Il legno lamellare rappresenta uno dei materiali più interessanti tra quelli di tipo strutturale perché potenzia le capacità costitutive del legno in quanto si ottiene incollando lamelle parallelamente alla loro venatura, ottenendo un alto grado di resistenza. È un prodotto industriale, ottenuto incollando a caldo e sotto pressione tavole di legno utilizzabili per uso strutturale, stabilizzate per le caratteristiche igrometriche. Il legno lamellare viene realizzato in maniera prefabbricata e, rispetto a strutture di tipo tradizionale, garantisce: rapidità di messa in opera, minore impatto ambientale, risparmio economico. La direzione più promettente nel settore del legno è considerata la produzione e l'uso di lamellare. Il legno lamellare ha un nome internazionale istituito GLT (Glued Laminated Timber), che può essere tradotto come "legno lamellare".
Il Processo di Produzione del Legno Lamellare
Il processo di fabbricazione del legno lamellare si distingue dalla produzione del tronco cilindrato per la quantità e complessità delle operazioni. La produzione del legno lamellare inizia con il taglio di alberi. Per la produzione delle lamelle si utilizzano legni provenienti da conifere (abete rosso, abete bianco, pino e larice) o latifoglie (faggio, frassino, rovere).
Selezione e Preparazione delle Lamelle
Le lamelle, selezionate a vista e con speciali scanner che ne individuano eventuali difetti, hanno spessore omogeneo e sono ricavate da tondame fresco selezionato per classe di resistenza meccanica. Le tavole segate vengono essiccate artificialmente in apposite camere d'essiccazione ad un contenuto di umidità compreso tra 8 e 18% (la percentuale dipende dal tipo di colla o 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. L'ispezione automatica è preferibile, perché un'analisi più approfondita e più completa esclude l'inevitabile "fattore umano".
Giunzione e Incollaggio
Le maggiori lunghezze sono raggiunte attraverso giunti a pettine (finger jointing). Ai bordi le lamelle vengono giuntate attraverso macchina attrezzi con una lavorazione continuamente controllata in modo da garantire la capacità portante dell’elemento finito. Questa fase è considerata la più responsabile di tutto il processo di fabbricazione. I vari strati vengono piallati e incollati.
Tipologie di Adesivi
Ci sono alcune caratteristiche riguardo l'incollaggio. Il processo di incollaggio viene effettuato mediante incollaggio di pannelli individuali (o lame) che compongono i pacchetti di valore impostato.
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- Resorcinolo: Di colore scuro, è utilizzato per esterni di edifici o per zone con alta umidità o contatto diretto con l'acqua (es. bagni, ponti, cantieristica navale). È impiegato principalmente negli Stati Uniti o in Giappone.
- Melammina: Con cucitura chiara (trasparente), è utilizzato per estendere le lunghezze ed è ampiamente impiegato in Europa e nel territorio russo.
- EPI-sistema: Con una consistenza adesivo trasparente, è impiegato nella fabbricazione di piccoli pezzi o per progetti di case di legno a un piano, principalmente in Giappone e Russia.
- Poliuretano: È classificato come incolore e rapidamente solidifica. L'incollaggio rapido consente di aumentare la produzione e ridurre il processo di essiccazione, poiché il legno mantiene il 18% di umidità.
Dopo l'incollaggio, il prodotto viene profilato sui quattro lati con macchine speciali per raggiungere la dimensione desiderata. La trave passa il trattamento definitivo con le macchine dei migliori produttori mondiali di macchinari per la produzione del legname. Alla fase della preparazione conclusiva la trave di legno incollato viene profilata e segata in parti in conformità al progetto della casa di legno.
Proprietà e Vantaggi del Legno Lamellare
Resistenza Meccanica e Versatilità
Si ottiene così, grazie all’incrocio delle lamelle con venature contrapposte, un materiale composito con un’alta resistenza meccanica che consente una maggiore uniformità della resistenza della trave. Il legno lamellare incollato migliora le caratteristiche del prodotto naturale, degli eventuali difetti fisici, riuscendo così a coprire anche grandi luci, superando il limite della lunghezza dei tronchi degli alberi. Conserva inoltre i pregi del materiale di base ma si presta ad utilizzi più vasti, consentendo quindi di raggiungere lunghezze fino a 50 m, di poter essere curvato, rastremato, giuntato e combinato in maniera molto ampia. Inoltre, mentre le travi normali tendono ad avere una sezione quadrata, circolare o rettangolare con scarso rapporto tra i lati, le travi lamellari sono, invece, capaci di sviluppare una sezione con forma rettangolare più alta che larga che consente di avere una maggiore resistenza e di superare luci maggiori. La classe di resistenza a flessione viene indicata con la sigla GL e varia in relazione alla tipologia di specie legnosa e della modalità con la quale vengono inserite le lamelle con gli anelli annuali di accrescimento rivolti nello stesso senso o in maniera contrapposta.
Resistenza al Fuoco
Il legno lamellare ottiene anche un’ottima resistenza al fuoco perché si forma sulla superficie esterna uno strato carbonizzato che durante la combustione rallenta ed impedisce il procedere della stessa combustione in profondità; le travi non collassano, quindi, all’improvviso. Attraverso calcoli si può verificare la velocità di combustione e, in relazione a ciò, la durata di resistenza statica.
Leggerezza e Prestazioni Sismiche
Il peso specifico del legno lamellare è 1/5 rispetto a quello del cemento armato. A ciò si sommano le prestazioni elastiche, che consentono una maggiore flessibilità delle strutture, e ne fanno un’ottima soluzione in zone a rischio sismico. Le costruzioni realizzate dopo il terremoto del 1783 in Calabria, e realizzate con struttura in muratura con intelaiature in legno, erano state già pensate come la migliore soluzione per resistere ai terremoti, in quanto l’elasticità del legno è capace di assorbire le azioni sismiche, la presenza della muratura dà resistenza e rigidezza, mentre il telaio in legno assicura duttilità al pannello. Il terremoto del 1783 aveva fatto emanare ai Borbone un regolamento che, fondato sugli studi di Giovanni Vivenzio, proponeva il sistema della casa baraccata, realizzata con un doppio telaio in legno inserito nella muratura portante. Prove di laboratorio, che hanno riprodotto i pannelli in muratura con la medesima intelaiatura in legno, hanno dimostrato l’efficacia di questo metodo costruttivo.
Isolamento Termico e Acustico
Il legno permette una buona traspirabilità della struttura che migliora il comfort ambientale degli ambienti e consente anche di ottenere un ottimo livello di isolamento termico e acustico, grazie alle proprietà fonoassorbenti del materiale. I solai in legno hanno un’ottima prestazione dal punto di vista acustico e riescono a controllare le vibrazioni con ottime prestazioni statiche. La relativamente bassa caratteristica di conduttività termica delle case in legno lamellare è un vantaggio significativo.
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Confronto della Conduttività Termica
| Materiale della Parete | Spessore (cm) | Perdita di Calore Relativa (es.) |
|---|---|---|
| Legno Lamellare | 20 | 1x |
| Mattoni | 20 | 5x (maggiore) |
| Cemento Armato | 20 | 13x (maggiore) |
Estetica e Sostenibilità
Non si può trascurare l’indubbia resa estetica delle strutture in legno e l’ampia scelta di finiture e flessibilità nelle forme e nelle curvature realizzabili, mantenendo solidità e resistenza. Altro aspetto non trascurabile è quello della sostenibilità, rappresentando un materiale che rispetta criteri ambientali essendo un materiale proveniente da risorse rinnovabili. Il pino è un materiale ecologico ed un perfetto materiale edile per la costruzione delle case in legno lamellare. Le case costruite in legno trasmettono un senso di affidabilità, naturalezza e bellezza.
La produzione del legno lamellare
Un Balzo nel Tempo: La Storia 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 sottoposti alla deformazione), venivano incollati diversi tipi di legno e bambù. L'idea dell'articolazione con l'aiuto di un cuneo di legno fu applicata dall'artista e architetto Philibert. Prodotti curvi e collegati con cunei o spline furono ampiamente utilizzati da antichi architetti barocchi che hanno anche costruito case di tronchi. Non fanno eccezione gli antichi maestri falegnami della vecchia Russia, che erano ben noti 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 dalla Germania, si avvicinò molto di più 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) fu onorato di ricevere il brevetto nazionale per la produzione di capriate incollate e piegate, con numero 197773. La realizzazione di edifici plurisecolari multipiano in legno come le pagode giapponesi, fatte esclusivamente in legno, sfata ogni dubbio in merito alla durabilità del materiale, a patto che si tratti di materiale d’origine di qualità e di adeguata messa in opera.
X-LAM (CLT): L'Eccellenza Strutturale per le Pareti
Un sistema ancora più avanzato è rappresentato dal sistema XLAM, pannelli in legno a strati incrociati (CLT, Cross Laminated Timber). La tecnologia X-Lam reinterpreta il principio della muratura portante tradizionale, sostituendo l’elemento in laterizio con un pannello massiccio in legno a strati incrociati, capace di unire solidità, leggerezza e sostenibilità. I pannelli X-LAM, in inglese CLT (Cross Laminated Timber), sono pannelli di legno massiccio a strati incrociati, composti da più strati di lamelle (o tavole), sovrapposti e incollati uno sull’altro in modo che la fibratura di ogni singolo strato sia ruotata nel piano di 90° rispetto agli strati adiacenti. I singoli strati sono realizzati in tavole di legno di conifera, essiccate e selezionate, come per la maggior parte degli elementi strutturali in legno dove viene impiegato l’abete, in prevalenza abete rosso. Le tavole sono di spessore variabile fra i 19 e i 40 mm, larghe fra gli 80 ed i 260 mm.
Processo Produttivo dell'X-LAM
- Selezione e preparazione delle lamelle: Le lamelle (o tavole) vengono innanzitutto selezionate in base alla classe di resistenza e sottoposte a un controllo automatico tramite scanner e raggi X, per individuare ed eliminare eventuali difetti. Successivamente, le lamelle vengono giuntate di testa per raggiungere le lunghezze desiderate, garantendo continuità e uniformità strutturale.
- Formazione degli strati: Le lamelle vengono quindi incollate affiancandole una all’altra, dando forma ai singoli strati di tavole che comporranno il pannello finito.
- Incollaggio incrociato degli strati: Gli strati così ottenuti vengono incollati tra loro incrociando le fibre a 90°, creando un elemento monolitico in legno prefabbricato e stabile.
Il risultato è un pannello X-Lam ad alte prestazioni, composto per il 99,4% da legno e solo per lo 0,6% da colla, che unisce la naturalità e leggerezza del legno massello a eccellenti caratteristiche di stabilità dimensionale, funzionalità architettonica e prestazioni tecniche.
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Vantaggi Specifici dell'X-LAM
- Stabilità dimensionale: Grazie alla disposizione incrociata degli strati del pannello, i fenomeni di rigonfiamento e ritiro del legno sono ridotti a un livello trascurabile.
- Comportamento a diaframma: La struttura a strati incrociati dei pannelli consente di scaricare il carico su tutti i lati. È possibile impiegare i pannelli con funzione di diaframma o per realizzare elementi a sbalzo sollecitati in due direzioni o anche elementi con appoggio puntuale.
- Impiego universale: Gli elementi in legno lamellare a strati incrociati sono adatti per la costruzione di pareti, solai e tetti. Grazie alla loro stabilità dimensionale, non cedono e si possono tagliare a misura, il che riduce al minimo le tolleranze di costruzione.
- Prefabbricazione su misura: I pannelli sono prefabbricati su misura, eseguendo in fabbrica anche i tagli per ricavare le necessarie aperture (per finestre, porte, scale, impianti) e l’assemblaggio (battentatura). 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.
Funzionamento Statico delle Strutture in X-LAM
L’utilizzo dei pannelli X-Lam (o CLT) per la realizzazione di pareti e solai dà origine a una struttura di tipo scatolare, nella quale ogni elemento contribuisce alla stabilità complessiva dell’edificio. Il pannello X-Lam può svolgere tutte le principali funzioni strutturali:
- Funzione di lastra (parete): Il pannello sostiene i carichi verticali e contrasta le azioni orizzontali dovute a vento e sisma, garantendo resistenza e rigidezza.
- Funzione di piastra (solaio): Grazie alla propria resistenza flessionale e a taglio nelle due direzioni del piano, il pannello è in grado di portare i carichi perpendicolari al suo stesso piano.
Gli elementi in X-Lam sono collegati tra loro in modo elastico e deformabile: le giunzioni trasferiscono le azioni di taglio, ma non quelle flessionali, consentendo al sistema di distribuire le sollecitazioni in modo uniforme e controllato.
Connessioni Strutturali nelle Costruzioni in X-LAM
Sviluppo delle Pareti in X-LAM
Le pareti in X-Lam possono essere costituite da uno o più pannelli, a seconda delle luci da coprire e delle esigenze strutturali del progetto. Nel caso di pareti composte da più pannelli, l’unione fra gli elementi viene realizzata direttamente mediante doppie viti autoforanti, inserite inclinatamente rispetto alla faccia del pannello. Questo sistema garantisce un accoppiamento solido e continuo tra i pannelli, assicurando la massima precisione, rigidezza e stabilità strutturale dell’insieme.
Fondazione e Connessioni alla Platea
Grazie alla leggerezza del sistema costruttivo, è sufficiente una fondazione superficiale - come una platea o un solaio controterra areato - oppure, quando è previsto, il solaio dell’interrato, che diventa il piano d’appoggio dell’edificio in legno. Sopra la fondazione viene realizzato un cordolo in cemento armato continuo, perfettamente livellato, su cui viene posata una membrana impermeabilizzante. Questa barriera separa il legno dal calcestruzzo, evitando la risalita dell’umidità e garantendo così la protezione e la durabilità nel tempo della struttura.
Il collegamento tra le pareti in X-Lam e il cordolo in cemento armato è un elemento essenziale per garantire la stabilità e la sicurezza sismica dell’edificio. Ha il compito di trasferire le sollecitazioni orizzontali (vento e sisma) alla fondazione, impedendo ogni possibilità di ribaltamento o scorrimento delle pareti. L’ancoraggio viene realizzato mediante piastre in acciaio fissate ai pannelli in X-Lam con viti o chiodi strutturali e al cordolo in cemento armato con barre filettate o tasselli meccanici sigillati con resine bicomponenti. Ogni collegamento è dimensionato in base al calcolo strutturale e alle verifiche sismiche previste dal progetto, assicurando la massima affidabilità dell’intero sistema costruttivo.
Connessione dei Solai Interpiano in X-LAM
Nei piani intermedi, i solai in X-Lam vengono realizzati con pannelli più spessi rispetto a quelli delle pareti, così da garantire maggiore solidità e comfort strutturale. Il collegamento tra pareti e solai avviene tramite piastre metalliche “hold down”, che evitano il ribaltamento delle pareti, e con viti o angolari che impediscono eventuali spostamenti orizzontali. Questi giunti meccanici rendono l’edificio un sistema unico e perfettamente integrato, capace di resistere in modo efficace a vento e sisma, mantenendo nel tempo la massima stabilità e sicurezza.
Connessione fra Pareti in X-LAM e Solaio di Copertura
La copertura può essere realizzata con pannelli in X-Lam oppure, quando richiesto dalle luci strutturali, con l’inserimento di travi rompitratta o travi in legno lamellare e tavolato. Il collegamento tra le travi in legno e le pareti verticali può avvenire tramite tasche di alloggiamento predisposte nei pannelli in X-Lam, oppure mediante scarpette metalliche fissate con viterie strutturali. Quando la copertura è realizzata direttamente con pannelli in X-Lam, il collegamento con le pareti avviene invece mediante viti e squadrette metalliche, garantendo la continuità strutturale e la stabilità complessiva dell’edificio.
Sigillatura Ermetica e Efficienza Energetica
Per garantire la perfetta sigillatura ermetica tra i pannelli in X-Lam vengono impiegate guarnizioni in EPDM specifiche per le giunzioni. La tenuta all’aria viene completata con la nastratura interna ed esterna di tutte le connessioni, utilizzando nastri mono-adesivi sigillanti ad alte prestazioni. Questo sistema assicura un isolamento continuo e controllato, rendendo l’edificio a prova di Blower Door Test, a beneficio del comfort abitativo e dell’efficienza energetica complessiva.
Normative e Certificazioni
Le normative tecniche utilizzabili per la progettazione di strutture in legno lamellare sono le norme: UNI 90504 “Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi in legno” e UNI ENV 1995-1-2 “Eurocodice 5 - progettazione di strutture di legno. parte 1-2 progettazione strutturale contro l’incendio”. La norma EN 14080, che consente di ottenere la marcatura CE, disciplina tutte le fasi di realizzazione del prodotto: selezione delle tavole, formazione dei giunti, tipologie e caratteristiche degli adesivi, prove da effettuare sulle singole lamelle e sul prodotto finale. Le NTC 2018 (le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17.01.2018) hanno introdotto anche novità per garantire il prodotto prefabbricato e la formazione dei Direttori di stabilimento dei Centri di lavorazione e dei Produttori di legno strutturale. Per quanto riguarda il recupero di solai, le NTC 2018 suggeriscono: “Per gli edifici storici, nel consolidamento di solai lignei sono genericamente preferibili, i diaframmi leggeri, di rigidezza non trascurabile, realizzati a secco, quali quelli ottenuti con doppio assito” e per le coperture “Per quanto riguarda le coperture, nelle costruzioni in muratura è in linea generale opportuno operare mediante il mantenimento dei tetti in legno per non incrementare le masse nella parte più alta dell’edificio”. La norma UNI EN 1194:2000 specifica il sistema di classi di resistenza del legno lamellare incollato di conifere per usi strutturali, con i valori caratteristici.
Sfatare i Miti: Il Legno "Respira"?
Il mito sulla "cattiva respirazione" delle case in legno a causa degli strati adesivi tra le assi di legno non tiene conto delle avanzate tecnologie attuali. Sebbene il processo di produzione sia più complesso, il costo è pienamente giustificato dalla qualità dei prodotti, dall'affidabilità e dalla lunga durata. Il legno, con il suo odore gradevole, possiede proprietà lenitive e di benessere, che si aggiungono ai benefici costruttivi. È difficile rimanere indifferenti alla bellezza della struttura realizzata con materiali di legno, che simboleggia affidabilità, naturalezza e bellezza. Gli svantaggi della struttura in legno sono così pochi che la maggior parte di essi sono stati superati, e il loro numero non può essere paragonato con le carenze delle case costruite in pietra, mattoni, blocchi di calcestruzzo o cemento.