Sempre più utilizzato in edilizia e arredamento, quindi sia per le strutture che per i mobili, il legno lamellare ha molti vantaggi. Tra questi il principale è la possibilità di realizzare strutture con una luce molto maggiore rispetto a quelle ottenibili con il legno massiccio. Quindi ad esempio ponti, cupole, tetti e torri. Tutto ciò ne fa un’alternativa più ecologica, affidabile, esteticamente pregevole e sicura ad acciaio e cemento armato.
Il legno lamellare è un materiale composito, che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Queste vengono posizionate con le venature contrapposte (a scopo di uniformare la resistenza) e unite per mezzo di incollaggio a caldo e a pressione. Il tronco degli alberi è formato da varie parti. Quella più interna, che circonda e protegge il midollo, ha anche la funzione di sostenere la pianta. Si chiama durame, non ha funzioni vitali, ed è quella che si presta meglio alla lavorazione. Proprio con il durame si produce quello che viene comunemente detto il legno massello. Il legno massiccio, seppur spesso utilizzato come sinonimo di massello, non è esattamente la stessa cosa.
Oggi il legno è considerato, per le sue caratteristiche di sostenibilità, calore, profumo, bellezza, robustezza, duttilità e durabilità nel tempo, uno dei materiali da costruzione più richiesti. Fino ad oggi, questo tipo di legname ha fatto una rivoluzione nella costruzione di case in legno di varia complessità. La tecnologia della loro costruzione ha dimostrato una buona impressione e oggi ha la grande richiesta.
I Vantaggi del Legno Lamellare
Il legno lamellare, grazie alla sua particolare lavorazione, offre proprietà superiori rispetto al legno massiccio tradizionale:
- Alta resistenza, affidabilità e durabilità: le sue proprietà meccaniche lo rendono un materiale estremamente robusto.
- Proprietà antisismiche: grazie a leggerezza, elasticità e resistenza meccanica il legno assorbe le sollecitazioni e sopporta le deformazioni.
- Alta resistenza al fuoco: la velocità di carbonizzazione, in caso di incendio, è di circa 0,7 mm/min. Ciò permette alle strutture di stare in piedi più a lungo rispetto ad acciaio e cemento, e quindi di facilitare la messa in salvo di persone e cose.
È caratterizzato come un materiale molto ecologico, con termoisolamento elevato ed espressività architettonica particolare. Le case realizzate con questo materiale vengono calde, belle e robuste. Rispetto ai prodotti di legno normali il legno lamellare è più sicuro e durevole.
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Le Radici Storiche: Dalla Preistoria al Rinascimento
L’albero è archetipo dell’umanità. L’impiego del legno è diretta conseguenza delle sue proprietà, note in generale fin dall’antichità. Il primo impiego del legno in architettura risale alla Grecia Antica, per le coperture dei templi. Con l’arrivo del Rinascimento e del periodo barocco, oltre all’impiego a livello architettonico, viene sviluppata una tecnologia del serramento. Essendo le lavorazioni esclusivamente artigianali, la scelta della specie legnosa era affidata esclusivamente all’esperienza del falegname. Venivano selezionate essenze a fibra lunga e parallela, evitando i nodi che, in presenza di umidità, potevano dare luogo a rigonfiamenti.
Le prime testimonianze dell’esistenza del legno lamellare sono attribuibili probabilmente a Leonardo Da Vinci. Si trattava di travi di legno giunte insieme grazie a denti a sega. Si tratta di un tipo di giunzione attuabile con semplicità ed è stata frequentemente utilizzata nei secoli. La spinta a superare i limiti dimensionali del legno massiccio c’è sempre stata, ma è solo dal ‘400 che l’uomo ha iniziato a unire varie assi per ottenere elementi più lunghi.
Leonardo da Vinci, nel Rinascimento, inizierà una serie di osservazioni sul proporzionamento delle sezioni resistenti e sulle deformazioni delle travi; nel secolo successivo Galileo Galilei imposterà correttamente la metodologia di calcolo per determinare le sollecitazioni sulla trave inflessa, problema definitivamente risolto dalla scienza delle costruzioni dell’Ottocento con il contributo dei francesi J. A. Bresse, L. Navier e A. J. C.
Il primo tentativo concreto di realizzare elementi strutturali curvi si fa risalire a Philibert Delorme in Francia, il quale riunì mediante chiodatura più tavole in strati sovrapposti dando approssimativamente la forma dell’arco voluto. Nel 1548, ha sviluppato con un nuovo metodo un arco in legno abbastanza largo. Da quel momento quelle strutture si sono apparse in tutto il paese. Una soluzione più prossima all’attuale legno lamellare si ha soltanto intorno al XVII secolo, in Francia, ad opera di Philippe Delorme che sviluppò un sistema ottenuto mediante sovrapposizione di più assi tenute insieme mediante chiodatura, a tale dispositivo veniva quindi affidata la trasmissione degli sforzi di sconnessione tangenziale.
L'Evoluzione nel XVIII e XIX Secolo
Il primo trattato che si occupa in Italia degli archi in lamellare risale al 1700. A Firenze, G. Del Rosso illustra la costruzione di ponti in legno con archi in lamellare tenuti a pressione per mezzo di fasce metalliche. Nel 1797, Giuseppe Del Rosso, architetto al servizio della Reale Corte di Toscana e socio della Reale Accademia Economica di Firenze, viene invitato a pubblicare una sua memoria dal titolo “Della facile costruzione de’ ponti in legno”, da lui letta nell’adunanza del 4 gennaio dello stesso anno di fronte a detta Accademia. Del Rosso sofferma la sua attenzione sulle strutture da ponte in legno, proponendo una particolare soluzione strutturale che anticipa l’attuale tecnica del legno lamellare. Il sistema proposto prevedeva infatti di comporre archi lignei come sovrapposizione di più tavole di abete “tante altre quante bastino per far la grossezza che si vuole che si abbia quest’Arco”, assemblandole mediante connessioni meccaniche e incollaggio.
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Nel XIX secolo Migneron e Wiebeking misero a punto un sistema che prevedeva un arco con lamelle formate da travi curvate a freddo e tenute a pressione mediante staffe metalliche. Il sistema di Migneron, prevedeva un arco con lamelle formate da travi curvate freddo. Alquanto simile era anche il sistema Wiebeking, che impiegava travi piegate a freddo e tenute a pressione da staffe metalliche e cunei in legno che evitavano possibili scorrimenti. Nel 19° secolo le strutture di legnosi fissavano con delle staffe di serraggio.
La Nascita del Legno Lamellare Moderno: L'Innovazione di Otto Hetzer
E solo nel 1890 il falegname O. Hetzer fu il primo ad applicare le strutture laminate di legno abbastanza grande. In quei tempi ha lavorato con le singole parti delle forme diverse. Nel 1906, è riuscito ad ottenere un brevetto per gli elementi di legno lamellare sagomati. Nel 1906 in Francia e Germania e nel 1907 in Svizzera, Karl Friederich Otto Hetzer, maestro carpentiere tedesco, depositò un brevetto per la fabbricazione di elementi da costruzione in legno curvato: è la nascita del lamellare.
Nel 1906, il falegname tedesco Otto Hetzer brevetta il legno lamellare, che si diffonde prima in Svizzera e poi negli Stati Uniti. Oggi, le sue costruzioni si possono vedere in Svizzera. Le strutture sono ben conservati e attirano tanti turisti.
Tappa Storica del Legno Lamellare
La storia del legno lamellare è un percorso affascinante, costellato di innovazioni e tentativi di superare i limiti intrinseci del legno massiccio. Ecco una sintesi dei momenti chiave:
| Periodo | Innovatore/Evento | Descrizione |
|---|---|---|
| XV Secolo | Leonardo Da Vinci | Prime testimonianze di travi giunte con "denti a sega". |
| 1548 (XVI Secolo) | Philibert Delorme (Francia) | Primo tentativo di elementi strutturali curvi con tavole sovrapposte e chiodate, per archi ampi. |
| XVII Secolo | Philippe Delorme (Francia) | Sviluppo di un sistema con assi sovrapposte e chiodate per la trasmissione degli sforzi tangenziali. |
| 1700 | G. Del Rosso (Italia) | Trattato sugli archi in lamellare, ponti con archi in abete tenuti a pressione. |
| XIX Secolo | Migneron e Wiebeking | Sistemi di archi con lamelle curvate a freddo, tenute da staffe metalliche e cunei. |
| 1890 | Otto Hetzer (Germania) | Primo ad applicare strutture laminate di legno di grandi dimensioni. |
| 1906-1907 | Otto Hetzer (Germania/Francia/Svizzera) | Brevetto per la fabbricazione di elementi da costruzione in legno curvato: nascita del lamellare moderno. |
| Anni '30 | Stati Uniti | Superamento della diffidenza iniziale e diffusione del brevetto Hetzer. |
| 1938 | Russia (URSS) | Primi tentativi di produzione di elementi in legno incollato. |
| Anni '60-'70 | Russia (URSS) | Invenzione di adesivi polimerici speciali e avvio della produzione su larga scala. |
| Anni '70 | Finlandia | Prime strutture in travi lamellari, utilizzando il pino. |
La Diffusione e lo Sviluppo Internazionale
Nello stesso periodo il brevetto di Hetzer viene esportato negli Stati Uniti, ove però susciterà diffidenza e incontrerà molte resistenze, almeno fino alla metà degli anni Trenta. Le prime strutture realizzate dalle travi lamellari sono apparse in Finlandia negli anni '70. Queste strutture non avevano dei problemi inerenti alle costruzioni fatte di tronchi o legno massiccio. Come il principale materiale da costruzione utilizzavano il pino, e i finlandesi sono riusciti ad allontanarsi dalla costruzione ad ossatura grazie a questo materiale.
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In Russia, le prime case delle travi si sono apparse solo nel secolo scorso. Nel 1938 c'erano i primi tentativi per produrre gli elementi di legno incollati per la costruzione delle case. Tuttavia, l'impulso nel loro sviluppo fu l'invenzione di adesivi speciali polimeri. Questo evento appartiene agli anni '60-'70. Da quel momento è stata presa la decisione di acquistare le attrezzature per 20 fabbriche. Tutta l'Unione Sovietica ha cominciato a produrre prodotti di legno incollato di alta qualità. Per un breve periodo è stata organizzata la prima scuola dei disegnatori e architetti. Sono state elaborate diverse unità e componenti in legno lamellare. La produzione annuale di legno lamellare era di 100 mila metri cubi all'anno. Il settore ha smesso di funzionare durante i tempi di perestrojka, negli anni novanta. I tempi duri sono stati sopravvissuti solo da una fabbrica.
Il Processo Produttivo del Legno Lamellare Moderno
Per la fabbricazione dei manufatti in legno lamellare incollato sono generalmente impiegate tavole di legno di conifera (specialmente abete rosso, ma anche abete bianco e pino silvestre) dello spessore di 38 mm, larghe 10-24 cm e lunghe 4-6 metri. Le tavole sono accuratamente selezionate, eliminando quelle che presentano in maniera troppo diffusa i difetti più gravi o bonificando, ove possibile, i difetti più lievi e circoscritti.
Essiccazione
Nella prima fase della produzione il legname è messo in celle di essiccazione e portato al grado di umidità necessario alla lavorazione ed alla resistenza richiesta. Le tavole vengono quindi essiccate artificialmente, in appositi forni, per portarle ad un tasso di umidità relativa fra il 7 ed il 15%. Il valore è scelto in base alle condizioni di esercizio previste per il manufatto finito in modo da raggiungere quelle condizioni di equilibrio fra materiale e ambiente tali da non comportare alterazioni dimensionali.
Preparazione delle Lamelle
All’uscita dell’essiccatoio, dopo un periodo di stabilizzazione, inizia la lavorazione per la formazione delle lamelle. Tale lavorazione ha luogo su una vera e propria “linea automatica”, non dissimile dalle catene di produzione caratteristiche di altri materiali e manufatti. Si inizia con il controllo dell’umidità di ogni tavola; tale controllo ha luogo con strumenti di elevata precisione (con una tolleranza ammessa del ± 3% rispetto ai valori prestabiliti), grazie anche al limitato spessore delle tavole (mm 38) rispetto ai legni segati di uso corrente nell’edilizia.
Le tavole che rientrano nella norma sono quindi “intestate” (cioè tagliate per rifinire le estremità) e fresate per realizzare i giunti “a pettine”. Tale operazione è particolarmente importante perché tale giunto aumenta la superficie di incollaggio di testa fra tavola e tavola e la sua configurazione deve corrispondere, là dove esistono, a precise normative (ad esempio la norma DIN 1052 tedesca). Attraverso l’incollaggio dei giunti la tavola diviene “lamella”, la cui lunghezza non è più soggetta ad alcuna limitazione (a differenza, come si è detto, del legno segato massiccio) se non a quelle derivanti dalla possibilità di lavorazione nello stabilimento e di trasporto fino al luogo di impiego.
Incollaggio e Pressatura
A seconda delle indicazioni progettuali, si procede alla formazione dei “pacchetti” di lamelle, dell’altezza e della forma voluta. Le lamelle sono immesse in una incollatrice a fili che sparge su una sola faccia l’apposita colla. La colla deve realizzare un collegamento meccanico quanto più possibile simile a quello esistente fra due strati di fibre del materiale originario. Le colle usate sono essenzialmente di due tipi: all’urea-formaldeide per i manufatti destinati ad ambienti chiusi e protetti; alla resorcina per manufatti destinati ad ambienti umidi od all’aperto. Le colle alla resorcina presentano una buona resistenza meccanica e stabilità all’invecchiamento; inoltre una buona resistenza ad acidi, alcali deboli, solventi, umidità, microrganismi, intemperie, acqua bollente e calore. Anche gli incollaggi devono corrispondere alle norme esistenti (ad esempio, per la Germania, le norme DIN 68141 e DIN 68705).
Le singole lamelle cosparse di collante sono trasportate sul letto di pressaggio, tipo orizzontale, nel quale sono sovrapposte, nel numero desiderato, “di coltello”; una serie di profili metallici verticali mobili, disposti ad interasse di cm 40, esercita l'opportuna pressione sul pacchetto di lamelle (generalmente 7 kg/cm²). Il tempo di indurimento della colla è funzione della temperatura dell’ambiente e dell’umidità del legno e deve essere conforme alle istruzioni dei fabbricanti delle colle; generalmente esso può variare dalle 16 alle 20 ore. La configurazione geometrica del letto di pressaggio consente di ottenere elementi lineari o ricurvi, a seconda delle esigenze progettuali. La norma DIN tedesca prescrive che il raggio di curvatura sia maggiore o uguale a 200 volte lo spessore delle lamelle (in pratica, maggiore o uguale a circa 6 m).
Finitura e Impregnazione
Terminato l’indurimento della colla, hanno luogo le operazioni di finitura: piallatura sulle quattro facce, taglio a misura, sagomatura e forature previste per le connessioni metalliche, impregnazione. Sugli elementi in legno lamellare vengono spalmati almeno due strati di prodotti impregnanti; sostanze con la funzione di preservare il legno da insetti, funghi, umidità e con un pigmento che conferisca alle travi il colore desiderato. Gli impregnanti, pigmentati o meno, costituiscono una difesa contro gli agenti patogeni (muffe, funghi, insetti).
Dimensioni e Materiali Comuni
La dimensione dei pezzi finiti ha i seguenti limiti (sezione rettangolare): larghezza: cm 8-22, pari a quella delle tavole (tale larghezza può essere aumentata affiancando due tavole di larghezza diversa); altezza: fino a cm 198 (tale limite è dovuto soltanto alle possibilità di lavorazione delle macchine); lunghezza: teoricamente infinita, anche se esistono le limitazioni per la lavorazione in stabilimento e per il trasporto.
Il legno lamellare viene fatto del legno pregiato. Nel nostro paese è di pino e abete rosso, i prodotti lamellari più robusti si ottengono dagli alberi delle foreste settentrionali. Negli Stati Uniti, il Canada e la Finlandia le travi vengono segate di abete Douglas e cedro. Fra le latifoglie si sta prendendo in considerazione la possibilità di utilizzare il pioppo.
Il Legno Lamellare Oggi: Un Materiale per l'Architettura Moderna
Oggi, quasi da zero si sta ricominciando a produrre la trave lamellare dei diversi tipi. Le case moderne non sono solo "le scatole" ma le strutture architettoniche complesse. Il compito dell'edilizia si è complicato molto. Bisogna realizzare costruzioni di alta qualità, resistenti a tutte le influenze ambientali, al fattore umano e con protezione antincendio. La forza che ha spinto molte aziende al cambiamento è una visione futuristica, è la passione profonda per la materia prima “il LEGNO”. Il legno lamellare viene usato non solo nel settore edile, ma anche nella produzione di una varietà di cose di falegnameria. Il legno lamellare è particolarmente richiesto nella costruzione a causa delle alte prestazioni del materiale.
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