Il Legno Lamellare: Tecniche di Produzione, Incollaggio e Collegamento per Strutture Avanguardistiche

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 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. L’impiego del legno lamellare trova sempre più spazio nel campo delle costruzioni.

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'utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio.

Processo di Produzione e Incollaggio del Legno Lamellare

Per realizzare delle travi in legno lamellare si segue un procedimento molto complesso, che ha il suo punto di partenza nella materia prima e si articola in diverse operazioni. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm.

Le tappe fondamentali del processo includono:

• Essiccazione
• Controllo di qualità delle tavole
• Giunzione di testa
• Piallatura delle lamelle
• Incollaggio delle lamelle
• Pressatura
• Piallatura delle travi
• Finitura e impregnazione

Le caratteristiche del prodotto finito dipendono dal materiale di base, quindi occorre partire da una materia prima che abbia caratteristiche più omogenee e uniformi possibile.

Leggi anche: Pali in legno: guida alle travi

Selezione del Materiale e Preparazione delle Lamelle

Generalmente per le travi in legno lamellare le specie legnose più utilizzate sono le conifere: abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. La scelta dipende dall’utilizzo finale che ne viene fatto, dalla semplicità di reperimento sul mercato e dal costo. In base a questi parametri, le specie più usate in Europa sono l’abete rosso, che è molto diffuso e dal quale si ottengono lamelle di grande lavorabilità, e l’abete bianco, che però è meno pregiato perché l’accrescimento del suo tronco avviene in modo irregolare. Quello più usato per esterni, come per le strutture di pergolati, è invece il larice, per la sua resistenza meccanica e durabilità.

Le lamelle subiscono un primo controllo visivo, o con scanner speciali, che ne identifica i difetti. Un operatore, o lo stesso scanner, li evidenzia e invia la lamella ad una macchina troncatrice che elimina la parte difettosa. Le lamelle, già prima dell'incollaggio, vengono essiccate in modo tecnico fino a raggiungere un'umidità del legno del 12 % e successivamente piallate. Non esiste una lunghezza minima delle assi, ma lo spessore e la sezione trasversale sono rigidamente regolamentati. Nella pratica costruttiva le lamelle hanno uno spessore finito di 40 mm per elementi costruttivi diritti e non esposti a variazioni climatiche rilevanti, la larghezza è pari a quella della sezione trasversale dell’elemento strutturale, in pratica tra 10 e 24 cm.

L'Incollaggio: Cuore del Legno Lamellare

Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. 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. La coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio ha rappresentato una svolta radicale, con l'ideazione della giunzione a dente di sega che si fa risalire a Leonardo Da Vinci.

Gli adesivi di tipo strutturale utilizzati per la realizzazione dei travi lamellari sono regolati dalla norma UNI EN 301, che distingue due categorie di adesivi in funzione dell'idoneità all'impiego in presenza di determinate condizioni climatiche:

• Adesivi di tipo 1: in grado di sopportare una piena esposizione alle intemperie.
• Adesivi di tipo 2: da poter essere utilizzati in edifici riscaldati e ventilati o in applicazioni esterne protette.

L'indicazione della categoria di adesivo utilizzato nella produzione deve essere allegata nella documentazione relativa alla certificazione del materiale, come la marcatura CE. Per l'incollaggio delle travi lamellari si utilizzano colle di resina melamminico-ureica, che garantiscono impermeabilità e resistenza agli agenti atmosferici, formando giunzioni di colla chiare che non diventano scure.

Leggi anche: Come Eliminare le Formiche

Giunzioni Speciali: Giunti a Pettine e Incollaggi di Tronchi

Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. Le singole travi di legno lamellare vengono incollate in una sezione di elementi composti in legno lamellare. Per queste travi di collegamento, dette anche incollaggi di tronchi, sono necessari dei collanti omologati per spessori di colle fino a due o addirittura quattro millimetri. Gli incollaggi di tronchi tra due travi singole possono essere utili per superare la limitazione della larghezza delle travi obbligata dalla produzione. Con gli incollaggi di tronchi è tuttavia possibile realizzare anche grandi sezioni di casse o pannelli.

Vantaggi e Applicazioni 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: Elevata 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, inclusi quelli di trasporto.
• Isolamento: Capacità isolante molto alta.
• Resistenza agli Agenti Atmosferici: 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. Il peso inferiore delle costruzioni in legno reca enormi vantaggi in zone sismiche, vantaggi accresciuti dalla maggiore elasticità del materiale e dagli elementi di giunzione utilizzati.
• Sostenibilità Ambientale: Basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo; facilmente riciclabile.
• Resistenza al Fuoco: Alta resistenza al fuoco. Nonostante il legno sia annoverato tra i materiali da costruzione infiammabili, in virtù delle sue proprietà, in caso d’incendio esso presenta un comportamento relativamente vantaggioso, giacché solo la parte esterna viene carbonizzata, mentre la sua struttura interna si mantiene intatta. Con le costruzioni di legno è possibile soddisfare anche le classi di protezione antincendio più elevate.

Le travi lamellari mostrano, attraverso la loro lavorazione, migliori caratteristiche rispetto al legno massello, per l'assenza di torsioni a lungo termine, e perché la tendenza alle fessurazioni risulta ridotta al minimo. Le travi lamellari mostrano una maggiore resistenza ed una rigidità più elevata rispetto al normale legno da costruzione, raggiungendo lunghezze fino a 18 metri e dimensioni fino a 240 x 1.240 mm. I pregi tecnici citati portano anche vantaggi architettonici e di forma. Le travi lamellari si accompagnano in modo eccellente con altri materiali, quali pietra naturale, calcestruzzo, acciaio o vetro.

Applicazioni Comuni

La versatilità del legno lamellare 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

Classificazione del 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: abete rosso e bianco, frassino, larice, faggio, pino. Inoltre, il legno lamellare può essere classificato in:

Leggi anche: Impieghi Travi Lamellari

• 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.

Nella normativa europea sono definite le diverse classi di resistenza. La classe di resistenza standard dei prodotti Mosser è la GL 24c. Questa classe è creabile idealmente con il materiale grezzo disponibile ed è da considerare come la classificazione più economica e più gradevole alla vista. Su richiesta è disponibile con sovrapprezzo anche la classe di resistenza GL 24h. Per componenti con requisiti di resistenza più elevati si offrono su richiesta e per determinate sezioni trasversali anche le classi di resistenza GL 28c (a partire da 140/320 mm) e GL 30h (a partire da una larghezza di 120 mm). La Norma Uni EN 1194 prevede di utilizzare lamelle aventi la classe di resistenza C24 in esterno, combinate con lamelle C16 per la parte interna della trave.

Calcolo e Progettazione Strutturale del 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. 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.

Verifiche Strutturali Essenziali

Le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura. Ad esempio:

• Elementi con prevalente comportamento assiale: come controventi o appartenenti a travature reticolari, sono verificati 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, 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 previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 includono quelle di trazione parallela alla fibratura, compressione parallela alla fibratura, pressoflessione/tensoflessione, taglio, taglio e torsione, stabilità e deformabilità.

Strumenti Software per la Progettazione

Per questa ragione, 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. Il software per le strutture in legno è free (è sufficiente registrarsi online e accedere gratuitamente) e presenta funzionalità utili a facilitare il lavoro del progettista e dell’ingegnere.

Ad esempio, Woody è un’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel, che permette di 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. Il software permette di ruotare tra di loro gli elementi strutturali e sagomare la trave in modo personalizzato.

Grazie a Würth, progettisti e ingegneri possono realizzare il calcolo delle travi in legno con un free software che comprende ben 11 moduli e 4 diverse tipologie di installazione.

Tecniche di Fissaggio e Collegamento delle Travi in Legno Lamellare

Il fissaggio di travi in legno lamellare è un aspetto cruciale nella realizzazione di strutture solide e durature, come tettoie, casette da giardino o carport. Esistono diverse soluzioni per garantire un ancoraggio sicuro e affidabile, a seconda delle esigenze specifiche del progetto.

Staffe per Travi in Legno

Le staffe per travi in legno rappresentano una delle soluzioni più comuni ed efficaci per il fissaggio. Esistono diverse tipologie per adattarsi a varie dimensioni e necessità:

Staffe con Piastra

Questi supporti, spesso chiamati "supporti per travi pesanti", sono progettati per resistere a carichi importanti e garantire la stabilità della struttura. Sono realizzati in acciaio galvanizzato, un materiale che conferisce loro una straordinaria forza e resistenza alla corrosione. I numerosi fori per le viti nella staffa consentono un montaggio robusto, rendendole adatte a costruzioni di grande portata. Grazie alla piastra superiore, è possibile ancorare queste staffe direttamente al muro durante la sua costruzione. Per bloccarla, basta inserire un tassello nella pietra piena. Nelle costruzioni con struttura in legno, è consigliabile utilizzare viti universali per legno zincate al posto dei tasselli.

Dimensioni Comuni delle Staffe con Piastra

Le staffe sono disponibili in diverse misure per adattarsi a diverse dimensioni di travi:

Larghezza (cm)	Altezza (cm)
4.5	9
4.5	12
4.5	14.5
5	10
5	15
6.3	16
6.3	17.5
7	17
7	19.5
7	22
7.5	22.5

Staffe con Marcatura CE e Finiture Speciali

Se è necessaria la conformità agli standard di sicurezza europei, sono disponibili staffe per travi in legno con ali esterne che soddisfano gli standard di sicurezza europei.

Staffe Standard Senza Piastra

Nel caso in cui si debba fissare una trave a una trave preesistente, sono disponibili staffe per travi in legno standard senza piastra aggiuntiva, che semplificano il montaggio.

Alternative alle Staffe Tradizionali: Scarpe d'Ancoraggio

Oltre alle staffe tradizionali, esistono altre opzioni per il fissaggio delle travi, come le scarpe d'ancoraggio:

• Scarpa d'ancoraggio monoblocco: Economica e leggera, ideale per collegamenti portanti di travi in legno a legno, calcestruzzo o acciaio.
• Scarpa d'ancoraggio flessibile in due pezzi: Adatta per travi di dimensioni intermedie e/o per lavori di ristrutturazione con travi di diverse larghezze.

Consigli Utili per il Fissaggio

• Considera il carico che la struttura dovrà sostenere per scegliere la staffa o il sistema di ancoraggio più adeguato.
• Utilizza viti di qualità adatte al tipo di legno e alla staffa utilizzata.
• Verifica che il fissaggio sia stabile e sicuro prima di procedere con la costruzione.

Il modulo per il calcolo delle connessioni esegue la verifica di collegamenti in legno soggetti a sollecitazioni di taglio ed estrazione, realizzati con viti Würth ASSY® per connessioni legno-legno, legno-acciaio e legno-pannello di legno. L’utente tramite il software strutture in legno free può inserire sia le sollecitazioni di taglio che di trazione agenti sugli elementi. Il nodo è personalizzabile in base alle esigenze specifiche del progetto, potendo variare geometrie, azioni di sollecitazione, materiali e non ultimo l’inclinazione della trave secondaria nel piano verticale ed orizzontale.

Durabilità e Protezione del Legno Lamellare

Se si protegge per bene il legno dall’azione degli agenti atmosferici attraverso misure costruttive (tettoie, copertina in lamiera di finestre, ecc.), questo può conservarsi in maniera praticamente illimitata. È importante soprattutto che in nessun’area della costruzione possa formarsi umidità o condensa. La protezione costruttiva del legno è la misura più efficace con cui è possibile prolungare notevolmente la durata di vita di una costruzione in legno.

I funghi che distruggono il legno necessitano di umidità per crescere, un'umidità che può essere esclusa con un montaggio delle travi lamellari a regola d'arte sotto i tetti o negli ambienti interni. Se ciò non è possibile sono necessarie misure chimiche appropriate, al fine di influenzare la durata di vita. Con protezione chimica del legno s’intende sostanzialmente un trattamento della superficie per mezzo di vernice o vernice trasparente, che protegge il legno dalle radiazioni UV e da eventuale umidità.

L'applicazione a pennello o spruzzo di preservanti, specie a veicolo oleoso, non compromette le caratteristiche delle linee di incollaggio. I trattamenti a pressione sono senz'altro più efficaci e l'offerta sul mercato di travi lamellari trattate starebbe a dimostrare che il processo non compromette le caratteristiche meccaniche degli elementi. È possibile trattare travi "normali" senza pregiudizio per le caratteristiche delle linee di colla, ma è bene quindi affidarsi ai servizi di aziende che forniscono questo tipo di materiale.

tags: #collgamento #trave #in #legno #lamellare #incollaggio