Come scegliamo il legno da costruzione. Quali proprietà sono importanti

Il legno è un materiale con cui è possibile realizzare un'ampia varietà di oggetti. Mobili, porte, finestre, trituratori, ciotole, oggetti decorativi, telai di case, recinzioni, pergole, gazebo, pannelli truciolari, MDF o OSB, travi semplici o lamellari sono solo alcuni di questi. La varietà di specie legnose e di proprietà ci permette di trovare sia il materiale con il giusto aspetto per i mobili di lusso, sia la giusta resistenza per la struttura di una casa di 2-3 piani. Ma come si fa a sapere cosa scegliere? Quali proprietà sono importanti nella costruzione? Come si colloca il legno rispetto ad altri materiali da costruzione? Queste e altre domande trovano risposta qui di seguito.

Il legno, un materiale anisotropo

La differenza principale tra il legno e i materiali da costruzione come il mattone o il calcestruzzo è che il legno non è un materiale uniforme, ma anisotropo. Le proprietà differiscono all'interno dello stesso pezzo di legno in base a determinati criteri. Il legno si differenzia anche in base alla specie, in termini di venatura naturale, peso specifico, resistenza o durabilità. Anche quando proviene dalla stessa specie, le proprietà del legno variano a seconda delle condizioni di crescita, del modo in cui è stato tagliato o del contenuto di umidità.

Se osserviamo un tronco in sezione, in molte specie, vedremo due aree ben definite: la zona dell'alburno, verso l'esterno vicino alla corteccia, di colore più chiaro, e la zona del durame, verso il centro, di colore più scuro. Le due aree hanno funzioni diverse e anche il legno che ne deriva è diverso. Il durame è di sostegno e il legno è duro e resistente. L'alburno ha un ruolo di nutrimento per l'albero e il legno è più morbido, meno resistente e amante dell'acqua. Quando l'albero è giovane, l'alburno è più ampio e il durame più stretto; la proporzione cambia con la maturazione del legno. Il legno con molto alburno non è consigliato per le costruzioni, e quindi nemmeno il legno giovane.

Le proprietà del legno variano anche in base al taglio. Il legno tagliato radialmente si deforma più lentamente di quello tagliato tangenzialmente all'anello annuale. Le proprietà del legno lungo l'asse longitudinale sono diverse da quelle lungo l'asse radiale.

Sono le fibre a fare la differenza tra le specie. Le fibre sono costituite da cellule, che di solito sono parallele all'asse longitudinale e hanno al loro interno vasi attraverso i quali circola o è circolato il cibo. A volte, a causa delle condizioni ambientali (siccità, vento forte), la fibra può crescere contorta, nel qual caso le proprietà del legno sono diverse. Il legno con venatura contorta dovrebbe essere evitato perché il suo comportamento è diverso da quello del legno con venatura normale.

Il legno è un materiale più leggero dell'acqua e il suo peso specifico può variare a seconda della specie tra 300 e 900 kg/m³ (il peso specifico dell'acqua è 997 kg/m³). Ci sono poche specie più pesanti dell'acqua e l'ebano è una di queste. Più è denso, più è duro, perché le pareti cellulari sono più spesse e quindi la fibra è più resistente. Il legno di abete rosso, molto utilizzato nelle nostre costruzioni per la sua disponibilità (20% dal suolo della foresta), ha una densità di 450 kg/m³ e il rovere di 675 kg/m³. Il legno dell'alburno ha un peso specifico inferiore a quello del durame, da cui deriva la mancanza di resistenza.

Umidità del legno

Uno dei fattori che influenzano le proprietà del legno è il contenuto di umidità, che per il legno utilizzato nelle costruzioni dovrebbe essere compreso tra 12 e 18%. Il legno ha la capacità di assorbire molta acqua, più di 2-2,5 volte (250%) il suo peso secco (massa). Non appena viene abbattuto, inizia a perdere acqua fino a raggiungere 25-30%. Il processo dura 3-6 mesi. L'acqua persa in questo modo è quella contenuta nei vasi attraverso i quali il cibo viene normalmente trasportato.

Più bassa è l'umidità, maggiore è la resistenza del legno. L'acqua rimanente è quella che si trova all'interno della fibra, nelle pareti dei vasi. Per eliminarla, è necessaria un'essiccazione naturale che può durare fino a 3-4 anni (anche di più nelle specie più dense) oppure un'essiccazione artificiale.

Quando l'acqua esce dai vasi, il legno non cambia le sue dimensioni. Quando esce dalle pareti dei vasi, si verifica un restringimento. Il legno è un materiale igroscopico che ama l'acqua. Quando l'acqua entra nel legno secco, viene prima assorbita dalle pareti dei vasi e si verifica il processo opposto al ritiro, il rigonfiamento. Restringimento e gonfiore sono più elevati nel legno denso perché la parete cellulare è più spessa. Il ritiro è diverso anche all'interno dello stesso tipo di legno, essendo il più piccolo in direzione longitudinale, cioè lungo la venatura (0,1-0,5%) e il più grande tangenzialmente all'anello annuale (7-15%). Ciò significa che, ad esempio, durante l'essiccazione, un palo di legno si assottiglia molto più di quanto si accorci. Il ritiro è minore nel legno tagliato radialmente rispetto a quello tagliato tangenzialmente.

L'essiccazione può anche causare la deformazione degli elementi in legno. La modalità di deformazione dipende anche dal taglio. Il taglio tangenziale presenta la maggiore deformazione. La deformazione è maggiore quanto più il taglio è vicino all'esterno del tronco. Il tipo di taglio è visibile all'estremità della tavola. Se gli anelli annuali sono visibili come linee rette, il taglio è radiale e le variazioni sono minime. Se il taglio è tangenziale, gli anelli annuali sono visti come archi e sono tanto più vicini quanto più il taglio è vicino all'esterno del tronco.

Proprietà meccaniche importanti per il dimensionamento degli elementi di resistenza

Il legno viene utilizzato nella costruzione di strutture portanti, ponti, solai e pareti prefabbricate di case con struttura in legno. Ci sono pilastri, travi, pali, montanti, basi o suole, e tutti questi elementi devono essere dimensionati per resistere alle forze che agiscono sulla struttura. In un edificio a struttura portante in legno, l'ingegnere strutturale si occupa della progettazione e i calcoli sono parte integrante del progetto. bozza di struttura.

Le forze principali che agiscono su una casa sono quelle di compressione, flessione, taglio e trazione. La compressione è la più importante, poiché è la forza con cui tutto ciò che si trova nella casa - pareti, tetto, soffitti, finiture, mobili, persone, neve sul tetto, ecc. I pilastri e le pareti portanti devono scaricare tutto questo carico fino alle fondamenta e al livello del terreno senza cedimenti o flessioni. A tal fine, la resistenza alla compressione dell'elemento in questione deve essere superiore alla forza di compressione esercitata. La resistenza alla compressione del legno varia a seconda dell'asse, la più alta è quella in direzione longitudinale (500-700 kg/cm²).

Un'altra forza a cui sono soggetti gli elementi di resistenza è la forza di flessione. Si esercita quando le forze laterali causate dal vento o dal terremoto agiscono su travi o colonne che non sono in strutture controventate e sono rigidamente fissate al pavimento. Queste azioni provocano una deformazione dell'elemento rispetto al suo asse longitudinale. Il legno è un materiale elastico, in grado di tornare alla sua forma originale quando la forza che agisce su di esso è inferiore alla sua resistenza alla flessione. La resistenza alla flessione del legno è molto buona e varia, a seconda della specie, da 300 a 900 kg/cm².

Durata del legno

La durabilità è la capacità del legno di resistere alla prova del tempo senza deteriorarsi. È l'acqua a ridurre la durabilità del legno perché è l'acqua a mantenere i microrganismi che portano alla marcescenza del legno. Il legno è tanto più durevole quanto più è asciutto. La durabilità è molto importante per il legno utilizzato all'esterno, ma anche per il legno delle strutture portanti. Evitare il legno con un'elevata capacità di assorbimento, il legno affetto da varie malattie (azzurramento del legno) o con scarsa resistenza alla marcescenza e ai fattori ambientali. Ulteriori informazioni sulle specie legnose sostenibili sono disponibili sul sito qui.

Legno industrializzato

Il legno industrializzato è oggi ampiamente utilizzato nelle costruzioni. Legno lamellare, legno lamellare, CLT, LVL sono alcune delle opzioni. Alcuni di questi materiali sono già abituati, altri stanno diventando sempre più familiari e utilizzati. Lo scopo del legno industrializzato era quello di sfruttare le qualità del legno eliminandone le parti deboli. Il legno lamellare e il legno lamellare sono molto più stabili dal punto di vista dimensionale e la lavorazione ha permesso di eliminare i difetti che avrebbero indebolito la resistenza (nodi, crepe, difetti). Travi laminate sono molto elastici e resistenti, consentendo costruzioni imponenti con aperture molto ampie. CLT è un materiale con un'ottima resistenza e stabilità, senza difetti e molto leggero rispetto al calcestruzzo o al mattone.

Anche se i materiali contengono adesivi, conservanti o altri additivi, la materia prima è il legno massiccio in una percentuale molto elevata. Il loro utilizzo facilita la vita dei costruttori e permette ai beneficiari di godere della bellezza e del calore del legno per un periodo di tempo più lungo.

Spero che questo materiale vi sia utile. L'argomento è molto vasto e ci saranno sicuramente delle aggiunte. Anche voi potete contribuire al suo miglioramento. E se avete domande, lasciatele pure nello spazio sottostante. Non mancherò di rispondervi.