Corso di Dendrometria - Didattica

21/05/2014
Esame di Gestione delle Foreste e dei Parchi,
insegnamento di Misure e tecnologie forestali
(parte di misure)
AA 2013-2014
Una parte del materiale riprodotto è relativo al corso di
"Dendrometria e Selvicoltura" del Prof. Carlo Urbinati, SFA
UNIVPM-Ancona
Dott. Rodolfo Picchio
7 cfu
56 ore di lezioni frontali
Dipartimento di Scienze e Tecnologie per l’Agricoltura la Natura
le Foreste e l’Energia
e-mail: [email protected]
Analisi dendrometriche fondamentali
Rapporto di snellezza h/d
mediante rilievi diretti o da curva ipsometrica
1
21/05/2014
Analisi dendrometriche fondamentali
altezza media secondo Lorey
Media ponderata delle altezze degli alberi modello applicando ad ogni
altezza un peso uguale all’area basimetrica del corrispondente albero
Analisi dendrometriche fondamentali
altezza media secondo Lorey
ESEMPIO: Calcolare in aula!!
D
(cm)
14
15
14
15
13.5
15
15.5
14.5
14
15
H
(m)
15
15.5
14
14.5
14
16
15
15.3
14.5
14.7
2
21/05/2014
Analisi dendrometriche fondamentali
Altezza dominante
parametro indice di fertilità (da preferire all’altezza media)
per boschi coetanei
media aritmetica h delle 100 piante di più grandi dimensioni
diametriche per ha (Hd100)
N = 100S
si preferisce hd ad hm come indice di fertilità perché diradamenti fanno
variare dg e hg
escludere piante marginali e piante che fanno parte di un ciclo differente
per boschi disetanei
statura di Susmel: media aritmetica h delle 3-4 piante più alte per ha
Età degli alberi
Lo studio degli anelli è intersse della Dendrometria, Tecnologia del
legno, Dendrocronologia, Dendroclimatologia, Fisiologia,
Ecologia, ecc.
3
21/05/2014
Età degli alberi
Età degli alberi
Ritmi di accrescimento di conifere e latifoglie in climi
temperati e freddi
Vari aspetti……………
 differenziazioni cromatiche e anatomiche
 legno primaticcio o primaverile
 legno tardivo o autunnale
 falsi anelli
 ecc.
4
21/05/2014
Età degli alberi
Trivella di Pressler
Detta anche Sonda Incrementale.
Viene utilizzata per prelevare campioni nei
tronchi, al fine di valutare età, crescita,
salute dell'albero, influssi negativi da
inquinamento, densità del legno.
Età degli alberi
Trivella di Pressler: Componenti principali di una trivella
astuccio cilindrico cavo
estrattore
trapano
Impugnatura in acciaio, trivella a doppio
filetto in acciaio ad alta resistenza,
estrattore con copertura al teflon.
Costo variabile da 200 a 500 €
5
21/05/2014
Età degli alberi
La trivella è un modo facile non distruttivo per
campionare su alberi vivi e morti.
estrattore
con carotina
Età degli alberi
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21/05/2014
Età degli alberi
Età degli alberi
Carotare” può essere
lavoro duro.
Non carotare il legno
marcio!
L'obiettivo è di
arrivare centro
dell'albero
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21/05/2014
Età degli alberi
Età degli alberi
Il problema più comune incontrato la prima volta è avviare la
trivella in modo corretto. È importante l’angolo costante tra pianta
e trivella.
La punta della trivella
deve essere sempre bene
affilata e non danneggiata
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21/05/2014
Età degli alberi
Dopo l’estrazione introdurre correttamente la punta dentro il
“contenitore”.
Quando un pezzo di carotina rimane inceppato mai usare oggetti
metallici ma sempre legni duri.
Età degli alberi
Affilare con cura, meglio se si usa la pietra e/o affilatrici adatte
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Età degli alberi
Pulizia e manutenzione
La punta della trivella con tessuto
o panno morbido. Per lo sporco
tenace (resina, tannini) olio
lubrificante non aggressivo (tipo
quello delle armi) . Attenzione a
non ferirsi: la punta è tagliente!!!
Applicare poche gocce di olio sulla
pietra con estremità appuntita e
strofinare leggermente.
La sabbia abrasiva può essere
usata per levigare ed affilare le
punte
Età degli alberi
1.
Montare la carotina sul supporto in modo corretto. Non invertire il
senso di crescita.
2.
Il supporto deve essere adeguato agli scopi..
Inserire le informazioni. (Specie, data, num, posizione, coordinate, ecc)
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21/05/2014
Età degli alberi
1.
Montare la carotina in modo “semipermanente”.
2.
Sistema importante per confrontare I campioni (crossdatazione
visuale.)
Età degli alberi
La pulizia della superficie può essere effettuata in diversi
modi.
1.
Carta vetro
2.
Marcatura per evidenziare meglio gli anelli (es.: gesso
per le conifere, inchiostro (coloranti) per alcune
querce)
3.
Lame taglienti
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Età degli alberi
Misurazione in laboratorio
Età degli alberi
Misurazione in laboratorio
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Età degli alberi
Misure al centesimo di mm
In direzione perpendicolare
all’ampiezza
Età degli alberi
Specie e anelli diversi………………
Conifera
Porosità diffusa
Anello poroso
13
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Età degli alberi
Specie e anelli diversi………………
Legno tenero
(conifera)
Legno duro
Porosità diffusa
(latifoglia: faggio,
pioppi, ciliegio)
Attenzione!!:
Su legni duri
la trivella può
rompersi!!!
Legno duro
Anello poroso
(latifoglia: rovere, farnia,
cerro, roverella, robinia)
Età degli alberi
Specie e anelli diversi………………
Falso anello (es. Pino
d’Aleppo)
Le cellule che
conducono al falso
anello diminuiranno
gradualmente nella
forma e gradualmente
aumenteranno di
nuovo come cellule
tipiche del legno
primaverile
14
21/05/2014
Età degli alberi
Esempio di rappresentazione grafica (non sempre
necessaria in dendrometria…….)
Età degli alberi
Altezza di crescita totale
Accrescimento legnoso negli alberi
Diametro di crescita
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Età degli alberi
Importante:
1.
In analisi auxometriche o
dendrocronologiche tenere
presente che gli anelli prossimi al
centro sono di epoche remote.
2.
Quelli periferici sono più giovani
e recenti.
Età degli alberi
Martello Incrementale
Per carotine di modeste lunghezze.
Costituito da una impugnatura e da un
martello. Il martello da un lato reca la
“fustella” di circa 3 cm con la parte distale
affilata e dalla parte opposta un pistoncino
che consente di estrarre la piccola carotina.
Strumento utile per estrarre gli ultimissimi
anni di vita della pianta
Costo circa 110 €
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Età degli alberi
Spessimetro
Strumento per la misura dello spessore della
corteccia. La scala da 0 a 5 cm è
millimetrata ed indicata sull'asta.
Costo circa 90 €
Cubatura del legname in catasta
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21/05/2014
Assortimenti legnosi
Qualche esempio………
fascina <3 cm. Lunghezza circa 1 m
legna da ardere >3 cm <15 cm L. circa 1 m
tronchettame >15 cm <30 cm. L > 2 m variabile
tondelli da cellulosa >15 cm L > 2 m
tronco da lavoro >30 cm. L > 2 m
Gli assortimenti permettono di procedere al calcolo
analitico del prezzo di macchiatico, cioè dei costi sostenuti
per ricavarne ciascuna quantità unitaria (q di fascina, q di
legna o m3 di tondame da opera)
Assortimenti legnosi
Le misurazioni sono regolati dalle NORME
Esempio:
LEGNO TONDO E SEGATI
UNI ISO 737 01/07/84
Segati di conifere. Dimensioni. Metodi di misura.
La norma ISO 737 (edizione apr. 1975) è stata adottata
senza varianti nella presente norma italiana. Stabilisce
i metodi di misura dello spessore, della larghezza, della
lunghezza e del volume dei segati di conifere. Si
applica ai segati di conifere non piallati, sia refilati sia
non refilati. Metodi di misura.
Riferimenti: UNI ISO 1032.
18
21/05/2014
Assortimenti legnosi
Cubatura del legname in catasta
 legna da ardere, tondello da cellulosa e da
triturazione venduti in cataste prismatiche in base a
volume apparente (perché comprende anche i
vuoti)
metro stero
 volume catasta di 1 x 1 x 1 m (lunghezza x larghezza
x altezza). Non riconosciuto come unità di misura
internazionale
 i vuoti presenti nella catasta dipendono da
regolarità dei singoli pezzi, dalle loro dimensioni e
dalle capacità dell’operatore che ha allestito la
catasta (onestà)
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta
Determinazione del volume legnoso
Il problema è determinare il volume reale
(Vr) o il peso reale (Pr) del legname in catasta
Si opera su campioni con:
1.
2.
3.
4.
Metodo geometrico
Metodo delle pesate
Metodo dei punti di controllo
Metodo indiretto
Cubatura del legname in catasta
In Basilicata, Campania, Calabria la legna da
ardere viene accatastata e spesso venduta a
volume sterico. L’unità di misura è la:
“canna”
volume apparente (L x H x P): 1 x 1,10 x 4 m,
pari a circa 20-26 q per querce (cerro,
roverella, leccio)
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
 Per la trasformazione del volume
apparente in volume reale occorre
moltiplicare il volume apparente per
un coefficiente (di riduzione o di
trasformazione della catasta) che
viene calcolato con metodi diretti e
indiretti su campione rappresentativo
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo geometrico
Adatto solo per tondelli (conifere) e tronchetti (faggio e castagno) dritti e
regolari
Si determina il rapporto tra Vreale e Vsterico di un campione della catasta
Vreale= volume di un campione di catasta calcolato con formula della
sezione media
Il volume reale della catasta (Vr) è dato dal rapporto
campionario per il volume sterico della catasta (vr)
21
21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo geometrico (segue..)
Calcolo volume su un campione rappresentativo con
sezione mediana
1. difficoltà a misurare sezione mediana su pezzi di legna
di forma irregolare
2. va bene quando i pezzi sono di forma cilindrica
(tondelli di conifere e tronchetti di latifoglie di forma
tendenzialmente cilindrica)
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo delle pesate
dove:
P peso della partita di legna
ρ massa volumica della specie legnosa pesata
massa volumica da determinare in laboratorio su campioni
provenienti dalla partita di legname o stima su tabelle
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo dei punti di controllo
si dispone nastro metrico diagonalmente alla catasta e si
sonda a distanze regolari presenza punti pieni (Np) e
punti totali esaminati (Nt):
(b) coefficiente di trasformazione volume sterico come
rapporto fra numero pieni e numero totale
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo dei punti di controllo
 Sondare diagonalmente nella catasta a distanze prestabilite, la
presenza di punti vuoti (Nv) e punti pieni (Np)
Nv + Np = Ntot
Np/Ntot = b = coeff. di trasformazione
– Metodo utilizzato in paesi per assortimenti molto regolari (tronchetti
di conifere) perché tende a sovrastimare
Es: Np = 15; Nt = 30; b = 0,5
Catasta 5 mst Vr = 0,5 x 5 = 2,5 m3
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo indiretto
prevede determinazione del volume reale del campione mediante
immersione in acqua (sfrutta il principio di Archimede) e poi
calcolo rapporto:
detto coefficiente di volume della catasta o coefficiente sterico
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Metodo indiretto
prevede determinazione del volume reale del campione mediante
immersione in acqua (in xilometro) e poi calcolo rapporto:
detto coefficiente di volume della catasta o coefficiente sterico
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Xilometro (o silometro)
Strumento per il calcolo preciso del volume:
– di assortimenti legnosi di piccole dimensioni e di forma irregolare;
– della corteccia
Formato da due cilindri
a) contenitore materiale;
b) tubo aperto in alto, trasparente e graduato.
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Xilometro (o silometro)
Il volume del materiale introdotto è Vr = V2-V1
Calcolato il (Vr) dei campioni si determina il coeff. di volume (μ) e si
moltiplica per il volume sterico dell’inetra partita di legna per calcolare il
volume reale
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta: calcolo del
volume reale
Esempio
Data una catasta di 500 metri steri si calcoli il suo volume realesapendo
che 3 campioni di 1 metro stero ciascuno, immersi in uno xilometro,
hanno il seguente volume: 0,545 – 0,575 – 0,630 m3.
Il volume reale dell’intera catasta è:
Cubatura del legname in catasta:
variazione del coefficiente di volume
Variabilità di μ in funzione di:
– specie;
– dimensione dei pezzi;
– tipo di assortimenti;
– lunghezza;
– forma;
μ aumenta con il diametro dei
– scabrosità;
pezzi che costituiscono la catasta
– capacità dell’operatore.
In pezzature da 3 a 23 cm di
diametro
in conifere μ = 0,5 – 0,76
in latifoglie μ = 0,36 – 0,72
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta:
variazione del coefficiente di volume
con tondelli cilindrici accatastati uno sull’altro
μ = 0,7854 (cerchio inscritto in un quadrato)
Cubatura del legname in catasta:
variazione del coefficiente di volume
 con tondelli cilindrici accatastati sfalsati fra
di loro in modo da utilizzare al massimo lo
spazio disponibile
μ = 0,9069 (cerchio inscritto in un esagono)
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21/05/2014
Cubatura del legname in catasta:
variazione del coefficiente di volume
1.
m risulta variabile fra 0,5 e 0,6 per legna da ardere
2.
m aumenta all’aumentare del diametro
3.
m 0,65-0,75 per tronchetti di conifere e pioppo
4.
pezzi grossi spaccati in 2 parti volume catasta aumenta 10-15%
5.
pezzi grossi in 4 parti volume catasta aumenta 20-30%
Volume della corteccia

quella di sughera venduta a peso
cubatura per sezioni prima (Vcc) e dopo scortecciatura
(Vsc)
Vc = Vcc – Vsc

con sezione mediana si toglie anello di corteccia solo a ½ di h
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Volume della corteccia

percentuale di corteccia:

se si vuole evitare il calcolo del volume:

per piante in piedi (formula speditiva e approssimata):
dove sp: spessore corteccia
Volume della corteccia
1.
lo spessore della corteccia aumenta con l’età e con il diametro
2.
% corteccia maggiore in piante giovani rispetto a piante adulte della
medesima specie
3.
spessore corteccia decresce dalla base alla vetta della pianta
4.
in stazioni fertili è più sottile
5.
specie eliofile percentuale di corteccia maggiore. 25-30% piante
giovani e 20% piante adulte. Es.: pino d’Aleppo, larice, pino
marittimo
6.
specie tolleranti l’ombra percentuale di corteccia minore. 12-15%
piante giovani, 8-10% piante adulte. Es.: faggio, abete bianco, abete
rosso
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Volume della corteccia
Strumenti per la misura dello spessore della
corteccia: spessimetri
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Peso-Volume legno
 Densità o Massa volumica massa su unità di volume
 Peso specifico rapporto fra densità di una sostanza e
densità dell’acqua distillata a ≈4 °C
 A 4 °C densità massima pari a 1 (g/cm3)
 Peso specifico come rapporto fra due densità quindi
adimensionale
 Nel commercio del legno peso espresso in quintali e
volume in metri cubi
Peso-Volume legno
Massa volumica e umidità del legno
 Il legno è un materiale igroscopico
 Variazioni di umidità determinano variazioni di peso
 Variazioni di volume quando umidità <30-32% e
cessione o assorbimento di acqua riguarda pareti
cellulari
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Peso-Volume
legno
Massa volumica
e umidità del
legno
Specie legnosa
M vol stato fresco M vol commerciale (15%)
Abete bianco
920
440
A. Rosso
860
450
Cipresso
860
620
Douglasia
750
530
Pino domestico
850
620
Pino nero
900
560
Tasso
1020
760
Acero montano
830
670
A campestre
900
740
Betulla
950
650
Carpino bianco
1000
800
Castagno
1000
580
Cerro
1100
900
Ciliegio
900
620
Faggio
1050
750
Pioppi euroamericani
760
360
Peso-Volume legno
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Peso-Volume legno
Massa volumica
(intervalli indicativi ad umidità normale 12%)
 Legni leggeri = (300 – 500): Abete bianco, A. rosso,
Pino insigne, Pioppi, Salici …
 Legni medi = (500 – 700) Cipresso, Larice, Pino
silvestre, Aceri, Betulla, Castagno, Frassino, Ontano,
Olmo, Tiglio …
 Legni pesanti = (700 – 900): Tasso, Carpini, Cerro,
Faggio, Farnia, Robinia, Rovere …
 Legni molto pesanti ? > 900: Leccio, Olivo, Sughera
Peso-Volume legno
umidità del legno (u) espressa in % e in rapporto al
peso anidro (o secco):
dove:
 ρu peso del legno allo stato fresco (non stagionato)
 ρo peso del legno allo stato anidro (o secco)
Non tenore idrico (W):
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21/05/2014
Potere calorifico diminuisce
Es.: Variazione del pci (kJ g-1)in funzione
dell’umidità (U) e tenore idrico (W)
Aumenta il contenuto di acqua
Peso-Volume legno
 umidità legname allo stato fresco: massimo volume
raggiunto dal legno
 umidità normale: 12% se riferita a peso secco a 20 °C e
65% di umidità relativa
 stato anidro: assenza di acqua sia nei pori che nelle
pareti cellulari, minimo peso e minimo volume
(laboratorio!)
Contenuto umidità:
1. legname stagionato: <18-20%
2. umidità commerciale: 15%
3. legname essiccato artificialmente (variabile): 8-15%
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21/05/2014
Peso-Volume legno
massa volumica allo stato fresco
massa volumica ad umidità normale (ρ12)
espressa in
g/cm3
Ma anche
kg/m3
q/m3
massa volumica allo stato anidro
Peso-Volume legno
 le specie forestali sono caratterizzate da massa
volumica differente
 variabilità si riduce in soprassuoli vegetanti in
condizioni affini
massa volumica:
 variabile con età piante e con duramificazione
 maggiore nei toppi di base
 variabile con spessore anelli
 variabile lungo il raggio
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21/05/2014
Peso-Volume legno
Densità basale (Db) o Bulk density
Usata per il commercio di legname da triturazione (Es.:
cippato).
Sempre inferiore alla massa volumica perché è un rapporto
fra minimo peso e massimo volume.
in g/cm3
Per biomasse da
energia conviene
considerare il
peso fresco per il
trasporto
Peso-Volume legno
Conversione da metro stero a metro cubo
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Peso-Volume legno
Conversione da volume a peso
 si pesa il lotto di legno oppure si pesa campione rappresentativo
(ρ) e si determina volume (v):
 se pezzi di forma irregolare per calcolo volume campione
metodo xilometrico oppure principio di Archimede (quando
immergiamo un corpo in un liquido questo riceve una spinta dal
basso verso l’alto equivalente al peso del liquido spostato):
dove:
 V’l volume legno immerso
 Vl Volume liquido spostato
 ρl densità liquido (con acqua distillata 1 cm3 = 1 g; 1 dm3 = 1 kg)
Cubatura segati ed asciati
Il legname segato (vari assortimenti di tavole) viene venduto a volume
classificazione dei segati
1.
refilati a spigoli vivi e paralleli
V=sh
2.
refilati a spigoli vivi e non paralleli
non refilati
V=sh
dove s è superficie sezione mediana
oppure si applica sezione media
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21/05/2014
Cubatura segati ed asciati
3.
non refilati
V = Larghezza x Spessore x Altezza
larghezza misurata a ½ di h su faccia più stretta e sotto corteccia
Cubatura segati ed asciati
travi
segati con sezioni trasversali uguali o prossime al quadrato
classificazione sulla base del tipo di lavorazione subita
1.
2.
3.
travi a spigoli vivi e paralleli
travi segate parallelamente solo su due facce
travi a spigoli vivi e non paralleli (teorico)
in 1. Volume dato da prodotto superficie sezione
per lunghezza
in 2. Si applica sezione mediana
in 3. Si tratta di tronchi di piramidi
V = ⅓ So + St + √ So + St h
38
21/05/2014
Cubatura segati ed asciati
Cubatura travi squadrate (UNI 3517)
di uso corrente in carpenteria (4 facce piane con tratti con smussi)
uso Fiume
squadratura parallela per tutta la lunghezza della trave
uso Trieste (quasi tutte le travi si chiamano così!!)
squadratura quasi parallela (fino ad 1/3 della lunghezza) poi asseconda
rastremazione tronco e in punta può conservarsi rotondità originaria
uso Cadore
squadratura che segue rastremazione del tronco fin dalla base
Cubatura segati ed asciati
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21/05/2014
Cubatura segati ed asciati
La cubatura si basa su tre grandezze fondamentali:
Diametri (D1 e D2); Spessori (L1 e L2); Corde (t1, t2, t3 e t4)
Cubatura segati ed asciati
1.
Formula di Hauska
V=KDLh
k = 0,8 per travi lavorate
k = 0,75 per travi sommariamente lavorate
D ed L medie rispettivamente diametri e spessori
2. Formula di Schiffel
V = (L2 - t2) h (per travi con smussi ridotti)
L = media due spessori
t = media quattro corde degli smussi entrambe le formule
considerano la superficie della sezione a ½ di h
40
21/05/2014
Cubatura segati ed asciati
3.
Formula commerciale (+ usata!)
V = (L1 base L2 base) h
errore positivo perché sezione presa alla base
e non a ½ di h, quindi non considera
rastremazione, e considera pieni anche gli
smussi
porta a errori di cubatura grossolani !!
Cubatura segati ed asciati
Normative
1) In assenza di dispositivi valgono I singoli contratti stipulati tra le
parti.
2) Camera di commercio è delegata a pubblicare gli usi e le
consuetudini commerciali
I metodi migliori sono quelli degli Enti di Unificazione
1) UNI ( funzioni tecnico-consultive non di polizia), DIN, AFNOR
2) Tutte fanno parte dell’Organizzazione Internazionale Standard (ISO)
Legnami tropicali
1) Associazione Tecnica Internazionale per il Legno Tropicale (ATIBT)
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21/05/2014
Cubatura segati ed asciati
NUOVE Normative
http://www.uni.com/it/
(Alla voce catalogo. Organo tecnico “legno”)
Le più importanti nella cubatura
UNI EN 1309-2:2006 Legno tondo e segati - Metodo di misurazione
delle dimensioni. Parte 2: Legno tondo - Requisiti per la
misurazione e regole per il calcolo del volume
UNI EN 1312:1999 Legno tondo e segati - Determinazione del volume
di un lotto di segati di legno.
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