Il legno lamellare rappresenta una soluzione costruttiva moderna e performante, che unisce le qualità intrinseche del legno naturale alle innovazioni tecnologiche. É costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi, come l'elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso e la lenta combustione in caso di incendio. 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. 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 e Come si Produce?
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Il lamellare si ottiene incollando fra loro delle tavole di legno (almeno tre) dette lamelle, sotto l’azione di una forza di pressione.
Non è quindi un legno che nasce spontaneamente in natura, in quanto viene realizzato dall’uomo a partire da essenze di legno aventi uno spessore compreso fra 3 e 4 cm ed una larghezza limitata a circa 25 cm. Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci.
Il Processo di Produzione
Il lamellare viene prodotto riducendo il tronco in assicelle - ovvero lamelle - generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm, per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate.
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Gli impianti per la produzione del lamellare dispongono di forni di essiccazione: il legname è messo nelle celle di essiccazione e portato al grado di umidità necessario alla lavorazione richiesta. Questo passaggio è fondamentale per garantire la stabilità e la durabilità del prodotto finale.
Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. 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. Per realizzare l’incollaggio fra le lamelle bisogna sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione viene effettuata in apposite presse. L’operazione di posizionamento delle lamelle e di chiusura della pressa deve essere fatta il più rapidamente possibile per evitare che la colla cominci a indurire. Per la chiusura delle presse si procede dal centro verso le estremità.
Tipi di Legno Utilizzati e Classificazioni
Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. La scelta del legno di partenza (essenza), oltre a garantire certe caratteristiche tecniche, deve rispettare la natura e contribuire a ridurre il costo del prodotto.
Le specie più utilizzate sono le conifere. In linea generale, quelle maggiormente impiegate includono:
- abete rosso e bianco;
- frassino;
- larice;
- faggio;
- pino.
Di conseguenza in Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice (quest’ultimo molto più costoso).
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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.
I 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 e Flessibilità: offre resistenza a flessione e trazione, ed è versatile, potendo 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). Questo si traduce in economicità e leggerezza nelle costruzioni, rispetto al cemento armato.
- Capacità Isolante: presenta una capacità isolante molto alta.
- Resistenza agli Agenti Atmosferici: gode di 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: presenta un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo ed è facilmente riciclabile.
- Alta Resistenza al Fuoco: pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare hanno una resistenza al fuoco superiore a quella delle strutture in acciaio o in calcestruzzo armato. Infatti, nel legno lamellare, grazie al buon isolamento termico realizzato dallo strato superficiale carbonizzato, la combustione avviene lentamente: ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata. La struttura cede o crolla solo quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente diminuita da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante.
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Applicazioni del Legno Lamellare
La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Come abbiamo già capito il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. 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.
Un esempio concreto è il ponte pedonale e ciclabile costruito alle foci del fiume Todino in provincia di Teramo, realizzato esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare.
Legno Lamellare vs. Legno Massiccio: Una Comparazione
Il legno massiccio pone dei limiti alla dimensione della sezione trasversale e alla lunghezza dell’elemento strutturale da realizzare. Una trave in legno massiccio ha solitamente una sezione quadrata, circolare o rettangolare (ma con scarsa differenza tra altezza e base); una trave lamellare, invece, generalmente ha sezioni rettangolari il cui rapporto tra base e altezza è molto sbilanciato verso l’altezza.
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Il vantaggio di avere una sezione più alta che larga sta nel fatto che influisce maggiormente su questo valore di resistenza. Le travi lamellari hanno un’altissima capacità di carico, superiore anche a quella degli elementi in legno massello di cui ormai hanno superato le proporzioni e le funzioni. Per questo gli elementi portanti in legno lamellare stanno diventando una valida alternativa nel settore delle costruzioni.
È interessante notare la differenza tra legno massiccio e legno massello. Talvolta il legno massiccio viene anche definito legno massello. C’è una sottile differenza fra questi due elementi: il legno massello è la porzione di legno estratta dal durame, la parte più interna del tronco.
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. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio.
Nella pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘. 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.
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. Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura.
Tipologie di Verifiche Strutturali
Ad esempio, le verifiche possono essere le seguenti:
- 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 allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd
| Simbolo | Descrizione | Note |
|---|---|---|
| Rd | Resistenza di progetto | Valore calcolato |
| Rk | Valore caratteristico della resistenza del materiale | Incrementabile con kh per sezioni specifiche (rif. §11.7.1.1 D.M. 2018) |
| kmod | Coefficiente correttivo | Tiene conto della durata del carico e dell’umidità (rif. Tab. 4.4.IV D.M. 2018) |
| γM | Coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale | Valori riportati nella Tab. 4.4.III D.M. 2018 |
| Sd | Sollecitazione di progetto | Valore di riferimento |
Le verifiche da effettuare previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 includono:
- trazione parallela alla fibratura;
- compressione parallela alla fibratura;
- pressoflessione/tensoflessione;
- taglio;
- taglio e torsione;
- stabilità;
- deformabilità.
Nei tabulati di calcolo, 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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Software per la Progettazione
Per affrontare queste complessità, è consigliabile affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software calcolo strutturale legno, con cui è possibile modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura. Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Grazie a Woody potrai eseguire verifiche di resistenza e di stabilità allo Stato Limite Ultimo per elementi sollecitati a flessione, pressoflessione, taglio e torsione e verifiche allo Stato Limite di Esercizio. È possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno.