologia e sintesi dei principali concetti . . . . . . 4.1.3 Norme ed enti normatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Regole e metodi di classificazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Classificazione a vista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2.1 Generalità sulla classificazione a vista . . . 4.2.2.2 Norma UNl 8198 e norma raccomandata ECE per la classificazione dei segati di conifere ..... . ....... . ....... . .... . ... . 4.2.2.3 A1tre norme per la classificazione a vista 4.2.3
Classificazione a macchina . ...... . . . .... . .. . .. . .
4.2.3.1 4.2.3.2
Principi generali . ... . ... . ... ... . . ... . Principi di funzionamento delle macchine classi ficatrici ....................... . 4.2.3.3 Norma europea EN 519 sul legname classificato a macchina e sulle macchine classificamc-t ............... 4.3 Valori caratteristici e classi di resistenza del legname strutturale 4.3.1 Determinazione dei valori caratteristici per ìllegname ' . masstccto 4.3 .1.1 Generalità, campionamento, esecuzione o
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delle p rove . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 3 l. 2 Fan od di correzione . 4.3.1.3 Calcolo dei valori caratteristici .. . .. .. . 4.3 .1.4 Procedure applicabili in casi particolari 4.3.2 Classi di resistenza per il legname massiccio . . . . . . . 4.3.3 L-egno lamellare incollato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Metodi di prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Umidità e qualità di essiccazione . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. J . l Controllo dell'umidità di un lotto di segati 4.4.1.2 Determinazione dell'um.idità: generalità t
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549 550
551 556
559 559
560 561 563 563 565 565 567 582 602 602
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613
620 621 621 622 623 624 625 630 631 631 632 634
Determinazione dell'umidità; metodo elettrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1.4 Determinazione dell' umidità: metodo per pesata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. 1.5 Determinazione dell' umidità: metodo per distillazione e metodo igrometrico (cenni) 4.4.1.6 Determinazione dei gradienti di umidità e delle tensioni interne (cenni) ......... . Dete.rminazione delle dimensioni dei segati ....... . 4.4.2.1 Metodi di misura ...... . ............ . 4.4.2.2 Dimensioni nominali, correzioni per l'umidità e scostamenti ammissibili ........ . Prove su piccoli provini netti . ... ........ . ... . .. . Prove su .legname in dimensione d'uso .......... . 4.4.4.1 Generalità sulle prove in dimensione d ' uso 4.4.4.2 Generalità sul condizionamento dei provini e sull'esecuzione delle prove ... . ...... . 4.4.4.3 Determinazione della resistenza e del modulo elastico a flessione (secondo ISO 8375, sezioni 8 e l l) ed EN408 ............ . 4.4.4.4 Determinazione del modulo di taglio mediante prove di fless ione (secondo ISO 8375, sezioni 9 e IO) ............ . 4.4.4.5 Determinazione della resistenza e del modulo elastico a trazione assiale (secondo ISO 8375, sezioni 12 e 13) ..... . . .... . Determinazione della resistenza e de] mo4.4.4.6 dulo elastico a compressione assiale (secondo ISO 8375, sezioni 14 e 15) ... . .... . 4.4.4.7 Determinazione della resistenza a taglio Determinazione delle resistenze e dei modu4.4.4.8 li elastici, a trazione ed a compressione perpendicolari .. . ............... . ...... . Prove su giunti a dita ......... . ... ... ..... .... . Prove su elementi meccanici di collegamento ..... . 4.4.6.1 Generalità ....... . ................. . 4.4.6.2 Prove su particolari tipi di elemento di collegamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prescrizioni circa il legno da usare per le 4.4 .6.3 prove (per memoria) . . . . . . . . . . . . . . . . . Prove su giunti di legno incollati con adesivi' strutturali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.7. 1 Generalità sulla classificazione degli adesivi strutturali per legno ....... . .. . ... .. . . 4.4.7.2 Metodologie di prova e classificazione, nella normativa europea .. .... ..... . .... . 4.4. 1.3
4.4.2
4.4.3 4.4.4
4.4.5 4.4.6
4.4.7
63 S 637
639
640 640
641 642 644
645 645 649 651
652
657 658 658
663 666
667 667 670
672 674 674 674
4.4.8
l
4.5
Prove sui panneiJi strutturali derivati dal legno (per me-
moria) ......... . .... , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Richiami di statistica (Gabriele Bonamim) . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5.1 4.5.2
4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6
676
Introduzione . . ................................ Distribuzioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 .2.1 Distribuzioni di frequenza . . . . . . . . . . . . 4.5.2.2 Distribuzioni di frequenza relativa . . . . . 4.5.2.3 Curva di densità e curva integrale . . . . .
682 682 683 683 686 687
4 .5.2.4
Funzione di densità . . . . . . . . . . . . . . .
687
4.5.2.5 Distribuzioni di probabilità .......... . Alcune utili distribuzioni di probabiUtà 4.5.2.6 Casualità e rappresentatività del campione ....... .
688 689
Co.rreJa.zione .................................. . Re essione ........ . ........... . ............. .
Pereguazione, interpolazìone, extrapolazione .... . . 4.5.7 Intervalli fiduciari ..... . . . .. . . .. ... . .. . .. . . . . . . 4.5.8 Esempio di applicazione ...................... . . 4.5.8.1 Campionamento, classificazione e prova 4.5.8.2 Determinazione dei valori caratteristici di resistenza a flessione . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.8.3 Classificazione a mac~hina : determinazione dei valori-limite di E mac di separazione tra le diverse categorie .. . .. .. .. .. . .. . 4.6 Determi.nazione di altre caratteristiche del legno significative per il suo impiego neiJe costruzioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.1 Durabilità naturale e impregnabmtà delle specie legnose (Anna Gambetta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.1.1 Scelta del legno per le prove di durabilità naturale . .
692 694 695 696 696
698 698 699
701 704 704
705 ~1~.2~~P~r~e~li~ev~o~d=ei~ca=.m~~ Pi~o~n~ì~·~·~·~··~·~·~·~·~··~·~·~·~··~--~7~ 05 4. 6 . 1.~3~~D:::.:u~rc!:a~ b!.!. ih!.!. ' tà ~n~a~ tu~rc!: al~e~ ai~ fu!.!.n!.l::ghi t!!.!.. . ~ d~ a...::c~a~ ri~ e__,_, . ''-----...!.7~ 05 e
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legno secco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707 4. 6. 1...5t..___JD LLJ.L uruaubwìlwitu:~ àL..JJ. na QJtUiuu. rAJ alu;; e....awlw le;._j,J teoar.u m.ui.u t i~.~ · ·~·-·~·~·-· ____7nO .u:t 8 4 .6 1.:...::6~--=D::;..;u::rc:a:.::.b.:.:.ili:.::'tà=n:.::a.:.:tur=al:.:e;,:a::.cgli ..,':...;o::..r"g.: "' arus .::·=-= llll:;:... ..:.:mar:.::·=im ""'·____..!,7= 09 4.6. 1.;,;,7__---'C=I=as=sc:..i..:;di"'"'~ns · c = =ru =·=o...::b=i= ol=o""m=·c=o-'-' . ·:...:·. .·:.-=-·,_.~ · ' "-"'...:.'.:.. · ~ · ·~--...:.7-'=-09 4.6. 1.8 Prescrizioni circa l'impregnazione (per memoria) .... ..
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4.6. 1.9 Classificazione secondo l'impregnabilità 4.6.2 Comportamento al fuoco (cenni) . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 7 Prove e controlli su strutture ed elementi strutturali lignei già in opera (cenni) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7. l Valutazione degli elementi strutturali lignei in opera e del loro eventuale degrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 7.2 Prìnclpi generaU per le prove statiche su strutture Li-
ee . . . .. o o . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . o.............
710
710 710 712 713 7 14
s 5.1
Le n ami da costruzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
717 717
5. 1.1
Generalità introduttive ......................... .
717
5.1.2
Legnami da costruzione forniti dalle Conifere italiane
5.1.3
ed euro
. . . . . . . . . . ............................ .
5. 1.2. 1
Abete .............................. . Larice (Larix europaea) ........ . ..... . Pino silvestre (Pinus sy/vestris) ........ . Pino silano o laricio (Pinus laricio) .... .
5.1.2.2 5.1.2.3 5.1.2.4 Legnami da costruzione forniti dalle Latifoglie italiane
ed europee . . . . . . . . ...... ... .... . ..... . . . ... . .. . 5 . l. 3.l
5.1.4
Castagno (Castunea vesca) ..... ..... .. . 5.1.3.2 Frassino (Fraxinus sp.) ... .. . •... . . . .. • 5.1.3.3 Ontano (A/nus sp.) ........ . .. ...... .. 5.1.3.4 Pio o Po u/us s . .. .. . . . ......... . 5.1.3.5 Querce (Quercus sp.) ... . ... . . .. .... . . 5.1.3.6 Robìnia (Robinia pseudoacacia) ....... . Legnan'li da costruzione importati da Paesi extraeuroord America . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Douglasia, Douglas Fir, Oregon Pine
5.1.4.2
(Pseudotsuga taxifo/ia, P . menziesil) . . . . Pini pece o Pini gialli del Sud (Pitch Pines, Southern Yel/ow Pines) . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4.3 Abeti Nordamericani . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.4.4 Legnami tropicali (per memoria) . . . . . . . 5.2 Legnami per infissi e per arredamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Generalità introduttive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Legnami per infissi ed arredamento di Conifere italiane ed e.u,ropee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2. 1 Abeti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2.2 Cedri . .. .. . .. .. .. .. . .. . . .. .. . .. . . .. . 5.2.2.3 Cipresso (Cupressus sempervirens) . . . . . . 5.2.2.4 Cirmolo o Pino cembro (Pinus cembra) 5.2.2.5 Larice (Larix eur opaea) . . • . . . . . . . . . . . . 5.2.2.6 Pini mediterranei (Pinus sp.) . . . . . . . . . . . 5.2.2.7 Pino silano o laricio (Pinus /aricio) . . . . . 5.2.2.8 Pino silvestre (Pinus sy/vestris) . . . . . . . . . 5.2.2.9 Pino strobo (Pinus strobus) . . . . . . . . . . . . 5.2.3 Legnami per infissi ed arredamento di Latifoglie italiane ed europee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.1 Aceri (Acer sp.p.) .. . . .. .. .. . . .. .. .. .. 5.2.3.2 Betulla (Betula alba) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.3 Castagno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. 3.4 Cerro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.5 Faggio (Fagus sy/vatica) . . . . . . . . . . . . . . . S.2.3.6 Frassino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
718 718 727
729 737 740 740 743' 744 746
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763 763 763 763 764-
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5.2.3.7 5.2.3.8 5.2.3.9 5.2.3.10 5.2.3.1 l 5.2.3.12 5.2.3.13 5.2.4
5.2.5
Noce (Jug/ans regia) ....... . ......... . Olmo ( Ulmus sp.p.) ............. . . . . .
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Ontano ....... . ... . . .. ..... . . . . . . . . . .
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765 766 766 766
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Platano (Platanus orienta/is) . ..... . . . . .
Legnami per infissi ed arredamento di Conifere extraeuropee (brevi notizie schematiche) . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.1 Abeti Nordamericani (Firs, Spruces) (vedi al sottoparagrafo 5.1.4) . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.2 Cedri e Cipressi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.3 Hemloc.k (Tsuga sp.p.) . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.4 Pini del Pacifico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.5 Pino pece {vedi al paragrafo 5.1.4) . . . . . Legnami per infissi ed arredamento di Latifoglie extraeuropee {brevi notizìe schematiche) . . . . . . . . . . . . . 5.2.5.1 Acajou {vedasi sorto Mogani africani) . . 5.2.5.2 Bilinga (Nauclea diderrichil) . . . . . . . . . . . 5.2.5.3 Doussìé (Afzelia sp.p.) . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.5.4 Framiré (Termina/la ivorensis) . . . . . . . . . 5.2.5.5 Iroko (Chlorophora excelsa) . . . . . . . . . . . 5.2.5.6 Kosipo (Entandrop hragma cando/lei) . . . 5.2.5.7 Kotibé (Nesogordonia papaverifera) . . . . 5.2.5.8 Makoré (Tieghemella africana) . . . . . . . . . 5.2.5.9 Moabi (Bai/Ione/la toxisperma) . . . . . . . . . 5.2.5.10 Mogani d'Africa .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. 5.2.5.11 Muninga (Pterocarpus angolensis) . . . . . . 5.2.5.12 Sapelli e Sipo .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. .. .. 5.2.5.13 Tola branca (Oosswei/erodendron balsami-
feronz) . . ......... . . . ...... . ......... . 5.2.5.14 5.2.5.15 5.2.5.16 5.2.5.17 5.2.5.18 5.2.5.19 5.2.5.20 5.2.5.21 5.2.5.22 5.2.5.23 5.2.5.24 5.2.5.25 5.2.5.26 5.2.5.27 5.2.5.28
Algarrobo (Prosopis sp.p.) ..... . ... . . . Amarello (Plathymenia reticulata) . . .. . . Cerejeira (Amburana cearensis) .. ... .. . Jequitibà rosa (Cariniana brasiliensis) .. . Manil (Symphonia g/obu/ifera) ........ . Mogano vero (Swìetenia mahagoni ed altre Swieten-ia) . ...... . ........... . ... . ... . Querce del Nord America (Quercus sp.) . Roble peUin (Nothojagus obliqua) .. . .. . Santa Maria (Calophyllum brasiliense) . . Tatajuba (Bagassa guianensis) ... . ..... . Kapur (Dryobalanops aromatica) ...... . Keruing (Dipterocarpus sp.p.) .. . . . .. . . .
Lauan, Meranti, Seraya .............. . Merbau (/ntsia sp.p.) .. . .......... .. . . Teck (Tectona grandis) ...... . ..... . . . .
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775 775 775 776 776
5.3 Legnami per pavimentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. 1
Legnami per pavimentazione di Latifoglie italiane ed e·urop-ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1.1 Castagno (vedi al sottoparagrafo 5. 1.3) .
5.3.2
777
5.3.1.2 Faggio (vedi a1 sottoparagrafo 5.2.3) . . . . 5.3 .1.3 .Frassino (vedi al sottoparagrafo 5.1.3) . . 5.3. 1.4 Noce (vedi al sottoparagrafo 5.2.3) . . . . . Olivo (0/ea europaea) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 .5 Olmo (vedi al paragrafo 5.2.3) . . . . . . . . . 5.3.1.6 5.3.1.7 Platano (vedi al sottoparagrafo 5.2.3) . . . 5.3.1.8 Robinia (vedi al sottoparagrafo 5.1.3) . . . 5.3.1.9 Rovere (vedi al sottoparagrafo 5.1.3) . . . Legnami per pavimentazione di Latifoglie extraeuropee ...... . .. . ..
777 777 777 777 777 777 777 777 777 777
5.3.2.1 Afrormosia (Pericopsis elata) . . . . . . . . . . Azobé (Loph.ira procera) . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2.2 5.3.2.3 Bilinga {vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . 5.3.2.4 Doussié (vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . 5.3.2.5 lroko (vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . . . 5.3.2.6 Mecrussé (Androstachys johnsonil) . . . . . 5.3.2.7 Moabi (vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . . 5.3.2.8 Muhubu (Brachylaena hutchinsil) . . . . . . . 5.3.2.9 Muninga (vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . 5.3.2.10 Mengkulang (Tarrielia sp.p.) . . . . . . . . . . . 5.3.2.11 Merbau vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . 5.3.2.12 Mersawa (Anisoptera sp.p.) . . . . . . . . . . . . 5.3.2.13 Teck (vedi al sottoparagrafo 5.2.5) . . . . . 5.3.2. 14 Angelica (Dicorynia paraensis) . . . . . . . . . Ipé (Tabebuia sp.p.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2.15 5.3.2.16 Sucupira (Diplolropis sp.p.) . . . . . . . . . . . 5.3.2.17 Wacapou (Vouacapoua americana) . . . . . 5.3.2.18 Wallaba (Eperua falcata) . . . . . . . . . . . . . . Indice alfabetico dei legnami considerati nel presente capitolo
778 778 778 778 778 778 778 778 778 779 779 779 779 779 779 780 780 780 780 781
Appendice - Classi di resistenza e tensioni ammissibili per vari legnami strutturali usati in Euro a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.l Le o massiccio normativa CE ....................... A.ll Legno Lamellare Incollato (normativa CEN) . . . . . . . . . . . . . . A. Ili Legno massiccio di Castagno di provenienza italiana . . . . . . .
787 787 798 802
Glossario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
805
Blbi.J rafl.a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
823
Indice analitico . .
839
5.4
lndlce dei nomi .
•
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o
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•
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849
Prefazione alla quarta edizione
Ho chiesto alla Casa editrice - che gentilmente ha acconse.ntito - di conservare la prefazione alla prima edizione di questo testo, apparsa nell946 col titolo La m o· derna tecnica delle costruzioni in legno, per sottolineare la continuità con la quale bo cercato di porre a disposizione dei tecnici quelle nozioni e quei dati che per lun· ghi anni sono stati del tutto negletti nelle scuole di Ingegneria ed Architettura dove il legno veniva considerato un materiale costruttivo del tutto superato. Negli ultimi venti anni però il legno ha riacquistato una migliore consideraz.ione e sia per le nuove costruzioni che per il restauro di vecchi edifici ci si è accorti che questo materiale può svolgere ben più che una semplice funzione decorativa. È però indispensabile che esso sia visto nella sua giusta luce e cioè non si conside· rino soltanto le sue peculiari caratteristiche ideali di regolarità, desumibili dall'esa· me di piccoli provini netti, ma si tenga viceversa presente che nessun fusto arboreo può fornire elementi strutturali assolutamente immuni da nodi, difetti strutturali, anomalle ed alterazioni. Da questa nuova visione della materia è emersa la nec,essi· tà di una totale revisione dei metodi di calcolo e di progettazione, tanto più poi che il rapido di ffondersi dell'uso dei pannelli in sostituzione del legno massiccio in molti impieghi ha aperto per i tecnici nuovi e vasti orizzonti applicativi. Nei 47 anni trascorsi dalla prima edizione l'evoluzione delle tecniche costruttive è stata profonda ed i formidabili progressi della computerizzazione consentono di risolvere rapidamente problemi che un tempo richiedevano elaborazioni lunghe e complesse. D'altro canto tutti gli aspetti della normalizzazione e della precisa qualificazione dei materiali hanno assumo una capitale importanza sia tecnica che commerciale, non soltanto nell'ambito nazionale, ma anche, e forse soprattutto, in quello internazionale. Ho pertanto ritenuto giusto richiedere la collaborazione dì due tecnici delle ' nuove generazioni perché sviluppassero quegli argomenti la cui trattazio.ne nelle precedenti edizioni appare oggi del tutto obsoleta e non più rispondente ai moderni concetti di calcolo e progettazione . .t! per di più assolutamente da riconoscersi che in ogni settore scientifico deve avvenire un avvicendamento di persone, tanto dirigenti che ricercatori, senza il quale si andrebbe incontro all'isterilimento e alla sclerosi totale deUe conoscenze e, conseguentemente, aU'arresto del progresso tecnico. Nel consegnare alla Casa editrice Hoepli questa mia ultima fatica auspico che il testo possa dimostrarsi utile per tutti i costruttori e, in pari tempo, riesca a dare ai giovani tecnici la consapevolezza dei grandi servigi che il legno - se impiegato in modo razionale e conforme alle sue caratteristiche - può fornire.
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18 20 25 percentuale
30
Andamento dei ritiri che si verificano nellegn di tre specie legn ose nel passare dallo stato fresco (u > 30'lo) allo stato anidro.
21
CARATTERISTIC HE FONDAM ENTALI D.EL LEG NO
%
-
5
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A= ABETE ROSSO 11 ' C=CASTAGNO 'ro ~4 1---~--+-+---+------4 E = EUCALIPTO 'O P= PINO ·-E Q= PIOPPO ::J R = .ROVERE c-J
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0,~~--~--~--~~--~--~~--~ 10 l l 12 13 14 15 16 17 18 umid ita finale
%
Diagrammi per valutare esattamente i ritiri dimensionali che subiscono i legni di varie specie legnose nel passare dall'umidità del 20% (corrispondente a media stagiona· tura) alle reali umidità di impiego, indicate sull'asse delle ascisse. Per ognuna delle specie legnose considerate si presentano due linee La superiore delle quali si riferisce alla direzione tangenziale rispetto agli anelli, mentre l'inferiore si riferisce invece alla direzione radiale (l.e variazioni dimensionali sono espresse in percentuale delle dimensioni aiJ'umidità di Fla. 1.12
partenza del 2007o) (Giordano, 1990).
del legno la quale si manifesta in vari modi: tra questi quello appariscente per chiunque è la diversità dei ''movimenti" del legno nelle tre direzioni anatomiche. Allo stato fresco, cioè nel legno degli alberi viventi, le cellule banno la cavità interna più o meno riempita di Linfa, sono turgide e tra di esse non sussiste alcuna discontinuità infracellulare, inoltre le pareti sono sature d'acqua che, in forma assai complessa, è presente tra le minutissime particelle costitutive degli strati di parete. Dopo l'abbattimento dell'albero l'acqua libera nell'ìntemo delle cavità
Mntcri'vfENTALI DE"L LEONO
COEFFICIENTI K DI TRASMISSIONE TERMICA PI=R \/ABI Tlel DI PARETE
+
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Fig. 1.14
Mn orlale pro
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36
CAPITOLO l
Tab. 1.1 - Umidità u del legno in relazione aUa remperatura e all'umidità relativa dell'aria ambiente Temperature in gradi centigradi
Umidità re/ativo dell'orio
oo
JO O
20°
30°
40°
.500
60 °
70 °
80°
90°
SOlo IOO!o l SO!o 200Jo 25074> 300!o 3S IIJo 400!o 4SO!o SOOfo SS O!o 6011Jo 6SO!o 700fo 7SO!o 800/o 850!o 900!o 9SO!o 1000"/o
IOJo 307o 411Jo SOlo 60!o 611Jo 7% 811Jo 90!o l OIIJo Il OJo 1211Jo 1311Jo 140Jo ISOlo 170!o 190Jo 220Jo 27 "'o 33 11Jo
l O!a 307a 411Jo SOJo SIIJo 611Jo 70Jo 811Jo 911Jo IOOfo IOOfo JI IIJo 120/o 140/o 150/o 170/o 190/o 220/o 26% 320fo
l O!o 307o 40!o SOlo SOlo 60Jo 711Jo 8% 90!o 90fo IOOfo li O!o J20!o 13% l SOlo 16% ISOlo 21 0/o 2511Jo 31 %
l OJa 211Jo 30Jo 40Jo SIIJo 6% 7% 711Jo 811Jo 90fo IOOfo
l O!a 211Ja 3% 411Jo SOJo 611Jo 60!o 70Jo 811Jo 90fo 90fo IOO!o Il O!o 12% 130!o 15% 170/o 190/o 230/o 290!o
l O!o 20!o 30Jo 40Jo SOJo SIIJo 611Jo 70Jo 711Jo 8°/o 911Jo 10% IOIIJo 11 OJo 130!o J4C1Jo l 611Jo 180/o 220fo 280"/o
l OJo 20!o 30Jo 3"lo 4% 507o So/o 611Jo 711Jo 70fo SOlo 90fo IOO!o l l IIJo 120!o J4C1Jo 15% 170/o 21OJa 270/o
l O!o
l OJo l O!o 20!o 30!o 31tfo 4% 4% SIIJo 607o 6% 711Jo 70fo 80!o 9% IOOfo 12D7o 13 0Jo l SOJo 190!o 250fo
l O!o l O!o 20Jo 211Jo 30Jo 311Jo 40Jo 411Jo SIIJo 6CVo 6Cifo 70fo 8% 8% 9% 1.1 O!o 120/o 140!o 180!o 240/o
JI OJo 120!o 13% 1411Jo l 611Jo l 80Jo 200/o 24% 300Jo
211Jo 207o 30!o 4% 40!o S% 611Jo 611Jo 7% 7% 8% 90fo IO% Il % 130fo 140/o 160!o 200!o 26%
(L'umidità è espressa in 'lo del peso assolucamence secco del legno).
(espressa in kcaJ/ m2 · h · 0 C) la quantità di calore che in regime stazionario attraversa in un' ora l' unità di superficie (l m2) di una pare:te avente lo spessore di l m, per l °C di differenza di temperatura tra le due facce opposte. Dai valori esposti nella Tab. 1.2 appaiono chiaramente le doti di isolamento termico possedute da l legno quale materia prima, sia allo stato massiccio che in pannelli di vario tipo. È altresì interessante ed utile sottolineare il basso coefficiente di dilatazione termica deJ legno che tanta importanza riveste in occasione di incendi nei riguardi deiJa spinta che le travature esposte ad alte temperature esercitano sui muri perimetrali a cui sono collegate. Sempre a proposito dei coefficienti di dilatazione termica deve ancora farsi un'altra osservazione: ogni aumento di temperatura comporta una diminuzione dell'umidità del legno e, di conseguenza, un suo ritiro con effetto contrario a quello della dilatazione termica: in definitiva quindi le dilatazioni termiche effettive risulteranno inferiori ai valori riportati nella Tab. 1.3.
~il!C"1élle protot"o da copvrighl
37
CARA1TERISTICHE FONDAMENTALI DEL LEONO
Tab. 1.2- Coefficienti di conduttività termica per vari materiali da costruzione (espressi in kcallm1 • h . oq
Materiale
Legno di abete o pino perpendicolarmente aUa fibratura Legno di quercia id. jd. Legno di pioppo id. id. Legno di balsa id . id. Sughero Pannelli di compensato Pannelli dj fibre di tipo duro Pannelli di fibre di tipo isolante Pannelli di lana di legno e cemento PanneUi di particelle Riempimenti isolanti a base di : -segatura asciuna - trucioli asciutti - torba - lana di vetro - polistirolo espanso - poliuretaoo espanso - agglomerati di sughero Muratura di mattoni vuoti Muratura di calcestruzzo Vetro Acciaio Alluminio
Coefficìente
À
dì conduttività termico
o, 12-0, 16 o, 14-0,20 0,14-0, 16 0,04
0,06 0,10
0,09..0, 14 0,02..0,06 0,07 0,07-0,08 0,05 0,08
0,05-0, 10 0,04-0,05
O.Q3 0,02 0,04 0,30-0,50
0,70-1,70 0,40-0,80 39 da 180 a 220 •
Tab. 1.3 - Coefficienti di dilatazione termica lineare per vari materiali da costruzione, espressi in aliquote dell'unità di misura delle lunghezze per una variazione di temperatura di l oc Materiale
Coefficiente di dilatazione termica lineare
Legno di Conifere: in direzione assiale Legno di Lati foglie dure: in direzione assiale (nelle direzioni trasversali può tenersi conto dj valori da 6 a lO volte i pre-
da 3 x 10- 6 a 7 x 10- 6
deLti)
Acciaio e Ferro Rame Mattoni Velro
da 5 x
w-6 a 9 x J0- 6
da IOx 10- 6 a 12 x 10- 6 da 17 x 10- 6 a 19 x w-' 6x w-6 9 x 10- 6
Per quanto la cosa debba essere ovvia si sottolinea che le due percentuali usate per esprimere lo stato igrometrico deU'aria e del legno sono entità assolutamente diverse anche se l' umidità del legno dipende dall'altra (ollre che dalla temperatura).
l
a
1a
38
CAPITOLO l
1.4.6 Rapporti tra legno ed energia sonora Un impiego appropriato del legno può risultare di grande ausilio per risolvere problemi di insonorizzazione acustica e di smorzamento dei rumori tanto nell'intemo di locali che all'esterno.
1.4.6.1 Richiami di fisico elementare Il suono è la percezione che si manifesta nell'orecchio umano quando giungono ad esso attraverso un fluido onde prodotte dalla vibrazione di un corpo elastico alle quali si accompagnano mutamenti di pressione. Per frequenza f si intende il numero cti oscillazioni complete che si verificano io l secondo mentre la lunghezza d'onda )l è la distanza che l'onda sonora percorre durante una oscillazione completa. Se v è la velocità del suono n el fluido interposto tra il corpo vibrante e l'orecchio, detto t il tempo richiesto da una oscillazione completa, sussistono evidentemente le seguenti relazioni:
f
= l/t
À
= V·l = vl f
(1.2)
La frequenza viene espressa in Herz (H z) ed il campo delle frequenze udibili dall'or~chio umano normale varia da 16- 18 Hz a 18.000-22.000 Hz mentre le pressioni acustiche (che determinano le intensità soggettive delle sensazioni auctitive) possono essere percepite entro limiti di gran lunga più distanziati: quest'ultima circostanza porta a dover usare per i calcoli e le valutazioni espressioni logaritmiche. n rapporto tra coppie di valori dell' intensità sonora (o sensazione auditiva) verrà cosl espresso da 20 log {p/ p 0) nella quale p indica la pressione effettiva e Po la pressione atmosferica normale di riferimento: detta grandezza senza dimensioni viene assunta come unità di misura dci rumori con la denominazione di decibel (dB).
1.4.6.2 Insonorizzozione dei locali chiusi ll problema che interessa i costruttori, e cioè la trasmissione dei rumori attraverso una parete, non è di facile soluzione giacché l'energia sonora incidente su di una parete circondata dall'aria è per buona parte riflessa mentre modeste aliquote vengono dissipate in calore o ritrasmesse nell'aria oppure trasformate in vibrazioni della parete stessa: queste ultime a loro volta daranno luogo ad irradiazione dalla faccia opposta mentre una piccola parte viene trasmessa alle strutture connesse con la parete le cui aperture forniscono poi u n facile passaggio delle onde sonore da un ambiente all'altro. Rimandando per la trattazione dell' argomento ai testi specializzati ci limiteremo qui ad indicare che con coefficiente di trasmissione r si indica il rapporto tra la potenza sonora trasmessa (WJ e la potenza incidente (W1 ), e cioè r = W,/ W,: per gli scopi pratici si parla però di potere fonoiso/ante o attenuazione sonoro F; espressa in dB e definita dalla relazione:
F, = 10 Jog (W, I W1) = IO log r (in dB) ...
(1.3)
Matenalo protetto da copvnght
39
CARA1TER15TICHE FONDAMENTALI DEL LEGNO
Se per un dato materiale si traccia la curva che esprime il potere fonoisolante in funzione delle diverse frequenze si vede che detta curva a causa del manifestarsi di altri fenomeni, e precisamente della risonanza per il campo delle basse frequenze e dell'effetto di coincidenza per le freq uenze più elevate, è tutt'altro che regolare presentandosi con andamento ondulato per le basse frequenze, con andamento ascendente pressoché costante tra 200 e 1000Hz e con una successiva brusca caduta verso 3500 Hz. Alcuni dati di attenuazione, tratti daUe ricerche di vari sperimentatori, sono riassunti nella seguente Tabella. Tabella 1.4 -
Potere fonoisolante di vari materiali (in dB)
PannelJo di fibre del tipo poroso, dello spessore dj 25 mm , usato per pavimenti, con sottostante strato di 35 mm di sabbia Vetro di spessore 3 mm Doppio vetro di 3,2 mm per strato, con interposto uno strato di butyral polivinilico di 1,1 mm Porta in legno Pannello di lana dì legno di 50 mm intonacato su ambe le facce Parete di mattoni pieni di 15 cm di spessore intonacata su ambe le facce P arete di mattoni forati di 8 cm di spessore, intonacata su ambe le facce
17 20
25 17 40 42 31
Le Figg. da 1.25 a 1.28 danno qualche esempio del come assortimenti di legno massiccio (travetti , tavole), integrati da pannelli di vario tipo e da suati di materiali incoerenti (pomice) o di elevata porosità (resine espanse) possono fonùre tipologie costruttive atte a risolvere in modo soddisfacente vari problemi di isolamento termico ed acustico.
1.4.6.3 lnsonorizzazione del traffico stradale e ferroviario Gli attuali seri problemi di inquinamento acustico derivanti dall'intenso traffico nelle vie cittadine e lungo le arterie di grande comunicazione sia stradale che ferroviaria hanno portato i Tecnici a studiare i mezzi e gli accorgimenti che possono venire adottati per diminuire la trasmissione dei rumori a dei limiti di toUerabilità anche in presenza di un intenso passaggjo di veicoli. La soluzione ideale sarebbe quella di impedire che le onde sonore vengano a colpire le superfici da proteggere, nella fattispecie le pareti dei fabbricati. È però da osservarsi che qualsiasi schermo funzionante come barriera antirumore perché ano a creare una "zona d'ombra sonora" viene scavalcata al suo margine superiore da una parte delle onde sonore che arriveranno così ad investire- sia pure con entità ridotta - le pareti del fabbricato. ll problema dell'insonorizzazione del traffico facendo ricorso a delle strutture schermanri, c cioè a dei diaframmi di vario tipo interposti tra la strada ed i fabbricati, è quindi ancora più complesso dell'insono rizzazio ne interna dei fabbricati. Intervengono infa!li : - l'incidenza delle onde sonore che colpiscono direttamente il diaframma schermante: una parte dell'energia verrà riflessa verso la strada ed una piccola ali-
Wate mJ - prot 11o da copyngl-11
40
CAPITOLO l
SCHEMI DI PARETI IN LEGNO ,.,Y()(e
{ tavole ver!lcaft
OIIUOnlilll
/~ lavo..
tavole
onnootali
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verticali
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PIIMeDI di lal\l
di legno
Fig. 1.25
Malfmale prolel!o oa copynghl
CARA II ERISTlCHE FONDAMENTAU DEL LEGNO
4J
VARIE MODALITÀ DI ISOLAMENTO DI PARETI LEGGERE tavole orinonlllll
IGYOI'! OfiU Onllllo
lll '''' Il pannelli
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1.1110Jn wrlocall
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Fig. 1.26
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42
CAPITOLO l
SCHEMI DI SOLAI E SOTTOTE T T l
pannelli di partie&fle
pannelli di nbre lntercapedlno
pannelli dl lana dl legno pannelli di libro d un tavole . . . ; ; • - - - - - - - : :
tavole
/
cartone catramato
lntercapodino pann. lana l. morali pannelli dt fibre duri
tavolo
Fig. 1.27
Mmc lcJie protetto da copyngh
CARATI ERISTICHE FONDAMENTALI DE.L LEGNO
43
SCHEMI DI• IMPIANTITI
ta\IOie •
l aVOle
paMe RI di pa"lcelle ~~ pomice
~(t ...o~~carto!•e catramato
Fig. J •.28
quota sarà invece trasmessa verso il fabbricato mentre frazionì di minima entità si dissiperanno in calore o nel suolo di appoggio; - l'incidenza delle onde superanti il margine superiore della barriera: l'energia corrispondente si ripartirà a sua volta come detto per le pareti in genere. Gli effetti dei dia frammi schermanti possono quindi veni re considerati da due diversj punti di vista confluenti in un unico risultato:
.•
Mntcri
a se
suolo Fig. 1.29
Ripartizione deiJ'energia sonora che colpisce una parere.
/
Fig. 1.30
•
/
/
/
/
/
/
/
Indicazione schematica dell'ombra acustica per effetto della schermatura delle barriere antirumore.
..
/
Schemi di barriere stradali antirumore costruite con tavole (a sinistra) o con sernitronchi (a destra). Il particolare delle sezioni orizwntaU segnate inferiormente è in Fig. 1.31
scala diversa della veduta di rronte.
iVIalcttalc prot tto da copyngh
45
CARATTERISTICHE FONDAM ENTALI DE L LEGNO
-
un "effetto barriera" che dipende esclusivamente dall'altezza del diaframma e dalla sua distanza ris petto alle sorgenti del rumore nonché dal fabbricato: il tipo di materiale impiegato per lo schermo non ha di per sé una importanza determinante; - un "effetto di assorbimento" se neJJa barriera sono inclusi degli strati per loro natura fonoisolanti e cioè atti a diminuire i fenomeni di riflessione e di tra• • • smLss1one acusuca. Per quanto concerne il puro effetto schermante iJ ricorso al legno appare razionale per la rapidità e la semplicità della posa in opera, per H costo relativamente limitato e per la possibilità dì un piacevole inserimento nel paesaggio, se si tratta di strade extraurbane, o addirittura di un apporto decorativo negH abitati. È però del tutto ovvio che qualsiasi schermo a base di elementi in legno (pali, tavole, squadrati) dovrà venire adeguatamente rrattato con antisettici non dilavabili onde assicurarne una lunga durata in opera. Se considerazioni di natura economica portano a dover richiedere agli schermi il semplice "effetto barriera" un apprezzabile miglioramento può attenersi con l'adozione di un avanschermo (vedi Fig. 1.30) che aumenta l' ampiezza angolare della zona d'ombra sonora ed in pari tempo introduce un secondo margine ostacolante il percorso delle onde sonore provenienti dai veicoli che circolano sulla strada . Se l'effetto scbermante deve essere integrato da un effetto di assorbimento mediante l'inserimento di pannelli con elevate doti specifiche di fenoisolamento è da riconoscersi che in considerazione dell'impiego all'aperto di detti strati a.i pannelli derivati dal legno saranno d a preferirsi i pannelli a base di lana di vetro o di altre fibre non degradabili.
Fig. 1.32
Pannelli prefabbricati da servire quali barriere antirumore per arterie di grande importanza a forte traffico di veicoli.
Dal punto di vista estetìco il legno offre molti vantaggi perché se la parete insonorizzante è costituita da tavolati rettj da serie di pali , la monotonia di una lunga barriera a margine rettilineo può essere evitata con una successione irregolare di
Ma ,.,,1al pro
to da copyngh
46
CAPITOLO l
settori di diversa altezza, oppure disponendo le tavole con inclinazione variabile da un settore all'altro. Il sostegno con pali consente inoltre di ottenere uno sfasamento plani metrico creando tra le porzioni di tavolato delle specie di nicchie atte a ricevere cespugli, rampicanti od alberelli in modo da ottenere piacevoli oasi di verde. Se poi è disponibile una maggior profondità laterale la barriera potrà presentare delle vere e proprie rientranze con la possibilità di installare delle alberature che pur con una distanza non troppo ridotta tra un fusto e l'altro interromperanno l'ossessionante monotonia delle autostrade rettìlinee ed in pari tempo avranno anche una certa influenza positiva sull'effetto schermante della barriera. Quando la barriera antirumore non deve proteggere serie continue di fabbricati aventi complessivamente una notevole lunghezza ma soltanto dei blocchi limitati si pone l'interrogativo di quale deve essere la lunghezza della barriera giacché le onde sonore perverranno al fabbricato non solamente scavalcando il margine s uperiore dello schermo, ma anche oltrepassando i bordi laterali. È da ritenersi che prolungando la barriera da ambo i lati dei fabbricati per una lunghezza pari a 3 o 4 volte la sua altezza si pervenga a smorzare sufficientemente i rumori anche sulle facci ate ortogonali alla strada.
1.4. 7 Rapporti tra legno ed energia elettrica (per memoria)
•
l rapporti tra legno ed energia elettrica banno un interesse assai limitato per quanto concerne gli impieghi d.i tale materia prima nelle costruzioni. È tuttavia da ricordare che tra le caratteristiche importanti del legno compare la scarsa conduttività che è fortemente influenzata da svariati parametri quali la massa volunùca, la specie legnosa, la direzione della fibratura, la presenza di estrattivi, la temperatura e soprattutto l'umldità: al di sotto del IOOJo di umidità la conduttività è assai modesta ma per valori superiori cresce rapidamente. È proprio su tali variazioni che sono basati vari tipi di strumenti (gli ìgrometri) per la misurazione rapida dell'umidità del legno. Quali altre applicazioni collegate alla scarsa conduttività del legno possono ricordarsi i rivelatori della presenza di corpi metallici e di estese carie nell'interno dei fusti arborei : per quanto può concernere più da vicino il settore delle costruzioni sono da citare i sostegni per macchine elettriche.
l.S Difetti ed alterazioni degradative del legno Per difelli de/legno si devono intendere le sue deviazioni dalla normalità sia della struttura che delle caratteristiche fisiche e meccaniche sotto l'influenza di cause varie che possono derivare dal come si è formato il f usto arboreo per effetto dell'ereditarietà o delle condizioni ambientali o di cause accidentali varie. Sotto .la denominazione di alterazioni degradative intenderemo invece le modificazioni indotte da agenti biologici qualì batteri, funghi ed insett i che si esplicano con cambiamenti nella composizione chimica delle pareti cellulari, demolizione delle stesse e conseguenti interruzioni di continuità: tra le alterazioni degradative sarà altresì il caso di includere quelle provocate dal fuoco o da temperature elevate.
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CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DEL LEGNO
47
È ovvio che i difetti e le alterazioni portano ad uno scadimento delle caratteristiche del legno e, conseguentemente, del suo valore: è pertanto necessario avere una conoscenza esatta delle cause che ne sono all' origine, del come si presentano e, se è possibile prevenirle o parvi rimedio.
1.5.1 Difetti di forma dei fusti arborei Per quanto concerne i legnami per costruzioni civili non ci sì dovrà mai preoccupare della forma irregolare dei fusti giacché nessuno può ceno pensare di ricavare dei componenti di strutture portanti da alberi ricurvi o biforcati o con sezioni trasversaH irregolari (come spesso si deve constata re nelle specie tropicali). Per le costruzioni navali del passato fusti curvi di Quercia, di Frassino e d'Olmo venivano ricercati per l'ossatura degli scafi, ed ancor oggi lo stesso materiale trova impiego per velieri e imbarcazioni varie. Non è tuttavia da escludere il caso che i tronchi disponibìli mostrino sezioni trasversali ovalizzate, e cioè con marcata differenza tra due diametri ortogonali tra di loro. Dal punto di vista geometrico un tale fatto potrebbe addirittura sembrare vantaggioso perché consentirebbe di ottenere con la squadratura una trave a sezione rettangolare anziché quadrata diminuendo nel contempo lo sfrido rispetto al volume tondo, ma dal punto di vista tecnologico il materiale si dimostra generalmente di qualità inferiore perché una sezione non circolare ha sempre anelli di spessore non uniforme lungo l'intero loro percorso e, soprattutto, presenta zone di legno anomalo " di reazione", d el quale verranno più avanti precisate le caratteristiche sfavorevoli.
1.5.2 Difetti di struttura istologica e di equilibrio tra le forze agenti nell'interno dei fusti Oltre che dall'ambiente in sé e per sé (altitudine sul livello del mare, pendenza, esposizione e feracità del suolo, ecc.) notevoli influenze sulle caratteristiche del legno possono essere esercitate dall'andamento climatico e dalla gestione della foresta. Se dopo un certo numero di anni caldi e con abbondanti precipitazioni, e cioè tali da favorire la formazione di legno ad anelli piuttosto larghi, fa seguito una successione di anni freddi ed asciutti durante i quali gli anelli risulteranno sottili, avremo a contatto due corone circolari di caratteristiche molto diverse per compattezza, massa volumica ed elasticità. Da tale circostanza sotto l'influenza di colpi di vento o di altre sollecjtazionl è facile che si verifichi un distacco parziale o totale fra le due zone determinandosi una soluzione di continuità, detta cipollatura (che nel nostro Paese è frequente nel Castagno e nell'Abete bianco). Anche se non arriva a provocare un effettivo distacco tra gli anelli, l'eterogeneità dello spessore degli anelli di accrescimento è sempre un difetto tecnologico, soprattutto agli effetti del ritiro, la cui disformità tra le due zone può portare negli assortimenti lavorati a dei veri e propri distacchi. La gestione a cui è sottoposta la foresta dalla quale provengono gU alberi ba
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216
CAPITOLO 2
GIUNZIONI DI TRAVI TESE O INFLESSE •~
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r: Giunzione testa a testa mediante pezzo suppletivo di rinforzo penetrante con riseghe nelle due travi componenti alle quali viene assicurato con staffe o con bulloni oppure con fasciature di reggia metallica; s: Giunzìone dì testa con coprigiunto a metà legno, assicurato mediante staffe oppure bulloni o fasciature in reggia metallica; t: Giunzione di sbieco con denti a risega assicurati mediante staffe oppure bulloni o fasciature in reggia metallica; u: Giunzìone a biselli contrappoSii fissati mediante pezzo supplementare a riseghe disposte "a saetta", assicurato mediante staffe oppure bulloni o fasciature in reggia metallica.
Wate mJ - prot 11o da copyngl-11
IL L EGNO COME MATERIALE DA COSTRUZIONE
217
2.1.8 .2 Influenza della massa volumico sul comportamento de/legno sottoposto a flessione statico Una più elevata massa volumica (ben s'intende a parità di umidità percentuale) comporta una maggior ri&idità della trave (il che significa una frecda minore) e un aumento del carico unitario di rottura secondo una legge che può venir considerata come rettilinea: a tale riguardo si rimanda ai diagrammi sperimentali relativi alle più importanti specie legnose italiane da costruzione descrìtte nel Capitolo S. È tuttavia da farsi una importante osservazione per le Conifere di alta quota che possono presentare un contenuto di resina eccezionalmente elevato (Larice, diversi Pini): dcna resina porta ad un aumento della massa volumica mentre provoca un leggero decremento tanto della rigidità che delle resistenze unitarie. Secondo dati di Autori americani la sollecitazione di flessione al limite elastico sarebbe correlata alla massa volumica anidra P dalla relazione: on.... = 131 fÉ' $ (in MPa}
2. 1.8.3
(2.32)
Influenza dell'umidità sul comportamento de/legno sottoposto a fles-
sione storico L'aumento dell ' umidità percentuale comporta una diminuzione della resistenza a flessione ed a tale rìguardo diversi Autori hanno proposto formule difficilmente comparabili a causa dj una diversa impostazione. Cosi Graf partendo dal carico di rottura di legno di Pino silvestre allo stato anidro indica per il carico di rottura all'umidità u il valore: une.•. umid. " = a11c;,
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(2.33)
mentre Schlyter e Kuch esprimono invece la variazione tra i due stati di umidità l e 2 (compresi entro i limiti del 6 e del 180fo) con la formula: (2.34)
neUa q uale, per il Pino sil vestre, Schlyter assegna ad cr il valore 46 e Kuch il valore 35. Mishiro & Asano con prove su legni giapponesi ( 1984) hanno confermato che l'aumento dell'umidità abbassa tanto il modulo di elasticità quanto il carico di rottura a flessione. Dal canto suo Monnin sin dagli anni ' IO ha indicato che una variazione d eU' l OJo dell' umidità in più o in meno del l S% comporta una diminuzione o un aumento del 2% della resistenza a flessione determinata con l'umidità del lSOJo . Tuttavia per legnami strutturali il prEN 384 considera che entro un campo di modeste variazioni dell'umidità non sia il caso di apportare alcuna va. . nazione.
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Fig. 2.58 Curve dei cedimenti relatjvi in funz.ione d elle sollecitazioni e dci tempi secondo le formule 2.44 e 2.43 indicat.e nel testo. La curva superiore del diag.r amma di sinistra, portante l'indicazione od significa che i risultati delle prove relative a!Ja sollecitazione di 21,7 MPa so no stati adeguati al momento di inerzia medio del materiaJe delle altre sollecitazioni (da R.J . Hoyle, M.C. Griffith, R. Y. l tani, 1985).
228
CAPITOLO 2
(2.43) (2.44)
In questo secondo gruppo di formule le lettere Q 3, Q~, -y2 , E3 valgono rispettivamente cx/f0 , a/!0 , u.ffo , E2lfo· Una tipica curva di cedimento, e cioè della freccia di inflessione permanente in funzione del tempo, mostra che detta freccia aumenta col tempo ma con un rapporto incrementate decrescente sino ad un certo punto critico oltrepassato il quale il rapporto incrementale sale rapidamente giungendo alla rottura. Per dare una espressione analitica a quest'ultima fase sono state proposte varie formule e per quanto nessuna possa considerarsi pienamente rispondente alla realtà, Clouser (1959) pensa che una discreta approssimazione possa essere data dall'e• spressJOoe: (2.45)
nella quale D è il cedimento attuale, D 0 il cedimento iniriale subito dopo l'applicazione del carico, (T- T0 ) è il tempo trascorso tra Papplkazione del carico ed il momento dell'osservazione, A ed M due costanti. Detta formula può venir trasformata nella seguente: D - Do
(2.46)
e passando ai logaritmi: D - D0 A log D = log ----- +M log (T- T0 ) o
Do
(2.47)
Questa equazione indica che il log dell'aumento di cedimento ( = freccia) in dipendenza del tempo è funzione di primo grado rispetto al log del tempo di applicazione del carico. I diagrammi dj Gerhards ( 1985) mostrano però chiaramente come durante il permanere del carico si possano verificare degli aumenti a scalino dei cedimenti, da ascrivere ad inizi di vere rotture parziali. Pur essendo queste considerazioni di grande importanza per la conoscenza e l'interpretazione scientifica dei fenomeni, agli effetti pratici che riguardano direttamente i progettisti ed i restauratori delle strutture lignee portanti sono certamente di maggior interesse i dati riguardanti le variazioni delle frecce dj inflessione per effetto di carichi permanenti. Sotto questo riguardo possono citarsi parecchie serie di determinazioni, alcune delle quali effettuate anche in Italia. Gressel in un lavoro del 1984 riferisce i risultati dj una indagine condotta durante un lungo arco di tempo (lO anni!) sopra la flessione di provini di Faggio stabilizzati e mantenuti in clima normale (temp. 20 °C, umid. relat. 65%) allo scopo di stabilire se le osservazioni effettuate per durate relativamente brevi, per es. 2000 e 10000 ore, consentono, ap-
Matenalo protetto da copvnght
229
IL LEGNO COME MATERIALE DA COSTRUZIONE
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Fig. 1.59 Variazione delle frecce di inflessione in funzione della durata di diversi carichi applicati a travetti di Douglasia aventi sezione di 89 x 89 mm (3" ,5 x 3" ,5) posti su appoggi distami 3,56 m (140 ") caricati in mezz.eria ed ai quarti della distanza tra gli appoggi in modo da determinare le sollecitazioni unitarie indicate sulle curve. D materiale era condizionato all'umidità normale dell20fo e la temperatura era di 21 °C: i moduli di elasticità corrispondenti ai vari traveui variavano tra 10 894 MPa e 12 824 MPa, con media com· plessiva di Il 583 MPa (Hoyle, Griffith & ltani, 1985). plicando qualcuno dei modelli matematici sopra indicati, di fare delle estrapolazioni attendibili circa il progredire del cedimento, e cioè praticamente di prevedere l'aumento della freccia di inflessione qualora i periodi di applicazione dei carichi siano assai piu lunghi . Le conclusioni alle quali il Gressel perviene sono che l'estrapolazione effettuata in base alle formule 2.39 e 2.40 forniscono risultati affidabili e, sino ad un ceno punto, altrettanto può dirsi per la 2.37, la quale t una via tende- su lunghe durate - a fornire valori troppo elevati. La seconda formula 2.38 appare essere il modello meno soddisfacente e all'estrapolazione fornisce valori troppo bassi. La buona attendibilità della formula 2.40, che è anche la più semplice, è confermata da Hoyle, Griffith & ltani in un lavoro pubblicato nell985. Detti Autori banno svolto una esauriente serie di ricerche sopra l'inflessione di sbarrette di Douglasia a sezione 3'" 1/ 2 x3 .. 1/ 2 (89x89 mm) lunghe 144 " (3,66 m), poste su appoggi d istanti 140" (3,56 m), sollecitate in mezzeria ed ai quarti della lunghezza con carichi eguali. U materiale, di seconda categoria secondo le Norme deiJa Western Wood
•
Materl81e prmetto da copynght
230
CAPITOLO 2
Products Association, era stato equilibrato al 120Jo di umidità, temperatura 21 °C. Oli unici parametri che non avevano potuto essere resi identici in tutte le sbarrette erano la massa volumìca ed il modulo dì elasticità. Quest'ultima variabile, determinata per ogni campione in base a prove non distruttive, ha servito a suddividere il materiale in quattro gruppi aventi una certa omogeneità di caratteristiche elastiche; ognuno dei gruppi venne sottoposto a diversi livelli di carico atti a determinare deJJe sollecitazioni unitarie rispettivamente di: 8,61 MPa; 13,1 MPa; 17,9 MPa; 21,7 MPa, tutte inferiori alSOOJo del carico di rottura medio per materiale netto, cioè privo di nodi, difetti strutturali ed alterazioni. La lettura delle frecce venne fatta a intervaJJi di 2 ore per le prime 8 ore, in seguito 2 volte al giorno. Poiché trascorse 400 ore alcune sbarrette si erano spezzate, è a tale durata che sono state limitate le elaborazioni statistiche. Le curve dei cedimenti percentuali per i primi tre livelli di carico sono praticamente coincidenti mentre quella relativa al carico più elevato, che ovviamente determina una deformazione elastica maggiore, mostra una percentuale di cedimento più bassa. I diagrammi della Fig. 2.60 dovuti agli stessi Autori mostrano che le frecce dopo un sensibile incremento nei primi due giorni di ca.rico attenuano successivamente il loro progredire. All'Istituto Nazionale del Legno sono state svolte nel1963 delle ricerche circa il comportamento sotto carico di morali di IO x IO cm, lunghi 4 ,80 m , disposti su due appoggi distanti 4,50 m, il carico essendo rappresentato da due pesi di 100 kp, oppure di 50 kp, applicati secondo lo schema indicato in figura: per detti carichi risulterebbero in mezzeria delle sollecitazioni rispettivamente di 10,30 e 5,15 MPa le quaU costituiscono una frazione modesta (per nessuna delle specie prese in esame superiore ad 1/ 5) del carico di rottura. Data l'importanza che i legni di importazione hanno assunto per il nostro Paese assieme ai legni nazionali di Conifere di uso più corrente (Abete rosso e Larice} sono anche stati sottoposti a prova Douglasia. Lauan rosso , lroko e Rami n. L'umidità iniziale era piuttosto alta (21 OJo) per le Conifere nazionali, mentre per le specie importate oscillava tra il14 ed il 180/o; l'ambiente in cui sono state effettuate le prove non era a clima rigorosamente costante, la temperatura variando tra 18 e 22 o c e l'umidità relativa tra 55 e 700Jo; al termine delle prove tutto il materiale si trovava aJJ 'umidità del90Jo. La misurazione deJJe frecce è stata effettuata due volte al giorno per due settimane e poi giornalmente per un totale di 13 settimane per le Conifere italiane e di l l settimane per i legni importati. Al termine dei periodi indicati si è proceduto allo scarico, continuando le misurazioni onde poter avere dei dati circa la recessione delle frecce, elemento questo che è raramenLe preso in considerazione, ma che è invece da ritenersi di grande importanza. 1 risultati delle misurazioni, riportati grafi.camente nei diagrammi deUe Figg. 2.61 conducono aJJe seguenti considerazioni: - nelle Conifere italiane (che inizialmente avevano umidità superiore alla normale) l'aumento delle frecce non soltanto è stato notevole alJ'inizio del carico, ma dopo 13 settimane la curva mostrava ancora una forte ascesa senza tendenza all'appiattimento; - per le stesse specie non si può rilevare omogeneità nella correlazione tra carico e valore della freccia e nemmeno aJJo scarico è dato di constatare analogia neiJa recessione. rn definitiva per dette Conifere può fondatamente considerarsi che una umidità relativamente elevata comporta un aumento delle deformazioni e che queste, anche dopo un tempo abbastanza lungo dopo lo scarico, non arrivano mai ad annullarsi completamente, il che prova l'instaurarsi di deformazioni irreversibili da imputarsi ai veri e propri cedimenti visc-O-plastici dei quali si è già parlato. Per i legni di importazione, inizìalmente ad umidità pressoché normale o poco superiore: -
l'aumento delle frecce dopo l'applicazione del carico, essendo tale aumento espresso in percentuale della freccia iniziale, è stato assal minore e distribuito lungo un breve periodo dopo iJ quale si notava una pronunziata tendenza asintotica orizzontale;
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IL LEGNO COME MATERIALE DA COSTRUZIONE
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7,1 68 7',5011 7,851 S,1!1! !l,S.13 8,!175 11,216 11,5$; 11,8119 10 ,24 10,92 11,61 11 ,~ 12,211 12,117 13,65 M IMI o•11311 0 ,1131 1,0:!~ 1•.06:- 1,110 1,1!12 1,1115 1,237 J,2b2 l ,Il& 1 .•~1 1,4116 1,C>~II 1,1124 1,710
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21,33 22,67 23,88 24,00 25,331 !6,67 2,183 2,267 2,333 2,400 2,~as1 2, 667
l
l
5,411
5 78
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6 ,0~
l
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rl 292
TABELLE
segue Tabella U -
Momenti d'inerzia e moduli di
Della copp.la di valori per oani h il superiore corrisponde a J/ 1000 ed è espraso In an•, l'inferiore corrisponde a
Wll l 000 ed Il c;m
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7,323 8,78S 10,25 11,72 111,18 u ,o.; l6,11 17,58 10,04 20,51 21,97 .u,u !!-1,00 26,SG 27,8! 0,563 0,1178 0,7110 0,90 1 1,014 11°- 1,239 1,.362 1,406 1,ll77 1,600 1,6011 1,11l ll 2,025 2,1U
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35
17,86 21,,, 25,01 28,58 32,16 85,78 30,30 n,ss 40,45 60,02 58, 59 57,17 eo,;.a 6t ,31 07,89 71,46 10,1J 1,021 1,225 1,429 1,633 1,837 2,0,2. 2,.2 40 2,450 2,6S4 2,8t.S 3,oe! 8,267 8,471 3,0i0 3,679 4,0S3
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l
M t:ltc l aie protetto da copynQht
TABELLE
293
resistenza di sezioni rettangolari (base b ed altezza h) è Cfprcsso in c mJ.
n secondo
valore corrispond e p ure al mo mento OeHente, in tonn . m ammissibile per
a*.JI. ~ l00 daN / cm l A b-21 aD
cm
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TABELLE
295
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Mntcrie l l
(3.366)
dove d è il diametro in mm, misurato sul tratto Liscio del gambo, t.r è la lunghezza filettata in mm dell'elemento che riceve la vite, e è la massa volumica caratteristica in kg/ m3 •
1-
l
-i
t--1 .5d ""' .
Fig. 3.98 Geometria deUe viti da legno.
Mntcri +++ + + ++
~/2 ec1ao edao b/ 2
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-
..
-
DISTANZIATURE MINIME PER PIASTRE DENTATE .. Posizionemento Distanza m1n1ma Distanza minima dei connettori ec110 ec11.0 parallelamente tra connettori alla direzione orlogonalmente alla fibratura della fibralura dp + t d ect.o allineati
dp + l
d
dp
sfalsati
0.5(dp
+td)
Distanza mtntma .. delle file esterne di connettori dallo spigolo del legno
b/ 2
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l.lect.o
b/ 2
1.8ed.0
Fig. 3.103 Distanziature minime per piastre dentate.
3.6.13 Resistenza al fuoco Con il metodo di verifica agli stati limite è possibile valutare la resistenza al fuoco delle strutture !ignee in maniera semplice attraverso la verifica della capacità resistente allo stato limite ultimo della sezione di legno residua, considerando l'evento incendio come un evento ecceziona le. 11 metodo di calcolo si basa sui seguenti assunti : - la demolizione del legno procede in profondità, perpendicolarmente alle superfici esposte al fuoco, ad una velocità pressappoco costante che, a parità di altre condizioni, quali la temperatura di esposizione, la ventilazione, l'umidità del legno e altre, dipende esclusivamente dalla specie legnosa; - il legno conserva inalterate le proprie caratteristiche di resistenza meccanica e di modulo elastico, nella parte non interessata da fenomeni di combustione, cioè immediatamente sotto lo strato carbonizzato; - si trascura l'arrotondamento degli spigoli nella sezione;
•
~il!C"1élle protol'o da copvrighl
540
CAPITOLO l
3.7 Disposizioni costruttive e controllo dell'esecuzione 3.7.1 Generalità Le strutture in legno devono essere costruite in modo tale da conformarsi ai principi e alle considerazioni pratiche che sono alla base della loro progetta•
ZlOne.
l materiali per le strutture devono essere applicati , usati o installati in modo tale da svolgere in modo adeguato le funzionì per le quali sono stati scelti e dimensionati . La qualità della fabbricazione, preparazione e messa in opera dei materiali deve conformarsi in tutto e per tutto alle regole dell'arte. l requisiti essenziali esposti in questo paragrafo sono condizioni necessarie per l'applicabilità delle regole di progetto date nell'Eurocodice.
3. 7.2 Materiali Per i pilastri, per le travi in cui può verificarsi instabilità laterale e per membrature di telai, lo scostamento inìzìale dalla rettilineità (eccentricità) misurato a metà luce deve essere limitato a 1/450 della lunghezza per elementi lamellari incollati e a l/300 della lunghezza per elementi di legno massiccio. Nella maggior parte delle regole di classificazione del legname, le limitazioni s ulla arcuatura dei pezzi sono inadeguate ai fini della scelta del materiale per tali elementi strutturali: si dovrà pertanto fare particolare attenzione alla loro rettilineità. Può anche rendersi necessario introdurre limiti più severi per qualche altro elemento, ad esempio rìguardo allo svergolamento per elementi sottoposti a tor• s1one. Non si dovranno impiegare per usi strutturali elementi rovinati, schiacciati o danneggiati in altro modo. U legno ed i componenti derivati dal legno, e gli elementi strutturali non dovranno essere esposti senza necessità a condizioni atmosferiche più severe di quelle previste per la struttura finita . Prima della costruzione il legno dovrà essere portato ad un contenuto di umidità il più vicino possibile a quello appropriato alle condizioni ambientali in cui si troverà nella struttura finita . Se non si considerano importanti gli effetti dì qualunque ritiro, o se sì sostituiscono parti che siano state danneggiate in modo inaccettabile, è possibile accettare maggiori contenuti di umidità durante la messa in opera, purché ci si assicuri che al legno sia consentito di asciugare fmo a raggiungere il desiderato contenuto di umidità.
W 4 mm - brusca variazione di spessore Legno di reazione: - percentuale di sezione affetta Inclinazione della fibratura Nodi: - legname squadrato e morali: - nodi isolati (q1 mu) - nodi raggruppati (QA maJ -tavole: - nodi isolati (q1mu) - nodi raggruppati (Q" malt) Calli cicatriziali Alburno (per Douglasia, Larice, Pino, Rovere) - per gli elementi protetti contro le intemperie - per gli altri elementi, a condizione che siano trattati adeguatamente Tasche di resina (largh. max., rnm) Massa volumlca (anidra o umida), e contenuto di umidità Alt.eru:iolll biologiche Attacchi di funghi: - funghi distruttori del legno - azzurramento - col.orazi.one rossa, senza riduzi.one di durezza ("resistente all' unghia") Attacchi di insetti: - fori di sfarfallamento isolati, con diametro fino a S mm, se si può dimostrare che non deriveranno ulteriori danneggiamenti Danneggiamenti meccanici
cm
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na
s
(segue)
Wate mJ- prot 11o da copyngl-11
602
CAPITOLO 4
Tab. 4.11 - segue CATEGORIA
CARATI ERISTICA, ANOMALIA O DIFETTO FfSSUrazloni: • - fessurazion.i anterne, fessurazioni trasversali, cipollature Deformazioni massime al momento del mootag-
CI
CII
cm
na
na
na
1/ 100
l / SO
a
11350 2/100
1/250 3/ 100
11150 4/ 100
na oa
a na(•)
a na(•)
o o o
115
1/ 3
1/ 8
o
115 118
- 1 Cllo - 2 mm + 2 07o + 2mm
- 2 07o - 5 mm + 3 OJo +5 m.m
- 3 'lo - Smm + 4 'lo +Smm
• gtO:
- legname squadrato e morali: - svergolame.oto, su un metro (fmulb) - tavole: - arcuatura o falcatura (fmu/1) - imbarcamento (fmu/ b) ModaUtl di sqagione Mìdollo: - segati con midollo apparente - segati contenenti il midollo Smussi: - su di uno spigolo (dm.,./ b) - su due spigoli (dma/b) - su tre spigoli (d- /b) Dimensioni deUe sezioni Scostamenti massimi ammissìbilì: . - altezza o larghezza "in meno" (07o) con limite massimo - altezza o larghezza " in più" ('lo) con limite massimo
(m.m) (m.m)
(•) l pezzi contenenti il mldol.lo sono tollerati per elementi strutturali, a condizione che le tensìoni dovute al taglio od allo scorrimento non superino la metà dei valori ammi&SibiU.
4.2.3 Classificazione a macchina 4.2.3.1 Principi generali
I sistemi di classificazione a macchina del legname strutturale si basano sulla correlazione (preventivamente determinata presso i laboratori di ricerca, con riferimento a specifici tipi di legname) fra uno o più parametri (misurati con tecniche non distruttive) e le caratteristiche di resistenza e/ o rigidezza di ciascun segato; oltre che per i segati, alcune tecniche sono applicabili anche per pali ed altri prodotti di legno . Negli ultimi anni sono stati pubblicati i risultati di numerose ricerche, che evidenziano efficacia e limiti di vari metodi statici o dinamici (flessione statica, ultrasuoni, treni di onde elastiche, vibrazioni libere o forzate, analisi spettrali, analisi modali ecc.) utilizzabili singolarmente o in combìnazione con esami visuali per va-
Materiale protetto da copyright
603
METODI DI PROVA E CLASSIFICAZIONE DEl LEGNAMI STRUTJ"URALI
Tab. 4.12- Prescrizioni per la classificazione a vista, secondo la norma svizzera SIA 164 (1981, Tav. 30), delle lamelle per legno lamellare incollato nelle due categorie LI ed L2 . l nodi vengono misurati ed espressi secondo i criteri indicati nella Fig. 4.16 Abbreviazioni: a: ammesso na: non ammesso s: soggetto ad accordi speciali CATEGORIA
CARATTERJSTICA, ANOMALIA O DIFETTO
LI Caratteristiche dJ accrescimento Anelli: - spessore medio (valore massimo) Legno di reazione: - percentuale massima di sezione affetta Inclinazione massima della fibratura: - su una lunghezza di 500 mm - localmente Nodi (valori max.): - KAR su una lunghezza di 300 mm - KAR per nodi isolati Calli cicatriziali: come per i nodi Alburno: - per Douglasia, Larice, Pino Tasche di resina: - allargat.e sulla superficie - isolate, con spessore ~ S mm Infiltrazioni di resina
L2
5mm
6,5 mm
IOOJo
200Jo
1/14 1/ 10
1/8 1/ S
0,3 0,2
0,5 0,35
s
s
na a na
na a na
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na
a(lOOJo)
a(IOOJo)
a(IOOJo)
a(IOOJo)
na
a
Danneaiamenti meccanici
na
na
Fessurazioni: - fessurazioni interne, fessurazioni trasversalì,cipollature - fessurazioni da ritiro
na a
na a
Modalità dJ segapone: - tavole contenenti il midollo
na
a
Alterazioni blologkhe Attacchi di funghi: - funghi distruttori del legno - azzurramento (percentuale max. della superficie della lamella) - colorazione rossa, senza riduzione dì durezza (''resistente all'unghia") (idem c.s.) Attacchi di insetti: - fori di sfarfallamento isolati, con diametro fino a 5 mm, se si può dimostrare che non deriveranno ulteriori danneggiamenti
.
1\11 atenale protetto da copynght
604
CAPfTOL04
Tab 4.13- Prescrizioni per la classificazione a vista, secondo la norma svizzera SIA 164 (1981, Tav. 31) del legname tondo di varie specie (conifere e latifoglie) per uso strutturale, nelle due categorie CTI e CUI. I nodi vengono misurati ed espressi secondo i criteri indicati nella Fig. 4.16 Abbreviazioni: a: ammesso na: non ammesso pa: parzialmente ammesso, fino alla dimensione del più grande nodo consentito CATEGORIA CII CIII
CARATI'ERISTICA, ANOMALIA O DrFETIO Car.t1~ristlc.be
di accrescimento
Legno di reazione: - percentuale massima di sezione affetta Inclinazione massima della fibratura Curvatura massima del fusto (f/1) Nodi: - n.odi isolati (q1nw) - nodi raggruppati (~ max> Calli cicatriziali
JOO!o
SO!o 1/ 8
1/ 5 1/ 150
11259
pa
1/ 3 1/2 pa
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pa a
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a
a
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Dannqaiamenti meccanici
na
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Fessuraziolli: - fessurazioni interne, fessurazioni trasversali, cipollatu re, fessurazioni da fulmine o da gelo
na
na
Tondame non scortecc:iato
na
na
Alterazioni bloloaicbe Attacchi di funghi: - funghi distruttori del legno - azzurramento - colorazione rossa, senza riduzione di durezza (''resistente all'unghia") Attacchi di insetti: - fori di sfarfallamento isolati, con diametro fino a S mm, se si può dimostrare che non deriveranno ult.eriori danneggiamenti
1/4 2/ S
lutare direttamente o indirettamente le proprietà elastiche e di resistenza dei segati. Di fatto, il parametro di gran lunga più usato nelle macchine classificatrici attualmente operanti, è un modulo elastico, generalmente determinato mediante prove di flessione quasi-statica (v. il successivo paragrafo 4.2.3.2). Molto promettenti risultano anche metodi basati su radiazioni di vario tipo (microonde, raggi gamma. raggi X), specialmente in congiunzione con apparecchiature di calcolo potenti e veloci, che consentono l'analisi in tempo reale dei dati rilevati . Ad esempio, un'apparecchiatura sviluppata in Germania. denominata EUROGRECOMAT, che combina i risultati di misure di rigidezza a flessio-
M e, (selezione di una sola categoria, in base alla linea media della correlazione): e. valore di e impostato sulla macchina classificatrice f, valore medio di resistenza dei segati accettati dalla macchina A segati accettati correttamente (e> e_; f > 11) B segati accettati erroneamente (e> e,; f < fJ
(notare la quantità eccessiva) C segati rifiutati correttamente (e< e.; f < f,) D segati rifiutati erroneamente (e< e.; f > fJ.
c Macchina classificat.rice regolata in modo che accetti tutti i segati aventi e>e1 , affinché almeno il9S'!e dei segati accettati abbia una resistenza f > f 1 (selezione di una sola categoria, in base alla Unea inferiore di affidabilità):
IVInte•1ale protetto da copynght
616
CAPITOl04
Le prescrizioni riportate sono basate sia sulle macchine attualmente in uso, sia sui futuri tipi di ma.cchina che è possibile prevedere. Se poi dovessero avere luogo sviluppi imprevisti , potranno essere necessarie ulteriori prescrizioni o norme.
Generalità sullo norma Come già richiamato,la classificazione a macchina secondo la resistenza è adottata comunemente in vari Paesi. Grazie al fatto che con essa si può classificare il legname con maggiore efficienza rispetto alla classificazione a vista, questa tecnica consente di ottenere maggiori rese di legname appartenente aUe classi di resistenza più elevata. La norma europea EN S19 "Legname per uso strutturale - Classificazione - Prescrizioni per il legname classificato a macchina secondo la resistenza, e per le macchine classificatrici" specifica le condizioni che devono essere soddisfatte per valutare e far funzionare sistemi di classificazione a macchina, affinché possano classificare secondo la resistenza sia legname massiccio, sia lamelle da impiegare per legno lamellare incollato. Esso fornisce inoltre indicazioni circa il livello di controllo di qualità necessario affinché risulti garantita l'affidabilità del legname classificato mediante le ma.cchine classificatrici. Data la complessità dell'argomento, la norma è strutturata in modo da facilitarne l'uso da parte dei vari interessati, come qui di seguito indicato:
Chi è interessato a prescrivere o od usare legname classificato a macchina secondo la resistenza deve fare riferimento alle Parti da Oa 3 comprese. b) Una Azienda che engue lo classificazione a macchino deve fa.re riferimento alle Parti da Oa 4 comprese, ed agli Allegati A e B. Se intende far funzionare la macchina secondo
a)
Fla. 4.10 segue
ISO mm di avanzamento del segato. La macchina tiene conto dell'eventuale arcuatura natu-
rale del segato, mediante un apposito trasduttore. b Macchina inglese Cook. Bolinder (da Fewell, 1984). Al segato viene imposta una deflessione costante su di una luce di 900 mm; ogni l 00 mm di avanzamento viene misurata la reazione esercitata sul pressore situato in mezzeria, ed in base a questa viene calcolato il modulo elastico. n calcolatore che presiede al funzionamento della macchina tiene conto della eventuale arcuatura naturale, mediando le letture relative a due passaggi dello stesso segato ribaltato. c Macchina finlandese Timgrader (da Fewell, 1984). Al segato viene imposta una deformazione costante, a forma di "S", su due luci virtuali lunghe 510 mm ciascuna; in base aUe conseguenti reazioni sui pressori , il calcolo del modulo elastico avviene in un unico passaggio, perché le deflessioni risultano opposte e tengono cosi conto deiJ'eventuale arcuatura naturale del segato. d Macchina nordamericana Stress-O-Malie (da Bodig & Jayne, 1982). Mentre il segato avanza, i due cilindri pneumatici applicano il carico, che in tempi brevissimi viene man mano diminuito ftno a cbe la deflessione non si riduce ad un valore predeterminato; il minimo valore del carico indica il valore del modulo elastico, e determina la categoria cui viene assegnato il segato. e Macchina nordamericana C.L.T. (da Bodig & Jayne, 1982). Al segato vengono imposte due deflessioni costanti ed opposte; il principio di funzionamento è analogo a quello della Timgrader.
Mate a c p o
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t
618
CAPITOL04
•
Per ambedue i sistemi è comunque indispensabile che le macchine classificatrici~iano ap, provate da un Organismo di controllo, e che siano fatte funzionare nel quadro di un~ontrollo di qualità indipendente, esercitato da un Organismo di cenificazione, esso pure approvato dall'Organismo dl controllo.
Prescrizioni essenziali della nonna Prescrizioni per il legname classificoto a macchina (Parte 3 della norma) Un segato soddisfa alle prescrizioni deUa norma se sono soddisfatte ambedue le seguenti condizioni: - il segato è stato passato attraverso un sistema di classificazione (macchina classificatrice,
sue regolazioni, controlli di funzionamento) che soddisfa alle prescrizioni deUa norma; - le caratteristiche visibili del segato soddisfanno alle prescrizioni della verifica a vista. Se infatti (come nei tipi più diffusi, che saggiano il segato sottoponendolo a flessione) una
macchina non è in grado di rilevare completamente ciascun segato da una est.remità.all'altra, le parti non completamente rilevate devono essere verificate a vista. Se il diametro dei nodi e l'inclinazione della fibratura nelle parti non completamente rilevate oltrepassano le dimensioni che questi difetti hanno nella parte completamente rilevata dello stesso segato, e se inoltre oltrepassano i limiti riportati in appo.site tabelle (simili a quelle della classificazione a vista), allora quel segato deve essere scartato. Sono tollerati dei limitati scostamenti , per tenere conto della difficoltà pratica di misurare certe caratteristiche a vista, e delle diverse opinioni che possono derivarne. Ciascun segato classificato a macchina deve portare indicate su di una faccia o un bordo, in modo chiaro ed indelebile, informazioni atte a consentire dl identificare non soltanto la categoria o classe di resistenza cui è stato assegnato il segato, ma an.che l'Azienda e la macchina che hanno eseguito la classificazione, ed il relativo Organismo di certificazione. In casi eccezionali l'uso finale del legname può rendere necessario che, per motivi estetici, la marcatura venga omessa. In questi casi è prevista una rigorosa documentazione di accompagnamento del lotto. Se la marcatura viene eliminata a seguito di una successiva lavorazione, chi esegue questa lavorazione deve marcare nuovamente il legname indicando la categoria cui esso appartiene ed il proprio contrassegno di identificazione, preceduti dalla lettera R ad indicare cl:iesi tratta di legname sottoposto a marcatura ripe.tuta.
Prescrizioni relative ali 'esercizio delle macchine classificatrici, per le Avende che pr.oducono legname classificato (Parte 4 della norma) Le operazioni di classificazione a macchina devono essere svolte da personale ed Aziende
adeguatamente qualificati, sotto lasupervisione di un Organismo di certificazione Qrequisiti essenziali sono indicati nell'Allegato 8). Vengono inoltre fornite dettagliate prescrizioni circa: - il numero di classi di resistenza che possono essere separate in un solo passaggio attraverso la macchina;
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METODI DJ PROVA E C LASSIFICAZ.IONE DEl LEGNAMI STRUTIURAU
619
le condizioni e limitazioni da rispettare per poter classificare nuovamente il legname scartato da una macchina; la taratura deUa macchina.
Prescrizioni per l'approvazione delle macchine classificatrici (Parte 5 della norma)
Per l'approvazione della macchina: - il fabbricante deve fornire una dettagliata relazione tecnica che ne descriva ìl funziona-
mento, i principi su cui si basa, le istruzioni per l'esercizio e la manutenzione, La taratura, i tipi di legname che possono essere classificati, ecc.; deve risultare chiaramente che la macchina classificatrice non danneggia il legname durante le operazioni di classificazione; devono essere eseguite prove ripetute con uno st.esso gruppo di segati, aUo scopo di verificare la ripetibilità delle misurazioni; deve essere accertato come la proprietà indicatrice viene influenzata dalle caratteristi· che del segato (dimensioni, finitura superficiale, umidità del legno, velocità di passaggio nella macchina, scostamenti dimensionali, deformazioni, orientamento); - devono essere soddisfatte dettagliate prescrizionì relative alle posizioni in cui La macchina misura la proprietà lndicatrice (distanze relative, e dalle t.estate); deve essere verificato che la macchina classifica ciascun segato secondo la categoria corrispondente alla sezione peggiore fra quelle rilevate lungo il segato stesso. Per i sistemi "guidati daUa macchina" devono anche essere soddisfatte alcune prescrizioni, ancora più restrittive, circa l'affidabilità delle correlazioni su cui si basa La classifi• cazaone. Per i sistemi "guidati dalla produzione" non esistono invece ulteriori prescrizioni: ne consegue che una macchina approvata per essere utilizzata in un sistema "guidato dalla macchina" risulta automaticamente accettabile per essere utilizzata in un sistema "guidato dalla produzione", ma non viceversa. Prescrizioni per la derivazione delle regolaz.ioni delle macchine (Parte 6 della norma)
Per i sistemi guidati dalla macchina: se La macchina deve classificare una grande varietà di dìmensioni e di specie, occorre mettere a punto un modello matematico che correli le propri.età indicatrici della macchina con il tipo, la classe di resistenza e le dimensioni del legname; occorre anche svolgere un numero sufficiente di prove sperimentali, aUo scopo di accertare l'influenza di numerose variabili (per cvilarc l'enorme quantilà di prove che sarebbero necessarie sono ammesse, sotto condizioni rigorose, alcune semplificazioni, quali l'interpolazione, alcune estrapolazioni, a.ccertamcnti per via teorica); - devono essere fornìtì dati sperimentali per dimostrare che il legname classificato possiede effettivamente le resistenze caratteristiche previste. Per i sistemi guidati dalla produzione: devono essere disponibili adeguate apparecchiature per le prove di controllo sistematiche; tali controlli devono essere eseguiti secondo procedure dettagliatamente preordinate.
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10121416182022242628303234
Resistenza caratteristica a flessione Fla. 4.11 Determinazione, secondo EN 384, dei coefficienti che consentono di stìmare dei valori caratteristici prudenziali di resistenza a trazione, a compressione ed a taglio, in funzione della resistenza caratteristica a flessione. L'applicazione di questo metodo consente di evitare l'esecuzione delle corrispondenti prove, ma fornisce valori caratteristici minori, e penalizza il legname.
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METODI DI PROVA E CLASSIFICAZIONE DEI LEGNAMI STRUTIURALI
625
- alla resistenza caratteristica a trazione perpendicolare alla fibratura, espressa in N/ mm1 , si può assegnare lo stesso valore numerico deUa massa volumica caratteristica, espressa in g/cm3; - alla resistenza caratteristica a compressione perpendicolare alla fibratura, espressa in N/ mm2 , si può assegnare il valore numerico della massa volumica caratteristica, espressa in g/ cm3, moltiplicato per 15. Impiego del risultati di prove eseguite su piccoli provini netti
Se per alcune specie sono disponibili soltanto dati relativi a piccoli provini netti, ma per altre specie sufficientemente simili sono disponibili dei dati relativi a prove eseguite sia su piccoli provini netti, sia su provini in dimensioni d'uso strutturale (è ìndispensabile che si tratti di specie simili, classificate nelle stesse categorie secondo le stesse regole; ad esempio non è ammissibile considerare assieme conifere e latifoglie) è consentito ricavare dei fattori correttivi per calcolare i valori caratteristici di resistenza a flessione e di modulo elastico. I valori caratteristici determinati secondo la sopraindicata metodologia devono essere ridotti moltiplicandoli per 0,9. Verifico del valori caratteristici di un follo
Talora può essere necessario verificare se i valori caratteristici di un dato lotto di legname strutturale corrispondono ai valori caratteristici del tipo di legname cui tale lotto appartiene (o dovrebbe appartenere). In tal caso la norma EN 384 consente di eseguire la verifica su di un campione rappresentativo estratto dal lotto in questione; questo deve essere sottoposto alle varie prove, ed i risultati devono essere elaborati secondo le stesse procedure specificate dalla norma per ricavare i valori caratteristici di un tipo di legname. n lotto può considerarsi conforme al tipo di legname dichiarato, se i suoi valori caratteristici non sono minori di quelli del tipo di legname moltiplicati per il coefficiente kq, sempre minore di l, determinato in base alla Fig. 4.23.
4.3.1 Classi di resistenza per Il legname massiccio Essendo assai numerose le possibili combinazio ni fra specie e ca tegoria di legname, le varietà di impieghi finali, e le produzioni industriali, risultano disponibili sul mercato numerosi tipi di legname; questi possiedono proprietà dì resistenza assai varie, e ciò può complicare Ja progettazione delle strutture di legno e la redazione dei relativi capitolati di fornitura. Per semplificare il lavoro dei progettisti, l'Eurocodice suiJe strutture di legno introduce un sistema di classi di resistenza, che consente di riunire in uno stesso gruppo (detto appunto classe di resistenza) i tipi di legname aventi proprietà di resistenza simili, e di conseguenza li rende intercambiabili. li progettista può cosl usare per iJ dimensionamento delle strutture i valori caratteristici di una data
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•
626
CAPITOLO 4
classe di resistenza, limitandosi poi a specificare nel capitolato quella classe di resistenza (naturalmente, dove è prescritta una data classe di resistenza, può essere usato un tipo di legname appartenente ad una classe superiore). La EN 338, che definisce le classi di resistenza, si applica a legname di qualsiasi specie, sia conifera che latifoglia, per uso strutturale. Essa specifica per ciascuna classe i valori caratteristici delle proprietà di resistenza e della massa volumica, e le regole per assegnare alle classi i diversi tipi di legname (cioè le combinazioni di specie, provenienza e categoria). Nella Tabella 4. 17 sono riportate le classi di resistenza specificate dalla EN 338 (Marzo 1991), che rappresentano un compromesso fra le esigenze di vari Paesi europei; è peraltro possibile che in future revisioni della norma tali classi siano modificate, dato che en.tro certi limiti la loro definizione risulta arbitraria: infatti il numero delle classi, il loro intervallamento, i "profili" (v. oltre) ed i valori caratteristici di resistenza, elasticità e massa volumica di ciascuna classe, vengono scelti in base a criteri di opportunità, tenendo anche conto delle caratteristiche dei legnami strutturali più impiegati, in modo da ottimizzame l' impiego. Tale scelta coinvolge quindi anche fattori economici e commerciali, ed interessi diversi di vari Paesi; pur cercando di tenere conto anche di altre specie e provenienze, la versione attuale sì basa prevalentemente sui valori caratteristici delle principali Conifere nordeu.ropee, e delle latifoglie esotiche utilizzate nel Nord dell'Europa.
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Fig. 4.13 Determinazione, secondo EN 384, del coefficiente k4 , usato per verificare se i valori caratteristici di un lotto di legname corrispondono a quelli del tipo di legname dichiarato. La curva superiore determina il k, per la resistenza a flessione di legname classificato a macchina, la curva inferiore determina il k, per tutte le altre proprietà e gli altri sistemi di classificazione. Per eseguire la verifica occorre sottoporre a prova un campione rappresentativo del lotto di legname in questione, e calcolare i valori del quinto percentile inferiore dei risultati: tali valori (opportunamente corretti secondo quanto prescritto dalla norma) non devono essere minori del valore caratteristico dichiarato moltiplicato per k, . •
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Fig. 5.4 Carichl unitari di rottura a compressione assiale e a flessione statica del legno di Abete rosso di provenienza italiana, ad umidità normale, in funzione dell'ampiezza degli anelli di incremento (Giordano, 1991).
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40
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Fig. 5.5 Influenza dell'umJdità sopra i carichi di rottura a compressione assiale del legno degli Abeti italiani: come dato di comparazione è stato assunto eguale ad l il ca.rico di rottura ad umJdità normale del 120fo (Giordano, 1991).
tendente al bruno violaceo senza distinzione tra zona tardiva e zona primaverile degli anelli. Se l'albero in piedi è stato attaccato da funghi o da insetti che hanno provocato alterazioni distruttive è assai probabile che ci si possa accorgere visivamente del guasto: è comunque buona norma percuotere il fusto con un martello a testa larga per sentire come esso rispo nde: un suono cupo e profondo denota che i tessuti non sono più perfettamente coerenti e sani. Evidenti colorazioni anomale delle testate (macchie o "fiammature" verdognole, bluastre o brune) sono dovute a funghi cromogeni che no n po rtano grave pregiudizio alle resistenze meccan.iche; viceversa le " rosature" che all'aspetto possono apparire meno pericolose segnano la fase iniziale di un vero processo distruttivo che in condizioni di umidità ambientale elevata può progredire rapidamente infirmando in modo grave il comportamento delle strutture in opera. Nel materiale semilavorato (squadrati, travi e tavolame) le anomalie, i difetti e le alterazioni sono più agevolmente rilevabili che non nei fusti integri, e con la loro im portanza e la loro posizione costituiscono utìli elementi di base per la q ualificazione del materiale.
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LEGNAMJ COMUNEMENTE UTILIZZATI IN ITALIA PER COSTRUZIONI
727
Possibilità di approvvigionamento de/legname di A bete da costruzione
Nel complesso del legname grezzo di Conifere prodotto in Italia nel periodo 1946-1985 (39 anni) l'Abete rosso rappresenta il540Jo circa: esso proviene esclusivamente dalla zona alpina, in ragione del63 0Jo dal Trentina-Alto Adige, del J50Jo dal Veneto e dell'Il OJo dal Friuli: modesto il contributo del Piemonte e della Lombardia. L'Abete bianco copre una aliquota assai minore (13,20Jo) del totale di legname da lavoro di Conifere, ed in tale percentuale entra l'apporto sia della zona alpina che dell'Appennino dove esistono due zone importanti come produzione: la regione tosco-emiliana e quella calabrese. Suddivisa per regione la produzione italiana per il periodo sopra specificato risulta provenire per il21 OJo dalla Provincia Autonoma di Trento, cui fanno seguìto il Veneto (150Jo), il Piemonte (130Jo) e la Toscana (120Jo). La produzione italiana complessiva di legname di Abete da lavoro, da opera e da trasformazione è nel suo complesso molto lontana dal poter coprire il fabbisogno nazionale e per tale motivo è indispensabile fare ricorso a massicce importazioni dall'Austria e dai Paesi dell'Europa Orientale. Nelle importazioni domina incontrastato l' Abete rosso ed è soltanto dall'Austria che pervengono discreti quantitativi di Abete bianco con la qualifica di "tavolame di Stiria". Si ha fondato motivo di ritenere che le possibilità di importazione del legno di Abete non abbiano a variare sensibilmente in un prossimo fllturo. 5.1.2.2 Larice (Larix europaea) Caratteristiche arboree e botaniche
In Italia il Larice è presente allo stato spontaneo in tutta la catena alpina ove assume svariate denominazioni locali: Malesu, Brenva, Brengula, Ares , Lares. l popolamenti naturali in cui compare il Genere botanico Larix con la specie Larix europaeo occupano in Europa un areale discontinuo che si estende dalle Alpi ai Sudeti, nei Monti Tatra, nella Polonia meridionale, nei Carpazi e neUe Alpi Transilvaniche. Ad Oriente degli Urali le specie Larix sibirica e Larix dahurica occupano estesissime zone sino al limite nord della vegetazione arborea.
D Larice si presenta con fusti a forte rastremazione che possono toccare notevoli dimensioni : altezza di 35-40 m, con diametro a petto d'uomo di l m. La corteccia bruno rossastra è a grandi placche separate da profonde insolcature: negli alberi molto vecchi la corteccia può oltrepassare i 20 cm di spessore. Oli altri caratteri botanici che rendono agevole il riconoscimento del Larice sono gli aghi sottili e morbidi, riuniti in fascettì e lunghi sino a 4-5 cm, di colore verde tenero passante in autunno al giallo vivido. Essendo essi caduchi l'albero resta spoglio durante l'inverno ed in tale stagione viene resa evidente la d.ensa impalcatura della chioma nella quale prevalgono rami piuttosto esili. Oli strobili (pigne) sono piccoli Oungbezza da 2 a 3,5 cm, diametro 1-1,5 cm) e perciò poco appariscenti; sono di colore bruno chiaro, a squame cuoiose persistenti.
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Fla . 5.10 Massa volumica ad umidità normale del legno di Pino silvestre deUe Alpi italiane in funzione deU'ampiezza deg]j anelli di incremento (Oìordano , 1990).
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massa volumica ad umidità normale (12%) in gfcm• Fig. 5.11 Carichi unitari di rottura a compressione assiale e a flessione statica del legno di Pino silvestre delle Alpi italiane e di Pino lancio della Sila, ad umidità normale, in funzione della massa volumica (Giordano, 1990).
ca l + 1,2 mm (9 + l O anelli per cm di raggio). La dipendenza delle resistenze a compressione assiale e a flessione statica dalla massa volumica è indicata dai diagrammi della Fig. S.11: combinando fra di loro le correlazioni precedenti si ottengono i diagrammi della Fig. 5. 12 i quali indicano il presumibile carico di rottura a compressione assiale e a flessione statica
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Fig. S.U Carichi unitari di rottura a compressione assiale e a flessione statica del legno di Pino silvestre delle Alpi italiane, ad umidità normale, in funzione dell' ampiezza degli anelli di incremento (Giordano, 1990).
in funzione dell'ampieu..a degli anelli. Quale modulo di elasticità a flessione può mediamente assumersi il valore dj 14.000 MPa. n carico medio di rottura a taglio per scorrimento lungo la fibratura è di 7 ,S MPa. La resistenza ad urto è da vaJutarsi per lo più come modesta. L'influenza che l'umidità manifesta sopra la resistenza a compressione può essere desunta dal diagramma della Fig. 5. 13, dedotto sperimentalmente con adeguato numero dj prove: per la resistenza a flessione possono adottarsi degli scarti
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Fig. 5.13 Influenza dell'umidità sopra il carico di rouura a compressione assiale del legno di Pino silvestre dalle Alpi italiane e di Pino laricio della Sila: come dato di comparazione è stato assunto eguale ad l il carico di rottura ad umidità normale del 12% (Giordano, 1990).
pa.ri alla metà di quelli applicabili per la compressione. l valori del ritiro da essiccazione sono da modesti a medi, ed analoga valutazione è da ripetersi per la deformabilità dei pezzi lavorati. Nei riguardi dei difetti riscontrabili con maggiore frequenza nel legno di Pino silvestre, e prescindendo dal.la irregolarità dei fusti di alcune zone (dipendente probabilmente da influenze genetiche), possono ricordarsi il legno di compressione (o canastro), l'abbondante nodosità, ma soprattutto la facilità e la rapidità con la quale si verificano alterazioni cromatiche con macchie interessanti l'alburno. 11 colore azzurrognolo, talvolta tendente lievemente al verdastro, di dette macchie (o "fiamme") ha portato ad attribuire a questo difetto la denominazione di au:urratura (meno correttamente: blueltatura) del Pino. Si tratta di attacco di funghi cromogeni i quali (come già detto nel sottoparagrafo l .S.3 sulle alterazioni) non interferiscono in modo sensibile sulle caratteristiche di resistenza meccanica, ma ponano viceversa un grave pregiudizio all'aspetto estetico del materiale da falegnameria. Frequenti le tasche di resina e la deviazione deUa fibratura.
Matenalc protetto da copyright
737
LEGNAMI COMUNEMENTE UTI LIZZATI IN ITALI A PER COSTRUZIONI
Possibilità di approvvigionamento di legname di Pino silvestre da costrul.ione Nel complesso del legname grezzo di Conifere prodotto in Italia nel periodo 1947-1985 (39 anni) il Pino silvest re rappresenta il6,4% proveniente per il42,1 % dalJa Provincia Autonoma di Bolzano, per il 13,5% dal Piemonte, per il 10,80Jo dalla Liguria e per il 9,00Jo dalla Lombardia. Il consumo italiano di legname di Pino silvestre è assai s uperiore alla produzione interna e per tale motivo si importano notevoli quantitativi dai Paesi esportatori dell'Europa Centrale, ma soprattutto della Scandinavia il cui materiale è altamente apprezzato non tanto per scopi strutturali, quanto per falegnameria ed arredamento. Particolarmente pregiato per infissi, grazie alla regolarità degli anelli molto sottili e alla buona resistenza agli attacchi fungini , è il Pino di Svezia o Pino del Nord. Discreti quantitativi provengono altresì dalla Russia, dalla Siberia e dalJa zona del Caucaso sotto i nomi di Pino del Volga o di Ponentino. Agli effetti costruttivi è da notarsi che il legno di Pino silvestre di importazione, pur avendo una discreta o buona resistenza agli attacchi fungini, è per contro suscettibile (come il materiale di provenienza italiana) alle infest ioni di Capricorno delle case, che possono provocare gravi danni.
5. 1.2.4
Pino si/ano o laricio (Pinus laricio) (• )
Caratteristiche arboree e botaniche In Italia con queste denominazioni viene indicata la specie Pinus laricio che forma importanti comprensori forestali nella Sila, nelJ' Aspromonte e sull'Etna, lo stesso Pino è presente in bellissime formazioni pure in Corsica, mentre sue varietà compaiono nelle Cevenne e nella provincia di Cuenca in Spagna. Agli effetti della produzione di legname sono anche da considerare gli ottimi rimboschirnenti effettuati in varie zone pedemontane ed appenniniche. Si tratta di un pino con fusti di ottima forma che possono raggiungere notevoli dimensioni (diametro a petto d'uomo superante talvolta i 100 cm, altezze sino a 35-40 m). Suoi caratteri specifici sono: corteccia da bruno rossastra a grigio cupo, incisa a grandi placche, strobili (pigne) non caduchi ma con squame aprentesi a maturità, alquanto più brevi degli aghi. Questi sono persistenti, flessibili, di vivido color verde, lunghi da 8 a l 5 cm, riuniti in fascetti di 2.
Caratteristiche de/legno dei Pini si/ani italiani
n legno fresco ha spiccato odore resinoso che si attenua però con la stagionatura : il largo alburno è di color biancastro-giallognolo, il durame varia dal roseo al bruno rossastro. L' ampiezza e la regolarità degli anelli di incremento dipendono dal tipo di gestione a cui è stato sottoposto il bosco: mentre con sfolli graduali si ha una struttura uniforme, boschi utilizzati saltuariamente a lunghi intervalli danno invece fusti con anelli molto disfarmi. La tessitura è media, la fibratura normalmente abbastanza diritta: la nodosità nella parte alta dei fusti è piuttosto elevata, ma regolare. Il ritjro è da definirsi medio. (•) Attenzione a non confondere Larice e Pino /aricio!
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umidità
Fig. 5.17 Influenza dell'umidità sopra il carico di rottura a compressione assiale del legno dì Castagno italiano: come dato di comparazione è stato assunto eguale ad l il carico di rottura ad umidità normale del 120/o (Giordano, 1991). La resistenza a taglio per scorrimento nel senso deUa fibratura si aggira attorno
a 7,5 MPa; quella ad uno può valutarsi da media a bassa. Il modulo di elasticità può considerarsi in media di 11.200 MPa. Venendo a considerare i difetti del legno di Castagno devesi in primo luogo far notare che i grossi castagni da frutto mostrano quasi sempre delle vistose malformazioni in corrispondenza delPinnesto: marcate differenze di diametro, cuscinetti di rimargino, deviazione della fibratura. Questo fatto unito ai grossi nodi ed · alla circostanza che per l'elevata età l'interno dei fusti è sovente cavo, o quanto meno già alterato da attacchi fungini, fa sl che ben raramente le piante da frutto possano dare materiale utilizzabile per strutture costruttive. Gli alberi non innestati viceversa si prestano egregiamente per travi, purché non siano affetti da cipollature, difetto questo che pare sia sopratt utto dipendente dalle condizioni di crescita. Agli effetti della durabilità deve precisarsi che l'alburno è facilmente deteriorabile da funghi e da insetti, mentre il durame è abbastanza durevole e per tale ragione può servire non solo ìn strutture costruttive, ma anche per infissi ed arredamento.
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