Negli ultimi decenni, il legno lamellare ha preso piede nel settore dell’edilizia, emergendo come una delle scelte più vantaggiose per la costruzione di edifici e altre strutture moderne. Questa crescente popolarità non è frutto di una moda passeggera, ma è dovuta ai numerosi vantaggi che il legno lamellare può offrire rispetto ad altri materiali da costruzione, come il cemento o l’acciaio. L’elemento distintivo del legno lamellare risiede nella sua struttura a strati, che gli conferisce una resistenza e una durabilità superiori rispetto al legno tradizionale.
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. É costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi (come elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso, lenta combustione in caso di incendio) e 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.
Cos'è il Legno Lamellare e Come Viene Prodotto
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Queste vengono posizionate con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave e ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione. Il lamellare si ottiene incollando fra loro delle tavole di legno (almeno tre) dette lamelle, sotto l’azione di una forza di pressione.
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. 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. Le lamelle sono delle tavole di spessore 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate che vengono incollate assieme per formare, appunto, la trave lamellare della sezione desiderata.
Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Le lamelle vengono attentamente essiccate in forni per ottenere quel grado di umidità necessaria per il tipo di struttura da realizzare e per la colla che andrà a comporre la trave.
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Perché il Legno Lamellare Supera i Limiti 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. Il legno massello è un materiale da costruzione che proviene direttamente dal tronco di un albero, ed è composto da un’unica tavola di legno. Sebbene il legno massello possa essere molto resistente e bello, è anche più soggetto a deformazioni naturali a causa dell’umidità, della temperatura e della presenza di nodi o fessurazioni.
Al contrario, il legno lamellare viene trattato per essere più stabile e durevole, grazie alla stratificazione incollata che ne minimizza le deformazioni. 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 antiperformante 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. Difetti congeniti della trave come fenditure, torsioni, curvature, e nodi cadenti vengono eliminati prima dell'incollaggio permettendo alla trave di avere una qualità e una resa estetica crescente col tempo. Le travi lamellari mostrano, attraverso la loro lavorazione, migliori caratteristiche rispetto al legno massello sulle grandi superfici, 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, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- Resistenza a flessione e trazione: La resistenza del legno lamellare è dovuta a vari fattori, tra cui la qualità del legno utilizzato, il processo di incollaggio e la disposizione degli strati. Ogni strato di legno viene selezionato in base alla sua resistenza e compatibilità con gli altri strati. Le fibre del legno sono disposte in modo che la forza e la resistenza siano distribuite uniformemente su tutta la superficie, riducendo al minimo il rischio di deformazione o rottura.
- Versatilità: Può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Questo tipo di struttura ha permesso di operare su costruzioni in legno, un tempo impossibili. È possibile realizzare forme curve, tetti inclinati, travature ampie e strutture personalizzate in base agli spazi disponibili.
- 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: Il legno lamellare è un ottimo isolante termico.
- Alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici: È più resistente rispetto al legno massello in termini di resistenza agli insetti e alla permeabilità dell’acqua.
- 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, è un materiale naturale e rinnovabile. Contribuisce a ridurre la quantità di CO2 nell’atmosfera.
- Facilmente riciclabile.
- Alta resistenza al fuoco: Pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare possono avere una resistenza al fuoco pari o superiore a quella di strutture in acciaio o di calcestruzzo armato. Infatti, nel legno lamellare la combustione avviene lentamente grazie al buon isolamento termico realizzato dallo strato superficiale carbonizzato.
Qualità e Tipologie di Legno Lamellare
Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Le essenze maggiormente utilizzate sono le conifere: abete rosso e bianco, frassino, larice, faggio, pino. In Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice.
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Il legno lamellare può essere classificato in base alla sua composizione e resistenza:
- Incollato omogeneo (GLH - Homogeneous): in cui le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza. Ad esempio, nel GL24H, "H" sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24).
- Incollato combinato (GLC - Combined): quando appartengono a differenti classi di resistenza. Ad esempio, nel GL24C, "C" sta per “combined”, ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media da comunque 24.
Classificazione di Resistenza e Qualità Estetica
Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza, 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.
La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata. 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 estetiche: vista o industriali.
- Travi lamellari qualità “vista”: non devono presentare macchie, nodi scappati al disopra di un determinato diametro. Sono tollerate lievi fenditure, ma solo di pochi millimetri (non devono inficiarne la resistenza).
- Travi lamellari qualità “industriale”: devono semplicemente soddisfare i requisiti di legge relativamente alla portata.
Applicazioni del Legno Lamellare nel Settore Edilizio
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. La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Non solo è resistente e durevole, ma offre anche un’eccezionale bellezza estetica. L’aspetto naturale del legno lamellare è un elemento che aggiunge un tocco di eleganza e calore agli ambienti.
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Nel settore residenziale, il legno lamellare viene utilizzato per la realizzazione di strutture portanti, come travi e solai. Grazie alla sua resistenza e alla capacità di coprire ampie distanze senza compromettere la stabilità, è particolarmente adatto per edifici a più piani, dove la forza e la stabilità sono essenziali. Inoltre, 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
Nel campo commerciale e industriale, il legno lamellare è utilizzato in strutture come teatri, musei, palazzetti dello sport, impianti sportivi e auditorium. Le sue proprietà meccaniche consentono di realizzare grandi spazi senza necessità di colonne di supporto, il che è particolarmente utile per edifici con grandi aree interne, come le sale di concerto o i centri commerciali. Una delle applicazioni più importanti del legno lamellare è nelle costruzioni all’aperto, come ponti e passerelle. La resistenza del legno lamellare alle sollecitazioni e la sua capacità di resistere agli agenti atmosferici, come pioggia, vento e umidità, lo rendono ideale per queste strutture. 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.
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. 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.
Verifiche agli Stati Limite Ultimi (SLU)
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.
Nel 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.
Sostenibilità e Impatto Ambientale del Legno Lamellare
Oltre ai suoi vantaggi strutturali e estetici, il legno lamellare è anche una scelta ecologica. Rispetto ad altri materiali da costruzione, come il cemento o l’acciaio, il legno lamellare ha un impatto ambientale significativamente inferiore. Il legno lamellare è un materiale naturale e rinnovabile. A differenza di materiali come il cemento e l’acciaio, la produzione di legno lamellare emette meno gas serra.
Inoltre, il legno è in grado di immagazzinare il carbonio, contribuendo così a ridurre la quantità di CO2 nell’atmosfera. L’uso di legno lamellare proveniente da fonti certificate e gestite in modo sostenibile garantisce che il materiale sia prodotto in modo responsabile, senza danneggiare le foreste. La lavorazione industriale consente un impiego più efficiente delle risorse naturali, riducendo l’impatto ambientale.
Trattamenti e Protezione per la Durabilità del Legno Lamellare
La durabilità del legno lamellare è una delle sue caratteristiche più apprezzate, soprattutto quando viene trattato con impregnanti di alta qualità. L’impregnante legno svolge un ruolo fondamentale nel migliorare la resistenza del legno lamellare. Il trattamento con impregnanti specializzati protegge il legno da danni causati dall’umidità, dai raggi UV e dagli insetti. Quando il legno lamellare viene trattato con un buon impregnante legno, la sua resistenza viene aumentata notevolmente.
Trattamenti per Ambienti Esterni
Per il legno lamellare esposto all’esterno, è consigliabile utilizzare impregnanti a base di solventi o naturali, poiché offrono una protezione superiore contro l’umidità, i raggi UV e la formazione di muffa. Gli impregnanti per legno lamellare sono formulati per penetrare nel materiale e proteggerlo da danni causati da fattori esterni. Il legno trattato con impregnante è meno suscettibile all’umidità e ai danni causati da funghi o muffa. Inoltre, il legno lamellare trattato con impregnanti specifici è molto più resistente agli attacchi di insetti e parassiti rispetto al legno massello. Il trattamento con impregnanti specifici contribuisce anche a migliorare la resistenza del legno lamellare all’acqua.
Il legno lamellare può essere trattato con due finiture principali per uso esterno:
- Impregnante all’acqua: penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. Ideale per mantenere l’aspetto naturale, va rinnovato ogni 1-3 anni, soprattutto nelle parti esposte al sole.
- Smalto coprente: più spesso e protettivo, forma una pellicola resistente agli agenti atmosferici. La durata è maggiore, fino a 5 anni. Il risultato è una struttura esteticamente moderna, simile a un mobile.
La durata della protezione fornita dall’impregnante dipende dal tipo di prodotto utilizzato, dalle condizioni ambientali e dalla qualità dell’applicazione. Sebbene il legno lamellare sia molto resistente, è importante effettuare una manutenzione periodica per garantire che il materiale rimanga in buone condizioni per molti anni.
Consigli per una Corretta Applicazione dell'Impregnante
Per ottenere i migliori risultati, è fondamentale applicare correttamente l’impregnante. Prima di applicarlo, è necessario preparare adeguatamente il legno lamellare, rimuovendo polvere e impurità e assicurandosi che la superficie sia asciutta. L’impregnante va applicato in strati uniformi, seguendo le istruzioni del produttore, e lasciato asciugare completamente prima di applicare un secondo strato. Un errore comune è applicare troppo impregnante o farlo in modo non uniforme. L’eccesso di impregnanti può causare accumuli di prodotto sulla superficie, creando macchie o una finitura irregolare.
È importante applicare l’impregnante in modo uniforme, seguendo le linee guida del produttore. Un altro errore comune è non preparare correttamente la superficie del legno prima di applicare l’impregnante. Il legno lamellare deve essere pulito e asciutto prima dell’applicazione, in modo che l’impregnante possa penetrare correttamente nel materiale. Dopo l’applicazione dell’impregnante, è fondamentale rispettare i tempi di asciugatura indicati dal produttore. Sì, è possibile applicare un altro strato di impregnante sul legno lamellare già trattato, a condizione che il trattamento precedente sia ancora in buone condizioni.