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 diverse forze che possono deformarlo o romperlo. La risposta a queste forze dipende dalla specie, dalla struttura, dalla direzione delle venature, 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. Una previsione della risposta del legno può essere fatta 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 su come il legno si comporta 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 quindi si possono fare confronti tra le specie. Per fare questo confronto, tuttavia, deve essere determinata nelle stesse condizioni di temperatura e umidità, su campioni di legno identici con 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 della venatura 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. Cioè, ha la capacità di tornare alla sua forma originale dopo che la forza che agisce su di esso cessa (la forza sismica, nel caso delle case), a condizione che questa forza non superi il suo 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 elasticitàche si misura in N/m² e varia a seconda dell'orientamento della fibra, longitudinale o trasversale, e della forza che agisce - trazione, compressione, flessione o torsione.

Un legno resiliente resiste meglio agli urti e i colpi vengono attutiti. Questa è la proprietà su cui si basa la scelta di alcune specie per la produzione di 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 Thonet, il mobile più venduto di tutti i tempi. È una sedia semplice ma molto elegante, composta da elementi cilindrici curvi in legno di faggio. La plasticità è la proprietà alla base dei mobili curvi. 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. 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. Sottoposto a vari trattamenti - vapore, sostanze chimiche, correnti ad alta frequenza (HFC) - diventa ancora più elastico e può essere modellato senza rompersi. Fissato su uno stampo, assumerà la forma desiderata e la manterrà anche dopo la fine del trattamento, grazie alla plasticità acquisita con il trattamento.

Le specie che si curvano bene sono anche frasin e ulmul. E più è giovane, più si piega facilmente: 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 (neve spessa sul tetto) fino alle fondamenta e al livello del terreno senza cedimenti o deformazioni. A tal fine, la resistenza alla compressione degli elementi in legno deve essere superiore alla forza di compressione esercitata.

La compressione può avvenire parallelamente alle venature o trasversalmente (radialmente o tangenzialmente agli anelli annuali). Nelle case a telaio in legno, la compressione lungo le venature è sostenuta dai montanti e la compressione trasversale dalla suola della casa al contatto tra suola e montante. La resistenza alla compressione del legno in direzione trasversale è solo 15-20% 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 resinose, querciafrassino, carpino, olmo. LariceIl carpino, considerato la quercia resinosa, 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

In questo caso il legno è sottoposto a forze che vogliono allungarlo, aumentarne le dimensioni. È praticamente l'inverso della compressione. Anche in questo caso la risposta è diversa a seconda della direzione della venatura, longitudinale o trasversale, ma la resistenza alla trazione trasversale si trova raramente negli impieghi del legno. Ed è 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 riscontra nei legni duri con densità e durezza elevate (quercia, acaciaLa resistenza diminuisce, tuttavia, se difetti come nodi o fibre attorcigliate.

Resistenza alla flessione

È la risposta del legno quando è sottoposto a forze che lo piegano. Resistenza alla flessione statica determina il livello di forza al quale il legno cede, si rompe. Molto importante in questo caso è il modo in cui il legno si rompe. Più il legno si rompe in modo irregolare, più 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 con struttura in legno, l'instabilità è la forza esercitata quando le forze laterali causate dal vento o dal terremoto agiscono su travi o montanti che non sono in strutture controventate e sono rigidamente attaccati 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 resistenza alla flessione dinamica, le specie si dividono in resilienti (o tenaci) e fragili. Le specie resilienti sono quelle consigliate per le costruzioni 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 Fraser 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 determinato piano. A seconda della combinazione di come 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, 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 spaccatura della venatura, aumentano la resistenza al taglio, mentre altri (venatura 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 fibratura. Il faggio e la quercia sono 50-75% più resistenti al taglio rispetto all'abete rosso e all'abete rosso.

Durezza

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

Come valore assoluto, esistono la durezza Janka e la durezza Brinell, a seconda del metodo di determinazione. La durezza più elevata si trova sulla sezione trasversale e la durezza sulla 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 al clivaggio

È una proprietà che ci aiuta a scegliere il legno giusto per fare 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 gli elementi. I bulloni spessi che tengono in posizione i pali, ad esempio, possono causare la spaccatura del legno.

Il legno si spacca più facilmente nel piano assiale, il piano del raggio midollare. Anche in questo caso, come per il taglio, dipende dal piano in cui agisce la forza. La forza nel piano radiale è inferiore a quella nel piano tangenziale, quindi la spaccatura è assiale, in direzione radiale. Difetti come la fibra attorcigliata, la fibra arricciata, nodi aumentano la resistenza alla spaccatura, mentre le fessure la diminuiscono. La resistenza alla spaccatura 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.