Materiali lignei

Lezione 14: Materiali lignei

Le foreste rappresentano il 29,6% della superficie terrestre: sebbene le foreste europee, esclusa la Russia, rappresentino solo il 5% di tutte le foreste mondiali, esse sono le più utilizzate per la produzione di legname.

Dalle foreste europee proviene circa il 25% dell’attuale produzione mondiale di prodotti forestali e circa il 30% dei pannelli a base di legno, carta e cartone.

Sebbene la domanda interna di prodotti forestali sia in crescita e l’Unione Europea sia diventata anche uno dei maggiori esportatori di prodotti forestali, le sue foreste si stanno espandendo.

Oltre 1 miliardo di ettari di foresta si estendono attraverso 44 paesi e la loro superficie continua a crescere di 510.000 ettari l’anno: tale situazione ci consente di affermare che il legno può essere considerato una risorsa inesauribile.

Nelle latifoglie la massa legnosa è costituita essenzialmente da due tipi distinti di cellule:

1. Sostegno.
2. Permettono lo scorrimento dei succhi linfatici.

Fanno parte di questa categoria: betulla, castagno, faggio, pioppo, platano, robinia, quercia, tiglio, frassino, ippocastano, noce, olivo, olmo, ontano = hardwood.

Il legno è il materiale ricavato dalle piante (alberi e arbusti) ed è quindi un materiale organico composto dal 50% di carbonio, 42% di ossigeno, 6% di idrogeno, 1% di azoto e 1% elementi diversi.

Il legno è costituito da fibre di cellulosa trattenute da una matrice di lignina.

Gli alberi sono classificati in coniferi e latifoglie:

• Coniferi: massa legnosa costituita da cellule allungate che formano sia il sistema di sostegno che il sistema di conduzione dei succhi linfatici. Ne fanno parte: larice, cipresso, cirmolo e le varie specie di pini = softwood.

Produzione e ritiro

L’umidità anche in un legno stagionato che ha raggiunto un buon livello igroscopico, continua ad intervenire sulla stabilità del materiale attraverso il ritiro.

Il legno tende a contrarsi ed a dilatarsi in funzione delle variazioni di umidità nel suo interno, il ritiro o la dilatazione avvengono in modo differenziato secondo le sezioni principali, ovvero:

• Ritiro massimo: nella direzione tangente agli anelli di accrescimento (sezione tangenziale): 10-12%;
• Ritiro medio: nella direzione dei raggi midollari (sezione radiale): 5-6%;
• Ritiro minimo: secondo l’asse del tronco (sezione longitudinale): 0,1-0,2%.

Il legno durante il periodo vitale presenta un’elevata quantità di acqua: una parte è libera nelle cavità cellulari (=acqua di imbibizione) e una parte è legata alle sostanze che costituiscono le pareti delle cellule (=acqua di saturazione). In alcuni casi l’acqua raggiunge il 75% del suo peso umido.

L’abbattimento è consigliato nel periodo compreso tra i mesi di dicembre e marzo ovvero nel momento di stasi del ciclo vegetativo.

Il tronco è lasciato integro o tagliato secondo moduli di 4,10-4,20 m.

Dopo l’abbattimento il legno inizia la perdita graduale di acqua fino ad arrivare ad equilibrare la propria umidità con quella dell’ambiente (=igroscopia).

In passato la stagionatura avveniva sotto tettoie e durava anche 12 mesi per ogni centimetro di spessore; i sistemi moderni, per effetto dell’impiego di celle a ventilazione forzata, ottengono gli stessi risultati in 3-4 settimane.

La stagionatura del legno è fondamentale per conferire la necessaria stabilità morfologica: anche dopo la stagionatura il legno resta comunque un materiale igroscopico.

Difetti dei tronchi

1. Nodi: dovuti all'inserzione del ramo nel fusto.
2. Torsione delle fibre: quando le fibre non sono parallele all’asse del fusto ma hanno un andamento elicoidale.
3. Cipollatura: distacchi parziali o totali tra due anelli; è diffusa nel castagno.
4. Fusto ad asse variamente curvilineo: connaturato con il genere di pianta ma può dipendere anche da condizioni ambientali.
5. Tensione: si verifica alla base del tronco su alberi posti su terreni in forte pendenza o soggetti a forti venti. Il legno di tensione non può essere utilizzato.
6. Cuore eccentrico: caratteristico per alberi che crescono lungo pendii. In questo caso gli anelli hanno spessori variabili.
7. Lunatura: per effetto del gelo la parte interna dell’alburno non si trasforma in durame riducendo la compattezza.
8. Fenditure, spaccature, cretti: di solito sono dovuti al gelo e riducono la resistenza. Possono essere dritte, oblique, angolari e a zampa di gallina.
9. Canastro: alla base del tronco; dovuto al vento o ad un peso.
10. Marezzatura: si tratta del perimetro sinuoso (tipico dell’ulivo) che rende difficoltoso l’utilizzo.
11. Parassiti vegetali: favoriti dalla presenza di umidità; tali parassiti attaccano il legno e causano macchie oppure la totale distruzione della pianta o della struttura.

Tra i parassiti principali vi sono:

• Tarlo dei mobili: specie che infesta strutture, mobili e decorazioni: è in grado di aggredire la cellulosa ed emicellulosa.
• Orologio della morte: vive nel legno (alberi latifoglie: querce, olmo, noce, ontano, pioppo, salice) ed il suo ciclo di vita dura da 1 a 6-10 anni.
• Lyctus brunneus Stephens: specie di piccole dimensioni che predilige legni porosi distruggendoli in maniera irreparabile.

Caratteristiche generali

Il comportamento meccanico del legno è funzione del tipo di essenza, del grado di stagionatura, della direzione del carico e della presenza di difetti.

Generalmente:

• I legni più compatti sono più resistenti.
• Maggiore è il peso specifico, maggiore è la resistenza meccanica.
• Maggiore è l’umidità contenuta nel legno, minore è la resistenza.
• I valori di resistenza a compressione e a trazione maggiori per carichi esercitati secondo la direzione delle fibre.

Tipo di resistenza valore:

• Resistenza a compressione 40-50 N/mm²
• Resistenza a trazione 40-140 N/mm²
• Resistenza a flessione 55