L'evoluzione dell'architettura contemporanea spinge verso soluzioni sostenibili ed esteticamente allineate con il contesto urbano. In questo scenario, le facciate continue rappresentano una delle tecnologie più interessanti.
Le facciate continue non sono semplicemente rivestimenti: sono sistemi tecnologici complessi che ridefiniscono il concetto di involucro edilizio. Sempre più diffuse nell’architettura moderna, combinano innovazione, efficienza energetica e bellezza.
Quando si unisce questo concetto strutturale all'uso di materiali naturali ad alte prestazioni, si ottengono le facciate con montanti e traversi in legno.
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.
Cosa sono le facciate a cellule e come si integra il legno lamellare
Per comprendere il funzionamento di queste strutture, occorre analizzare la loro modularità e il modo in cui vengono assemblate.
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La facciata continua è un involucro esterno non portante, ancorato alla struttura dell’edificio. È composta da un’intelaiatura metallica e da pannelli trasparenti o opachi, come vetro, metallo, pietra o altri materiali di rivestimento.
Tuttavia, l'intelaiatura portante può essere realizzata con profili in legno per migliorare le prestazioni ambientali. La distinzione fondamentale nel design costruttivo e di cantiere risiede nel metodo di montaggio:
nei sistemi unitized, invece, la facciata è costituita da cellule prefabbricate.
Questi moduli, o cellule, vengono interamente assemblati in officina prima del trasporto in cantiere. A livello materico, il legno impiegato garantisce stabilità e resistenza rispetto al legno massiccio tradizionale:
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.
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Montaggio di una casa prefabbricata Block Volume
Dimensioni e caratteristiche geometriche degli elementi in legno
La prefabbricazione delle cellule richiede tolleranze millimetriche e una pianificazione accurata delle sezioni dei montanti.
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.
Le dimensioni dei componenti variano in base alla progettazione strutturale, ma le regole di base legate alla produzione del materiale rimangono costanti. Nello specifico:
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.
Per quanto riguarda le sezioni trasversali destinate al calcolo delle sollecitazioni, si osserva che:
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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.
Tipologie e classificazione del legno lamellare
La scelta del legno di partenza influenza direttamente le proprietà finali dell'involucro edilizio.
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.
A livello normativo e strutturale, la classificazione si suddivide in due categorie principali:
- 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.
Di seguito si riporta una tabella riassuntiva basata sulle tipologie descritte nel testo:
| Tipo di Legno Lamellare | Essenze di Legno Utilizzate | Descrizione della Sezione |
|---|---|---|
| Incollato omogeneo | Abete rosso/bianco, frassino, larice, faggio, pino | Lamelle appartenenti alla stessa classe di resistenza |
| Incollato combinato | Abete rosso/bianco, frassino, larice, faggio, pino | Lamelle appartenenti a differenti classi di resistenza |
I vantaggi tecnici ed ecologici del legno lamellare nelle facciate
L'utilizzo di montanti e traversi in legno lamellare per la creazione di cellule prefabbricate offre numerosi benefici prestazionali.
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 inferior 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.
Calcolo strutturale e conformità normativa per cellule in legno
Ogni cellula deve essere accuratamente verificata per resistere alle azioni del vento, ai carichi propri e a quelli sismici.
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 comprometterre 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.
Nello specifico, le verifiche da effettuare variano a seconda del comportamento dell'elemento:
elementi con funzioni portanti nei confronti dei carichi verticali sono verificate 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.
Per quanto riguarda le verifiche allo Stato Limite Ultimo (SLU), la formula di base è definita come segue:
Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd
Dove i vari parametri rappresentano:
- Rk è il valore caratteristico della resistenza del materiale;
- 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 dalla normativa italiana vigente (D.M. 2018) da eseguire per gli elementi lignei includono:
di trazione parallela alla fibratura; di compressione parallela alla fibratura; di pressoflessione/tensoflessione; di taglio; di taglio e torsione; di stabilità; di deformabilità.
Integrazione dei tamponamenti vetrati nelle cellule
Accanto alla struttura in legno, la scelta del vetro è fondamentale per garantire le prestazioni acustiche e termiche dell'involucro.
Un ruolo centrale è svolto dalla scelta del vetro, che incide sulla sicurezza, sull’isolamento termico, sulle prestazioni acustiche e sul controllo solare. Per la sicurezza si utilizzano soprattutto vetri stratificati, composti da più lastre unite da un intercalare plastico che trattiene i frammenti in caso di rottura, e vetri temperati, trattati termicamente per aumentare la resistenza e ridurre il rischio di lesioni in caso di frantumazione. Per migliorare l’efficienza energetica e acustica si ricorre invece alle vetrate isolanti, o IGU - Insulating Glass Units, costituite da doppi o tripli vetri separati da un’intercapedine. Lo spazio tra le lastre può essere riempito con aria secca o gas a bassa conducibilità, come l’argon, per migliorare l’isolamento.
La combinazione strategica tra profili in legno lamellare e vetrate isolanti ad alte prestazioni consente di raggiungere livelli di trasmittanza termica estremamente bassi, assicurando il massimo comfort all'interno dell'edificio.