sistemi ed elementi costruttivi in legno

Sistemi ed elementi costruttivi in legno

TECNOLOGIA DELL’ARCHITETTURA 2009/10 PROF. SERGIO RINALDICdL SdAI

arch. Mariarosaria ARENA




PERCHE’ IL LEGNO?

1 kg di olio libera nell’atmosfera 3 kg di anidride carbonica1 kg di legna libera nell’atmosfera 0,5 kg di anidride carbonica

1 kg di acciaio consuma 14.000 W

1 kg di legno consuma 600 W e assorbe 0,5 kg di CO2

1 kg di cemento consuma 3.000 W




Attraverso lo stesso processo biologico per cui viene prodotto ossigeno, gli alberi immagazzinano l'anidride carbonica sottoforma di "zuccheri" e derivati all'interno delle cellule del legno.




All'interno del legno circa il 50% del suo peso secco è anidride carbonica trasformata.

quantità di anidrie carbonica sintetizzata nel legno

minerali50% anidride

carbonica50%

Impiegarlo nelle costruzioni significa immagazzinare CO2

per tutta la vita della casa o del manufatto!




Di cosa è composto il legno?

ceneri2%

emicellulose10%

lignina25%

proteine3%

cellulosa60%




ZONA CORTICALE, che comprende la corteccia, il libro ed il cambio:1) la corteccia è la parte esterna del corpo: non ha resistenza ed è sede di larve e parassiti pericolosi;2) il libro è uno strato di piccolo spessore a contatto con la corteccia ed è formato da condotti nei quali discende la ninfa della pianta;3) il cambio è un sottile strato formato da cellule che elaborano i tessuti dell’alburno e del libro.

ZONA INTERNA, o LEGNO propriamente detto, che comprende l’alburno, il durame ed il midollo:a) l’alburno è il legno di formazione, ricco di linfa e d’amidi, di spessore variabile a seconda dell’età e della specie della pianta;b) il durame è la parte più interna, più scura e perfettamente significata;c) il midollo è la parte centrale, di minore consistenza e d’aspetto spugnoso.




il tronco è composto di legno formato in anelli concentrici , tanti quantisono gli anni, nello strato più esterno c’è il cambio e la corteccia

xilema

floema

durame

alburno




Il legno può essere analizzato in 3 principali sezioni




Gli anelli sono formati da molte cellule ognuna differenziata per particolari funzioni durante la ripresa vegetativa vengono formati nuovi vasi necessari per la traslocazione (fascia più chiara chiamata legno primaticcio ) durante l’estate vengono formate fibre utili per la stabilità (fascia più scura chiamata legno tardivo );




In sezione trasversale è possibile individuare la porosità che è definita dai vasi del legno primaticcio

diffusa anulare




In sezione trasversale si possono individuare i raggi parenchimatici che appaiono come linee radiali, essi sono vie di comunicazione tra i tessuti esterni e il midollo centrale




in sezione radiale, nel caso di una venatura (alternanza tra porzione di legno primaticcio e tardivo) ben marcata, gli elementi anatomici determinano un insieme di righe parallele caratterizzate da alternanza di colore o di compattezza, in gergo tecnico questo effetto è detto rigatino

in sezione tangenziale, per la conicità del fusto, lo stesso caso da luogo ad una disposizione a parabola delle diverse porzioni di tessuti legnosi che formano gli anelli di accrescimento, in gergo tecnico, il disegno che ne deriva è detto fiammato



arch. Mariarosaria ARENAC

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arch. Mariarosaria ARENAP

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MASSA VOLUMICA

(g/cm3)

massa contenuta nell’unità di volume di un campione di legno,

è influenzata dal contenuto di umidità, dalla struttura cellulare e dalla presenza di estrattivi, può variare da 0,3 a oltre 1 Kg/dm3

Il peso specifico del legno è inferiore ai 500 kg/m³, contro, ad esempio, i 2.000-2.500 del cemento armato e i 7.800 dell'acciaio




RO

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NO

ASPETTO E COLORE Ogni legno si distingue per il suo colore e la sua venatura più o meno chiara e più meno particolare. Il colore è dovuto al deposito di diversi materiali risultanti dal processo di crescita, dall'ossidazione e altre reazioni chimiche e comunque non ha influenza sulle proprietà meccaniche del legno.

ODORE Varia da essenza a essenza, particolarmente marcato è l'odore aromatico nelle resinose come il Larice.

OMOGENEITA'E' data alla disposizione più o meno regolare delle fibre




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IGROSCOPICITA' E' l'attitudine ad assorbire più o meno umidità anche dopo l'essicazione. L'umidità in questione viene espressa in %. Il legno tende ad assorbire umidità dall'ambiente rigonfiandosi, se invece troppo umido rilascia questa umidità all'ambiente ritirandosi e provocando a volte fessurazioni.

Valori % standard di umidità:

•Umidità legno: 9+2%

•U.R. Aria: tra il 45% e il 65%

•Temperatura: Tra i 15° C e i 25°C




RO

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ANISOTROPIA

le variazioni dimensionali (ritiri e rigonfiamenti) hanno valori diversi lungo le tre direzioni anatomiche principali (assiale, radiale e tangenziale);




RO

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NO

RITIRO E' la tendenza alla contrazione di conseguenza all'essicamento e varia da essenza a essenza.

La tavola si deforma perché i ritiri sono anisotropi e la parte verso la corteccia, più tangenziale, è soggetta ad un ritiro più elevato, l’altra parte può presentare fessurazioni

-fessurazione da ritiro




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OSSIDAZIONE

II colore del legno varia nel tempo a causa dell'efflorazione, che è l'essudazione degli estrattivi (sostanze colo presenti nel legno quali: zuccheri, amidi, tannini, pigmenti, ecc)

Questo fenomeno è causato anche dall'esposizione all'aria ed in particolare dai raggi ultravioletti (UV). Le radiazioni solari infatti attivano un processo chimico di ossidazione del legno che porta ad ingrigire il colore della superficie.

La causa dell’alterazione cromatica è dovuta al degrado della lignina, che viene “solubizzata” dai raggi ultravioletti e portata in superficie. In tal modo il legno perde il suo caratteristico colore bruno assumendo una colorazione grigiastra. .




RO

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COMPORTAMENTO AL FUOCO

- reazione al fuoco è il grado di partecipazione di unmateriale combustibile al fuoco al quale è esposto. Essa dipende da intensità e durata dell’azione della sorgente di calore alla quale il materiale è esposto.

- resistenza al fuoco la capacità di un manufatto di svolgere le funzioni per cui è stato realizzato per un certo tempo dopo l’inizio dell'incendio




Resistenza agli incendi:la struttura in legno collassa solamente quando l’elemento va oltre lasezione minima mentre una struttura in cemento armato collassa, perdilatazione, non appena aumenta la temperatura

PR

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RESISTENZA TERMICA è espressa come rapporto tra lo spessore del prodotto e il suo valore di conduttività termica.

La conduttività termica del legno - è espressa in W/mK

PR

OP

RIE

TÀ

DE

L LE

GN

O

Il comportamento termico del legno è caratterizzato da bassa conducibilità ed elevata inerzia termica

- è bassa = al suo interno il calore ha una velocità di propagazione molto bassa

Il calore specifico è elevato = è necessaria una notevole quantità di calore per innalzare di un grado la temperatura della sua unità di massa




RO

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LEG

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La velocità di trasmissione del suono attraverso il legno è molto bassa, caratteristica che ne fa un buon isolante acustico.

Varia da specie a specie, perché dipende dalla diversa struttura anatomica, e, in particolare, dall'orientamento delle fibre.

RESISTENZA ACUSTICA




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CARATTERISTICHE MECCANICHE

Le caratteristiche meccaniche del legno variano entro limiti amplissimi,che dipendono dall'essenza, dal peso specifico secco, dal gradod'umidità, dalla direzione delle fibre rispetto alla sollecitazione e daidifetti del legno stesso ( nodi, cipollature, ecc.). Le prove si effettuanosu campioni ricavati da legno sano e senza difetti.




RO

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NO




Testato presso i laboratori nipponici di Miki, il prototipo IvalsaCnr ha resistito alla simulazione del terremoto di Kobe del 1995, costato la vita a 6 mila persone

Resistenza ai sismi:la struttura pesa 6 volte di meno rispetto ad una parete dello stessospessore in laterizio e pertanto le azioni orizzontali dei sismi incidono perben 6 volte in meno

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DIFETTI




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Taglio di quarto

Taglio tangenziale




STAGIONATURA ED ESSICAZIONE

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Travi in legno massello “uso fiume”

Travi in legno massello

Travi bilama e trilamaTravi in legno lamellare dritto

Travi in legno massello




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Travi marchiate CE

tavoloni

perline listelli




Il legno lamellare è un materiale strutturale prodotto dall'uomo con l'incollaggio di tavole di legno a loro volta già classificate per uso strutturale.

È quindi un materiale composito, costituito essenzialmente di legno naturale di cui mantiene i pregi, ma è anche un prodotto nuovo, realizzato su scala industriale, che attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione riduce i difetti propri del legno massiccio.

LEG

NO

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arch. Mariarosaria ARENALE

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1) segagione del tronco in piccoli elementi

2) essicazione 3) selezione per gradiente di umidità

4) controllo della qualità delle lamelle ed eliminazione difetti

5) le tavole vengono giuntate di testa con la giunzione a dita

6) Piallatura delle lamine allo spessore definito

7) spalmatura del collante e sovrapposizione delle lamelle per formare le travi

FASI DEL PROCESSO DI PRODUZIONE



arch. Mariarosaria ARENALE

GN

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AM

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AR

E

Tecnologia del legno lamellare



arch. Mariarosaria ARENAPA

NN

ELL

I

TRUCIOLAREE’ fatto di scarti di legno in granulometrie più o meno fini incollati con resine ureiche.Può essere combinato con altri materiali per usi speciali fonoassorbenti o resistenti al fuoco.Può essere NOBILITATO incollando sulle due facce due fogli sottili di legno, di plastica, di carta…Può essere BILAMINATO sulle due facce con lastre di melamina

M.D.F (Mediun Density Fibreboard)Pannello a fibre di legno di media densità.E’ fatto di scarti di legno in granulometrie più o meno fini incollati con resine ureiche.



arch. Mariarosaria ARENAPA

NN

ELL

I

PANIFORTEE’ fatto di un sandwich di due fogli di pioppo contenenti listelli di abete incollati. E’ molto rigido e abbastanza leggero.

COMPENSATOE’ fatto di più strati DFOGLIATI e DERULLATI di legno incollati tra loro a 90° in modo incrociato al fine di ottenere un pannello elastico, resistente con le forze di tensione interne alle fibre di legno “compensate” .

OSB (Oriented Strand Board)E’ fatto di scaglie di essenze resinose in tre strati incollati e incrociati con prevalenza di una direzione delle fibre.La resina di incollaggio contribuisce al compattamento delle fibre.Ha una elasticità superiore al truciolato e inferiore al compensato.




Collegamenti a incastro

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arch. Mariarosaria ARENAC

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COSTRUZIONI MASSICCE

COSTRUZIONI LEGGERE

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Impiego di elementi di legno compensato di tavole per solai e pareti in costruzioni di tipo massiccio




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Il sandwich

• Pacchetto con funzione di:• Isolamento termico• Funzione strutturale • Protezione dagli incendi• Protezione dalle intrusioni

• Il tutto con una elevata traspirabilità!




Montaggio di un elemento preassemblato

Fissaggio di elementi di isolamento e di facciata




Posizione dei giunti degli elementi di parete di un edificoUtilizzando elementi di compensato di tavole di grandi dimensioni sono necessarie poche giunzioni a contatto. Fondamentalmente si fa distinzione tra giunzioni a contatto parete-parete, parete-fondazione, parete-solaio-parete e solaio-solaio.Il collegamento necessario, in grado di trasmettere gli sforzi ed a tenuta, avviene solitamente mediante

connettori meccanici come, per esempio, bulloni per il legno, aste filettate incollate, chiodi, spinotti, viti calibrate .




Giunto longitudinale a cerniere tra due elementi di solaio

Giunto longitudinale rigido tra due elementi di solaio

GIUNZIONI A CONTATTO SOLAIO-SOLAIO (GIUNTO TRASVERSALE)




GIUNZIONI A CONTATTO

PARETE-SOLAIO-PARETE




GIUNZIONI A CONTATTO PARETE-PARETE (GIUNTO D’ANGOLO)

Giunzione parete-parete, possibilità di realizzazione del collegamento d’angolo mediante bullonatura

Giunzione parete--parete, possibilità di realizzazione del collegamento d’angolo mediante bullonatura e profili di legno




GIUNZIONI A CONTATTO PARETE-FONDAZIONE




Isolamento acustico




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arch. Mariarosaria ARENAS

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Architect: Form Architects

Client: CityBlock Ltd

City Block

Lancaster




L'EDIFICIO IN LEGNO PIÙ ALTO DEL MONDO

Reiulf Ramstad di Oslo, Norvegia,




LANDS Architetture www.lands.ch




Daniel Libeskind , costruzioni prefabbricate sostenibili

sistemi ed elementi costruttivi in legno

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