Tra i materiali da costruzioni innovativi il legno lamellare fibro-rinforzato giuoca un ruolo di grande importanza. Questo nuovo prodotto, e la tecnologia ad esso connessa, non sono ancora molto conosciute in Europa, ma negli Stati Uniti sono oggetto di sperimentazioni da parecchi anni. Il legno lamellare di alta qualità si contraddistingue per l'elevata capacità portante, la grande stabilità dimensionale e la libertà di definizione delle forme dei componenti in legno. Nell'ambito del rinforzo strutturale e della protezione, l'utilizzo di lastre in fibrocemento certificate e materiali fibro-rinforzati rappresenta una soluzione all'avanguardia per migliorare le prestazioni complessive delle strutture.
Il Processo Produttivo e la Struttura dei Rinforzi
Il materiale è costituito da lamelle di legno fra loro incollate (usando la stessa tecnica di produzione già nota per il legno lamellare) fra le quali vengono inserite una o più strisce di materiale plastico o lastre di rinforzo. Le lamine di rinforzo sono costituite da fibre, ad alto modulo di elasticità, contenute in una matrice polimerica. Le fibre possono essere di carbonio, aramide o di vetro. Gli elementi di rinforzo vengono prodotti per pultrusione e, come già accennato, possono presentare caratteristiche meccaniche anche molto diverse fra loro. Dopo la pultrusione i pannelli vengono trattati in modo da rendere più scabra la loro superficie e quindi migliorare l'efficacia dell'incollaggio.
Prestazioni Meccaniche e Vantaggi Strutturali
Il legno fibro-rinforzato risulta essere molto più resistente del corrispondente legno lamellare e moderatamente più rigido di questo. Le lamine di rinforzo vengono solitamente sistemate in prossimità del lembo teso della sezione, anche se non si possono escludere a priori posizioni diverse per i rinforzi, e solitamente vengono ricoperte da una lamella di legno di chiusura. Il posizionamento in zona tesa delle lamine compensa un intrinseca debolezza del legno nei riguardi della trazione. Inserendo questi elementi di rinforzo in zona tesa si riesce ad aumentare notevolmente la resistenza delle travi, in quanto gli elementi di rinforzo diventano efficaci quando viene superato il limite di linearità elastica a compressione. Inoltre il legno "rinforzato" presenta meno variabilità in termini di resistenza e rigidezza fra i vari elementi costituenti la stessa struttura, facilitandone quindi i dimensionamenti e le verifiche.
Prova di carico a rottura trave reticolare in legno.
Normative di Riferimento e Certificazioni
La marcatura o codifica industriale è un'operazione obbligatoria per le imprese che vogliono essere conformi alle normative in vigore. La Marcatura CE è un procedimento obbligatorio per tutti i prodotti in legno soggetti alla disciplina della direttiva comunitaria di riferimento. La norma armonizzata di riferimento per la Marcatura CE del Legno Lamellare consiste nella UNI EN 14080:2013, che stabilisce i requisiti per il legno lamellare incollato che si usa nelle strutture portanti.
La normativa non fissa la lunghezza minima delle assi, mentre stabilisce misure precise per lo spessore e la sezione trasversale a seconda delle classi di servizio degli elementi da costruzione:
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| Classe di Servizio | Spessore Finito delle Lamelle | Area Sezione Trasversale |
|---|---|---|
| Classi 1 e 2 (elementi diritti e non esposti a variazioni climatiche rilevanti) | tra 40 e 45 mm | tra 7500 e 12000 mm² |
| Classe 3 (altri elementi) | 35 mm | tra 6000 e 10000 mm² |
Inoltre, per i pannelli a fibre incrociate X-lam, si fa riferimento all'attestato ETA-12/0318, che ne certifica la conformità della produzione. Le caratteristiche e le prestazioni dei materiali devono essere garantite dai fabbricanti, dai centri di lavorazione, dai fornitori intermedi, per ciascuna fornitura, secondo le disposizioni vigenti.
Resistenza al Fuoco e Comportamento Sismico
Questo sistema presenta inoltre, altri due aspetti particolarmente interessanti per le costruzioni: la resistenza al fuoco e il suo comportamento quando sottoposto ad azioni cicliche, come possono essere quelle di natura sismica. Il legno ha un basso valore di conducibilità termica e quindi, in media dopo qualche centimetro dalla faccia esterna della sezione, la temperatura è già scesa sotto i 200°C. Essendo però il rinforzo protetto da una lamella di legno inferiore, pur aumentando la temperatura, l'elemento mantiene la sua efficacia e quindi si riescono a conservare i requisiti statici necessari per evitare il collasso strutturale. Inoltre, il legno fibro-rinforzato limita, in caso di evento sismico, il collasso dovuto al raggiungimento della tensione massima di trazione nel legno.
Analisi dei Costi e Convenienza Economica
I costi di produzione di questo materiale si differenziano poco da quelli del legno lamellare. In particolare, il costo aggiuntivo del legno fibro-rinforzato, variabile fra il 5-7% del costo totale, si riferisce esclusivamente al prezzo del rinforzo. Se si confrontano due elementi della stessa luce, sottoposti alle stesse condizioni di carico, si verifica che usando il legno rinforzato si può ridurre la sezione fino al 40% rispetto alla medesima in legno lamellare. Questo risparmio di materiale si traduce in una serie di vantaggi economici, diretti ed indiretti. Fra i primi ci sono il minor costo di trasporto e di montaggio legato al minor peso degli elementi, mentre fra quelli indiretti si evidenzia il minor costo degli elementi portanti, quali pilastri e fondazioni.
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