Il legno lamellare rappresenta una soluzione avanzata e versatile nel campo delle costruzioni moderne, combinando l'estetica e le proprietà naturali del legno con una maggiore resistenza e stabilità. Questo materiale, sempre più apprezzato in architettura e ingegneria, trova impiego in un'ampia gamma di applicazioni, dalle piccole strutture esterne a grandi opere pubbliche.
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. In questo articolo, approfondiremo le sue caratteristiche, il processo produttivo, i molteplici vantaggi e le applicazioni che lo rendono un protagonista nell'edilizia contemporanea.
Che cos'è il Legno Lamellare?
Il legno lamellare nasce dall'applicazione di due tecniche: la lamellazione e l'incollaggio. Il legno lamellare (o glulam) è un materiale strutturale composto da lamelle di legno massiccio incollate tra loro in senso longitudinale. 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.
Al tempo stesso, 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 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.
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. Per questo è spesso utilizzato in ambito architettonico e strutturale. Rispetto al massello, il lamellare garantisce maggior stabilità, grazie alla sua struttura omogenea. Le prime intuizioni risalgono già al XV e XVI sec. con la realizzazione di elementi compositi (ad es: catene di capriate o centine per controsoffitti curvi) fino ad arrivare al XIX sec. con la realizzazione di archi costituiti da pacchi di tavole curvate chiodate e bulloni passanti.
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Il Processo di Produzione del Legno Lamellare
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. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm.
Gli impianti per la produzione del lamellare dispongono di forni di essicazione: il legname è messo nelle celle di essiccazione e portato al grado di umidità necessario alla lavorazione richiesta. Le lamelle vengono selezionate, essiccate, piallate e incollate sotto pressione con colle resistenti all’umidità, dando vita a travi e elementi portanti dalla grande stabilità. 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.
Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Il legno lamellare incollato è un materiale da costruzione prodotto industrialmente tramite l’incollaggio di più strati di lamelle; queste ultime sono costituite da tavole di legno incollate di testa tramite giunti a dita.
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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, rendendolo una scelta privilegiata per molteplici tipologie costruttive.
Resistenza al Fuoco
Il legno lamellare presenta una eccezionale resistenza al fuoco, in quanto la sua superficie brucia e si carbonizza in modo uniforme formando uno strato protettivo che ritarda la propagazione delle fiamme agli strati interni. La combustione provoca una riduzione del materiale ma non delle sue proprietà meccaniche. Pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare hanno una resistenza al fuoco superiore a quella delle strutture in acciaio o in calcestruzzo armato. Infatti, nel legno lamellare, grazie al buon isolamento termico realizzato dallo strato superficiale carbonizzato, la combustione avviene lentamente: ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata. La struttura cede o crolla solo quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente diminuita da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante.
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Prestazioni Antisismiche
Il legno lamellare possiede ottime prestazioni antisismiche grazie all’eccellente rapporto fra peso specifico e resistenza statica. La straordinaria leggerezza del materiale (5 volte più leggero del calcestruzzo, armato, e 15 volte più leggero dell’acciaio) e la sua elevata resistenza meccanica consentono di contenere le sollecitazioni sismiche. Inoltre, la struttura in legno lamellare prevede un importante accorgimento per dissipare l'energia sismica: le connessioni semirigide. 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.
Isolamento Termico e Acustico per il Benessere Abitativo
Il legno lamellare, materiale perfettamente ecosostenibile ed a basso impatto ambientale, consente di risparmiare energia grazie alle sue ottime prestazioni termiche. Il basso grado di conducibilità termica infatti permette di ridurre notevolmente i fenomeni di condensa. Al benessere abitativo contribuiscono anche le proprietà di isolamento acustico del legno e la possibilità di realizzare strutture con grandi luci senza pilastri di sostegno. Infine, va rilevato il confort termoigrometrico connesso all’azione dell’umidità dell’aria svolta dal legno lamellare. Al confort derivante da una struttura in legno lamellare a chi vi soggiorna, si aggiunge anche un benessere di carattere psicologico, dovuto alla piacevolezza estetica, al fascino ed al calore esercitato dal legno.
Leggerezza, Stabilità e Resistenza agli Agenti Atmosferici
Il legno lamellare offre una notevole 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). Questo si traduce in economicità e leggerezza nelle costruzioni, rispetto al cemento armato. Grazie al basso peso specifico ed alla elevata resistenza, una struttura di copertura realizzata in legno lamellare ha ottime prestazioni in termini di resistenza alle sollecitazioni degli agenti atmosferici. 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. Presenta inoltre una notevole resistenza a flessione e trazione. Una normale trave in legno massello ha una sezione quadrata, circolare o rettangolare (ma con scarsa differenza tra altezza e base); una trave lamellare, invece, generalmente ha sezioni rettangolari il cui apporto tra base altezza è molto sbilanciato verso l’altezza. Il vantaggio di avere una sezione più alta che larga sta nel fatto che influisce maggiormente su questo valore di resistenza.
Libertà Progettuale ed Estetica
Dal punto di vista estetico, l’utilizzo di tavolame essiccato ed incollato consente di ridurre notevolmente le fessure da ritiro, fino a quasi renderle impercettibili. 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. Questa caratteristica, unitamente all’ottimo rapporto prestazioni meccaniche-peso del legno ed alla sua sostenibilità di produzione, rende il legno lamellare incollato particolarmente indicato per la realizzazione di strutture a grandi luci e con forme curve (ad es. coperture ed archi).
Eco-sostenibilità e Rispetto Ambientale
Il legno è materia viva ed ecologica che ha in sé l'armoniosità e la perfezione della natura. Utilizzarlo significa attingere ad una risorsa inesauribile, continuamente rinnovata in base alle esigenze della produzione. La tecnica del legno lamellare privilegia specie arboree autoctone a rapido accrescimento, provenienti da aree dell’Europa dove i boschi stanno aumentando sia come superficie, sia a livello di massa legnosa per ettaro. Tutto questo è certificato da enti preposti alla gestione sostenibile delle foreste. Inoltre, il legno lamellare è un materiale eco-sostenibile: viene ricavato da legno certificato, riduce gli sprechi rispetto al massello ed è completamente riciclabile. La lavorazione industriale consente un impiego più efficiente delle risorse naturali, riducendo l’impatto ambientale.
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| Caratteristica | Legno Lamellare | Cemento Armato | Acciaio |
|---|---|---|---|
| Peso Specifico | Molto leggero (fino all'80% in meno del c.a.) | 5 volte più pesante | 15 volte più pesante |
| Resistenza al Fuoco | Eccezionale (auto-protettivo) | Inferiore | Inferiore |
| Prestazioni Antisismiche | Ottime | Buone | Buone |
| Impatto Ambientale | Basso | Medio/Alto | Medio/Alto |
| Conducibilità Termica | Molto bassa (isolante) | Media | Alta |
Applicazioni del Legno Lamellare
La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Sempre più utilizzato per tettoie, pergole, carport e gazebo, questo materiale unisce bellezza e resistenza, mantenendo un’anima naturale. 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. È il materiale ideale per tettoie, pergole, porticati, pensiline, gazebo e altri elementi outdoor.
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. Come abbiamo già capito, il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. 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. Un esempio concreto è il ponte pedonale e ciclabile costruito esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare alle foci del fiume Todino in provincia di Teramo.
Tipologie di Legno Lamellare e Essenze Utilizzate
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. Altre specie comuni includono la douglasia. In Europa, viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice, che risulta essere più costoso. 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.
Trattamenti e Protezione nel Tempo
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: l'Impregnante all’acqua, che 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. Lo Smalto coprente, più spesso e protettivo, forma una pellicola resistente agli agenti atmosferici; la sua durata è maggiore, fino a 5 anni, e 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.
Progettazione Strutturale e Verifiche Tecniche
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, ti suggerisco di affidarti a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software calcolo strutturale legno, con cui puoi modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura. Per la realizzazione di qualunque tipologia di costruzione in legno, compreso quindi i tetti, deve obbligatoriamente essere utilizzato legno strutturale ovvero legno la cui qualità può essere classificata secondo i dettami delle Norme UNI.
Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura. Ad esempio: elementi con prevalente comportamento assiale, come 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 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 unioni o connessioni dei vari elementi si ottengono mediante intagli, opportunamente rinforzati con ferri piatti. Le capriate hanno la funzione di formare un punto di supporto al centro dell’edificio per l’installazione del trave di colmo.
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Approfondimenti sulle Verifiche allo Stato Limite Ultimo (SLU)
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. Nei tabulati di calcolo, per ogni tipo di verifica e per ogni elemento interessato dalla verifica, 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. Nella seguente relazione tecnica, relativamente alla parte in legno, vengono riportate le caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale, la classe di servizio, per poi tener conto della sensibilità del legno alla variazione di umidità e dell’influenza di questa sulle caratteristiche di resistenza e di deformabilità, e infine, le modalità di verifica secondo quanto prescritto dalla normativa tecnica. Puoi scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno.
Sfide e Buone Pratiche nella Costruzione con Legno Lamellare
Nonostante l’utilizzo del legno lamellare abbia solo qualche decennio di vita, quindi relativamente giovane rispetto alle secolari strutture in legno ubicate all’interno del nostro patrimonio architettonico, sono già presenti situazioni in cui appare palese, anche agli occhi poco esperti, uno stato di conservazione alquanto precario. D’altronde, non bisogna dimenticare che il lamellare si compone di elementi in legno massiccio il cui assemblaggio permette di superare limiti ingegneristici e architettonici, ma che al tempo stesso contribuiscono a mantenere caratteristiche analoghe come un comportamento igroscopico, anisotropo, a essere soggetto a variazioni di volume (ritiri e rigonfiamenti) e infine a essere degradato. Tuttavia, le cause di molti fallimenti non vanno attribuite alla natura organica del materiale, ma a un’errata progettazione o a un’errata esecuzione dell’opera; un dettaglio costruttivo sbagliato o dimenticato e rimandato durante la fase esecutiva, mette in luce la limitata conoscenza del progettista nell’utilizzo del materiale, così come un’errata realizzazione dell’opera presuppone la necessità di impiegare imprese altamente specializzate e con notevole esperienza nelle costruzioni in legno. Ed è proprio da qui che occorre trarre insegnamento per non ricadere più negli stessi errori.