NTC08. Legno. Caratteristiche meccaniche.

La classificazione.

La classificazione del legname strutturale generalmente avviene a vista anche se negli ultimi tempi sono stati introdotti dei metodi di classificazione a macchina.

La classificazione a vista del legno italiano viene effettuata in base alle norme UNI 11035-1 (terminologia e misurazione delle caratteristiche) e UNI 11035-2 (regole per la classificazione a vista secondo la resistenza e valori caratteristici per i tipi strutturali di legname italiano).

Come primo passo viene individuata la specie arborea

CONIFERE

ABETE / NORD ABETE / CENTRO SUD LARICE / NORD DOUGLAS / ITALIA

LATIFOGLIE

CASTAGNO/ITALIA QUERCE CADUCIFOGLIE/ITALIA ONTANO/ITALIA PIOPPO/ITALIA

Ad ogni specie corrispondono una o più categorie contrassegnate dalla lettera S seguita da un numero.

Ad es. alla sigla ABETE/NORD S1 corrisponde un legname di abete coltivato nell’Italia del nord, di prima scelta.

L’assegnazione della categoria avviene esaminando alcune caratteristiche, tra le quali

Nodi

Inclinazione della fibratura

Massa volumica

Velocità di accrescimento

Cipollatura

Smusso

Deformazioni

Attacchi pregressi di insetti

La classificazione a macchina è utilizzata soprattutto per le tavole destinate all’incollaggio per la formazione di legno lamellare. La tavola, fatta passare tra dei rulli, viene deformata: il grado di flessibilità rilevato è assunto quale criterio di classificazione.

In alternativa, possono essere utilizzate altre tecniche basate sulla propagazione delle onde o su raggi X.

Le caratteristiche meccaniche.

Per ogni categoria le norme UNI prevedono un profilo relativo alle caratteristiche meccaniche.

Di seguito, a fini didattici, verrà riportato il profilo dell’ABETE/NORD S1, utilizzato nei successivi esempi di calcolo. Per una raccolta completa contenente anche gli altri profili occorrerà riferirsi direttamente alla norma, acquistabile presso il sito della UNI www.uni.com.it

Flessione (5-percentile), MPa	fm,k	29
Trazione parallela alla fibratura (5-percentile), MPa	ft,0,k	17
Trazione perpendicolare alla fibratura (5-percentile), MPa	ft,90,k	0,4
Compressione parallela alla fibratura (5-percentile), MPa	fc,0,k	23
Compressione perpendicolare alla fibratura (5-percentile), MPa	fc,90,k	2,9
Taglio (5-percentile), MPa	fv,k	3,0
Modulo di elasticità parallelo alla fibratura (medio), MPa	E0,mean	12000
Modulo di elasticità parallelo alla fibratura (5-percentile), MPa	E0,05	8000
Modulo di elasticità perpendicolare alla fibratura (medio), MPa	E90,mean	400
Modulo di taglio (medio), MPa	Gmean	750
Massa volumica (5-percentile), kg/m^3	rk	380
Massa volumica (media), kg/m^3	rmean	415

I valori delle caratteristiche di resistenza sono espressi in mega Pascal ().

Le caratteristiche meccaniche sono fortemente influenzate dalla direzione degli sforzi (paralleli o perpendicolari alla fibratura) e dalla loro natura (compressione, trazione, flessione, ecc.).

I valori sono calcolati con provini di altezza pari a 150 mm.

Per il calcolo del peso specifico è necessario moltiplicare la massa volumica per 9,81. Con qualche approssimazione si può assumere un peso specifico medio .

Le tensioni di calcolo.

Le tensioni di calcolo sono ricavate da quelle caratteristiche moltiplicandone i valori per un coefficiente di modello k_mod (generalmente minore dell’unità) e dividendo il risultato per un coefficiente parziale relativo al materiale g_M.

I valori del coefficiente di modello dipendono dalla Classe di servizio della struttura (funzione dell’umidità relativa dell’aria), dal tipo di materiale e dalla durata dell’applicazione del carico.

Classe di servizio 1	E’ caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20°C e un’umidità relativa dell’aria circostante che non superi il 65% se non per poche settimane all’anno.
Classe di servizio 2	E’ caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20°C e un’umidità relativa dell’aria circostante che non superi l’85% solo per poche settimane all’anno.
Classe di servizio 3	E’ caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.

Valori di kmod
Materiale	Classe di servizio	Classe di durata del carico
		Permanente	Lunga	Media	Breve	Istantanea
Legno massiccio Legno lamellare incollato	1	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
	2	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
	3	0,50	0,55	0,65	0,70	0,90

I valori del coefficiente parziale relativo al materiale valgono

Stati limite ultimi	gM
- combinazioni fondamentali
legno massiccio	1,50
legno lamellare incollato	1,45
pannelli di particelle o di fibre	1,50
microlamellare, compensato, pannelli di scaglie orientate	1,40
unioni	1,50
- combinazioni eccezionali	1,00

Per altezze della sezione minori di 150 mm la tensione di calcolo deve essere aumentata moltiplicandola per un coefficiente di altezza k_h. L’aumento è relativo ai soli casi di flessione e trazione per i quali l’altezza h è rispettivamente l’altezza della sezione e la maggiore delle due dimensioni.

In pratica il coefficiente di altezza può assumere i valori seguenti

h	kh
£ 40	1,30
50	1,25
60	1,20
70	1,16
80	1,13
90	1,11
100	1,08
110	1,06
120	1,05
130	1,03
140	1,01
150	1,00

Ad esempio per una sezione rettangolare in legno massiccio di altezza pari a 13 cm si vuole determinare la tensione di calcolo a flessione in condizioni costanti di umidità relativa del 50% assoggettata a carichi di lunga durata.

Si ha:

Classe di servizio 1

k_mod = 0,7

g_M = 1,5

Essendo l’altezza inferire a 150 mm si ha

© 2008 Carlo PALATELLA