Proprietà strutturali della quercia rossa (Applicazioni strutturali)

Introduzione

Le caratteristiche estetiche delle latifoglie americane hanno da tempo stimolato l’immaginazione degli architetti che hanno utilizzato queste specie, con i loro colori e disegni sempre attuali, in progetti edilizi grandi e piccoli di notevole effetto. In Europa l’uso delle varie specie di quercia rossa americana era tradizionalmente limitato ad applicazioni non strutturali. Ora tuttavia le nuove tendenze architettoniche all’uso del legno, insieme ad un crescente interesse per le specie di latifoglie delle zone temperate, hanno accresciuto il desiderio di dar vita a soluzioni in legno che associno le proprietà strutturali della quercia rossa alle sue caratteristiche estetiche.

L’American Hardwood Export Council insieme al reparto di ricerca e sviluppo dello studio Arup ha incaricato il Building Research Establishment (BRE) nel Regno Unito di effettuare una serie di prove sulla quercia rossa americana per determinarne i valori caratteristici ai fini di una progettazione strutturale. I risultati di tali prove hanno svelato alcuni dati sorprendenti evidenziando che la quercia rossa potrebbe essere ampiamente utilizzata per progetti strutturali.

La Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Trento ha eseguito ulteriori studi per determinare le sollecitazioni ammissibili in relazione alle proprietà meccaniche della specie.

Classificazione del legname per applicazioni strutturali

La quercia rossa esportata dall’America verso l’Europa è identificata in base alla classificazione stilata dalla National Hardwood Lumber Association (NHLA). Le due classi più significative sono la “First And Second” (FAS) e la "Number 1 Common" (No. 1C). La classe FAS indica tavole con facce "nette", cioè prive di qualunque nodo, per una porzione pari almeno al 83 1/3%, mentre la classe No. 1C indica tavole con facce prive di nodi per una porzione almeno pari al 66%. Tuttavia, poiché si tratta di classi di qualità, non sono posti limiti alla dimensione di eventuali nodi o alla presenza di fibrature deviate, i due principali parametri di classificazione strutturale.

Per usare con sicurezza la quercia rossa in applicazioni strutturali, è necessario che i dati progettuali applicabili al materiale siano stati stilati secondo una norma di classificazione strutturale che soddisfi la EN 5181 (a breve sostituita dalla EN 14081-12 ).

Una delle norme di classificazione conforme alla EN 518 è la BS 57563. Essa fornisce dei parametri di classificazione a vista della tavola al fine di valutarne la resistenza e suddivide il legno di latifoglia in due classi: TH1 e TH2. La classe superiore TH1 è quella a cui appartiene la maggior parte della quercia rossa americana. Tale classe massimizza la qualità dei singoli pezzi, senza ridurne indebitamente i rendimenti. I DATI RIPORTATI DI SEGUITO VALGONO QUINDI PER LA QUERCIA ROSSA AMERICANA PURCHÉ ESSA SIA STATA RICLASSIFICATA SECONDO LA NORMA BS 5756 NELLA CLASSE TH1.

Sebbene le differenti norme nazionali per la classificazione a vista della resistenza siano conformi a uno standard europeo comune, esse prevedono tuttavia procedure di classificazione diverse. Pertanto è impossibile stabilire una corrispondenza diretta fra il legname classificato con standard nazionali differenti. Tuttavia, al fine di fornire indicazioni utili ai progettisti, spesso alle prese con diverse qualità di riferimento, riportiamo nella terza colonna della tabella delle proprietà i valori ammissibili e le classi di resistenza secondo la norma DIN 1052-1/A1, le più prossime (e inferiori) ai valori sperimentali.

Note:

1. EN 518 Legno strutturale. Classificazione. Requisiti per le norme di classificazione a vista secondo la resistenza del legname di latifoglia.
2. EN 14081-1 Strutture di legno – Classificazione della resistenza del legno strutturale a sezione rettangolare.
3. BS 5756 Specifiche per la classificazione a vista secondo la resistenza del legname di latifoglia.
4. DIN 1052-1/A1 Ausgabe 1996. Holzbauwerke. Teil 1: Berechnung und Ausführung. Änderung 1.

Rendimento alla ri-classificazione

La quercia rossa americana viene esportata secondo le classi NHLA (National Hardwood Lumber Association), ovvero FAS e No. 1C. Per l’impiego strutturale è necessario che il materiale sia riclassificato, secondo la normativa BS 57564, nella classe TH1 (vedere il paragrafo “Classificazione del legname per applicazioni strutturali” sopra riportato). Per la quercia rossa, il rendimento del materiale FAS riclassificato è approssimativamente pari all’80%. Il materiale che in base alla classificazione a vista secondo la resistenza non rientra nella classe TH1 non viene scartato in quanto si tratta comunque di materiale FAS secondo la classificazione NHLA e può quindi essere reinserito nello stock.

Note:

1. NHLA National Hardwood Lumber Association
2. BS 5756 Specifiche per la classificazione a vista secondo la resistenza del legname di latifoglia.

Proprietà strutturali

Le proprietà di resistenza, rigidità e densità della quercia rossa sono riportate sia secondo il criterio dello stato limite che secondo quello delle sollecitazioni ammissibili. La specie rientra nella classe di resistenza D40 come definita in EN 3383. Tuttavia, sia l’Eurocodice 51 sia la maggior parte dei Codici nazionali consentono di effettuare la progettazione in base alle proprietà risultanti dalle prove sperimentali, opzione che ovviamente consente di ottimizzare l’utilizzo della quercia rossa. Ai fini del confronto, le proprietà delle classi di resistenza vengono accostate ai valori caratteristici. Inoltre, la tabella riporta i criteri di sollecitazione ammissibili e i valori ammissibili di capacità portante. Per quanto riguarda i valori di sollecitazione ammissibile, quelli relativi alla quercia rossa non rientrano esattamente in una singola classe secondo la norma DIN 1052-1/A1: 19963.

Valori progettuali caratteristici secondo l’Eurocodice 5 e DIN 1052-1/A1; 1996

Note:

1. EN 338 Legno Strutturale. Classi di resistenza.
2. Eurocodice 5 (EN 1995-1-1) Progetto per strutture in legno. Parte 1-1: Generale – Norme comuni e norme per gli edifici.
3. DIN 1052-1/A1 Ausgabe 1996. Holzbauwerke. Teil 1: Berechnung und Ausführung. Änderung 1.

Durabilità della specie

Specie	EN 350-21
Quercia rossa americana	4 (poco durevole)
Note: EN 350-2 Durabilità del legno e dei prodotti a base di legno – Durabilità naturale del legno massiccio. Parte 2: La naturale durabilità e trattabilità di specie legnose selezionate rilevanti per l’Europa.

Ulteriori informazioni

ulteriori e più complete informazioni sull’utilizzo di questi dati strutturali, si faccia riferimento a ““Progettazione Strutturale con Latifoglie Americane”, brochure tecnica ” ordinabile gratuitamente on line.

Link alle altre fonti di informazioni: -

• Confronto della resistenza alla curvatura tra le classi di resistenza EN 338 per i legni di latifoglia tropicale e la quercia europea
• Confronto della resistenza alla curvatura tra le classi di resistenza EN 338 per la quercia europea (D30), i legni di latifoglia tropicale (D40), la quercia rossa americana e la quercia bianca americana.
• Confronto della rigidità (Modulo di elasticità medio) fra la quercia rossa americana e le classi di resistenza EN 338 per i legni di latifoglia tropicale e della quercia europea
• Confronto della rigidità (Modulo di elasticità medio) tra le classi di resistenza EN 338 per la quercia europea (D30), i legni di latifoglia tropicale (D40), la quercia rossa americana e la quercia bianca americana
• Confronto della densità tra la quercia rossa americana e le classi di resistenza EN 338 per i legni di latifoglia tropicale e la quercia europea
• Confronto della densità tra le classi di resistenza EN 338 per la quercia europea (D30), i legni di latifoglia tropicali (D40), la quercia rossa americana e la quercia bianca americana.

 



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