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.
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. Il suo impiego 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.
Processo di Fabbricazione del Legno Lamellare
La produzione del legno lamellare è un processo lungo e interessante, che si distingue dalla produzione del tronco cilindrato per la quantità e complessità delle operazioni. La patria del legno lamellare è considerata la Finlandia, dove si è iniziato a produrlo circa 30 anni fa.
Il processo di fabbricazione inizia con il taglio di alberi, preferibilmente pino silvestre o abete. Ad esempio, la società «Archiline» utilizza il pino proveniente dalla regione di Vitebsk, regione settentrionale della Repubblica di Belarus. Il pino è un materiale ecologico ed un perfetto materiale edile per la costruzione delle case in legno lamellare.
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Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Nelle cellule specializzate, scelte per la qualità e le caratteristiche dimensionali, le tavole segate vengono essiccate ad un contenuto di umidità compreso tra 8 e 18%, a seconda del tipo di colla o della destinazione del legname. Le tavole vengono essiccate fino all'umidità del 10-12%, perciò il legno lamellare di fatto non si ritira.
Il materiale essiccato si sottomette al controllo di qualità, si pialla e si trasforma in lamelle, le quali sono la base del legno lamellare. Questo periodo comprende la marcatura e il taglio di segmenti con difetti, che includono chip, crepe, nodi, smussature, declino o bordi danneggiati.
La selezione del materiale può essere di due tipi: automatica, eseguita con attrezzature speciali, o effettuata da personale specializzato, il cosiddetto "elementare" visivo. Tuttavia, l'ispezione automatica è preferibile, perché fornisce un'analisi più approfondita e completa, escludendo l'inevitabile "fattore umano".
Successivamente, ai bordi delle lamelle, le macchine utensili formano giunzioni a discorde. I denti possono essere tagliati parallelamente o trasversalmente a una trave di piano. Questa fase è considerata la più responsabile dell'intero processo di fabbricazione del LVL.
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. Dopo l'incollaggio, il prodotto viene profilato sui quattro lati su macchine speciali, che lo portano alla dimensione desiderata. La trave passa il trattamento definitivo con le macchine dei migliori produttori mondiali di macchinari per la produzione del legname.
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La fase finale della produzione del LVL è la scanalatura delle tavole coronariche su attrezzature speciali. Ci sono alcune caratteristiche quando si incollano le barre: la direzione delle fibre (o corone circolari) è impostata in direzione opposta l'una dall'altra.
Alla fase della preparazione conclusiva, la trave di legno incollato viene profilata e segata in parti in conformità al progetto della casa di legno. Dopo la classificazione e marcatura degli elementi edilizi, si effettua l'assemblaggio della casa di legno lamellare alla produzione. Al controllo effettuato, la casa si smonta, gli elementi di legno lamellare vengono imballati, caricati e spediti al posto di costruzione della casa.
Come è Fatto? - Da tronco a trave
Tipi di Adesivi Utilizzati
Esistono diverse tipologie di adesivi impiegati nella produzione del legno lamellare, ciascuno con caratteristiche specifiche:
- Kley Resorcinolo: Di colore scuro, è utilizzato per diversi disegni o per l'esterno di edifici, così come per le zone con alta umidità atmosferica o contatto diretto con l'acqua (come legno per bagno, ponti, costruzioni navali). È utilizzato principalmente negli Stati Uniti o in Giappone.
- Kley Melamina: Con cucitura chiara (trasparente), è utilizzato per estendere le lunghezze. È ampiamente utilizzato nel territorio russo e in Europa.
- EPI-sistema: Con una consistenza adesiva trasparente. Come regola, impiegato nella fabbricazione di piccoli pezzi o motivi per i progetti di case di legno a un piano, ed è il consumatore stesso Giappone e Russia.
- Poliuretano -Kley: Classificato come incolore e rapidamente solidificante. Il bonding rapido consente di aumentare la produzione e ridurre il processo di essiccazione, poiché il legno mantiene il 18% di umidità.
Aziende come Casco Systems, Dynea e BASF producono gli adesivi più comuni, a base di resine melaminiche e formaldeide. Per la produzione di una scheda laminata, è comune l'uso di colla marca KLEIBERIT PUR adesivo 507,0, un adesivo reattivo igroindurente monocomponente a base poliuretanica avente un'elevata resistenza alla temperatura e all'acqua.
Vantaggi del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
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- Resistenza: Possiede un'elevata resistenza a flessione e trazione, oltre a una solidità meccanica e resistenza alla putrefazione e al bruciamento.
- Versatilità: Può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Questo materiale composito fornisce la capacità di ottenere un prodotto con la qualità specifica di resistenza, aspetto e dimensioni.
- 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: Possiede una 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.
- Basso Impatto Ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo. È facilmente riciclabile.
- Alta Resistenza al Fuoco: Nonostante sia legno, la sua composizione e densità gli conferiscono un'alta resistenza al fuoco, con lenta combustione e mantenimento delle proprietà strutturali per un tempo maggiore rispetto ad altri materiali.
Sebbene il processo di produzione del LVL sia piuttosto complesso e difficile, il costo di produzione è pienamente giustificato dalla qualità dei prodotti, dall'affidabilità e dalla lunga durata.
Applicazioni e Tipologie del Legno Lamellare
La versatilità del legno lamellare lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Non meno ampio uso di GLT è nella costruzione di oggetti tradizionali in legno, come casette, bungalow, gazebi e tettoie.
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.
L'uso del LVL è ampiamente diffuso anche per la fabbricazione di strutture portanti di tetti complessi, tetti personalizzati di centri commerciali, ponti di legno, piste di ghiaccio, circhi, stazioni ferroviarie e altre grandi strutture.
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:
- Abete rosso e bianco
- Frassino
- Larice
- Faggio
- Pino
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 le lamelle appartengono a differenti classi di resistenza.
Il Calcolo Strutturale 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, è consigliabile affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software di calcolo strutturale legno.
Con tale software, è possibile 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.
Verifiche agli Stati Limite Ultimi (SLU)
Le verifiche agli stati limite ultimi (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 un’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.
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.
È possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con software specifici. In queste relazioni tecniche, 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 (es. UNI EN 1991-2:2005, UNI EN 1995-2:2005, UNI EN 1997-1:2005).
L'analisi sismica della struttura che viene realizzata è del tipo dinamico modale. La struttura principale è caratterizzata da archi a due o tre cerniere e una struttura secondaria costituita da puntoni.
La Storia e l'Evoluzione del Legno Lamellare
La storia dell'uso di legno lamellare è ricca di esempi positivi e supporti visivi, strutture che hanno servito per secoli e continuano a operare con successo nei nostri giorni.
Il metodo più antico di incollaggio di legno in diversi strati è noto per la produzione di un arco per i soldati giapponesi fin dal XII secolo. Per aumentare la resistenza e l'elasticità delle armi, che sono costantemente sottoposte alla deformazione, venivano incollati diversi tipi di legno e bambù.
L'idea stessa di giunzione con l'aiuto di un cuneo di legno fu concepita dall'artista e architetto Philibert. Inoltre, archi curvi e collegati con cunei o spline erano ampiamente utilizzati dagli antichi architetti barocchi, che costruivano anche case di tronchi. Non fanno eccezione gli antichi mastri falegnami della vecchia Russia, che conoscevano bene queste tecnologie.
Dopo molti secoli, vale a dire dal XIX secolo, le strutture in legno ad arco hanno cominciato a essere assemblate da singole parti tra loro e fissate con fascette metalliche. Otto Hetzer, maestro d'ascia tedesco, è molto più vicino al nostro tempo, con l'idea di legare i singoli strati di legno incollando pezzi con colla di caseina. Otto Karl Friedrich Hetzer nel 1906 (22 giugno) è stato onorato di ricevere il brevetto nazionale per la produzione di piegati fattorie incollati, numerazione due o più stecche, con il numero 197773.
Perché le Case in Legno Lamellare sono Popolari
La direzione più promettente nel settore del legno è considerata la produzione e l'uso del lamellare (Legel incollato, incollato montante, incollato vandrut), noto a livello internazionale come GLT (Glued Laminated Timber).
La relativa bassa conduttività termica è una caratteristica distintiva della casa in LVL. I tecnici consigliano di utilizzare il legno lamellare per la costruzione di una casa in condizioni climatiche sfavorevoli, nonché per case a più piani per via del ritiro minimo e della stabilità al carico.
| Materiale | Dispersione Termica Relativa |
|---|---|
| Legno Lamellare (LVL) | 1x (base) |
| Mattone | 5x superiore all'LVL |
| Cemento Armato | 13x superiore all'LVL |
Il "mito" che le case residenziali in legno non "respirano" a causa degli strati adesivi tra le assi di legno non è fondato. Su richiesta, nei progetti di edifici in legno, le guarnizioni possono essere utilizzate come naturali (sigillo di lino con una densità di 600 gr. / M2), o di origine sintetica.
La vita quotidiana nella "giungla di cemento" causa gravi danni alla salute di ciascuno di noi. Il legno, con il suo odore gradevole, ha proprietà lenitive e di benessere, a esclusione dei benefici di costruzione. È difficile rimanere indifferenti alla bellezza della struttura realizzata con materiali di legno. Inoltre, la casa, costruita in legno, denota l'alto status del proprietario. È l'epitome di affidabilità, naturalezza e bellezza.
Gli svantaggi della struttura in legno sono così pochi che la maggior parte dei loro piccoli numeri sono stati superati, e il loro numero non può essere paragonato al numero di carenze delle case costruite in pietra, mattoni, blocchi di calcestruzzo o cemento.
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