Tensioni interne nei fusti

Origine e meccanismi di formazione

In alcuni fusti di alberi in piedi può esistere uno stato di sollecitazione derivante dalla presenza di tensioni interne i cui effetti possono essere evidenziati all'abbattimento o durante la trasformazione industriale.

Le conseguenze negative dipendono ovviamente sia dall'intensità delle sollecitazioni indotte, sia dalla resistenza meccanica del legno. Si può aggiungere, inoltre, che il difetto può essere amplificato dalla concomitanza di altre sollecitazioni, indotte per es. dalla presenza di gradienti di umidità o di temperatura nel legno e dalle conseguenti contrazioni e dilatazioni differenziali nelle diverse parti del pezzo.

L'origine delle tensioni interne non è ancora completamente chiarita, ma sembra legata ai meccanismi di crescita cellulare che rispondono all'esigenza della pianta di contrastare razione del vento e di competere per la luce.

Conseguenze della presenza di tensioni interne

Comunque sia, gli effetti relativi alle sole tensioni interne sono osservabili:

-    prelevando da un tronco d'albero una rotella dello spessore di qualche centimetro e praticando su di essa un taglio in direzione radiale con la sega a nastro, si potrà talvolta osservare che il taglio stesso tende immediatamente a richiudersi, rivelando così la presenza di sollecitazioni di compressione tangenziale alla periferia del tronco;

-    sulle testate di certi tronchi abbattuti, si può talvolta osservare il difetto delle "fessurazioni a stella" o a "zampa di gallina", che denuncia la presenza di forti sollecitazioni di trazione radiale in prossimità del midollo centrale, progressivamente decrescenti procedendo verso la corteccia;

-    durante la segagione di testa dei tronchi, si osserva talvolta un tendenza dei segati ad arcuarsi in direzione opposta a quella dove si trova il midollo, che suggerisce la presenza di una sollecitazione di compressione longitudinale massima verso il centro del fusto e progressivamente decrescente procedendo radialmente fino ad invertirsi di segno e diventare sollecitazione di trazione longitudinale verso la periferia del tronco; in certi casi queste sollecitazioni sono così forti da indurre fratture spontanee che si sviluppano a partire dalle testate dei tronchi subito dopo l'abbattimento;

-    il difetto del cosiddetto "cuore fragile", consistente in fessurazioni riscontrabili in prossimità del midollo di grandi tronchi tropicali, è riconducibile anch'esso all'instaurarsi di elevate tensioni interne nei fusti, il cui valore supera la resistenza a compressione assiale del legno.

Occorre peraltro sottolineare che tensioni interne non eccessive risultano sicuramente vantaggiose per l'albero in piedi. Infatti:

-    la compressione tangenziale periferica provoca l'immediata richiusura dei lembi di eventuali piccole lesioni radiali, impedendo l'accesso di microrganismi dannosi;

-    la trazione longitudinale periferica evita che il materiale, in caso di flessione del tronco ad es. a causa del vento, venga a trovarsi eccessivamente compresso in corrispondenza del lato concavo (la maggiore trazione sul lato convesso provoca raramente inconvenienti, avendo il legno una resistenza a trazione longitudinale all'incirca doppia della resistenza a compressione longitudinale).

Accorgimenti per ridurre gli effetti dannosi delle tensioni interne

Le forze trasversali sviluppate dai tronchi o dalle tavole affetti dalle tensioni interne possono raggiungere valori molto elevati: per riuscire a mantenere chiuse le fessurazioni sulle testate di tavole di 4-5 cm di spessore possono essere necessarie forze dell'ordine di alcune centinaia di chilogrammi, che salgono fino a decine di tonnellate nel caso dei tronchi.

Risulta molto evidente che i mezzi escogitati per impedire o ridurre lo sviluppo di fessurazioni da tensioni interne sugli alberi in piedi si sono rivelati spesso inefficaci o improponibili per un uso pratico. Alcuni esempi:

-    cercinatura degli alberi; consiste nel praticare un'incisione anulare alla base del tronco, provocando la morte in piedi dell'albero ed il parziale rilascio delle tensioni interne. Tecnicamente questo metodo fornisce buoni risultati ma presenta svariati inconvenienti tra i quali l'elevato costo, il lungo intervallo fra la cercinatura e la morte effettiva dell'albero (alcuni mesi), la possibilità che il legno possa essere alterato da funghi od insetti qualora non venga abbattuto ed esboscato in tempi brevi bensì permanga a lungo morto in piedi;

-   taglio di abbattimento sui contrafforti basali; praticando il taglio di abbattimento molto in basso, si comprendono nel fusto anche i contrafforti basali che limiterebbero l'apertura di fessurazioni; i risultati sono incerti;

-    cerchiatura; si stringe la base dell'albero, prima dell'abbattimento, con una catena od una robusta cintura metallica che impedisca l'aprirsi di fessurazioni; per essere efficace, la catena dovrebbe essere lasciata per lungo tempo; questo, inoltre, è un metodo economicamente proponibile solo per piante singole di particolare pregio.

Mentre sui tronchi abbattuti esistono rimedi un po' più efficaci:

-    depezzatura dei toppi in corrispondenza dei verticilli; pratica molto diffusa per limitare l'apertura di fessurazioni in testa ai toppi ricavati dai tronchi già abbattuti, sfruttando la resistenza a trazione assiale dei nodi sani che funzionano da efficaci tiranti; piuttosto efficace;

-    applicazione di ferri sulle testate; considerando che le tensioni interne spesso provocano la frattura delle testate dopo un certo tempo dall'abbattimento (da alcuni minuti ad alcuni giorni), si tenta spesso di limitare il fenomeno piantando nelle testate dei tronchi ferri di forma particolare (ad "S", oppure ad anello, o anche a "greca") chiamati anche "griffe" o "graffe", disposti perpendicolarmente rispetto ai cretti incipienti; si tratta in genere di un palliativo, poiché le forze in gioco sono in grado di strappare o deformare il metallo con relativa facilità. I ferri, tuttavia, riescono talvolta ad evitare il propagarsi della fessurazione lungo Passe del tronco;

-    applicazione sulle testate dei prodotti antifessure; in commercio sono disponibili prodotti da applicare (a pennello, a spruzzo o per immersione) sulle testate dei tronchi, allo scopo di limitare l'apertura di fessurazioni; tali prodotti non possiedono alcuna efficacia sul meccanismo che produce le fratture da tensioni interne, bensì impermeabilizzano parzialmente l'estremità dei tronchi rallentandone h perdita di umidità e quindi limitando esclusivamente l'apertura di eventuali fessurazioni da ritiro che peraltro possono fungere da innesco alle precedenti;

-    squadratura dei tronchi immediatamente dopo l'abbattimento: eliminando i quattro sciaveri esterni si asportano le zone periferiche del tronco in cui si concentrano parte delle tensioni più dannose; nel far questo, occorrerà curare la simmetria della lavorazione (ovvero si dovranno eliminare gli sciaveri a coppie opposte), per evitare che il tronco sia temporaneamente sottoposto a squilibri di forze interne.

SOLUZIONI DI CONTINUITÀ NEI TESSUTI

Oltre alle fessurazioni e fratture già citate, nei fusti si possono riscontrare altri tipi di discontinuità, tra i quali si ricordano:

-    le fratture longitudinali da vento;

-    le cipollature

Fratture longitudinali da vento

L'azione del vento può favorire, oltre l'insorgenza delle fessurazioni trasversali già descritte, anche lo sviluppo di fratture longitudinali-radiali. Esse hanno l'aspetto di sottili discontinuità evidenziabili sulle superfici longitudinali, spesso ravvicinate fra loro a formare dei gruppi, e possono essere fatte risalire a scorrimenti longitudinali differenziali del legno conseguenti a torsione del fusto (es. causata da turbine di vento); queste fratture si manifestano in prevalenza nei fusti a fibratura elicoidale fortemente deviata.

Cipollatura

Si definisce cipollatura una caratteristica discontinuità tangenziale del tessuto legnoso, che si sviluppa per un tratto più e meno lungo del fusto separando nettamente due anelli di accrescimento consecutivi. In sezione trasversale la forma della cipollatura è tipicamente a mezzaluna (cipollatura parziale), oppure, nei casi più gravi, ad anello (cipollatura completa). Cipollature a mezzaluna di diverso raggio possono essere collegate fra loro da brusche discontinuità radiali (cipollatura multipla o scomposta). La discontinuità può risalire dalla base del fusto fino a diversi metri di altezza, provocando talvolta nei toppi il cosiddetto "difetto del palo" ovvero il distacco di un cilindro centrale (contenente il midollo) dal resto del tronco in seguito all'abbattimento.

Ricerche, tuttora in corso, mostrano che:

-    la cipollatura non è attribuibile ad una singola causa; al contrario, si tratta di un carattere morfologico solo apparentemente omogeneo, che presenta una varietà di aspetti (a volte riconoscibili da operatori esperti) ed è riferibile a varie concause diverse fra loro;

-    si può distinguere una cipollatura traumatica, la cui origine può essere fatta risalire appunto a traumi, lesioni o stress subiti dalla pianta e che è già preesistente nell'albero in piedi ed una cipollatura sana, che si manifesta solo in seguito all'abbattimento, oppure durante le successive lavorazioni del tronco, legata al rilascio di tensioni da accrescimento oppure indotta da tensioni conseguenti all'essiccazione del legname;

-    la cipollatura sana può riscontrarsi occasionalmente in qualsiasi legname, ma colpisce con notevole frequenza alcune specie nostrane, fra le quali primeggia il Castagno, seguito a notevole distanza dall'Abete bianco, il Larice, l'Olmo, il Noce, il Frassino ed altre ancora; tra le specie di importazione risultano particolarmente colpite l'Obeche ed i Mogani;

-   nell'ambito di una stessa specie la frequenza del difetto è assai variabile per le diverse provenienze geografiche, varietà, cultivar, ecotipi ecc.

Sembra esistere una predisposizione alla cipollatura derivante da caratteristiche anatomiche e fisiologiche: presenza di brusche variazioni di massa volumica nell'anello annuale, carenza di certi microelementi nutrizionali nel suolo, improvvisa ripresa degli accrescimenti diametrali in conseguenza di diradamenti, situazioni di stress indotto da attacchi di parassiti defolianti o da inquinamento ambientale ecc.

In ogni caso, la cipollatura costituisce un difetto tecnologico assai grave, che riduce drasticamente la resa di segagione (le tavole presentano fratture o addirittura si separano in strisce) e la capacità portante dei segati. Nelle attuali norme tecniche la presenza di tale difetto non viene tollerata negli assortimenti di grande sezione destinati all'impiego strutturale (travi, pali per linee telefoniche ecc.).