Il legno lamellare è un materiale da costruzione prefabbricato, la cui materia prima è il legno naturale tagliato in lamelle di limitata larghezza e lunghezza, sovrapposte e legate tra loro mediante collanti ad alta resistenza, dando origine a elementi di forma e dimensione prestabilita. L’impiego del legno lamellare trova sempre più spazio nel campo delle costruzioni; in particolare, è largamente impiegato in costruzioni a grandi luci in quanto è l’unico materiale che unisce leggerezza, resistenza e versatilità.
Cos’è il Legno Lamellare?
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Queste vengono posizionate con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave e ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione.
Il legno lamellare nasce dall’esigenza di superare i limiti del legno massiccio sia per dimensioni in lunghezza, sia per sezioni, ma soprattutto per concezione strutturale. É costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi (come elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso, lenta combustione in caso di incendio) e allo stesso tempo è un prodotto industriale innovativo che, attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione, riduce e supera i difetti propri del legno massiccio.
Processo Produttivo del Legno Lamellare
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate. Nella loro ricomposizione tramite incollaggio a caldo e sotto pressione, le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave.
Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione), disposti alternando il senso delle fibre perpendicolarmente. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio.
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Vantaggi del Legno Lamellare nelle Costruzioni
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- resistenza a flessione e trazione;
- versatilità, può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno;
- leggerezza: ha un peso specifico inferiore a 500 kg al m³ (circa l’80% in meno rispetto al cemento armato) con maggiore sostenibilità dei carichi, riduzione delle opere di fondazione in cemento, notevole risparmio dei tempi di cantiere e generale diminuzione dei costi (tra cui quelli di trasporto);
- capacità isolante molto alta;
- alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici;
- proprietà antisismiche, grazie a leggerezza, elasticità e resistenza meccanica il legno assorbe le sollecitazioni e sopporta le deformazioni; inoltre, in caso di danni si ripara più facilmente;
- basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo;
- facilmente riciclabile;
- alta resistenza al fuoco.
Applicazioni e l'Importanza negli Archi
La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Infatti, oltre a giocare un ruolo importante nelle ristrutturazioni (solai, soppalchi, coperture), il legno lamellare viene applicato nella bioedilizia in alternativa al cemento armato per la realizzazione di:
- strutture leggere (casette, bungalow, gazebi, tettoie);
- coperture per capannoni, centri sportivi, scuole, centri commerciali, piscine, auditorium, riqualificazione di teatri;
- abitazioni a basso consumo energetico;
- edifici destinati a civile abitazione.
Vengono utilizzate travi in legno lamellare per costruire case e ville a basso consumo energetico. L’interesse, studiate le numerose possibilità di giunzioni, si focalizza sullo studio di un progetto di una struttura isostatica costituita da un arco a tre cerniere con giunti protetti dall’azione del fuoco in modo da garantire una resistenza complessiva adeguata. Nella seconda metà degli anni ’90 (dal 1996 in poi), sono state realizzate le prime strutture, un nuovo modo di pensare il legno lamellare.
Tipologie di Legno Lamellare
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. In linea generale, quelle maggiormente utilizzate sono le conifere. Di seguito, un riepilogo delle specie legnose comunemente impiegate:
| Specie Legnosa | Caratteristiche principali |
|---|---|
| Abete rosso e bianco | Comunemente utilizzati per la loro disponibilità e buone proprietà meccaniche. |
| Larice | Nota per la sua durabilità naturale e resistenza agli agenti atmosferici. |
| Pino | Altra conifera diffusa, offre buona resistenza e lavorabilità. |
| Frassino | Legno duro con elevata flessibilità e resistenza agli urti. |
| Faggio | Legno duro, resistente e denso, spesso usato per applicazioni che richiedono maggiore durezza. |
Inoltre, il legno lamellare può essere classificato in: incollato omogeneo in cui le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza; incollato combinato quando appartengono a differenti classi di resistenza.
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Calcolo Strutturale e Sicurezza al Fuoco
Per progettare adeguatamente una struttura in legno lamellare è indispensabile effettuare il calcolo strutturale e tutte le verifiche richieste dalla norma di riferimento in modo da non compromettere la sicurezza della struttura stessa. Nella pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘. Per questa ragione, ti suggerisco di affidarti a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software calcolo strutturale legno, con cui puoi modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura.
Calcolo Struttura in Legno
Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura. Ad esempio:
- elementi con prevalente comportamento assiale (controventi o appartenenti a travature reticolari) sono verificate a trazione e/o compressione;
- elementi con funzioni portanti nei confronti dei carichi verticali sono verificati a pressoflessione retta e taglio;
- elementi con funzioni resistenti nei confronti di azioni orizzontali sono verificati a pressoflessione/tensoflessione deviata e taglio oppure a sforzo normale se hanno la funzione di controventi.
Le verifiche di resistenza degli elementi strutturali in legno sono riferite alla direzione della fibratura coincidente sostanzialmente con il proprio asse longitudinale e sezione trasversale costante. Le verifiche da effettuare previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 sono:
- di trazione parallela alla fibratura;
- di compressione parallela alla fibratura;
- di pressoflessione/tensoflessione;
- di taglio;
- di taglio e torsione;
- di stabilità;
- di deformabilità.
Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd dove: Rk è il valore caratteristico della resistenza del materiale; per sezioni in legno massiccio o lamellare incollato sottoposti a flessione o a trazione parallela alla fibratura che presentino rispettivamente una altezza o il lato maggiore della sezione trasversale inferiore a 150 mm per il legno massiccio e 600 mm per il legno lamellare incollato, i valori caratteristici della resistenza vengono incrementati tramite il coefficiente moltiplicativo kh (di cui al §11.7.1.1 D.M. 2018); kmod è il coefficiente correttivo che tiene conto dell’effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del carico sia dell’umidità della struttura (i valori di kmod sono forniti nella Tab. 4.4.IV D.M. 2018); γM è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale, i cui valori sono riportati nella Tab. 4.4.III D.M. 2018.
Nei tabulati di calcolo che ti fornisco di seguito, per ogni tipo di verifica e per ogni elemento interessato dalla verifica, sono riportati i valori delle resistenze e delle sollecitazioni che hanno dato il minimo coefficiente di sicurezza, calcolato generalmente con la relazione: CS = Rd/Sd.
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Resistenza al Fuoco e Innovazione
La tesi indaga le tematiche dell’impiego del legno lamellare in architettura affrontando da un lato il problema teorico dello sviluppo delle sue tecnologie, dall’altro, attraverso lo studio di alcuni esempi, la questione pratica di stabilire un utilizzo non più vincolato dalle attuali limitazioni. Analizzando la resistenza al fuoco del sistema complessivo (legno e protesi d’acciaio), propone un impiego esteso a quelle attività guardate con sospetto per i rischi che possono presentare. Lo studio di alcune opere architettoniche caratterizzate dal contenuto fortemente innovativo nell’uso del legno è affrontata cercando di fare chiarezza sull’effettivo comportamento al fuoco delle strutture in lamellare per ambienti in cui è prevista la presenza del pubblico.
Le aziende produttrici di elementi prefabbricati, confortate dalle attuali norme, si dichiarano soddisfatte sulla resistenza al fuoco per le strutture in legno lamellare in quanto ritengono sia sufficiente sovradimensionare l’elemento tenendo conto della velocità di carbonizzazione. Viene omessa, o scarsamente considerata, la resistenza al fuoco degli elementi metallici che risulta invece essere determinante nel comportamento complessivo.