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. In questo articolo ti spieghiamo cos’è il legno lamellare, come viene prodotto e perché è così adatto per applicazioni all’aperto.
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 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.
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. 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.
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. 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. Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine.
Nella 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 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.
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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. 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.
La produzione del legno lamellare
Breve Cenno Storico
L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci. 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. Una svolta radicale si ebbe dalla coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio. Nella seconda metà degli anni ’90 (dal 1996 in poi), sono state realizzate le prime strutture in un nuovo modo di pensare il legno lamellare.
Vantaggi e Superiorità rispetto al Legno Massiccio
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.
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, ma soprattutto per concezione strutturale. Per questo è spesso utilizzato in ambito architettonico e strutturale.
Quali sono i vantaggi del legno lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
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- Resistenza a flessione e trazione: offre prestazioni meccaniche elevate.
- 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: ideale per applicazioni esterne.
- 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.
Perché scegliere il Legno Lamellare per l'Esterno
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. Inoltre, 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.
Trattamenti e Protezione nel Tempo
Il legno lamellare può essere trattato con diverse finiture per garantire durabilità e estetica nel tempo. Le due finiture principali sono:
Di seguito una tabella comparativa dei trattamenti più comuni:
| Finitura | Caratteristiche principali | Durata stimata | Rinnovo |
|---|---|---|---|
| Impregnante all’acqua | Penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. Ideale per mantenere l’aspetto naturale. | 1-3 anni | Ogni 1-3 anni (in base all'esposizione) |
| Smalto coprente | Più spesso e protettivo, forma una pellicola resistente agli agenti atmosferici. Il risultato è una struttura esteticamente moderna. | Fino a 5 anni | Ogni 5 anni |
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.
Resistenza al Fuoco e Fenomeni di Degrado
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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Il Degrado causato dagli Agenti Atmosferici
Analizzando un elemento strutturale di legno massiccio o di legno lamellare incollato, messo in opera in equilibrio igroscopico con l’ambiente, l’effetto delle intemperie può essere descritto in modo semplificato come un’azione ciclica ed irregolare di essiccazione ed umidificazione del materiale. L’azione diretta dell’acqua piovana sulla superficie esposta porta ad un assorbimento dell’acqua nella zona della sezione immediatamente sottostante alla superficie (in genere limitata a pochi millimetri di profondità): ne consegue un elevato gradiente di umidità e, a causa del rigonfiamento della zona superficiale, la presenza di coazioni che possono portare ad un collasso locale del materiale.
Dopo la cessazione delle precipitazioni, in presenza di irraggiamento solare diretto, questa zona superficiale tende a riportarsi rapidamente in equilibrio igroscopico con l’ambiente, rilasciando acqua all’esterno. Il fenomeno di essiccazione è accelerato dalla maggiore conducibilità termica del legno umido e questo determina un ritiro maggiore della zona superficiale rispetto alle zone interne. Di conseguenza nella zona di superficie, già in presenza di collassi locali per compressione, si formano facilmente delle fessurazioni, anche di piccole dimensioni, ma permanenti e irreversibili.
Le fessurazioni superficiali rimangono presenti anche nel caso di ritorno dell’umidità del legno nelle condizioni iniziali, facilitando la penetrazione dell’acqua, con le precipitazioni successive, più in profondità nella sezione. Il fenomeno ciclico di degrado appena descritto prosegue quindi per strati sempre più profondi, aggravato da un aumento progressivo ed inevitabile dell’umidità del legno, in quanto l’assorbimento dell’acqua è comunque più rapido rispetto all’essicazione del materiale. Il contenuto di acqua può anche facilmente superare il limite del 20% all’interno della sezione, contribuendo all’instaurarsi di condizioni favorevoli allo sviluppo di funghi.
Identificazione del Degrado
Per identificare il degrado o la presenza di alterazioni, la penetrazione della punta all’interno del legno dipende dalla massa volumica e dall’eventuale presenza di funghi e di vuoti (gallerie d’insetti etc). La velocità con cui un’onda elastica si propaga in un solido è funzione della densità, del modulo di elasticità, del coefficiente di Poisson e quindi è sensibile allo stato locale del mezzo in cui l’impulso si propaga. La presenza di eventuali alterazioni biologiche o di cavità interne, prevede una perforazione eseguita a 90° rispetto alla fibratura del legno. In caso contrario è necessario ridurre la sezione resistente della trave. È importante chiedersi: Quali prove effettuare? In che numero? E in che posizione?
Design, Libertà Progettuale e Sostenibilità
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. Questo lo rende 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.
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. Offre economicità e leggerezza nelle costruzioni, specialmente rispetto al cemento armato.
Applicazioni del Legno Lamellare
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.
Vengono utilizzate travi in legno lamellare per costruire case e ville a basso consumo energetico. Ad esempio, numerosi ponti pedonali e ciclabili sono stati realizzati esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare in diverse località.
Tipologie di Legno Lamellare e Materiali Utilizzati
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. In linea generale, le specie legnose maggiormente utilizzate sono le conifere:
- abete rosso e bianco;
- larice;
- pino;
- douglasia.
Anche faggio e frassino possono essere impiegati per la produzione di legno lamellare. 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).
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.
Calcolo e Verifiche Strutturali nel 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. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio. Se in qualità di progettista strutturale ti incuriosiscono i vantaggi di questo materiale per la realizzazione di nuovi elementi strutturali, comprendere le metodologie di calcolo è fondamentale.
La produzione del legno lamellare
Tipologie di Verifiche Strutturali
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 (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 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
È possibile reperire relazioni di calcolo e tabulati di strutture in legno lamellare, che riportano 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.
Differenza tra Legno Massiccio e Lamellare in Progettazione
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, ma con scarsa differenza tra altezza e base. Una trave lamellare, invece, generalmente ha sezioni rettangolari il cui rapporto tra base e altezza è molto sbilanciato verso l’altezza. Il vantaggio di avere una sezione più alta che larga sta nel fatto che influisce maggiormente sul valore di resistenza.
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.