Come sapere quali specie sono adatte per mobili curvi, doghe o costruzioni analizzando le loro proprietà meccaniche

Sul legno utilizzato per la produzione di mobili o per la costruzione agiscono varie forze che possono deformarlo o romperlo. La risposta a queste forze dipende dalla specie, dalla struttura, dalla direzione delle fibre, dalla densità, dal contenuto d'acqua, dai difetti di crescita o di lavorazione, ma anche dalla natura, dalla durata e dall'intensità di queste forze. La risposta del legno può essere prevista sulla base delle sue proprietà meccaniche. Conoscerle ci aiuta a sapere quale specie è più adatta, ad esempio, a sostenere il peso di una casa o a essere deformata in mobili curvi. Le proprietà meccaniche ci danno risposte sul comportamento del legno durante le diverse fasi di lavorazione o ci dicono quanto sarà resistente come parte delle strutture finali (case, mobili).

La resistenza all'azione di varie forze è misurabile e può essere confrontata tra le specie. Per effettuare questo confronto, tuttavia, la determinazione deve essere effettuata nelle stesse condizioni di temperatura e umidità, su campioni identici di legno di forme specifiche. Tutte queste determinazioni sono standardizzate. Nell'articolo troverete le principali proprietà meccaniche del legno, il livello dimensionale e come variano in base alla specie, alla direzione delle fibre o ad altre caratteristiche specifiche.

Elasticità, la proprietà che rende gli edifici in legno più resistenti ai terremoti.

Diciamo circa Le case con struttura in legno sono più resistenti ai terremoti rispetto al calcestruzzo o al mattone perché il legno è elastico. Ciò significa che ha la capacità di ritornare alla sua forma originale una volta che la forza che agisce su di esso cessa (forza sismica, nel caso delle case), a condizione che questa non superi il limite elastico. L'elasticità del legno non è infinita. Ogni specie ha un limite oltre il quale il legno cede e la deformazione diventa permanente. L'elasticità del legno è espressa da modulo di elasticità che si misura in N/m² e varia a seconda dell'orientamento delle fibre, longitudinale o trasversale, e della forza agente - trazione, compressione, flessione o torsione.

Un legno elastico assorbe meglio gli urti e ammortizza meglio i colpi. È la proprietà alla base della scelta di alcune specie per gli articoli sportivi (acero, faggio o bambù per le mazze da baseball) o manici di utensili (carpa). Una proprietà derivata dall'elasticità è resistenza alla flessione. Ad esempio, in relazione al peso specifico, resinoso hanno una resistenza alla flessione molto più elevata di fagul. Di conseguenza, le conifere sono utilizzate per le strutture portanti delle case e il faggio per i mobili.

Plasticità

Si può ricordare Sedia Thonetil mobile più venduto di tutti i tempi. È una sedia semplice ma molto elegante, realizzata con elementi cilindrici in legno di faggio curvato. La plasticità è la proprietà alla base dei mobili curvati. È la capacità dei materiali di mantenere la loro forma dopo che la forza che agisce su di essi è cessata. In effetti, il legno curvato è una combinazione di elasticità e plasticità del legno. Non sembra molto possibile, perché la plasticità è l'inverso dell'elasticità e secondo i principi matematici dovrebbe annullarsi a vicenda. Eppure, non si annullano, ma si completano a vicenda.

Normalmente il legno è elastico e dopo un certo limite cede, è fragile. Più è elastico, più si deforma senza creparsi. Il faggio è un legno di questo tipo. Se sottoposto a vari trattamenti - vapore, sostanze chimiche, correnti ad alta frequenza (CIF) - diventa ancora più elastico e può essere modellato senza rompersi. Quando viene fissato su uno stampo, assumerà la forma desiderata e la manterrà anche dopo la fine del trattamento, grazie alla plasticità acquisita dal trattamento.

Le specie che si curvano bene sono anche frasin e ulmul. E quanto più è giovane, tanto più facilmente si piega: la lignificazione porta all'irrigidimento.

Resistenza alla compressione

La compressione è la forza più importante nella costruzione perché agisce sulla struttura portante della casa. Nel caso delle case con struttura in legno, i montanti e le pareti portanti devono essere in grado di scaricare questa forza, data dal peso proprio della casa e dalle forze aggiuntive che possono verificarsi (copertura nevosa spessa sul tetto), fino alle fondamenta e al livello del terreno senza cedimenti o deformazioni. Affinché ciò avvenga, la resistenza alla compressione degli elementi in legno deve essere superiore alla forza di compressione esercitata.

La compressione può avvenire parallelamente alla fibra o trasversalmente (radialmente o tangenzialmente agli anelli annuali). Nelle case a telaio in legno, la compressione lungo la fibra è sostenuta dai montanti e trasversalmente dalla suola della casa al contatto tra la suola e il montante. La resistenza alla compressione del legno in direzione trasversale è solo 15-201TPTP3T di quella in direzione longitudinale. La resistenza alla compressione aumenta con l'aumentare della densità e diminuisce con l'aumentare del contenuto di umidità del legno. Ad esempio, un aumento del contenuto di umidità del legno di 1% può portare a una diminuzione della sua resistenza alla compressione di 4%.

Le specie con una buona resistenza alla compressione sono le conifere, querciafrassino, carpino, olmo. LariceIl carpino, considerato la quercia delle querce resinose, ha una resistenza alla compressione in senso longitudinale addirittura superiore a quella della quercia. Il carpino presenta la più alta resistenza alla compressione, sia in senso longitudinale che trasversale.

Resistenza alla trazione o alla trazione

In questo caso il legno è sottoposto a forze che vogliono allungarlo, aumentarne le dimensioni. È sostanzialmente l'inverso della compressione. Anche in questo caso, la risposta è diversa a seconda della direzione della fibra, longitudinale o trasversale, ma la resistenza alla trazione trasversale è rara nelle applicazioni del legno. Ed è un bene che sia così, perché la resistenza alla trazione in direzione trasversale è scarsa. La resistenza alla trazione longitudinale aumenta con l'aumentare della densità e diminuisce con l'aumentare del contenuto di umidità.

Il legno è altamente resistente alla trazione longitudinale, che è praticamente la più alta di tutte le sue resistenze meccaniche. La resistenza alla compressione nella stessa direzione è doppia. La resistenza più elevata si ha nei legni duri con densità e durezza elevate (quercia, acaciaLa resistenza diminuisce se difetti come nodi o fibre attorcigliate.

Resistenza alla flessione

È la risposta del legno alle forze di flessione. Resistenza alla flessione statica determina il livello di forza con cui il legno si rompe. Molto importante è il modo in cui il legno si rompe. Più la rottura avviene con lacerazioni ampie e irregolari delle fibre, più il legno è forte. La resistenza alla flessione statica è associata all'elasticità: più il legno è elastico, più è forte. Le specie e i difetti influenzano il livello di resistenza alla flessione statica.

Nelle case a telaio in legno, l'instabilità è la forza esercitata quando le forze laterali del vento o del sisma agiscono su travi o montanti che non sono in strutture controventate e sono rigidamente fissati al pavimento. In seguito a queste azioni, l'elemento si deforma rispetto al suo asse longitudinale.

Un tipo particolare di resistenza alla flessione è resilienza, In base alla loro resistenza alla flessione dinamica, le specie si dividono in resilienti (o tenaci) e fragili. Le specie resilienti sono quelle consigliate per l'edilizia e per le aree in cui possono verificarsi urti e vibrazioni (articoli sportivi, manici di utensili). Le specie resilienti sono il frassino, abete rossolarice, olmo, e quelli più fragili, castagno o pioppo. Difetti di crescita o la lavorazione riducono notevolmente la resilienza del legno. Il frassino è una delle specie più resistenti agli urti.

Resistenza al taglio

Il taglio è un'altra forza che si verifica principalmente nelle costruzioni. La forza di taglio agisce su un piano particolare. A seconda della combinazione del modo in cui agisce la forza e del piano, si distinguono 3 tipi di taglio: trasversale (la forza e il piano sono trasversali alla fibra), longitudinale parallelo alla fibra (la forza e il piano sono paralleli alla fibra) e longitudinale perpendicolare alla fibra (la forza è lungo la fibra e il piano è trasversale).

La resistenza al taglio aumenta con la densità ed è massima a un contenuto di umidità del legno di 10%. Alcuni difetti, come la fibra crespata, aumentano la resistenza al taglio, mentre altri (fibra contorta, crepe) la diminuiscono. La resistenza al taglio è 8-10 volte inferiore alla resistenza alla trazione longitudinale e 6-8 volte inferiore alla resistenza alla compressione parallela alla fibra. Il faggio e la quercia sono più resistenti al taglio di 50-75% rispetto all'abete rosso e all'abete rosso.

Durezza

È la resistenza con cui il legno risponde quando un corpo duro tende a penetrarlo. La durezza divide le specie in dure e morbide e ci dice quanto facilmente si lavorano, come si comportano quando chiodi o viti penetrano, quanto possono essere levigati, quanto resistono all'usura.

In valori assoluti, si distinguono la durezza Janka e la durezza Brinell, a seconda del metodo di determinazione. La durezza più elevata è quella della sezione trasversale, mentre la durezza della sezione radiale è paragonabile a quella tangenziale. In base alla durezza, abete rosso, pioppo e salice sono specie morbide, betulla e larice, mentre le querce e le acacia specie dura.

Resistenza alla spaccatura

È una proprietà che ci aiuta a scegliere il legno giusto per la produzione di doghe, scandole, tegole o ci dice quanto è difficile spaccare la legna da ardere. È la resistenza del legno alla forza di spaccatura delle fibre in direzione longitudinale. Questa forza non recide le fibre, ma le separa soltanto. La resistenza è importante anche in edilizia, quando si assemblano i componenti. I bulloni spessi utilizzati per fissare i pali, ad esempio, possono causare la spaccatura del legno.

Il legno si spacca più facilmente sul piano assiale, il piano dei raggi midollari. Anche in questo caso, come per il taglio, dipende dal piano in cui agisce la forza. La resistenza nel piano radiale è inferiore a quella nel piano tangenziale, per cui la spaccatura avviene assialmente, in direzione radiale. Difetti come la fibra ritorta, la fibra cretica, nodi aumentano la resistenza alla spaccatura, mentre le fessure la diminuiscono. La resistenza a spacco è la più bassa resistenza meccanica del legno.

Sulle proprietà meccaniche del legno si può dire molto, ma mi fermo qui. Volevo solo mostrarvi perché non tutti i legni possono essere utilizzati ovunque e come si spiega l'uso predominante di una specie in una particolare area. Qualsiasi aggiunta da parte vostra è benvenuta, soprattutto se ci sono esempi di utilizzo di specie diverse. E se avete perso un progetto perché avete scelto il legno sbagliato, condividete la vostra esperienza con noi, sarà molto utile. Chi ha domande o dubbi può lasciarli, come sempre, nello spazio dedicato. Risponderò sicuramente.