Dunque, iniziamo subito con l’aumentare le nostre competenze sul legno. La direzione più promettente nel settore del legno è considerata la produzione e l'uso di lamellare. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio.
Introduzione al Legno Lamellare
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.
In legno lamellare ha un nome GLT internazionale istituito - legno lamellare, che può essere tradotto come "legno lamellare". Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. Il più vantaggiosa laminato qualità bordo risiedono nel fatto che, contrariamente al legno massiccio omogenea, il composito fornisce la capacità di ottenere un prodotto con la qualità specifica di resistenza, aspetto e dimensioni. Questo è possibile solo a seguito della rimozione di difetti da taglio o foratura difetti legname solido.
Il legno lamellare di alta qualità si contraddistingue per l'elevata capacità portante, la grande stabilità dimensionale e la libertà di definizione delle forme dei componenti in legno. Rispetto agli altri materiali il legno lamellare possiede una solidità meccanica e resistenza alla putrefazione e bruciamento. I vantaggi del legno lamellare consistono nella tecnologia della sua produzione.
Cenni Storici e Sviluppo
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, incollati diversi tipi di legno e bambù. L'idea stessa dell'articolazione con l'aiuto di un cuneo di legno sbarra è attribuita a Philibert, artista e architetto.
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Antichi architetti barocchi, che hanno anche costruito case di tronchi, hanno ampiamente utilizzato soffi curvi e connessi con cunei o spline prodotti. Non fanno eccezione gli antichi mastri falegnami della vecchia Russia, che erano ben noti queste tecnologie. L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci.
Dopo molti secoli, vale a dire dal XIX secolo, strutture in legno ad arco hanno cominciato a raccogliere dalle singole parti tra loro e fissate con fascette metalliche. Nel XIX secolo Migneron e Wiebeking misero a punto un sistema che prevedeva un arco con lamelle formate da travi curvate a freddo e tenute a pressione mediante staffe metalliche. Otto Hetzer, maestro d'ascia dalla Germania, nel 1906 (22 giugno) è stato onorato di ricevere il brevetto nazionale per la produzione di piegati fattorie incollati, numerazione due o più stecche, con il numero 197773. Una svolta radicale si ebbe dalla coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio.
Il Processo Produttivo del Legno Lamellare
La produzione del legno lamellare è un processo lungo e interessante, che 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.
Selezione e Preparazione delle Lamelle
I tronchi tagliati vengono segati in tavole, le quali dopo vengono essiccate in un'apposita camera d'essiccazione. 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.
Vale a dire che le lamelle subiscono un primo controllo visivo (oppure con scanner speciali per i componenti di legno) che ne identifica i difetti. Un operatore (oppure lo stesso scanner) li evidenzia e invia la lamella ad una macchina troncatrice che elimina la parte difettosa. Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. I denti possono essere tagliati parallelamente o trasversalmente ad una trave di aereo. Questa fase è considerata la più responsabile di tutto il processo di fabbricazione di LVL (laminated veneer lumber, un tipo di lamellare).
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Dal tronco al lamellare
Incollaggio e Lavorazione Finale
Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. Per realizzare l’incollaggio fra le lamelle bisogna sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione viene effettuata in apposite presse. L’operazione di posizionamento delle lamelle e di chiusura della pressa deve essere fatta il più rapidamente possibile per evitare che la colla cominci a indurire. Per la chiusura delle presse si procede dal centro verso le estremità.
Dopo aver incollato, il prodotto è profilato sui quattro lati su macchine speciali e infine, che porta alla dimensione desiderata. La fase finale della produzione di LVL, vi è una scheda ciotole coronarici su attrezzature speciali. I lamellari duo e trio hanno le lamelle esterne incollate con gli anelli annuali di accrescimento contrapposti fra loro.
Essenze Lignee e Classificazione
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).
Per la produzione delle lamelle si utilizzano soprattutto le conifere: abete rosso, abete bianco, pino e larice, però possono essere impiegate anche le latifoglie, come il faggio, il frassino, il rovere. Sul territorio della Repubblica di Belarus del legno incollato principalmente da pino silvestre o abete. La società «Archiline» usa il pino proveniente dalla regione di Vitebsk, regione settentrionale della Repubblica di Belarus. Il pino è un materiale ecologico ed un perfetto materiale edile per la costruzione delle case in legno lamellare. La patria del legno lamellare si considera la Finlandia. Là cominciarono a produrre legno lamellare circa 30 anni fa'.
Classi di Resistenza
La Norma Uni EN 1194 prevede di utilizzare lamelle aventi la classe di resistenza C24 in esterno, combinate con lamelle C16 per la parte interna della trave. In una trave lamellare le sollecitazioni a flessione sono nulle in mezzaria e massime in periferia, come evidenziato dal grafico delle tensioni.
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Tipologie di Adesivi Impiegati
Ci sono alcune caratteristiche quando si incollano le barre. La direzione delle fibre (o corone circolari) è impostata in direzione opposta l'una dall'altra.
- Resorcinolo: Di colore scuro, è utilizzato per diversi disegni o all'esterno di edifici, nonché per le zone con alta umidità atmosferica o il contatto diretto con l'acqua (ad esempio per legno da bagno, ponti, servizi di costruzione navale). È utilizzato principalmente negli Stati Uniti o in Giappone.
- Melamina: Con cucitura chiara (trasparente), questo adesivo è utilizzato per estendere le lunghezze ed è ampiamente impiegato nel territorio russo e in Europa.
- EPI-sistema: Con una consistenza adesiva trasparente. Come regola, è impiegato nella fabbricazione di piccoli pezzi o motivi per i progetti di case di legno, ed è il consumatore stesso Giappone e Russia.
- Poliuretano: Classificato come incolore e rapidamente solidifica. Il bonding rapido consente di aumentare la produzione e ridurre il processo di essiccazione, poiché il legno detiene il 18% di umidità.
Aziende come Casco Systems, Dynea e BASF producono gli adesivi più comuni, a base di resine melaminiche e formaldeide. Per la produzione di una scheda laminata si può usare la colla marca KLEIBERIT PUR adesivo 507,0. Questo igroindurente monocomponente adesivo reattivo a base poliuretanica avente un'elevata resistenza alla temperatura e all'acqua.
Legno Lamellare vs. Legno Massiccio
Il legno massiccio pone dei limiti alla dimensione della sezione trasversale e alla lunghezza dell’elemento strutturale da realizzare. Una trave in legno massiccio ha solitamente una sezione quadrata, circolare o rettangolare. Talvolta il legno massiccio viene anche definito legno massello. C’è una sottile differenza fra questi due elementi: il legno massello è la porzione di legno estratta dal durame, la parte più interna del tronco.
A differenza del legno massiccio omogeneo, il composito fornisce la capacità di ottenere un prodotto con la qualità specifica di resistenza, aspetto e dimensioni, grazie alla rimozione dei difetti da taglio o foratura del legname solido.
Vantaggi e Campi di Applicazione del Legno Lamellare Strutturale
Come abbiamo già capito, il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio. Economicità e leggerezza sono vantaggi chiave nelle costruzioni, rispetto al cemento armato.
I tecnici consigliano di utilizzare il legno lamellare per la costruzione di una casa in condizioni climatiche sfavorevoli, nonché per case a più piani per via del ritiro minimo e della stabilità al carico. Sebbene il processo di produzione di LVL sia più complesso, il costo di produzione è pienamente giustificato dalla qualità dei prodotti, dall'affidabilità e dalla lunga durata.
Elevata Capacità Portante e Stabilità
Le travi di legno lamellare incollato sono elementi strutturali prodotti in stabilimenti industriali aventi spazi interni, dedicati alla produzione, mediamente grandi dato che le dimensioni del prodotto finito possono raggiungere anche i 50 metri di lunghezza. Il legno lamellare di alta qualità si contraddistingue per l'elevata capacità portante, la grande stabilità dimensionale e la libertà di definizione delle forme dei componenti in legno. L'innovazione nella sua forma migliore si traduce in travi diritte, con controfreccia e in forme speciali, capaci di grandi luci.
Vantaggi Costruttivi e Energetici
Tra i vantaggi del legno lamellare si annoverano la costruzione rapida e a secco, la lavorazione con utensili semplici, l'elevata resistenza al fuoco e resistenza chimica, e le buone proprietà termoisolanti. La relativamente bassa caratteristica di conduttività termica della casa di LVL è notevole; ad esempio, una parete di LVL spessa 20 cm perde cinque volte meno calore rispetto allo stesso spessore della parete costruita in mattoni e 13 volte inferiore alla parete di cemento armato. È un materiale da costruzione naturale, rinnovabile e riciclabile.
Campi di Applicazione Comuni
Il supporto in legno è fondamentale per l'ingegneria. L'uso di LVL è ampiamente utilizzato per la fabbricazione di strutture portanti dei tetti complessi, tetti personalizzati di centri commerciali, ponti di legno, piste di ghiaccio, circhi, stazioni ferroviarie e altri. Non meno ampio uso di GLT è nella costruzione di oggetti tradizionali in legno. 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.
Esempi di Applicazione
- Case mono- e plurifamiliari
- Edifici residenziali e direzionali multipiano
- Edifici pubblici e amministrativi
- Immobili agricoli
- Immobili industriali e capannoni
- Impianti per il tempo libero e palazzetti dello sport
Settori di Impiego
- Capriate e strutture di tetti anche a vista
- Travi portanti ad ampia campata anche in forme speciali
- Montanti e colonne
- Strutture di copertura o sistemi portanti a griglia
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.
Mini-lamellari in Legno di Larice
I mini-lamellari in legno di larice sono elementi versatili tra le tipologie di legno da costruzione disponibili. Grazie all’incollaggio a più strati, questo prodotto in legno è stabile nelle dimensioni e non presenta torsioni o curvature. I settori di impiego coprono tutte le applicazioni nell’ambiente esterno, dalla sottostruttura per facciate, terrazze e balconi fino a pali per recinzioni, disparate strutture in legno e per l’uso in giardino. Sono ideali per sottostrutture e applicazioni all’aperto, essendo legname da costruzione piallato e smussato. Il tipo di legno larice assicura una lunga durata.
Affrontare un Mito: La "Respirazione" delle Case in Legno Lamellare
Il mito della zona residenziale di legno dice di essere "respira" cattivi a causa degli strati adesivi tra le assi di legno. Tuttavia, la relativamente bassa caratteristica di conduttività termica della casa di LVL ne fa una scelta efficiente. Il legno emana un odore gradevole e ha proprietà lenitive e di benessere, escludendo i benefici della costruzione. È difficile rimanere indifferenti alla bellezza della struttura realizzata con materiali di legno. La casa, costruita in legno, dice lo stato alto proprietario. Egli è l'epitome di affidabilità, naturalezza e bellezza. Gli svantaggi della struttura del legno sono così piccoli che la maggior parte dei loro piccoli numeri sono stati superati, e il loro numero non può essere confrontato con il numero di carenze di case costruite in pietra, mattoni, blocchi di calcestruzzo o cemento.
Normative e Strumenti di Progettazione
La pubblicazione delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, di cui al D.M. 17 gennaio 2018, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 42 del 20 febbraio 2018, Supplemento Ordinario n. 8, consolida quanto già normato precedentemente per le costruzioni in legno. Alcuni aspetti delle nuove NTC 2018 tendono ad avvicinare queste all’Eurocodice 5. I principali punti di riferimento della odierna normativa tecnica, per quanto attiene alle costruzione di legno, sono i capitoli 4.4, 7.7 e 11.7.
Al capitolo 4.4 (Costruzioni di legno) si considerano strutture portanti quelle realizzate con elementi di legno strutturale (legno massiccio, segato, squadrato oppure tondo) o con prodotti strutturali a base di legno (legno lamellare incollato, pannelli a base di legno) assemblati con adesivi oppure con mezzi di unione meccanici, eccettuate quelle oggetto di una regolamentazione apposita a carattere particolare. La norma può essere usata anche per le verifiche di strutture in legno esistenti purché si provveda ad una corretta valutazione delle caratteristiche del legno e, in particolare, degli eventuali stati di degrado. Sempre al capitolo 4 sono state modificate le tabelle 4.4.IV e 4.4.V, sia per quanto riguarda la indicazione delle norme di prodotto sia per alcuni coefficienti in esse riportate.
Software di Calcolo per Strutture in Legno
Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Grazie a Woody potrai eseguire verifiche di resistenza e di stabilità allo Stato Limite Ultimo per elementi sollecitati a flessione, pressoflessione, taglio e torsione e verifiche allo Stato Limite di Esercizio.
Esiste software professionale in versione Windows, come quello dedicato ai Solai e tetti in legno lamellare e massiccio, che permette il calcolo di tetti piani o inclinati. Questo software include funzionalità per:
- Analisi strutturale
- Azioni e combinazioni
- Verifiche di resistenza
- Calcolo e relazione tecnica
- Piano di manutenzione
Questi strumenti sono aggiornati con le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (D.M. 17 gennaio 2018) e Circolare applicativa (C.M. 21 gennaio 2019, n. 7), nonché con le norme UNI EN 14080:2013 (Strutture di legno - Legno lamellare incollato e legno massiccio incollato - Requisiti), UNI EN 19951-1:2014 (Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 1-1: Regole generali - Regole comuni e regole per gli edifici) e UNI EN 338:2016 (Legno strutturale - Classi di resistenza).