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. Questo materiale si configura quindi come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito.
Noi siamo grandi estimatori di questa tecnica. Vediamo insieme le sue caratteristiche, i vantaggi di costruire con il legno lamellare e le sue numerose applicazioni, specialmente per gli ambienti esterni come le logge.
Che cos'è il Legno Lamellare?
Il legno lamellare (o glulam) è un materiale strutturale composto da lamelle di legno massiccio incollate tra loro in senso longitudinale. È un prodotto industriale, ottenuto incollando a caldo e sotto pressione tavole di legno utilizzabili per uso strutturale, stabilizzate per le caratteristiche igrometriche. Glulam deriva dal nome inglese del prodotto, "glued laminated timber", e si tratta fondamentalmente di una trave realizzata con diversi strati di legno.
Processo di Produzione
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.
- Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate. 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 ed essiccate artificialmente.
- Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione). 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.
- Le maggiori lunghezze sono raggiunte attraverso giunti a pettine (finger jointing); i vari strati vengono piallati e incollati con una lavorazione continuamente controllata in modo da garantire la capacità portante dell’elemento finito.
- La colla è molto importante nella produzione di travi, in quanto deve garantire la resistenza e la durata dei morsetti, dato che queste travi sono elementi strutturali. Gli adesivi utilizzati sono melaminici, poliuretanici o resorcinici. Gli adesivi melaminici (melamina-urea formaldeide MUF) e poliuretanici danno linee di adesione bianche, mentre gli adesivi resorcinici danno linee di adesione più scure e marroni.
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. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio.
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Tipi di Legno Utilizzati
Per la produzione delle lamelle si utilizzano legni provenienti da conifere (abete rosso, abete bianco, pino e larice) o latifoglie (faggio, frassino, rovere). 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. Di conseguenza in Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice (quest’ultimo molto più costoso).
Differenze con il Legno Massello e il CLT
A differenza del legno massello, il legno lamellare ha meno difetti naturali (come nodi o fessurazioni) ed è più resistente a deformazioni, flessioni e spaccature. Il legno lamellare nasce dall’esigenza di superare i limiti del legno massiccio sia per dimensioni in lunghezza, sia per sezioni. Con la segatura a strisce si riducono le tensioni nel legno e si eliminano i difetti e i nodi. Un sistema ancora più avanzato è rappresentato dal sistema XLAM, pannelli in legno a strati incrociati (CLT, Cross Laminated Timber).
Il legno lamellare incrociato (chiamato anche CLT, Cross Laminated Timber) è un pannello in legno multistrato massiccio, prefabbricato e su larga scala. I pannelli di legno lamellare vengono impilati trasversalmente ad angoli di 90 gradi e incollati in posizione. Leggero ma molto resistente, possiede prestazioni acustiche, antincendio, sismiche e termiche superiori. Questo tipo di legno è anche veloce e facile da installare, e non genera quasi nessun rifiuto in loco, per cui si dimostra ottimale per l'ambiente, offrendo flessibilità progettuale e basso impatto ambientale.
Strettoi per travi lamellari SPL - Ormamacchine
Vantaggi del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale.
Resistenza Meccanica e Leggerezza
Il legno lamellare ottiene un alto grado di resistenza alla flessione e alla trazione. 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. Le travi lunghe, ottenute allungando le lamelle, hanno una capacità portante molto elevata e possono essere utilizzate per costruire edifici con campate molto ampie e pochi puntoni verticali di sostegno. In questo modo si possono ottenere travi spesse diversi metri e lunghe oltre 50 metri.
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Un altro vantaggio è il peso molto inferiore a parità di resistenza meccanica. Il peso specifico del legno lamellare è 1/5 rispetto a quello del cemento armato, a ciò si sommano le prestazioni elastiche. A seconda della specie utilizzata, il peso specifico può variare da 400 a 600 kg/mc (le travi in abete rosso hanno un peso specifico medio di 430 kg/mc). Questa leggerezza si traduce in una 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).
Confronto di Peso a Parità di Resistenza
| Materiale | Peso relativo rispetto al Legno Lamellare | Peso specifico medio (esemplificativo) |
|---|---|---|
| Legno Lamellare | 1x | 400-600 kg/mc |
| Acciaio | +20% | N/A |
| Cemento Armato | +600% (o 5x il volume a parità di peso) | 2500 kg/mc |
Ad esempio, una trave con peso specifico di 600 kg/mc ha la stessa resistenza di una trave in cemento armato con peso specifico di 2500 kg/mc.
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. Bruciature di legno non cambiano le sue proprietà, per cui anche se all'esterno c'è uno strato di legno carbonizzato, all'interno il legno ha le stesse proprietà meccaniche. Nel caso delle travi lamellari, il legno brucia all'esterno, ma è molto difficile superare gli strati adesivi, quindi avanza molto lentamente.
Comportamento Sismico e Stabilità Dimensionale
Alle prestazioni elastiche si sommano le 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. La sovrapposizione delle lamelle parallelamente alla fibra determina una maggiore elasticità. Le costruzioni realizzate su travi lamellari hanno una resistenza ai terremoti molto più elevata grazie all'elevata elasticità delle travi. 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.
Uno dei principali vantaggi del legno lamellare è la sua stabilità dimensionale. Questo significa che, anche con variazioni di temperatura e umidità tipiche degli spazi esterni, il materiale mantiene forma e integrità molto meglio rispetto al legno massello. Ha un’alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici.
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Isolamento Termo-Acustico e Traspirabilità
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. Ha una capacità isolante molto alta.
Resistenza Chimica
Sono resistenti all'azione della maggior parte degli acidi, dell'ossidazione, dell'ammoniaca o dei derivati del cloro. Per questo motivo vengono utilizzati nella costruzione di allevamenti di animali (ammoniaca), piscine (cloro), nelle saline o nella costruzione di depositi di sale o carbone.
Versatilità Progettuale ed Estetica
Le travi lamellari sono il sogno degli architetti perché non pongono nessun limite alla progettazione. Possono essere diritte o curve, sottili o molto spesse, corte o lunghe. Il legno lamellare è perfetto per progetti su misura. È possibile realizzare forme curve, tetti inclinati, travature ampie e strutture personalizzate in base agli spazi disponibili. 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.
Sostenibilità Ambientale
Altro aspetto non trascurabile è quello della sostenibilità, rappresentando un materiale che rispetta criteri ambientali essendo un materiale proveniente da risorse rinnovabili. Il legno lamellare permette di rispettare l’ambiente e di costruire con un’etica sostenibile. È un materiale eco-sostenibile: viene ricavato da legno certificato, riduce gli sprechi rispetto al massello ed è completamente riciclabile. Il legno è un materiale rinnovabile e contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2. Inoltre, è facilmente riciclabile e la sua lavorazione non provoca particolari consumi energetici. Ha un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo.
Rapidità di Messa in Opera e Durabilità
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 leggerezza e la versatilità del legno ne permettono molteplici applicazioni, con possibilità di assemblare la struttura a secco e in tempi rapidi. Il legno lamellare, particolarmente apprezzato per le travi che possono assumere forme e lunghezze notevoli, può essere utilizzato anche per edifici multipiano e anche la resistenza al tempo è migliorata dal processo di ingegnerizzazione del materiale che assume forme compatte e meno aggredibile da parte di agenti patogeni. 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.
Applicazioni del Legno Lamellare
La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. 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.
Strutture Esterne: Logge, Tettoie, Pergole
Quando si tratta di realizzare strutture solide, durature e dall’aspetto naturale per esterni, il legno lamellare è una delle scelte migliori sia dal punto di vista tecnico che estetico. Sempre più utilizzato per tettoie, pergole, carport e gazebo, questo materiale unisce bellezza e resistenza, mantenendo un’anima naturale. La stabilità dimensionale e la resistenza agli agenti atmosferici lo rendono ideale per logge in aderenza o indipendenti, offrendo soluzioni durature e di grande impatto estetico.
Edifici e Grandi Opere
Il legno lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. Viene applicato nella bioedilizia 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, anche multipiano
L’impiego del legno lamellare si è diffuso in molteplici ambiti, in particolare nelle costruzioni pubbliche e nei grandi edifici commerciali, negli stadi e negli impianti sportivi. Anche in ambito residenziale non mancano gli esempi di grandi edifici realizzati in legno, anzi, negli ultimi anni sono aumentati i grattacieli sostenibili che hanno scelto questo materiale. 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.
Riqualificazione e Consolidamento
Il legno lamellare gioca un ruolo importante anche nelle ristrutturazioni di solai, soppalchi e coperture. I solai in legno hanno un’ottima prestazione dal punto di vista acustico e riescono a controllare le vibrazioni con ottime prestazioni statiche, con risultati straordinari anche nel campo del recupero di solai perché il rinforzo di solai in legno con travi nuove consente di aumentare la resistenza della struttura assicurando i livelli di sicurezza necessari in forma supplementare rispetto alla struttura esistente, senza sostituirla, come suggerito anche dalle NTC 2018 (le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 17.01.2018): “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”.
Trattamenti e Manutenzione per l'Uso Esterno
Per le strutture esposte agli elementi, come le logge, la protezione del legno lamellare è fondamentale. Grazie al trattamento con impregnanti o smalti specifici per l’esterno, il legno lamellare può durare nel tempo senza perdere le sue caratteristiche meccaniche ed estetiche. Una struttura in legno lamellare ben progettata e trattata richiede pochissima manutenzione.
Il legno lamellare può essere trattato con due finiture principali:
- Impregnante all’acqua: penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. È ideale per mantenere l’aspetto naturale e va rinnovato ogni 1-3 anni, soprattutto nelle parti esposte al sole.
- Smalto coprente: più spesso e protettivo, forma una pellicola resistente agli agenti atmosferici. La durata è maggiore, fino a 5 anni. Il risultato è una struttura esteticamente moderna, simile a un mobile.
In entrambi i casi, sono disponibili tantissimi colori ed è possibile ritoccare solo le parti più esposte (di solito colonne e testate dei travetti), mentre le parti interne della struttura, essendo protette dal tetto, necessitano raramente di manutenzione. In fase di ritocco, puoi usare lo stesso colore di impregnante per uniformare la struttura, ma attenzione: il risultato potrebbe essere leggermente più scuro. In alternativa, puoi optare per un impregnante o finitura trasparente per mantenere il tono originale.
Normative e Calcolo Strutturale
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. Nella pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘. Le NTC 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.
Normative di Riferimento
Le normative tecniche utilizzabili per la progettazione di strutture in legno lamellare sono:
- UNI 90504 “Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi in legno”
- 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.
- 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. 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 inserire le lamelle con gli anelli annuali di accrescimento rivolti nello stesso senso o in maniera contrapposta.
Verifiche di Calcolo Strutturale
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
Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd dove: Rk è il valore caratteristico della resistenza del materiale; kmod è il coefficiente correttivo che tiene conto dell’effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del carico sia dell’umidità della struttura; γM è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale. Il coefficiente di sicurezza CS è calcolato con la relazione: CS = Rd/Sd.
Per questa ragione, è consigliabile affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come software di calcolo strutturale legno, con cui è possibile modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura.