Il legno per uso strutturale presenta delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. In particolare, il legno massiccio e il legno lamellare per uso strutturale presentano delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza e deformabilità, tra cui il modulo elastico. Nell’analisi e verifica di elementi strutturali in legno, bisogna considerare un comportamento del materiale di tipo elastico-lineare fino a rottura.
Il Faggio Massello: Caratteristiche e Utilizzo
Il faggio è una pianta a foglie caduche con areale in Europa che va dalla Spagna settentrionale alle pianure di Polonia ed Ucraina, dall'Italia meridionale fino alle coste della Norvegia. In Italia è presente in tutte le regioni, dal piano collinare a quello subalpino a seconda del clima. L’albero di Faggio popola le foreste alpine e appenniniche dell’Europa centrale e orientale, dell’Asia occidentale e dell’America del Nord.
L’albero di Faggio è un albero a portamento eretto: può raggiungere i 30/40 metri di altezza e un diametro di 1,40 metri. Ha una corteccia liscia e sottile di colore grigio-cenerina, con striature orizzontali e spesso con macchie biancastre per presenza di licheni. In Piemonte si trova principalmente nella fascia mediana delle valli alpine. Nella nostra regione la faggeta è la cenosi forestale quasi pura più diffusa (circa 100.000 ettari, il 20% della superficie forestale) ed il legno di faggio è tradizionalmente utilizzato come combustibile, con dei picchi in Canavese e nel Biellese nel periodo protoindustriale rispettivamente per l'artigianato del ferro e le industrie laniere.
Oggi, il faggio massello trova impiego anche in applicazioni strutturali. Tutte le nostre tavole in legno massello di Faggio sono fatte di un materiale refilato che è pronto per essere lavorato. I listelli su misura che proponiamo sono ottenuti da legno massello di Faggio evaporato e piallato. Tutti i listelli in legno di Faggio evaporato sono prodotti nel nostro laboratorio dove si effettua anche la lavorazione degli spigoli.
Proprietà Strutturali Fondamentali del Legno Massiccio
Il legno massiccio e il legno lamellare sono materiali strutturali caratterizzati da una spiccata anisotropia. Questo significa che le loro proprietà meccaniche, inclusi i moduli elastici, variano significativamente a seconda della direzione rispetto alla fibratura. Le resistenze a compressione e trazione in direzione ortogonale alla fibratura sono molto più basse rispetto alle corrispondenti resistenze in direzione parallela alla fibratura.
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Il legno per uso strutturale presenta una particolarità per la verifica a flessione. Per tale verifica, una volta calcolata la tensione massima sollecitante analizzando la sezione in campo elastico, tale tensione andrà confrontata con un’apposita tensione resistente per flessione, determinata sperimentalmente e non con la tensione resistente a compressione in direzione parallela alla fibratura, come si potrebbe intuitivamente pensare.
Fattori che Influenzano i Parametri di Resistenza e Deformabilità
I valori di resistenza e deformabilità del legno massiccio, e quindi anche del faggio massello, non sono costanti, ma dipendono da diversi fattori. In aggiunta, il valore della resistenza deve essere corretto per tener conto delle condizioni ambientali, della durata del carico e della dimensione della sezione. I parametri di resistenza saranno calcolati in automatico, applicando tutti i coefficienti correttivi per durata del carico, umidità del materiale e dimensione della sezione.
Classi di Servizio secondo NTC2018
La dipendenza dei parametri di resistenza del materiale dalle condizioni ambientali avviene mediante tre classi di servizio definite dalla Normativa Tecnica NTC2018:
- Classe di servizio 1: è 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: è 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 superi l’85% solo per poche settimane all’anno;
- Classe di servizio 3: è caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.
Dipendenza dalla Durata del Carico
Le proprietà di resistenza del legno massiccio e del legno lamellare dipendono dalla durata del carico. Al crescere della durata del carico, diminuiscono le proprietà di resistenza del materiale. Le azioni di progetto devono essere assegnate ad una delle classi elencate sopra. Le condizioni ambientali e la durata del carico influiscono sui valori di resistenza del legno massiccio e lamellare, riducendoli o amplificandoli attraverso il coefficiente kmod definito dalla Normativa Tecnica. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di kmod che corrisponde all’azione di minor durata. Generalmente va utilizzato il valore della colonna A.
Dipendenza dalla Dimensione della Sezione
La resistenza a flessione e a trazione del legno massiccio e lamellare dipende anche dalla dimensione della sezione. Se la sezione dell’elemento strutturale oggetto di verifica ha un un'altezza minore rispetto all’altezza standard del provino, è possibile incrementare la resistenza a flessione e a trazione del materiale fino ad un massimo del 30% per il legno massiccio e del 10% per il legno lamellare. Tale incremento di resistenza avviene mediante il coefficiente kh prescritto dalla Normativa Tecnica.
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Tabelle dei Parametri di Resistenza e Deformabilità
Per una corretta progettazione strutturale, è fondamentale consultare tabelle che riportano i parametri di resistenza e deformabilità delle diverse tipologie di legno lamellare e legno massiccio. Queste tabelle includono valori per il modulo elastico, la resistenza a compressione, trazione e flessione, e il peso dell'unità di volume.
Ti riporto di seguito una rappresentazione schematica di come i parametri di resistenza e deformabilità, inclusi i moduli elastici del faggio massello e altre specie legnose, sono tipicamente organizzati per la progettazione strutturale:
| Parametro | Descrizione | Unità di Misura |
|---|---|---|
| fc,0,k | Resistenza caratteristica a compressione parallela alla fibratura | N/mm² |
| ft,0,k | Resistenza caratteristica a trazione parallela alla fibratura | N/mm² |
| fm,k | Resistenza caratteristica a flessione | N/mm² |
| E0,mean | Modulo elastico medio parallelo alla fibratura | N/mm² |
| E90,mean | Modulo elastico medio ortogonale alla fibratura | N/mm² |
| Gmean | Modulo di scorrimento medio | N/mm² |
| ρk | Densità caratteristica (peso dell'unità di volume) | kg/m³ |
Strumenti per il Calcolo: L'App Woody
Per facilitare il progetto e la verifica di elementi strutturali in legno, esistono strumenti specifici. Woody è l’app per il progetto, calcolo e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. All’interno dell’applicazione troverai l’elenco delle principali specie legnose utilizzate per la realizzazione di elementi strutturali e un ampio database con numerose tipologie di legno massiccio e lamellare e i relativi parametri di resistenza da utilizzare nel calcolo. I parametri di resistenza saranno calcolati in automatico, applicando tutti i coefficienti correttivi per durata del carico, umidità del materiale e dimensione della sezione.
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