… dalla nostra Storia – febbraio 1974 – “Il somiere e le sue prestazioni”

da STRUMENTI & MUSICA – anno ventisettesimo – numero febbraio 1974

IL SOMIERE E LE SUE PRESTAZIONI

di Francesco Griffa

 

“Somiere” è la denominazione generale data a quella parte del pianoforte cui sono applicate le caviglie. Può essere prodotto con diversi tipi di “essenza” quale la betulla, l’acero ed il faggio crudo di Slavonia.

La principale precauzione da prendere onde ottenere il somiere con la massima resistenza, sta nel sistema di taglio del tronco (se questo viene effettuato male) anche con le essenze migliori si otterrebbe un risultato negativo, ma di questo se ne parlerà più avanti.

Lo spessore medio del Somiere è di mm. 40 per i pianoforti ove il telaio di ghisa lascia scoperto il Somiere nel punto ove sono piantate le caviglie, e di mm. 35 circa quando il telaio copre tutto il Somiere (abitualmente denominato Somiere blindato).

La composizione del somiere può essere fatta nei tre modi seguenti:

1. Uno spessore di mm. 25+35 circa con venatura orizzontale e con incollato sopra uno spessore di mm. 10 con venatura verticale. Questo spessore di mm. 10 comunemente chiamato Cartella, e il lato con cui comincia l’introduzione della caviglia. Detto sistema è stato applicato nei pianoforti costruiti parecchi anni fa.
2. Questa composizione è un sistema molto applicato nei pianoforti a coda ed è fatto in cinque strati di spessore uguale, in modo di formare lo spessore necessario. Gli strati possono variare fra i 7 ed i 9 mm. Il primo ed ultimo strato sono con venatura in senso verticale. Il terzo strato con venatura in senso orizzontale. Il secondo e quarto strato con venatura obliqua di 45 gradi, ma applicati in modo che le rispettive venature restino incrociate. Il costo di produzione è assai elevato, ma in compenso il Somiere riesce ad avere un’altra resistenza permettendo alla caviglia una costante ed uniforme rotazione.
3. Per ultimo abbiamo il “Multistrati” ormai usato dalla quasi totalità delle fabbriche ed il più pratico e consigliabile al riparatore. Rappresenta quale vantaggio, il costo e la facile applicazione. I pannelli a “multistrati” sono di due specie: semplici e marini.

Quelli semplici hanno delle prestazioni poco idonee al Somiere in quanto fatti con legni non selezionati ed i lori strati sono derolati e non tranciati. Sono assiemati con colle poco adesive e quindi facili a sfaldarsi. La giustificazione di questa produzione a basso livello di qualità è, per l’impiego a cui viene usato, il quale non richiede particolari prestazioni. Naturalmente il suo prezzo è assai inferiore a quello “marino”.

I multistrati marini contrariamente ai semplici sono fatti con tranciati selezionati di betulla o faggio crudo, cioè non evaporato e la colla usata per l’assiemaggio è di alto potere adesivo e resistente sia alla forte umidità che all’eccessivo caldo secco artificiale dei termosifoni, termoconvettori, ecc. È per queste sue qualità che trova largo impiego nei cantieri marini.

Per l’incollaggio del Somiere sul pianoforte verticale, evitare le colle viniliche, poiché molto gommose ed elastiche, ed in breve la trazione delle corde ne favorirebbe lo scollaggio dalla griglia. La miglior colla è quella usata dai falegnami che si scalda a bagnomaria. La sua temperatura deve essere di 60 gradi centigradi e non di più poiché perderebbe il suo potere adesivo. È assi prudente effettuare l’incollaggio in ambiente piuttosto caldo, riscaldare le parti che vanno unite ed evitare durante le operazioni d’incollaggio correnti d’aria fredda.

Quando il Somiere viene meno alle sue prestazioni, erroneamente si ritiene quale causa lo sforzo eccessivo nel sopportare la trazione totale delle corde (circa 17.000 kg.) Questa tesi era valida per i pianoforti, ove l’intera ossatura era completamente in legno, ed il Somiere non era per nulla legato dal telaio di ghisa. Attualmente la totalità dei pianoforti hanno il telaio di ghisa, per cui il somiere oltre all’incollatura sulla griglia, ed al suo appoggio sul dente del telaio, è attraversato da molte viti le quali vanno a fissarsi nella griglia, ed inoltre vi sono 220 caviglie che, forzate nelle loro sedi, legano il Somiere quando il telaio è blindato. Nel somiere del coda e nei verticali con telaio portante, il fissaggio è molto più ridotto ma ugualmente stabile.

La totale trazione delle corde può solamente influenzare il telaio di ghisa, sino a provocarne la rottura, quando la sua strutturazione è sottoposta ad imperfetta compressione.

In tanti anni di lavoro ho potuto constatare, su un’alta percentuale di pianoforti, che pur avendo essi un Somiere perfetto, dopo un periodo di tempo più o meno lungo, accennato ad un cedimento nell’accordatura e maggiormente nei bassi.

Ciò non è dovuto alla totale trazione delle corde, ma al carico unitario dell’attrito di rotazione della caviglia molto elevato, ossia a una caviglia d’insufficiente lunghezza e diametro troppo piccolo in proporzione alla trazione della corda.

Il carico unitario è lo sforzo di rotazione della caviglia in un mmq. stabilito in grammi.

In molti pianoforti a coda, oltre i due metri di lunghezza, si ha per ogni corda non rivestita (cioè del canto) una trazione media di kg. 75; per i bassi, invece, si può constatare una trazione di kg. 100 per salire progressivamente a kg. 130÷150 per le prime note aventi una corda sola.

Non si può certamente con questa trazione così alta, applicare una caviglia con un carico unitario valido solo per le corde nude.

I Somieri dei pianoforti verticali e piccoli coda, sono sottoposti nella loro elasticità ad uno sforzo pari a circa kg. 23.000, equivalente allo sforzo di rotazione di tutte le caviglie.

Lo stesso Somiere con la stessa sollecitazione può durare in eterno, come pochissimi anni, e ciò dipende unicamente dal carico unitario a cui viene sottoposto. Quindi, quanto più basso è il carico unitario, tanto più resistente sarà il Somiere.

Generalmente si applica al Somiere, sia usato che nuovo, una caviglia che, alla prova della chiave d’accordare, dia quella consistenza, che d’abitudine l’accordatore trova in ogni buon pianoforte.

Purtroppo solo questa sensazione non basta; bisogna saper appropriare la caviglia in base alla trazione della corda, affinché essa non alteri nel tempo la resistenza del Somiere.

I ritrovati della fisica tecnica ci permettono già da tempo di far uso di chiavi dinamometriche facilmente reperibili presso i rivenditori di utensileria meccanica di precisione.

Questa chiave ci permette di far la foratura del Somiere, per appropriare la caviglia, secondo la trazione, con un diametro ed una lunghezza adeguata per un carico unitario tale da non sottoporre il Somiere ad una sollecitazione eccessiva.

È bene innanzi tutto conoscere quale superficie di rotazione ha nel Somiere la caviglia, secondo la sua lunghezza ed il diametro.

Per i Somieri blindati, la tabella n. 1 ci indica in mm. 25 la lunghezza utile di penetrazione per la caviglia lunga mm. 60 ed in mm. 29 per la caviglia lunga mm. 64. La tabella ci indica inoltre in mmq. la superficie rotante della caviglia nel somiere a seconda del diametro e lunghezza.

 

6.75×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 530

6.90×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 541

7.00×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 549

7.10×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 575

7.25×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 569

7.35×60 – penetr. mm. 25 – superf. mmq. 577

6.75×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 614

6.90×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 628

7.00×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 637

7.10×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 646

7.25×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 660

7.35×64 – penetr. mm. 29 – superf. mmq. 669

 

I mmq. di cui sopra sono il risultato del diametro per 3.14 per penetrazione. Esempio: 7.25×3.14×25 = mm. 569.

Ora vediamo di stabilire i dati in kg. di sforzo alla rotazione della caviglia in base alla trazione della corda.

Supponendo una trazione di kg. 77, questa va maggiorata del 35%, quindi kg. 104. La maggiorazione è per stare nei limiti di sicurezza, per cui quando la caviglia avrà la corda tesa al suo corista, non cederà per la trazione della corda stessa.

È ovvio quindi che, per ottenere questi dati, ci vuole nel Somiere un foro adatto. Il diametro della punta elicoidale potrà variare di 4-5 decimi di mm. a seconda della elasticità delle fibre del Somiere.

Esempio: per la caviglia del diametro di m. 6.75, la punta potrà variare da mm. 5,7 a mm. 6,2 per la ragione di cui sopra.

Fatto un foro di prova, s’introduce la caviglia tanto da restare fuori mm. 26÷27. Si avvita con la chiave d’accordare di due giri, indi si svita di altrettanti due giri. Questa operazione, che provoca la caduta dei valori dello sforzo di rotazione, equivale al lavoro a cui è sottoposta all’incirca la caviglia per la sistemazione del riccio dopo l’applicazione della corda.

Esempio: la chiave dinamometrica dovendo segnare kg. 130 prima di avvitare e svitare la caviglia, dopo segnerà circa il 20% in meno = kg. 104, variabile a secondo della elasticità del Somiere, vale a dire che, solo dopo la sistemazione del riccio si ha il valore stabile. Quindi se a questa prova i valori saranno più alti di quelli necessari, si farà il foro più grande o viceversa se i valori saranno inferiori.

Questi dati stabiliscono quanti kg. di resistenza alla rotazione deve avere la caviglia in base alla trazione della corda e devono essere mantenuti per qualsiasi diametro.

È bene tener presente, che, pur con lo stesso diametro della caviglia, la punta elicoidale per forare il Somiere, può variare a secondo del carico unitario cui si vuol applicare. È inoltre assolutamente indispensabile, quando si effettua la foratura del Somiere, osservare che l’elicoidale della punta perforante sia costantemente scaricato del truciolo del foro precedente, per cui la punta si riscalderebbe enormemente, diminuendo il suo potere tagliente, il foro resta lucido e la caviglia non avrà uno sforzo di rotazione normale.

Quando naturalmente la corda sarà tesa al suo corista ed avrà all’incirca kg. 77 di trazione, la chiave dinamometrica segnerà non più kg. 104 di sforzo di rotazione ma bensì circa kg. 180 poiché è comprensiva della trazione.

Quale diametro e lunghezza deve aver la caviglia per non alterare la resistenza del Somiere?

In precedenza dissi, che, quanto più è basso il carico unitario, quanto più sarà resistente il Somiere.

Prendiamo per esempio una caviglia da mm. 6,75 x mm. 60 applicata ad una corda avente kg. 75 di trazione, il suo carico unitario sarà:

(Grammi 75.000+35%): (6,75 x 3,14 x 25) = gr. 101.000: mm2 530 = 190 grammi al mm2.

I pianoforti verticali dell’altezza di 100 cm. circa, hanno in media 14 note ad una corda con una trazione approssimativa di 95 kg., N. 20 note a due corde = 40 corde con 85 kg. di trazione e N. 52 note a tre corde = 162 corde con 75 kg. di trazione, quindi complessivamente kg 16.980.

Questo valore, aumentato del 35% per la ragione di cui precedentemente accennata, sale a kg. 22.923 ed è non più trazione, ma lo sforzo di rotazione effettivo per le 220 caviglie.

Questo sforzo di rotazione ci fa comprendere la necessità di una solida e perfetta composizione del Somiere e l’impiego appropriato della caviglia.

Supponendo di applicare al pianoforte una caviglia da mm. 6,75 x mm. 60, la quale penetra nel Somiere mm. 25 (vale a dire una Superficie Rotante di mm2. 530), avremo per le prime 14 corde un carico unitario di gr. 241 al mm2.

(gr. 95.000 + 35%): (6,75 X 3,14 X 25) = gr. 128.000: mm2. 530 = grammi 241 al mm2.

Per le successive 40 corde avremo gr 208 al rnm2. e per le rimanenti 162 corde avremo gr. 190 al mm2.

Quest’esempio dimostra la differenza del carico unitario fra le corde dei bassi e le corde degli acuti, la quale è di ben 51 grammi al mm2.

Questo è dovuto alla misura unificata della caviglia.

Applicando invece alle prime 14 corde una caviglia da mm. 6,75 x mm. 64, il carico unitario scende da gr. 241 a gr. 208 al mm2. A questo punto si è creato un ottimo equilibrio nel carico unitario fra i bassi e gli acuti.

È ovvio che, applicando una caviglia alle corde dei bassi da mm. 7,00 x 64 si avrebbe un carico unitario ancor più basso (gr. 200 al mm2.).

Il carico unitario nei Somieri blindati sarebbe bene non oltrepassasse i gr. 200 al mm2. con una tolleranza del 5% ÷.

Vi sono dei pianoforti cui il telaio di ghisa non copre il Somiere ove sono piantate le caviglie (comunemente chiamato Somiere fenestrato).

In questi casi la caviglia guadagna di circa mm. 10 di penetrazione utile nel Somiere, aumenta la superfice rotante e diminuisce il carico unitario.

La tabella n. 2 dà i valori di penetrazione e di superfice per le diverse misure delle caviglie applicate nei Somieri fenestrati.

 

6,75×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 742

6,90×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 758

7,00×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 769

7,10×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 780

7,25×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 797

7,35×60 – penetr. mm. 35 – superf. mm2. 808

6,75×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 826

6,90×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 845

7,00×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 857

7,10×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 859

7,25×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 887

7,35×64 – penetr. mm. 39 – superf. mm2. 900

 

È buona norma far sì che la caviglia non resti fuori del Somiere più di 20÷21 mm. e applicare solamente due giri e mezzo d’acciaio attorno alla caviglia, poiché ogni millimetro in meno di penetrazione della caviglia nel Somiere, equivale ad un aumento del carico unitario di 5÷9 grammi al mm2., ed inoltre quanto più il riccio d’acciaio dista dal Somiere, quanto più la corda con la sua trazione, avendo aumentata la lunghezza della leva esistente fra riccio e Somiere, tende a far scendere verso il basso la caviglia con conseguente ovalizzazione del foro all’inizio del Somiere. Questa conseguenza crea una facilità di flessione della caviglia e quindi l’instabilità dell’accordatura.

Passiamo ora all’esempio di differenza di sollecitazione e differenza del carico unitario fra un Somiere blindato ed un Somiere fenestrato, aventi la stessa caviglia da mm. 7,10 x mm. 60, la stessa trazione di 95 kg. di media per le 220 caviglie.

Nel primo caso la caviglia ha una penetrazione di mm. 25, una superfice di rotazione di mm2. 575 (7.10 x 3,14 x 25), un carico unitario di gr. 222 = (95.000. + 35%): (7,10 x 3,14 x 25). Avremo quindi, per le 220 caviglie, una superfice di rotazione complessiva di mm2. 126.500 (220 x 575) ed uno sforzo di rotazione complessivo di kg. 28.083 (126.000 x 222).

Nel caso del Somiere fenestrato, avendo una penetrazione della caviglia di mm. 35, una superfice di rotazione di mm2. 780 (7.10 x 3.14 x 35), un carico unitario di gr. 164 = (95.000 + 35%): (7,10 X 3,14 X 35) avremo per le 220 caviglie una superfice di rotazione complessiva di mm2. 171.600 (220 x 780), ed un complessivo sforzo di rotazione di kg. 28.142 (171 .600 x164).

Abbiamo cosi, nel Somiere fenestrato, una diminuzione di ben 58 gr. al mm2. di carico unitario e quindi per il Somiere una sollecitazione di kg. 9952,800 in meno, in quanto i kg. 28.142 di sforzo di rotazione che è stato distribuito in mm2. 171.600 in confronto dei mm2. 126.500 del Somiere blindato.

La fig. 1 ci dimostra il Somiere (lato acuti), ove avendo il compressore o le Agraf, consente l’introduzione della caviglia a 90 gradi sulla perpendicolare del Somiere pur mantenendo uguale gradazione nei confronti della corda. È ovvio che le caviglie, avendo uguale penetrazione, avranno identico carico unitario.

Osservando invece la fig. 2 del Somiere (lato dei bassi), si può costatare che le corde, non avendo il compressore, la caviglia per stare a 90 gradi con la corda, va introdotta inclinata pari a 95÷98 gradi sulla perpendicolare del Somiere, con conseguente differente penetrazione fra le caviglie A – B – C – D.

Ora avendo in quasi tutti i pianoforti i fori delle caviglie e le caviglie stesse unificate, controllando con la chiave dinamometrica, si osserverà una forte differenza nello sforzo di rotazione fra le quattro caviglie. Eccone ora un esempio:

Premesso che ambe quattro le caviglie abbino la seguente misura mm. 7 x mm. 60 con kg. 85 di trazione, per la caviglia A la chiave dinamometrica segnerà lo sforzo di rotazione in kg. 114.750 (cioè 85 + 35%) e quindi essendo la sua penetrazione di mm. 27, si avrà mm. 593 di superfice rotante ed un carico unitario di gr. 193.

La caviglia B avendo solamente mm. 24 di penetrazione, la sua superfice rotante sarà naturalmente 24/27 della caviglia A, cioè mm2 528 e la chiave dinamometrica segnerà uno sforzo di rotazione in 24/27 pari a kg. 101 con un margine di sicurezza del 18% in più della trazione invece del 35%.

La caviglia C con soli mm. 21 di penetrazione avrà 21/27 di superficie della caviglia A ossia mm2. 462 ed uno sforzo di rotazione pari a kg. 89.25 con un margine di sicurezza del 5% invece del 35%.

La caviglia D con soli mm. 18 di penetrazione, avrà 18/27 di superfice della caviglia A ossia mm2. 396 ed uno sforzo di rotazione pari a kg. 76,50 cioè 10% meno della trazione della corda. Valore insufficiente per reggere l’accordatura.

I diversi valori fra le quattro caviglie, giustificano molto chiaramente il perché in molti pianoforti, in particolare nelle due file inferiori, le caviglie dei bassi ovalizzano molto il foro del Somiere e non reggono l’accordatura.

La correzione di tale difetto non comporta alcuna difficoltà, basta mettere una caviglia da mm. 7,10 x mm. 64 ed essendo i fori tutti dello stesso diametro, logicamente aumenterà la superfice rotante e la chiave dinamometrica segnerà uno sforzo maggiore di rotazione ed un margine di sicurezza proporzionato alla trazione della corda.

A chiusura di questa relazione sul Somiere e l’applicazione della caviglia, voglio far presente che, quando il pianoforte più non regge l’accordatura, non basta effettuare direttamente la sostituzione della caviglia maggiorata di diametro, ma è assolutamente indispensabile levare il telaio di ghisa per assicurarsi che il Somiere non abbia fenditure, ove nel qual caso va sostituito.

Vi sono inoltre telai di ghisa privi del barilotto in legno ed hanno il diametro del foro di poco maggiore a quello della caviglia.

Sovente in questi casi la caviglia finisce, a causa della trazione, di appoggiarsi al telaio creando un attrito ed una rotazione a sbalzi.

Questo naturale cedimento è dovuto alla lunga leva esistente fra il Somiere ed il riccio della corda. È buona norma quindi allargare i fori del telaio con un alesatore a taglienti elicoidali dalle seguenti caratteristiche: diametro nominale mm. 8, diametro massimo mm. 11,12.

Osservando quindi tutte le forme elencate, si ha cosi una durata massima del Somiere ed una maggior stabilità dell’accordatura nell’applicare una caviglia bene appropriata.

 

Francesco Griffa