Queste prove, svolte fra il 7/04/2010 ed il 2/07/2010, hanno permesso di studiare le dinamiche con cui le branche si rompono se sottoposte ad un carico eccessivo di tipo gravitazionale, generato artificialmente con un argano, una corda ed una carrucola di rinvio.
Sono state scelte allo scopo piante con caratteristiche simili a quelle delle alberature stradali, sia per quanto riguarda le dimensioni sia per l’esposizione ai venti. Dalla tabella 4.3.1 si può vedere come le piante abbiano caratteristiche simili per quanto riguarda età, altezza e circonferenza.
Durante ogni prova è stato realizzato un filmato che, visto in modo rallentato, aiuta a capire come effettivamente avviene la rottura.
Si riporta nuovamente la tabella 4.2 per facilitare la discussione dei risultati ottenuti.
Tabella 4.2 - Alcuni parametri che caratterizzano le branche oggetto delle prove.
N° Pino Ordine A (cm) B (cm) C (cm) D (cm) E (cm) F (m) Lung.(m) Stato
1 1 II 48,5 47 11,5 9 142 7 6 secca 2 1 II 43 41 12 10,3 115 8 7,5 verde 3 2 II 48 46,5 14,5 12,5 117 6 7 verde 4 3 II 40 39 13,3 12 95 8 6,5 verde 5 4 II 38 36 12,7 10,8 235 8 7 secca 6 4 II 40 38,5 17 10 390 8,4 7,5 verde 7 5 III 35 27 8,5 8 50 10,7 7 verde 8 5 II 42 40 20 14 420 11,5 8,5 verde 9 6 I 63 62 13,5 12 125 7 8,5 verde 10 6 II 32 28 14,5 11,5 210 9,5 7,5 verde 11 3 II 40 38 13 12 50 9 8,5 verde 12 3 II 45 43,5 13 11 125 8,4 9 verde 13 7 I 60 54 17 13,5 200 9,5 8,3 verde 14 7 I 60 54 10 8,5 110 9 7,5 verde
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In totale sono state rotte 14 branche, di cui due secche; la maggior parte di esse sono di secondo ordine e la trazione è stata applicata attaccando la corda a varie distanze dall’inserzione della branca da rompere. Le branche avevano lunghezza simile, nonostante i diametri fossero differenti.
Grazie ai filmati è stato possibile osservare un comportamento imprevisto durante la rottura, ovvero, nonostante le branche subissero una forza diretta verso il basso, applicata grazie alla corda, in molti casi oltre a flettersi, hanno compiuto una torsione.
La torsione è proseguita anche durante la rottura vera e propria; infatti varie branche si sono rotte scosciandosi e rimanendo appese alla pianta.
Anche nei casi in cui la torsione non è stata evidente, però, se si osservano le fibre lacerate dopo lo schianto, si nota la rottura tipica di un oggetto in torsione, come una treccia srotolata.
Osservando i filmati, inoltre, si vede che il legno inizia a cedere nella parte superiore della branca, ovvero nella zona di trazione, in molti casi con una delaminazione che prosegue fino alla parte inferiore, dopodiché la branca cade o resta appesa tramite le fibre che erano in compressione.
La distanza di ancoraggio della corda rispetto al punto di inserzione sembra non influire sulla dinamica di rottura, anche se con distanze superiori si ha una maggiore flessione della branca. Solo due prove sono state effettuate con una distanza di circa quattro metri, ed in una delle due la branca si è piegata ad arco e spezzata a circa 1,5 m dall’inserzione.
In tutte le altre prove, invece, la distanza di rottura è stata compresa fra 0 e 60 cm dall’ascella della branca, spesso lasciando un moncone attaccato, come capita
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di vedere su pini domestici mai potati. La rottura inoltre è avvenuta sempre lungo un piano inclinato rispetto alla branca, mai in modo perpendicolare ad essa. Osservando le immagini riportate nel paragrafo 4.3 si possono vedere i vari punti di rottura delle branche e si nota chiaramente la torsione delle fibre durante lo stroncamento.
Quanto osservato concorda con gli studi compiuti da Morelli e Raimbault (2010) sul pino domestico, riportati nei paragrafi 1.5 ed 1.8, in cui la torsione delle fibre è ritenuta una caratteristica tipica del pino domestico che lo distingue da altre specie. Secondo Morelli e Raimbault, infatti, la rottura degli elementi del pino dovrebbe avvenire in modo simile ad una corda arrotolata su sé stessa che viene strappata; dinamica simile a quanto osservato nei filmati in questione.
Oltre a studiare la dinamica dello stroncamento abbiamo calcolato il momento flettente che ha portato le branche alla rottura ed il coefficiente di snellezza (L/D), per vedere se le due grandezze fossero collegate in qualche modo.
Tabella 5.1 - Nella tabella sono riportati i valori del momento flettente e del coefficiente di snellezza delle branche, oltre alla distanza di attacco della corda ed altri valori.
N° Pino Ordine L/D Momento Nm E (cm) Stato 1 1 II 0,5 4,6 * 10³ 142 secca 2 1 II 0,63 6,2 * 10³ 115 verde 3 2 II 0,48 4,9 * 10³ 117 verde 4 3 II 0,49 5,4 * 10³ 95 verde 5 4 II 0,55 7,3 * 10³ 235 secca 6 4 II 0,44 6,5 * 10³ 390 verde 7 5 III 0,82 1,8 * 10³ 50 verde 8 5 II 0,43 11,2 * 10³ 420 verde 9 6 I 0,63 7,5 * 10³ 125 verde 10 6 II 0,51 5,5 * 10³ 210 verde 11 3 II 0,65 5 * 10³ 50 verde 12 3 II 0,69 4,2 * 10³ 125 verde 13 7 I 0,49 10,6 * 10³ 200 verde 14 7 I 0,75 2,9 * 10³ 110 verde
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Osservando i valori del momento flettente si nota una grande variabilità, che non sembra essere pertanto legata al coefficiente di snellezza. Tuttavia questi valori ci permettono di capire il range di resistenza allo stroncamento delle branche di pino rispetto ad un carico gravitazionale (dall’alto) come la neve o un operatore in pianta (treeclimber). Ciò permette così di ampliare con i dati di una specie non ancora studiata il database che la STS (Sezione Tecnica Speciale dei treeclimbers italiani – SIA Onlus) sta mettendo a punto.
Confrontando invece il valore del momento flettente M con la misura dell’area della sezione delle branche all’inserzione, S, si è notato come sembra esservi un certo legame.
Perciò abbiamo messo in relazione le due grandezze con la formula M/S, questa formula esprime quindi il momento necessario a stroncare la branca per unità di superficie. Valori più alti indicano perciò una maggiore resistenza a parità di superficie.
Tabella 5.2 - Valori di M/S calcolati
N° branca S (cm²) Momento Nm M/S (Nm/cm²) Stato
1 104 4,6 * 10³ 44,2 secca 2 113 6,2 * 10³ 55 verde 3 165 4,9 * 10³ 30 verde 4 139 5,4 * 10³ 39 verde 5 127 7,3 * 10³ 57,5 secca 6 226 6,5 * 10³ 29 verde 7 57 1,8 * 10³ 31,5 verde 8 314 11,2 * 10³ 36 verde 9 143 7,5 * 10³ 52,5 verde 10 165 5,5 * 10³ 33,3 verde 11 132 5 * 10³ 38 verde 12 132 4,2 * 10³ 32 verde 13 226 10,6 * 10³ 47 verde 14 79 2,9 * 10³ 37 verde
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I valori di M/S ottenuti nel corso della sperimentazione sono risultati compresi tra un minimo di 29 ed un massimo di 57,5 Nm/cm².
Da notare che il valore più elevato appartiene ad una branca secca, il cui legno evidentemente era più resistente per la ridotta umidità al suo interno.
Sembra perciò che sia possibile stabilire un range entro cui oscillano questi valori, con alcune differenze dovute probabilmente al differente tenore in umidità delle branche nel corso dei mesi ed alla loro esposizione ai venti, caratteristica che ne determina il rafforzamento.
Un limite della tecnica utilizzata in queste prove è quello di non poter simulare l’azione del vento, infatti operando in questo modo abbiamo potuto riprodurre solo uno sforzo di tipo gravitazionale. È nostro obiettivo proseguire in una futura ricerca che permetta di sollecitare le branche in modo da riprodurre l’azione del vento, per integrare i risultati finora ottenuti e ricostruire un quadro più ampio concernente la dinamica di stroncamento delle branche.
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