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. Queste lamelle vengono sovrapposte e legate tra loro mediante collanti ad alta resistenza, dando origine a elementi di forma e dimensione prestabilita. Si tratta di un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle, le quali 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. Il legno lamellare è costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi, come l'elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso e la lenta combustione in caso di incendio. 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. Non è quindi un legno che nasce spontaneamente in natura, ma 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. Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione.
Il Processo Produttivo del Legno Lamellare
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Con il termine "travi lamellari" si intendono pezzi per costruzioni in legno, prodotti da assi di abete rosso essiccate in modo tecnico, nelle quali sono stati tagliati i difetti che ne avrebbero compromesso la compattezza, quali ad esempio i nodi, le sacche di resina e le inclusioni di cortecce grandi. 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.
A differenza del normale legname da costruzione, che può torcersi, deformarsi e ritirarsi a causa di un'essicazione non controllata (causando fessurazioni e anermeticità), con la produzione di travi lamellari le lamelle, già prima dell'incollaggio, vengono essiccate in modo tecnico fino a raggiungere un'umidità del legno del 12% e successivamente piallate. Questo processo controllato assicura che il ritiro del legno, causa comune di danni da umidità, sia minimizzato. Le travi lamellari mostrano, attraverso la loro lavorazione, migliori caratteristiche rispetto al legno massello, per l'assenza di torsioni a lungo termine, e perché la tendenza alle fessurazioni risulta ridotta al minimo.
Vantaggi e Proprietà del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici e riguardano aspetti tecnici, ecologici e strutturali:
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- Resistenza e Versatilità: Offre resistenza a flessione e trazione, ed è versatile, potendo essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Le travi lamellari mostrano una maggiore resistenza ed una rigidità più elevata rispetto al normale legno da costruzione.
- Leggerezza ed Economicità: Ha un peso specifico inferiore a 500 kg al m³ (circa l’80% in meno rispetto al cemento armato), il che si traduce in 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). L'economicità e leggerezza nelle costruzioni sono evidenti rispetto al cemento armato.
- Capacità Isolante e Resistenza agli Agenti Atmosferici: Possiede una capacità isolante molto alta e 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. Il peso inferiore delle costruzioni in legno reca enormi vantaggi in zone sismiche, accresciuti dalla maggiore elasticità del materiale e dagli elementi di giunzione utilizzati. A differenza del cemento armato che è rigido e tende a cedere rapidamente in caso di rottura, il legno offre una maggiore resilienza.
- Resistenza al Fuoco: Nonostante il legno sia annoverato tra i materiali da costruzione infiammabili, in virtù delle sue proprietà, in caso d’incendio esso presenta un comportamento relativamente vantaggioso. Il legno, utilizzato come elemento costruttivo compatto, mostra un'elevata resistenza al fuoco, giacché solo la parte esterna viene carbonizzata, mentre la sua struttura interna si mantiene intatta. Con le costruzioni di legno è possibile soddisfare anche le classi di protezione antincendio più elevate.
- Basso Impatto Ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, ha un basso impatto ambientale ed è facilmente riciclabile.
- Efficienza Costruttiva: Grazie all’elevato grado di prefabbricazione dei componenti in legno, è possibile realizzare in pochi giorni un progetto di costruzione. Sul cantiere sono necessari elevatori molto più leggeri rispetto a quelli che servirebbero per il cemento armato. La movimentazione ed il collegamento di componenti nelle costruzioni in legno sono effettuabili molto rapidamente e non necessitano di tempi di essiccazione o indurimento. Con le odierne lavorazioni con centro taglio si è nell’ambito dell’High-Tech, laddove la precisione è di gran lunga superiore rispetto a quella del cemento armato.
Legno e sostenibilità
Applicazioni e Tipologie di Legno Lamellare
La versatilità del legno lamellare 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.
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.
Un esempio concreto di queste applicazioni è il ponte pedonale e ciclabile costruito esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare alle foci del fiume Todino in provincia di Teramo. Le travi lamellari in legno di abete rosso, ad esempio, sono adatte per realizzare tetti, pergole, carport e manufatti per esterno.
Tipologie di Essenze e Classificazioni
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. 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. In linea generale, quelle maggiormente utilizzate sono le conifere:
- 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). Questa tipologia di trave è costituita da lamelle di 40 mm.
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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.
Dimensioni e Specifiche delle Travi Lamellari
Le travi lamellari sono un materiale di elevata qualità, particolarmente apprezzate per le numerose possibilità di impiego e caratteristiche. Le travi lamellari mostrano una maggiore resistenza ed una rigidità più elevata rispetto al normale legno da costruzione, raggiungendo lunghezze fino a 18 metri e dimensioni fino a 240 x 1.240 mm.
Di seguito, alcune dimensioni comuni delle travi lamellari in abete, con una lunghezza barra intera standard di 13,50 mt:
| Dimensioni (sezione) | Lunghezza barra intera |
|---|---|
| 8×12 cm | 13,50 mt |
| 8×16 cm | 13,50 mt |
| 10×14 cm | 13,50 mt |
| 12×12 cm | 13,50 mt |
| 12×16 cm | 13,50 mt |
| 12×20 cm | 13,50 mt |
| 14×20 cm | 13,50 mt |
| 14×24 cm | 13,50 mt |
| 16×16 cm | 13,50 mt |
| 16×20 cm | 13,50 mt |
| 16×24 cm | 13,50 mt |
| 16×32 cm | 13,50 mt |
| 20×24 cm | 13,50 mt |
| 20×40 cm | 13,50 mt |
| 24×36 cm | (Variabile, non specificata) |
Calcolo Strutturale e Verifiche Normative
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, è consigliabile affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software 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.
Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla sua funzione nella struttura. Ad esempio:
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- 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
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.
Nei tabulati di calcolo, per ogni tipo di verifica e per ogni elemento interessato, sono riportati i valori delle resistenze e delle sollecitazioni che hanno dato il minimo coefficiente di sicurezza, calcolato generalmente con la relazione: CS = Rd/Sd. È possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con software specifici. In questa relazione tecnica, per la parte in legno, vengono riportate le caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale, la classe di servizio, la sensibilità del legno alla variazione di umidità e l'influenza di questa sulle caratteristiche di resistenza e di deformabilità, e infine, le modalità di verifica secondo quanto prescritto dalla normativa tecnica.
Standard di Qualità e Durabilità
Le travi lamellari Mosser, ad esempio, sono un prodotto di marca utilizzabile senza problemi in diversi contesti e realizzate con la più moderna tecnologia di produzione. Il legno lamellare è costituito da almeno due lamelle incollate ed essiccate tecnicamente. Nella normativa europea sono definite le diverse classi di resistenza. La classe di resistenza standard dei prodotti Mosser è la GL 24c, considerata la classificazione più economica e più gradevole alla vista, creabile idealmente con il materiale grezzo disponibile. Su richiesta è disponibile con sovrapprezzo anche la classe di resistenza GL 24h. Per componenti con requisiti di resistenza più elevati, vengono offerte, su richiesta e per determinate sezioni trasversali, anche le classi di resistenza GL 28c (a partire da 140/320 mm) e GL 30h (a partire da una larghezza di 120 mm).
Per l'incollaggio delle travi lamellari e degli elementi per solaio in legno lamellare, si utilizza una colla di resina melamminico-ureica. L'incollaggio è impermeabile e resistente agli agenti atmosferici e forma delle giunzioni di colla chiare che non diventano scure. I moderni impianti di centro taglio permettono di lavorare i componenti con precisione e accuratezza millimetrica, fornendo elementi da costruzione in legno di massima qualità pronti per il montaggio. Per elaborare le richieste, è solitamente richiesto un file BVN o BVX, con possibilità di trasferimento dati da formati come IFC, SAT, DXF o DWG.
Per quanto riguarda la durabilità, se si protegge bene il legno dall’azione degli agenti atmosferici attraverso misure costruttive (tettoie, copertina in lamiera di finestre, ecc.), questo può conservarsi in maniera praticamente illimitata. È importante soprattutto che in nessun’area della costruzione possa formarsi umidità o condensa. La protezione costruttiva del legno è la misura più efficace con cui è possibile prolungare notevolmente la durata di vita di una costruzione in legno. Se ciò non è possibile, sono necessarie misure chimiche appropriate, come un trattamento della superficie per mezzo di vernice o vernice trasparente, che protegge il legno dalle radiazioni UV e da eventuale umidità.