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Dove posso trovare della bibliografia per approfondire il tema della modalità di rottura del legno a trazione a livello di provini netti?
anonimo: Sono una studentessa al terzo anno di ingegneria edile al Politecnico di Torino. Sto svolgendo una tesi sugli edifici di legno. Ho deciso, in accordo con il mio relatore, di avvalermi del materiale che mettete a disposizione. Nella lezione B1 "Il materiale legno" quando vengono descritte le caratteristiche meccaniche del legno vengono citate le resistenze a trazione per la singola fibra di cellulosa, dei provini di legno "netto" e del legno a dimensione strutturale. Vorrei chiedere dei riscontri sul dato della resistenza a trazione della fibra di cellulosa (8000 MPa), e se possibile un approfondimento sulle cause che portano a una perdita di resistenza così elevata tra le fibre e il provino di legno netto. Infine vi chiedo se avete della bibliografia da consigliarmi per approfondire questo tema.
ultimo aggiornamento
10.10.2014 (21.04.2013)
Nr.: 14876
Risposta team esperti :
Dal punto 4.1 della lezione B1 "Il materiale legno":
"Il legno è un materiale da costruzione »naturale« dalle grandi potenzialità . Percio occorre tener conto della differenza tra i vari livelli di »struttura« del materiale e della loro influenza sul comportamento meccanico. La resistenza a trazione per le singole fibre di cellulosa è pari a circa 8000 N/m m², per il legno »privo di difetti« (detto anche legno »netto«) è di circa 100 N/m m² mentre per il legno in dimensione strutturale è di un ordine di grandezza piö piccolo. Pertanto, in riferimento alle caratteristiche meccaniche delle fibre di cellulosa, solo una parte del potenziale di questo materiale puo essere sfruttata."
La ragione di cio è legata all'anatomia del legno. Le consiglio in proposito di leggere il capitolo 1.2 (pagg. 3-73) del testo "Piazza M., Tomasi R., Modena R. , Strutture in legno - Materiale, calcolo e progetto secondo le nuove normative europee, Ulrico Hoepli Editore, Milano", da cui è estratta una breve sintesi di seguito riportata e dove sono indicati riferimenti bibliografici specifici.
Le fibre legnose sono assimilabili a »tubetti«, o meglio prismi, organizzati nello spazio. La loro struttura e composizione chimica, cambia gradualmente se ci spostiamo dall’interno all’esterno di ciascun elemento. La parete cellulare delle fibre legnose è divisa in parete primaria e parete secondaria, ed è costituita da un’impalcatura di microfibrille di cellulosa che fa da sostegno, ed incrostazioni di sostanze diverse (principalmente lignina); queste incrostazioni sono presenti in quantità crescente allontanandosi dal centro delle singole fibre verso la zona di transizione tra una cellula e l’altra, indicata come lamella mediana, e costituita dal 90% di lignina. Dal punto di vista ingegneristico il materiale di cui è composta la parete cellulare è assimilabile ad un composito con una matrice (lignina), in cui sono disposti gli elementi fibrosi ad alta resistenza meccanica (microfibrille). La prevalenza nella parete secondaria di uno strato definito S2 in cui la giacitura delle microfibrille è quasi parallela all’asse della fibra e quindi del tronco, è alla base delle elevate caratteristiche di resistenza a trazione del legno.
Nel caso di trazione le catene di cellulosa, unite a formare lunghi fasci di microfibrille, tendono a resistere allungandosi parallelamente all’asse cellulare, mentre la lignina, che in questo caso rappresenta »l’elemento debole«, assume comunque il compito di ostacolare il processo di trasmissione dell’energia di frattura da una fibra all’altra.
Nel campo delle strutture lignee, quando si parla di proprietà meccaniche, è importante distinguere il comportamento del legno netto da quello degli elementi in dimensioni d’uso, a causa dei difetti presenti (nodi, deviazioni della fibratura, fessurazioni, etc.).