Il legno è stato utilizzato dall'umanità fin dai tempi più antichi, fornendo materiale essenziale per costruire abitazioni, imbarcazioni, strumenti e manufatti di vario genere. Uno degli esempi più noti di manufatto in legno antico è la "Barca di Pesse", scoperta in Svezia nel 1926. Risalente al 8040 aC, questa imbarcazione è la più antica barca a remi conosciuta al mondo. Risalente all'Età del Bronzo nordica (circa 1350 a.C.), la Carretta di Trundholm è un manufatto in legno e bronzo ritrovato in Danimarca. Nonostante i difetti intrinseci, il legno rimane un materiale straordinario che ha sostenuto l'umanità attraverso i secoli. Tutt’oggi il legno viene ampiamente usato per la realizzazione di una moltitudine di prodotti e di manufatti che riguardano ogni genere di settore: dall’edilizia fino all’automotive. Ma come tutti i materiali, anche il legno può presentare alcune imperfezioni.
Il Legno Lamellare: Innovazione e Vantaggi Nelle Costruzioni Moderne
Cos'è il Legno Lamellare?
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. È 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. 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.
Il Processo Produttivo
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. 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. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari. Le travi lamellari sono incollate con colle poliuretaniche prive di formaldeide e con un umidità media del 12%. Tutto il processo di lavorazione, dalla selezione del tronco fino alla trave finita, è regolato e controllato da sofisticati sistemi computerizzati che sorvegliano la qualità del materiale dall’origine fino al prodotto finito.
Vantaggi e Applicazioni del Legno Lamellare
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. 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 Comuni
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:
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- 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.
Tipologie e Classificazione della Qualità
Classificazione per Essenza
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:
- abete rosso e bianco;
- frassino;
- larice;
- faggio;
- pino.
Classificazione per Resistenza
Inoltre, il legno lamellare può essere classificato in incollato omogeneo, in cui le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza, o incollato combinato, quando appartengono a differenti classi di resistenza.
Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza, portata, della trave. Quelli che si usano solitamente sono i GL24H, dove “24” indica la resistenza della trave (alla flessione) ed è definita dalla Normativa Europea di riferimento. Esistono, però, anche delle classi superiori (28, 30 e 32), che indicano travi che, a parità di sezione, hanno una portata maggiore e che quindi resistono maggiormente alle sollecitazioni. Come detto solitamente si utilizza il GL24H, mentre le classi superiori vengono usate saltuariamente e solitamente per lavori particolari. “H”, che sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24). Esistono infatti anche travi GL24C dove “C” sta per “combined”, ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media da comunque 24. La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata.
Qualità Estetica (Vista vs Industriale)
La normativa europea che definisce la classificazione delle travi, fissa unicamente lo standard qualitativo per quanto riguarda la resistenza/portata che devono avere. Non valuta l’estetica della trave (che è intrinseca nella qualità) a meno che i difetti di quest’ultima non ne compromettano la portata. Ciò nonostante esistono due tipologie di travi lamellari:
| Classificazione | Descrizione |
|---|---|
| GL24H | "H" per "homogeneous", indica che tutte le lamelle usate hanno la stessa classe di resistenza (es. 24 alla flessione). |
| GL24C | "C" per "combined", indica che per realizzare la trave sono state usate lamelle di classi di resistenza differenti, la cui media finale è quella indicata (es. 24). |
| Qualità Vista | Trave con requisiti estetici elevati: assenza di macchie, nodi scappati oltre un certo diametro, lievi fenditure tollerate. |
| Qualità Industriale | Trave che soddisfa i requisiti di legge solo per la portata, senza particolari attenzioni estetiche. |
Le travi lamellari non sono tutte uguali e, da un punto di vista puramente estetico, differiscono molto da fornitore a fornitore. Il nostro fornitore, Weinberger, è un’azienda storica, sul mercato da oltre 160 anni, sinonimo, non solo di qualità, ma anche di innovazione e rispetto ambientale. Le loro travi lamellari sono in abete rosso di provenienza alpina, le lamelle sono a fibra fine in modo da garantire un’ottima qualità “vista”. Una qualità elevata che riescono a mantenere costante tutto l’anno.
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Perché Preferire il Legno Lamellare al Massiccio?
La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) né nel breve, né nel lungo periodo. Non ci saranno cali, torsioni, curvature, fenditure tipiche di una trave massiccia e, se inserita in un muro, nel tempo non si avrà un antiestetico e antiperformante distacco (come avviene nelle travi massicce) dovuto al restringimento della trave. La trave lamellare è stabile nel tempo, facile da lavorare e posare in opera. Non c’è un limite di sezione o lunghezza, si possono avere anche travi curve o a boomerang.
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Calcolo Strutturale e Verifiche per il Legno Lamellare
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. 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. Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura.
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.
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.
Nella relazione tecnica, relativamente alla parte in legno, vengono riportate le caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale, la classe di servizio, per poi tener conto della sensibilità del legno alla variazione di umidità e dell’influenza di questa sulle caratteristiche di resistenza e di deformabilità, e infine, le modalità di verifica secondo quanto prescritto dalla normativa tecnica.
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I Difetti del Legno Naturale: Riconoscimento e Impatto
Come tutti i materiali, anche il legno può presentare alcune imperfezioni. Quando si parla di “difetto del legno” si fa riferimento a irregolarità e anomalie del materiale che possono comprometterne l’utilizzo e l’impiego. Se il materiale, come una trave o un listello, è destinato a un utilizzo strutturale, si deve essere consapevoli che le prestazioni meccaniche possono venire meno. Andremo quindi alla scoperta di quali sono i difetti del legno, illustrando le conseguenze che possono derivarne. Il legno è un materiale vivo e organico.
Cipollatura
Nel ventaglio dei difetti del legno, con il termine “cipollatura” si indica una separazione tra i tessuti legnosi che segue l’andamento di uno o più anelli di accrescimento. In genere, il difetto deriva da un evento traumatico subito dal legno, come fulmini, urti, gelate o attacchi fungini. Può essere inoltre caratteristica di determinate aree boschive. Un difetto come la cipollatura può risultare quindi già presente prima dell’abbattimento dell'albero ma può progredire ulteriormente quando il materiale ligneo è ormai in fase di stagionatura. Sono soprattutto alcune essenze a essere maggiormente interessate dalla cipollatura. Tra queste: il larice, il castagno, l’abete bianco e alcune specie di eucalipto. La cipollatura comporta una perdita di lavorabilità del materiale ligneo che si riscontra soprattutto nella impossibilità di ottenere specifiche sezioni durante la segagione dei tronchi, a causa della separazione degli anelli in corrispondenza del difetto.
Nodi del Legno
La presenza dei nodi all’interno del legno è fisiologica e inevitabile. I nodi sono le cicatrici lasciate dai rami che crescono dal tronco principale dell'albero. Il ramo e il fusto dell’albero, nell’arco della loro vita, si sviluppano allo stesso modo. Il nodo ha una forma circolare, ma può presentare venature diverse. Si parla, quindi, di nodi sani (concresciuti o aderenti) e nodi cadenti. Se un ramo è stato tagliato mentre era ancora vivo, il nodo è considerato "vivo"; se il ramo è morto, il nodo è "morto".
Impatto Strutturale ed Estetico dei Nodi
In un’asse di legno compresso o teso, i nodi vengono sottoposti a una sollecitazione in senso trasversale rispetto all’andamento direzionale delle fibre del nodo stesso. Questo significa che i nodi non possono compromettere significativamente la resistenza o deformabilità dell’asse di legno. In altri casi, invece, il nodo del legno può rivelarsi anche utile e assolvere pienamente a una funzione meccanica. Tuttavia, la nodosità rientra a pieno titolo tra i difetti del legno. La presenza di nodi tende a ridurre la resistenza del legno alla flessione oltre che a sfavorire la sua lavorabilità. Per questo motivo è sempre opportuno verificare che le tavole non presentino troppi difetti di questo tipo.
Dal punto di vista estetico, la questione dei nodi è sicuramente più semplice da affrontare. I nodi di ottima qualità estetica, solitamente, non presentano nodi oppure presentano pochi nodi vivi e di piccole dimensioni. Talvolta però, ad essere particolarmente apprezzato è il legno massello con caratteristiche specifiche come nodi e venature marcate. Il legno di abete o di pino che presenta dei nodi, è molto apprezzato anche nel mondo dell’arredamento e del bricolage, tanto che viene utilizzato nel rivestimento degli interni per le venature e i disegni creati da questi “difetti” naturali.
In entrambi i casi (nodi sani e cadenti), durante la stagionatura delle assi, i nodi tendono a restringersi formando delle fessure. I nodi cadenti, però, tendono a ritirarsi più rapidamente, a diminuire di volume e a cadere, lasciando un antiestetico buco che non convince affatto gli amanti del bricolage. La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata.
Inclinazione della Fibratura
Un difetto molto comune riscontrabile tanto nelle conifere quanto nelle latifoglie riguarda l'inclinazione della fibratura del legno. L’inclinazione della fibratura costituisce l’orientamento longitudinale delle cellule dei tessuti legnosi rispetto all'asse principale del fusto. L’angolo di inclinazione è decisamente variabile, spaziando da pochi gradi fino ai 90°. In realtà fusti che presentano una fibratura totalmente diritta sono piuttosto rari. L’inclinazione delle fibre del legno è una caratteristica che può variare notevolmente a seconda della posizione sull'albero. L’inclinazione della fibratura del legno può comportare conseguenze di un certo peso nelle possibilità di utilizzo del materiale, incidendo in particolar modo sulla resistenza meccanica che può risultare molto inferiore. Un simile difetto riduce anche la resilienza del materiale ligneo, ovvero la sua capacità di assorbire urti. Ha una buona resistenza a trazione e compressione se le forze agiscono nel senso delle fibre, mentre tale resistenza diminuisce se le forze agiscono perpendicolarmente.
Deformazioni del Legno
Durante il processo di essiccazione e stagionatura del legno, possono verificarsi diverse deformazioni. La più comune è il ritiro, che si verifica quando l’acqua presente nelle fibre del legno si evapora. Altrettanto comuni come difetti sono le deformazioni del legno, tra cui la curvatura, la svergolatura e l’imbarcamento. Deformazioni del legno quali la curvatura e la svergolatura trovano il loro principale fattore scatenante nell'essiccazione del materiale. Nei casi in cui il procedimento viene svolto con eccessiva rapidità, si viene a produrre un accorciamento delle fasce laterali delle tavole che può comportare come conseguenza i due spiacevoli fenomeni. Se simili deformazioni del legno appaiono ben visibili a occhio nudo è preferibile scartare i pezzi difettosi. Anche l'imbarcamento del legno è una deformazione. Un altro grave difetto è il cosiddetto imbarcamento per cui l’asse, originariamente lineare, assume conformazione curva, deformandosi irrimediabilmente. Le cause scatenanti sono tuttavia diverse rispetto a quanto accade con la curvatura e la svergolatura. L'imbarcamento del legno è dovuto principalmente all’umidità o alle variazioni di temperatura. Le tavole che ne sono interessate perdono la loro planarità e devono perciò essere scartate. Pur essendo un fenomeno piuttosto diffuso, l’imbarcamento del legno riguarda con minore frequenza i legni dolci. Materiali lignei quali cipresso, pioppo o castagno, ad esempio, sono meno colpiti da tale deformazione. Essenze come l’abete, la betulla e il ciliegio ne sono di contro particolarmente soggette.
Fessurazioni da Ritiro
Il termine “fessura” nel mondo delle costruzioni è sintomo di patologia e annuncia possibili eventi negativi (si pensi al cemento o al ferro fessurato), nel caso del legno è tutt’altra cosa, sarebbe quindi opportuno definire il fenomeno naturale del ritiro con il termine “fessura da ritiro”. Le fessurazioni da ritiro su travi, tavole, pali, non compromettono minimamente la resistenza statica dell’elemento. Il distacco longitudinale delle fibre del legno, le quali aprendosi producono la fessura, non comporta variazioni di rilievo né sulla flessione, né sullo sforzo di taglio dell’elemento. La fessurazione da ritiro non è altro che il segnale naturale indicante che il legno è ben essiccato. Le sezioni di legno contenenti il midollo si fessurano maggiormente rispetto a sezioni senza midollo che tecnicamente vengono chiamate “FUORI CUORE”. Quasi tutti gli elementi in legno che compongono gli articoli di Legnolandia sono realizzati in legno fuori cuore. Molti di essi sono realizzati addirittura in LEGNO LAMELLARE FUORI CUORE, a sezione quadra e cilindrica, la massima qualità possibile sul mercato. Per ragioni tecniche, economiche e funzionali, una minima parte di articoli Legnolandia viene ricavata da legno con midollo.
Fessurazioni e Sicurezza
L’aspetto estetico sicuramente conta, ma deve essere sempre associato al materiale che compone l’oggetto. La necessità di ridurre le fessurazioni aumenta nei prodotti destinati ai bambini come i giochi per parco. La normativa di sicurezza UNI-EN1176:2017 in vigore (Sicurezza delle attrezzature per parchi gioco in aree pubbliche) non riconosce pericoli nelle fessurazioni del legno. Il pericolo delle fessurazioni potrebbe nascere solo per un difficile ma possibile intrappolamento delle dita dei bambini. Le norme hanno stabilito che lo spazio a rischio di intrappolamento delle dita è quello compreso tra 8 e 25 mm ma solo se misurato ad un’altezza da terra superiore a 60 cm. Le fessurazioni da ritiro sono fenomeni naturali che potrebbero comparire in un secondo tempo (per esempio in occasione della prima esposizione del legno in un ambiente molto caldo e secco). Questo evento non deve essere visto come un difetto del prodotto o come un pericolo per la sicurezza dell’attrezzatura. La classificazione strutturale del legno, indicata nelle norme tecniche europee CE, contempla l’analisi delle fessurazioni da ritiro le quali sono SEMPRE AMMESSE parametrandole alle dimensioni dell’elemento fessurato, con fessurazioni da ritiro con ampiezza fino a 4 mm ad andamento lineare e variabile nel tempo. Tutte le strutture in legno possono presentare prima o poi alcune fessurazioni, in particolare se esposti agli agenti esterni, questo però non significa che siano pericolosi per gli utenti o che abbiano una durata limitata. Giochi, mobili attrezzi in legno vanno apprezzati ignorando questi “piccoli difetti naturali”. Diversamente è preferibile optare per i numerosi articoli presenti nel nostro catalogo costruiti in polietilene o acciaio che non presentano certamente fessurazioni, ma che ben diversamente si avvicinano alla naturalezza di uno spazio attrezzato in sintonia con l’ambiente.
La "Barba del Travetto": Dettagli di Design e Modellazione in CAD
Nel contesto dell'architettura e del design, la "barba del travetto" si riferisce a una particolare sagomatura dell'estremità di un travetto, spesso presente nelle coperture o nei porticati in legno. Questa lavorazione conferisce un dettaglio estetico distintivo alla trave, ma la sua realizzazione, specialmente in software di modellazione CAD come Archicad, può presentare delle sfide.
Realizzazione con Profili Complessi in Archicad
Per chi utilizza software come Archicad, il tentativo di ritoccare l'estremità in gronda dei travetti fino a formare una barba può sembrare complesso. L'uso dei profili complessi è una strada molto efficace, perché nel caso si debbano cambiare, si modifica il solo profilo e si aggiorna per tutte le istanze posizionate. È necessario creare il profilo in posizione orizzontale e poi applicarlo alle travi. Quando le travi vengono posizionate, è possibile regolare la lunghezza del travetto grazie alla funzione "aggiusta orizzontale": avendo creato il travetto in orizzontale, il fatto di allungarlo poi non lo deforma. Attenzione che quando la si posiziona la lunghezza sarà invece lo spessore. Per inclinarlo poi si usa la funzione di "torsione" del profilo che è disponibile per le travi "complesse".
Un aspetto da chiarire è la modifica dello spessore, che corrisponde alla lunghezza del profilo complesso. Se si cerca di modificare quel parametro, spesso il software lascia inalterato quello che c'è già e non cambia lo spessore. Questo può richiedere un approccio più specifico alla gestione dei parametri all'interno del profilo complesso stesso.