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/m3 |
rk |
380 |
|
Massa
volumica (media), kg/m3 |
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 kmod (generalmente minore
dell’unità) e dividendo il risultato per un coefficiente parziale relativo al
materiale gM.
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 Microlamellare
(LVL) |
1 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,10 |
|
2 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,10 |
|
|
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 |
1,30 |
|
legno lamellare
incollato |
1,25 |
|
pannelli di
particelle o di fibre |
1,30 |
|
microlamellare,
compensato, pannelli di scaglie orientate |
1,20 |
|
unioni |
1,30 |
|
-
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 kh.
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
kmod =
0,7
gM = 1,3
Essendo l’altezza
inferire a 150 mm si ha
