Legno Lamellare: Caratteristiche, Produzione e Impieghi Strutturali

Dunque, iniziamo subito con l’aumentare le nostre competenze sul legno. Il legno lamellare possiede caratteristiche tali che lo rendono uno dei materiali più utilizzati nell’ambito dell’edilizia e anche dell’arredamento.

Cos’è il Legno Lamellare?

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. Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. 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. Il legno lamellare Mediawood si compone di almeno 3 lamelle incollate nel verso della venatura.

É costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi (come elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso, lenta combustione in caso di incendio) 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. 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.

Quando si parla di legno lamellare si intende quello che oggi è praticamente diventato il diretto competitor del legno massello. Il legno massello è, invece, viene ricavato dalla parte centrale di un tronco, in particolare quella parte considerata la più “anziana” dell’albero, chiamata durame. Questa parte è caratteristica per l’importante resistenza che è in grado di offrire.

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Processo Produttivo del Legno Lamellare

Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate. Le lamelle sono selezionate sulla base della resistenza e omogeneizzate, ottimizzando così la portata, decisamente superiore a quella del legno da costruzione classico, oltre che la resa estetica finale della superficie.

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 ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione), disposti alternando il senso delle fibre perpendicolarmente. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio.

Vantaggi e Proprietà del Legno Lamellare

I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale. Il legno lamellare di alta qualità si contraddistingue per l'elevata capacità portante, la grande stabilità dimensionale e la libertà delle forme dei componenti in legno. Resistente, utilizzabile in modo creativo e al tempo stesso leggero: il legno lamellare Mediawood presenta un gran numero di vantaggi oltre a quello di essere uno dei materiali costruttivi più naturali in assoluto.

• Resistenza a flessione e trazione: L’incollaggio multistrato lo rende stabile nella forma e scarsamente soggetto a fessurazioni.
• 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 (tra cui quelli di trasporto). Il peso ridotto del legno lamellare e la sua elevata flessibilità permettono, ad esempio, stabilità e fermezza. Economicità e leggerezza nelle costruzioni, rispetto al cemento armato.
• 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 e riciclabilità: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo; è facilmente riciclabile. La scelta del legno di partenza (essenza), oltre a garantire certe caratteristiche tecniche, deve rispettare la natura e contribuire a ridurre il costo del prodotto.
• Alta resistenza al fuoco: Di più, si tratta di un materiale estremamente sicuro: offre una lunga resistenza al fuoco, superiore a quella delle costruzioni in acciaio non protette, ma anche un’ottima resistenza alle sostanze chimiche.

Tipologie e Essenze del Legno Lamellare

Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. Possono distinguersi diverse tipologie di lamellare a seconda del legno di derivazione delle lamelle.

In linea generale, quelle maggiormente utilizzate sono le conifere:

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• abete rosso e bianco;
• frassino;
• larice;
• faggio;
• pino.

Di conseguenza in Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice (quest’ultimo molto più costoso).

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 appartengono a differenti classi di resistenza.

Applicazioni del Legno Lamellare in Edilizia

L’impiego del legno lamellare 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. Il legno lamellare sta prendendo sempre più piede nella costruzione degli edifici, sia quelli basati sul cemento/laterizio che quelli in legno e quelli di tipo blockhouse.

Come abbiamo già capito il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. La sua versatilità 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.

Vengono utilizzate travi in legno lamellare per costruire case e ville a basso consumo energetico. Nella seconda metà degli anni ’90 (dal 1996 in poi), sono state realizzate le prime strutture, un nuovo modo di pensare il legno lamellare. Alle foci del fiume Todino in provincia di Teramo è stato costruito un ponte pedonale e ciclabile esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare.

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Il Calcolo Strutturale e le Verifiche del Legno

Il legno per uso strutturale presenta delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. Il legno lamellare e il legno massiccio per uso strutturale presentano delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. In aggiunta, il valore della resistenza deve essere corretto per tener conto delle condizioni ambientali, della durata del carico e della dimensione della sezione.

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, 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. Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. All’interno dell’applicazione troverai un ampio database con numerose tipologie di legno massiccio e lamellare e i relativi parametri di resistenza da utilizzare nel calcolo. I parametri di resistenza saranno calcolati in automatico, applicando tutti i coefficienti correttivi per durata del carico, umidità del materiale e dimensione della sezione.

Classi di Servizio e Coefficienti Correttivi

La dipendenza dei parametri di resistenza del materiale dalle condizioni ambientali avviene mediante tre classi di servizio definite dalla Normativa Tecnica NTC2018:

1. Classe di servizio 1: è caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che non superi il 65%, se non per poche settimane all’anno;
2. Classe di servizio 2: è caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che superi l’85% solo per poche settimane all’anno;
3. Classe di servizio 3: è caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.

Le azioni di progetto devono essere assegnate ad una delle classi elencate sopra. Le proprietà di resistenza del legno massiccio e del legno lamellare dipendono dalla durata del carico. Al crescere della durata del carico, diminuiscono le proprietà di resistenza del materiale. Le condizioni ambientali e la durata del carico influiscono sui valori di resistenza del legno massiccio e lamellare, riducendoli o amplificandoli attraverso il coefficiente kmod definito dalla Normativa Tecnica. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di kmod che corrisponde all’azione di minor durata.

La resistenza a flessione e a trazione del legno massiccio e lamellare dipende anche dalla dimensione della sezione. Se la sezione dell’elemento strutturale oggetto di verifica ha un’altezza minore rispetto all’altezza standard del provino, è possibile incrementare la resistenza a flessione e a trazione del materiale fino ad un massimo del 30% per il legno massiccio e del 10% per il legno lamellare. Tale incremento di resistenza avviene mediante il coefficiente kh prescritto dalla Normativa Tecnica.

Comportamento e Verifiche Strutturali

Nell’analisi e verifica di elementi strutturali in legno, bisogna considerare un comportamento del materiale di tipo elastico-lineare fino a rottura. Il legno massiccio e il legno lamellare sono materiali strutturali caratterizzati da una spiccata anisotropia. Le resistenze a compressione e trazione in direzione ortogonale alla fibratura sono molto più basse rispetto alle corrispondenti resistenze in direzione parallela alla fibratura.

Il legno per uso strutturale presenta una particolarità per la verifica a flessione. Per tale verifica, una volta calcolata la tensione massima sollecitante analizzando la sezione in campo elastico, tale tensione andrà confrontata con un’apposita tensione resistente per flessione, determinata sperimentalmente e non con la tensione resistente a compressione in direzione parallela alla fibratura, come si potrebbe intuitivamente pensare. 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.

Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura. Ad esempio:

• elementi con prevalente comportamento assiale (controventi o appartenenti a travature reticolari) sono verificate 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 da effettuare previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 sono:

1. di trazione parallela alla fibratura;
2. di compressione parallela alla fibratura;
3. di pressoflessione/tensoflessione;
4. di taglio;
5. di taglio e torsione;
6. di stabilità;
7. di deformabilità.

Struttura in legno lamellare: relazione di calcolo

Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: R_d = (k_mod·R_k)/γ_M ≥ S_d dove:

• R_k 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 k_h (di cui al §11.7.1.1 D.M. 2018);
• k_mod 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 k_mod sono forniti nella Tab. 4.4.IV D.M. 2018);
• γ_M è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale, i cui valori sono riportati nella Tab. 4.4.III D.M. 2018.

Nella seguente relazione tecnica, 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.

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