Il Legno Lamellare: Stabilità, Resistenza e il Principio Anti-Imbarcamento

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. 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, il legno lamellare 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.

In pratica, il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle.

Il Principio alla Base della Stabilità: Addio all'Imbarcamento

Quando si parla di strutture in legno eleganti ma robuste, le travi in legno lamellare sono ormai uno standard. Il legno lamellare è composto da lamelle, provenienti da piante diverse, incollate insieme per rendere i listoni di legno più resistenti e stabili. Il legno lamellare nasce dall’incollaggio strutturale di più lamelle selezionate, essiccate e orientate nello stesso verso.

Questo processo riduce difetti naturali come nodi critici e torsioni, aumentando significativamente la resistenza e la stabilità rispetto al legno massello a parità di sezione. Le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave. I lamellari duo e trio, ad esempio, hanno le lamelle esterne incollate con gli anelli annuali di accrescimento contrapposti fra loro.

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Il risultato è che le travi lamellari uniscono la bellezza del legno alla prevedibilità dei materiali ingegnerizzati, eliminando gran parte dei problemi di instabilità tipici del legno massiccio, come l'imbarcamento.

Produzione e Selezione delle Lamelle

Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. 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.

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. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate.

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. Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione), disposti alternando il senso delle fibre perpendicolarmente. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio.

Tutto il processo di lavorazione, dalla selezione del tronco fino alla trave finita, è regolato e controllato da sofisticati sistemi computerizzati che sorvegliano la qualità del materiale dall’origine fino al prodotto finito. Il legno non è un materiale uniforme, ogni pianta ha le sue peculiarità e ogni asse ha le sue caratteristiche di colore e venatura. Non è che una tavola vale l’altra. In più, questo processo permette di fare un’accurata selezione del legno per usare l’essenza più adatta in base al tipo di infisso da realizzare.

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Tipologie di Legno Lamellare

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.

Alcune essenze non esistono in lamellare, perché se stagionati hanno una stabilità molto elevata.

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.

Vantaggi del Legno Lamellare: Resistenze e Prestazioni

I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale.

Proprietà Meccaniche e Dimensionali

• elevata resistenza a flessione e trazione;
• 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;
• 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.

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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Sostenibilità e Resistenza al Fuoco

• basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo;
• facilmente riciclabile;
• alta resistenza al fuoco.

Applicazioni Versatili nel Mondo delle Costruzioni

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.

Le travi lamellari sono versatili: ambienti interni, esterni riparati e coperture. Per esempio, tetti e coperture: dalle abitazioni private ai capannoni, il lamellare consente capriate eleganti e ampie campate. Sono perfetti anche per porticati e pergolati per creare zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati. Vengono utilizzate travi in legno lamellare per costruire case e ville a basso consumo energetico.

La Qualità del Legno Lamellare: Estetica e Struttura

Oggi parliamo di travi lamellari e vediamo assieme cosa sono, quali sono le loro caratteristiche e perché preferirle alle classiche travi massicce. Le travi lamellari si definiscono “GL”, ovvero “glued laminated”, in italiano “a lamelle incollate”. Le lamelle sono delle tavole di spessore 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate che vengono incollate assieme per formare la trave lamellare della sezione desiderata. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari.

Classificazione di Resistenza (GL)

Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza e portata della trave. Quelli che si usano solitamente sono i GL24H, dove “24” indica la resistenza della trave (alla flessione) ed è definita dalla Normativa Europea di riferimento. Esistono, però, anche delle classi superiori (28, 30 e 32), che indicano travi che, a parità di sezione, hanno una portata maggiore e che quindi resistono maggiormente alle sollecitazioni. Come detto solitamente si utilizza il GL24H, mentre le classi superiori vengono usate saltuariamente e solitamente per lavori particolari.

“H”, che sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24). Esistono infatti anche travi GL24C dove “C” sta per “combined” (combinato), ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media da comunque 24. 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. La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata. Prestazioni strutturali elevate: le classi (es. GL24h, GL28h) garantiscono portate elevate e prevedibili.

Per chiarire le differenze tra le classi di resistenza, è utile considerare la seguente tabella:

Classe	Significato	Descrizione
GL24H	H = Homogeneous	Tutte le lamelle utilizzate nella trave hanno la stessa portata (es. 24 N/mm²).
GL24C	C = Combined	Le lamelle sono di classi di portata differenti ma la media delle loro resistenze assicura la classe di resistenza finale della trave (es. 24 N/mm²).

Aspetti Estetici: Trave Vista o Industriale

La normativa europea che definisce la classificazione delle travi, fissa unicamente lo standard qualitativo per quanto riguarda la resistenza/portata che devono avere. Non valuta l’estetica della trave (che è intrinseca nella qualità) a meno che i difetti di quest’ultima non ne compromettano la portata. Ciò nonostante esistono due tipologie di travi lamellari: vista o industriali.

• Le travi lamellari qualità “vista” non devono presentare macchie, nodi scappati al di sopra di un determinato diametro. Sono tollerate lievi fenditure, ma solo di pochi millimetri (non devono inficiarne la resistenza).
• Le travi lamellari qualità “industriale”, invece, devono semplicemente soddisfare i requisiti di legge relativamente alla portata.

Come potete vedere le travi lamellari non sono tutte uguali e, da un punto di vista puramente estetico, differiscono molto da fornitore a fornitore. Le nostre travi lamellari commercializzate e lavorate sono di produzione austriaca e qualità “a vista”. Il nostro fornitore, Weinberger, è un’azienda storica, sul mercato da oltre 160 anni, sinonimo non solo di qualità, ma anche di innovazione e rispetto ambientale. Le loro travi lamellari sono in abete rosso di provenienza alpina, le lamelle sono a fibra fine in modo da garantire un’ottima qualità “vista”. Una qualità elevata che riescono a mantenere costante tutto l’anno. Le travi lamellari da noi utilizzate sono incollate con colle poliuretaniche prive di formaldeide e con un umidità media del 12%.

Calcolo Strutturale e Normative di Riferimento

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.

Nella pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘. I materiali utilizzati nella modellazione sono individuati da una sigla identificativa ed un codice numerico (gli elementi strutturali richiamano quest’ultimo nella propria descrizione). L’analisi SISMICA della STRUTTURA che viene realizzata è del tipo dinamico modale, ed è possibile realizzare strutture principali caratterizzate da archi a due o tre cerniere e struttura secondaria costituita da puntoni.

Verifiche Strutturali Essenziali

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:

1. di trazione parallela alla fibratura;
2. di compressione parallela alla fibratura;
3. di pressoflessione/tensoflessione;
4. di taglio;
5. di taglio e torsione;
6. di stabilità;
7. 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.

Relazione di Calcolo e Strumenti Software

Per la struttura in legno lamellare è possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura elaborata con il software calcolo strutturale legno. Nella 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.

Tra le normative di riferimento, si includono:

• D.M. Infrastrutture Min. Interni e Prot. Civile;
• Circolare 4/07/96, n.156AA.GG./STC. istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche relative ai <>” di cui al D.M. 16/01/96;
• Circolare 10/04/97, n.65AA.GG. istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche” di cui al D.M.;
• UNI EN 1991-2:2005 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 2: Carichi da traffico sui ponti;
• UNI EN 1995-2:2005 Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 2: Ponti;
• UNI EN 1997-1:2005 Eurocodice 7 - Progettazione geotecnica - Parte 1: Regole generali.

Perché Preferire il Legno Lamellare al Legno Massiccio

La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) né nel breve, né nel lungo periodo. Non ci saranno cali, torsioni, curvature, fenditure tipiche di una trave massiccia e, se inserita in un muro, nel tempo non si avrà un antiestetico e anti-performante distacco (come avviene nelle travi massicce) dovuto al restringimento della trave.

La trave lamellare è stabile nel tempo, facile da lavorare e posare in opera. Non c’è un limite di sezione o lunghezza, si possono avere anche travi curve o a boomerang. Questo porta a domandarsi: ha ancora senso basare la scelta di un’azienda sul fatto che abbia o meno il magazzino di stagionatura del legno? Il bello del lamellare è che non chiede molto.

Per la manutenzione, oli e cere possono essere usati per una mano più “materica” e calda. È importante ricordare che umidità e ventilazione sono fondamentali: il legno ama respirare. Le connessioni, come staffe e bulloneria, vanno dimensionate con cura. Un consiglio pratico è che un taglio di testa inclinato e ben protetto allunga la vita della trave esposta. Per la prevenzione dei bio-attacchi, se si sospettano fori o polverino, è bene intervenire subito.

Le travi lamellari non “impongono” uno stile: lo accompagnano. I prezzi delle travi in legno lamellare variano per specie, classe, sezione, lavorazioni, finitura e accessori (piastre, tiranti, staffe). Anche logistica e condizioni di cantiere contano, ed è importante scegliere la classe giusta (ad es. GL24h o GL28h) e la finitura (vista o industriale) in base all’uso finale e al budget. Le travi in legno lamellare sono una scelta tecnica e poetica allo stesso tempo: solide, calde, personalizzabili.

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