Guida Completa al Legno Lamellare e alla Progettazione Sismica

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.

Cos'è il Legno Lamellare?

Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Queste vengono posizionate con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave e ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.

È 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.

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.

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. Tra i principali benefici si annoverano:

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• 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 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).
• 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.

Applicazioni e Tipologie di Legno Lamellare

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. 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.

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. 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.

Il Calcolo Strutturale e le Verifiche per il Legno Lamellare

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. Le analisi numeriche e le relative modellazioni sono strumento indispensabile per analizzarne il comportamento statico e garantire la stabilità delle stesse. 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 allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione:

Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd

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dove:

• Rk 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 kh (di cui al §11.7.1.1 D.M. 2018).
• 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 di resistenza degli elementi strutturali in legno sono riferite alla direzione della fibratura coincidente sostanzialmente con il proprio asse longitudinale e sezione trasversale costante. Le verifiche da effettuare previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 sono:

• di trazione parallela alla fibratura;
• di compressione parallela alla fibratura;
• di pressoflessione/tensoflessione;
• di taglio;
• di taglio e torsione;
• di stabilità;
• di deformabilità.

Quadro Normativo e Marcatura CE per il Legno Lamellare

Il settore delle costruzioni e di quelle in legno in particolare, negli ultimi anni ha vissuto un periodo piuttosto travagliato. Il quadro normativo applicabile è mutato rapidamente, con un susseguirsi di Ordinanze, Norme, Circolari Ministeriali e periodi di sovrapposizione con le norme precedenti. Il 1 luglio 2009 sono definitivamente entrate in vigore le Norme Tecniche per le Costruzioni che insieme alla Circolare Esplicativa n. 617 del 2 febbraio 2009, sono diventate l’unico riferimento normativo applicabile.

Marcatura CE: Un Passo Obbligatorio

La Marcatura CE è un procedimento obbligatorio per tutti i prodotti in legno soggetti alla disciplina della direttiva comunitaria di riferimento. La procedura di marcatura prevede anche l’intervento dell’Organismo Notificato, i cui certificati non sostituiscono la marcatura CE, ma ne sono parte integrante. Si rammenta che i principali prodotti in legno strutturale (Massiccio a sezione rettangolare; Legno lamellare) ormai coperti da normativa armonizzata europea (rispettivamente EN 14080 ed EN 14081).

La norma armonizzata di riferimento per la Marcatura CE del Legno Lamellare consiste nella UNI EN 14080:2013. Le caratteristiche delle travi in legno lamellare sono fissate dalla norma europea armonizzata UNI EN 14080 del 2013 che stabilisce i requisiti per il legno lamellare incollato che si usa nelle strutture portanti e fornisce i parametri per la valutazione di conformità e la Marcatura CE, obbligatoria dal 2012.

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La normativa non fissa la lunghezza minima delle assi, mentre stabilisce misure precise per lo spessore e la sezione trasversale: lo spessore finito delle lamelle deve essere tra 40 e 45 mm per elementi da costruzione diritti e non esposti a variazioni climatiche rilevanti (inseriti nelle classi di servizio 1 e 2) e di 35 mm per gli altri elementi, appartenenti alla classe di servizio 3. L'area massima della sezione trasversale, invece, deve essere tra 7500 e 12000 mm quadrati per le classi 1 e 2, e tra 6000 e 10000 per la classe 3.

Il legno rientra tra i prodotti che necessita di marcatura: si tratta di un materiale naturale condizionato fortemente dalle leggi fisiche basilari come l’umidità e la temperatura, che ne modificano le caratteristiche nel tempo. Inoltre, è un elemento che presenta tolleranze e superfici ruvide rendendo l’etichettatura particolarmente complessa. Per tale ragione, è importante scegliere il sistema di marcatura più adeguato e versatile, così da adattarsi alle diverse caratteristiche del materiale.

Riferimenti Normativi Specifici

Le Norme Tecniche per le Costruzioni dal 2005/2008 normano il legno lamellare. Dall'euro codice e ci sono le cnr206 ed i documenti Nicole ancora prima. Se la zona era sismica ci sono pochi dubbi sulla necessità di deposito, ma se non erro già dal 2003 praticamente tutta l'Italia era classificata come sismica.

Il motivo di questa maggiore “cautela” è spiegato nella Circolare esplicativa delle NTC n. 617 del 2 febbraio 2009: “Per tenere conto della particolare situazione italiana, che vede per la prima volta una regolamentazione delle costruzioni di legno, il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale gM ed il coefficiente di correzione kmod che tiene conto della durata del carico e dell’umidità del legno, assumono valori più cautelativi rispetto a quelli previsti da analoghe normative europee.”

Per le costruzioni in zona sismica le indicazioni integrative relative alle costruzioni di legno sono contenute nel § 7.7 delle NTC 2018. Questo capitolo riprende quasi interamente il contenuto del corrispondente Capitolo 8 dell’Eurocodice 8 (UNI EN 1998-1: Eurocodice 8 - "Progettazione delle strutture per la resistenza sismica - Regole generali, azione sismica e regole per gli edifici”), con alcune integrazioni specifiche riferite al caso italiano.

Per le caratteristiche fisiche (massa volumica) e meccaniche (proprietà di resistenza e di rigidezza) del legno si deve far riferimento ai valori caratteristici che risultano essere normalmente armonizzati con le classi di resistenza espressi dalla UNI EN 338. Le istruzioni CNR DT206 contengono alcuni argomenti specifici non trattati all’interno dell’Eurocodice 5 e caratteristici del patrimonio edilizio e architettonico del nostro Paese come il calcolo dei solai misti legno-cls, dei collegamenti con barre incollate e dei giunti di carpenteria.

Nuove Costruzioni in Legno e Sicurezza Sismica

Le nuove costruzioni in legno sono realizzate con tecniche e tipologie costruttive che hanno subito un’evoluzione rivolta essenzialmente alla prefabbricazione degli elementi strutturali e alla standardizzazione delle operazioni di montaggio. Gli edifici in legno possiedono generalmente adeguate capacità prestazionali nei confronti dei terremoti. Nonostante tali sistemi costruttivi siano raramente interessati da collassi strutturali, l’edificio può rivelarsi inadeguato agli effetti delle azioni sismiche nei confronti del danneggiamento e della richiesta di agibilità post-sisma.

Nell’approccio moderno alla progettazione sismica si applicano misure specifiche per limitare al massimo l’interruzione delle attività normalmente svolte nell’edificio, a seguito di un evento sismico con alta probabilità di accadimento, e per evitarne il collasso al verificarsi di terremoti con bassa probabilità di accadimento. Il livello di danneggiamento permette di esprimere un giudizio sull’operatività della struttura, sul suo stato di sicurezza, nonché sul raggiungimento/superamento della capacità finale a cui segue il collasso.

Progettazione Sismica e Fattori di Sovraresistenza

Il Paragrafo 7.7 disciplina la progettazione delle nuove opere soggette all’azione sismica. Infatti, per garantire il comportamento dissipativo ipotizzato occorrerà identificare per la struttura un meccanismo di collasso duttile globale e localizzare le zone dissipative in alcune delle connessioni mentre tutte le membrature e le restanti connessioni dovranno rimanere in campo elastico.

“Ai fini dell’applicazione dei criteri della progettazione in capacità, per assicurare la plasticizzazione delle zone dissipative (…), queste devono possedere una capacità almeno pari alla domanda mentre le componenti non dissipative (…) adiacenti, debbono possedere una capacità pari alla capacità della zona dissipativa amplificata del fattore di sovraresistenza γRd, di cui alla Tab. 7.7.I delle NTC”.

Alcuni dei valori sopra riportati differiscono lievemente da quelli elencati nelle tabelle 7.7.I. e 7.7.II delle NTC 2008, ora unificate in un'unica tabella che prevede anche per le strutture della prima riga la possibilità di essere progettate in CD“A” o in CD“B”.

“Qualora più tipologie strutturali, anche di materiali diversi, collaborino nella resistenza sismica (sistemi resistenti in parallelo), è possibile computare il contributo di entrambe le tipologie, purché nell’analisi sia adottato il fattore di comportamento con valore minore. È consentito realizzare una struttura in legno che sormonti una struttura realizzata con altra tipologia di materiale (calcestruzzo armato, muratura, acciaio, ecc.).”

In particolare, qualora sia presente un piano cantinato o seminterrato con pareti di calcestruzzo armato, esso può essere assimilato a struttura di fondazione dei sovrastanti piani in legno, nel rispetto dei requisiti di continuità delle fondazioni. In generale, nel caso in cui la sottostruttura possa essere considerata rigida rispetto alla sovrastruttura in legno, progettata come dissipativa, l’analisi delle azioni sulla sovrastruttura in legno può essere eseguita indipendentemente dalla sottostruttura, utilizzando i fattori di struttura nella Tabella 7.3.II delle NTC relativi alle strutture in legno.

Coefficienti di Sicurezza e Materiali Certificati

Il coefficiente ɣM è valutato secondo la colonna A della tabella 4.4.III. Si possono assumere i valori riportati nella colonna B della stessa tabella, per produzioni continuative di elementi o strutture, dal quale risulti un coefficiente di variazione (rapporto tra scarto quadratico medio e valor medio) della resistenza non superiore al 15%. Allo stesso modo, la nuova Circolare Esplicativa- riprendendo indirettamente quanto indicato dalla JCSS - riporta al par. 4.4.6.2: “Nella Tabella 4.4.III delle NTC sono forniti i valori del coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale. I valori appartenenti alla colonna “A” possono essere sempre adottati; i valori riportati in colonna "B" possono essere sempre adottati purché i materiali utilizzati siano prodotti secondo un sistema di qualità e quindi certificati secondo la lettera A) o C) (ETA) di cui al par. 11.1.”

Quindi nel caso di elementi incollati (quali ad es. legno lamellare e X-lam), oggetto di marcatura CE secondo le rispettive specifiche tecniche applicabili da cui risulti un controllo continuativo della produzione, questi possono essere attribuiti alla colonna B della tab. 4.4.III attraverso la seguente documentazione accompagnatoria. “Il fabbricante deve assicurare un sistema di controllo della produzione in fabbrica, tale da poter attribuire al prodotto i coefficienti parziali di sicurezza di cui al par. 4.4.6 delle NTC.”

Si ricorda che il termine “tipo di legname” si riferisce ad elementi in legno massiccio e a una sua precisa collocazione normativa definita all’interno della UNI 11035-1 “Legno Strutturale - Classificazione a vista dei legnami secondo la resistenza meccanica” (norma richiamata dalle medesime NTC). Il tipo di legname viene definito da parametri quali specie, provenienza e categoria.

Centri di Lavorazione e Attestato di Denuncia Attività

Il nuovo testo del par. 11.7 riprende, aggiornando le Norme con quanto previsto dal Reg. (UE) 305/2011. Il nuovo testo delle NTC precisa altresì che l’obbligo di Denuncia Attività per i Centri di Lavorazione è da ritenersi cogente sia nel caso di trasformazione di prodotti marcati CE, che di prodotti oggetto di qualificazione nazionale. L’attestato di Denuncia Attività è quindi da considerarsi come parte integrante della documentazione accompagnatoria. Gli stabilimenti nei quali viene effettuata la lavorazione degli elementi base per dare loro la configurazione finale in opera (intagli, forature, applicazioni su piastre metalliche, etc), sia di legno massiccio che lamellare, sono da considerarsi a tutti gli effetti dei Centri di lavorazione.

Il rilascio degli Attestati in questione rientra tra le attività effettuate dal Servizio Tecnico Centrale - Presidenza del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, comprese nel comma 9 dell’art. 7 della legge 1 agosto 2002, n.166. La legge di conversione n.98/2013 del D.L. n.69/2013 all'art 30 comma 5 bis ha esplicitamente indicato che le somme di cui sopra devono essere pagate anche dalle ditte (centri trasformazione acciaio, centri lavorazione legno) il cui attestato, rilasciato antecedentemente al 20.4.2013, sia senza scadenza.

Ai suddetti produttori il Servizio Tecnico Centrale, ultimata favorevolmente l'istruttoria, rilascia un Attestato di Qualificazione, recante il riferimento al prodotto, alla ditta, allo stabilimento, al marchio. Circa quest'ultimo aspetto, si precisa che ogni produttore deve depositare presso il Servizio Tecnico Centrale il disegno del proprio marchio, che deve essere impresso in modo permanente (a caldo, con inchiostro indelebile, mediante punzonatura, ecc.).

Esempio di Eccellenza e Certificazione: L.A. COST

L.A. COST offre un esempio di eccellenza nel settore, con diverse certificazioni che attestano la qualità e la conformità dei propri prodotti.

• La certificazione di Qualità UNI EN ISO 9001 attesta che le procedure di gestione seguite da L.A. COST per progettazione, produzione e costruzione sono conformi ad uno standard di eccellenza.
• La certificazione PEFC ST 2002:2020 (PEFC/18-31-888), anch’essa rilasciata da DNV GL, permette la tracciabilità del legno, proveniente esclusivamente da foreste ed impianti gestiti in modo responsabile e sostenibile, dal punto di vista ecologico, economico e sociale.
• Come da Decreto Ministeriale per le Infrastrutture del 14/01/2008, relativo alle “Norme Tecniche sulle Costruzioni”, L.A. COST garantisce la qualità dei suoi prodotti strutturali: Legno Lamellare con Certificato di conformità CE, rilasciato dall’organismo supervisore esterno CSI (facente parte dell’Istituto Italiano del Marchio di Qualità), che attesta la conformità della produzione del legno lamellare secondo i requisiti espressi nella norma europea armonizzata EN 14080 del 2013 (in vigore da Agosto 2015).
• Per i pannelli a fibre incrociate X-lam, attestato ETA-12/0318, che ne certifica la conformità della produzione in ottemperanza al CUAP 03.04/2006 per i prodotti in cross-laminated timber (XLAM) e Certificate of Constancy of Performance 0809-CPR-1093. L’organismo supervisore esterno che rilascia la certificazione ETA è: Eurofins - VTT Technical Research Centre of Finlad.

L.A. COST garantisce l’accurata selezione delle varie classi di resistenza del LEGNO, con l’utilizzo dell’impianto Microtec Golden Eye 702 in grado di eseguire la classificazione certificata delle tavole, in base alla norma UNI EN 14081. L.A. COST garantisce la rispondenza alle procedure obbligatorie di qualificazione ed accettazione delle caratteristiche dei prodotti in legno per impieghi strutturali, come da art. 11.7.10 del D.M. 14/01/2008, tramite il possesso dell’ Attestato di abilitazione alla lavorazione di elementi strutturali in legno, taglio, lavorazione e trasformazione di prodotti di legno e a base di legno per uso strutturale, rilasciata dal “Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici”. Inoltre L.A. COST è abilitata all’esecuzione dei lavori pubblici tramite il possesso dell’ Attestazione SOA di qualificazione all’esecuzione dei lavori pubblici nella categoria di opere specializzate OS32 “Strutture in legno”, fino alla IV-BIS classifica, ovvero per importi fino a 3.500.000,00 €, OG1 “Edifici civili e industriali”, fino alla III-bis classifica secondo l’allegato A del D.P.R. 34/2000.

Disponiamo di un ufficio tecnico interno di ingegnerizzazione e coordinamento che collabora con un pool di Architetti, Ingegneri, Termotecnici e Geometri in grado di progettare qualsiasi tipologia di struttura.

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