Il Legno Lamellare: Un Materiale Innovativo per Costruzioni Sostenibili e Resilienti

Aumentare le nostre competenze sul legno è fondamentale, sia per professionisti che per appassionati. La mancata conoscenza delle basi non permette di valorizzare al meglio le creazioni e le strutture. Questo articolo si propone di esplorare in dettaglio il legno lamellare, un materiale composito ampiamente utilizzato nell'edilizia moderna, analizzandone le caratteristiche, i vantaggi e gli svariati ambiti di applicazione.

Cos'è il Legno Lamellare?

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.

Questo materiale nasce dall’esigenza di superare i limiti del legno massiccio sia per dimensioni in lunghezza, sia per sezioni, ma soprattutto per concezione strutturale. É 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.

Processo Produttivo del 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. Il legno lamellare nasce incollando tra loro tavole di legno già classificate per un uso strutturale.

Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Nello specifico si utilizzano assi in legno strutturali, sovrapposte e orientate in base alla direzione delle fibre, poi incollate a caldo e sotto pressione. Nella loro ricomposizione, sempre 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 vengono selezionate, essiccate, piallate e incollate sotto pressione con colle resistenti all’umidità, dando vita a travi ed elementi portanti dalla grande stabilità.

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Il Legno Lamellare Incrociato (CLT)

Un tipo specifico di legno lamellare è il legno lamellare incrociato, chiamato anche CLT (Cross Laminated Timber), un pannello in legno multistrato massiccio, prefabbricato e su larga scala. Un pannello di legno lamellare è costituito da diversi strati di assi di legno essiccate in forno, impilate in direzioni alternate, incollate con adesivi strutturali e pressate per formare un pannello solido, dritto e rettangolare. Il numero di strati che li compone è molto spesso dispari (di solito da tre a sette) e possono essere levigati o prefiniti prima della spedizione. Altra cosa da aggiungere è che i pannelli di legno lamellare vengono impilati trasversalmente ad angoli di 90 gradi e incollati in posizione.

Essenze Legnose e Classificazione del Legno Lamellare

Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. 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.

In Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice (quest’ultimo molto più costoso). 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

Inoltre, il legno lamellare può essere classificato in base alla resistenza delle lamelle utilizzate:

Classificazione	Descrizione
Incollato omogeneo	Le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza.
Incollato combinato	Le lamelle appartengono a differenti classi di resistenza.

Caratteristiche Distintive del Legno Lamellare

Il legno lamellare presenta un insieme di caratteristiche che lo rendono un materiale eccezionale per le costruzioni moderne. In particolare, tra le principali caratteristiche che ne determinano i vantaggi più importanti c’è sicuramente l’elevata resistenza meccanica, dovuta proprio alla struttura stratificata.

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Il legno lamellare è un materiale strutturale solido e resistente, con un’ottima reazione in caso di incendio e un buon comportamento in caso di oscillazioni sismiche. Leggero ma molto resistente, possiede prestazioni acustiche, antincendio, sismiche e termiche superiori. 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. 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, rispetto ad altri materiali strutturali, come il cemento armato, il legno lamellare è anche molto più leggero. La sua resistenza meccanica, la leggerezza, la sostenibilità e la resistenza al fuoco e agli eventi sismici lo rendono particolarmente adatto per grandi strutture ed edifici pubblici.

I Vantaggi del Legno Lamellare

Il suo ingresso nel mondo delle costruzioni ha senza dubbio rappresentato una certa innovazione, in quanto ha permesso di combinare leggerezza, resistenza meccanica e sostenibilità, aumentando in modo significativo la versatilità del legno. Questo materiale si configura quindi come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito.

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

• Resistenza e Flessibilità: offre resistenza a flessione e trazione, ed è versatile, potendo 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). La leggerezza e la versatilità del legno ne permettono molteplici applicazioni, con possibilità di assemblare la struttura a secco e in tempi rapidi.
• Isolamento Termico: vanta una capacità isolante molto alta.
• Resistenza agli Agenti Atmosferici e Termici: presenta 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.
• Sostenibilità Ambientale: ha un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, ed è facilmente riciclabile. Un altro importantissimo punto a favore di questo materiale è sicuramente il minor impatto ambientale dell’intero edificio. Il legno è un materiale rinnovabile e contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2. La sua lavorazione non provoca particolari consumi energetici. Questo tipo di legno è anche veloce e facile da installare, e non genera quasi nessun rifiuto in loco, per cui si dimostra ottimale per l'ambiente, offrendo flessibilità progettuale e basso impatto ambientale. L'elevata ecosostenibilità del legno lamellare permette di rispettare l’ambiente e di costruire con un’etica sostenibile.
• Resistenza al Fuoco: offre alta resistenza al fuoco.
• Estetica: è un materiale esteticamente interessante e molto apprezzato anche dalle persone che, poi, vivranno gli edifici e le strutture che si realizzano.
• Libertà Progettuale: 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.

In conclusione, il legno lamellare per le grandi strutture è generalmente un’ottima scelta, pur con la consapevolezza che la produzione e la costruzione potrebbero avere costi maggiori rispetto ad altri materiali, come il calcestruzzo. Tuttavia, i numerosi benefici giustificano l'investimento.

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Ambiti di Applicazione del Legno Lamellare

Come abbiamo già capito, il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. Il legno lamellare è una soluzione molto apprezzata per la realizzazione di grandi strutture, soprattutto laddove si preferisce optare per un materiale naturale.

L’impiego del legno lamellare si è diffuso in molteplici ambiti, proprio grazie alle tante caratteristiche descritte in precedenza. In particolare, la sua resistenza meccanica, la leggerezza, la sostenibilità e la resistenza al fuoco e agli eventi sismici lo rendono particolarmente adatto per grandi strutture ed edifici pubblici. Forse proprio le costruzioni pubbliche e i grandi edifici commerciali sono quelli dove più spesso si trova questo materiale. Il legno lamellare trova ampia applicazione anche negli stadi e, in generale, negli impianti sportivi. Anche in ambito residenziale non mancano gli esempi di grandi edifici realizzati in legno, anzi, negli ultimi anni sono aumentati i grattacieli sostenibili che hanno scelto questo materiale.

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. 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

Questo lo rende il materiale ideale per tettoie, pergole, porticati, pensiline, gazebo e altri elementi outdoor. 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 sempre più utilizzato per tettoie, pergole, carport e gazebo, questo materiale unisce bellezza e resistenza, mantenendo un’anima naturale. 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.

Il Cross Laminated Timber può essere tranquillamente utilizzato nei sistemi strutturali, come pareti, solai e coperture, dove i pannelli fungono da elementi portanti. Pertanto, nelle applicazioni a parete, il legname utilizzato negli strati esterni di un legno CLT è generalmente orientato verticalmente in modo che le sue fibre scorrano parallele ai carichi di gravità, massimizzando la capacità di carico verticale della parete. Nelle applicazioni su pavimento e tetto, invece, il legname utilizzato negli strati esterni è orientato in modo che le sue fibre siano parallele alla direzione della campata. La capacità dei pannelli di resistere alle elevate forze di compressione e di scaffalatura li rende particolarmente convenienti per applicazioni a più piani e a campata lunga. Come anche altri prodotti in legno, il lamellare può essere utilizzato in applicazioni ibride con materiali come cemento e acciaio. La resistenza al taglio del legno lamellare offre ai progettisti una serie di nuovi usi per il legno. Questi includono ampie solette prefabbricate, pareti a un livello e altezze delle piastre del pavimento più alte.

Trattamenti e Protezione per l'Esterno

Per le applicazioni esterne, è fondamentale assicurare la durabilità del materiale attraverso trattamenti protettivi e una buona manutenzione. 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:

• Impregnante all’acqua: penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. È ideale per mantenere l’aspetto naturale, ma 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.

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, si può usare lo stesso colore di impregnante per uniformare la struttura, ma attenzione: il risultato potrebbe essere leggermente più scuro. In alternativa, si può optare per un impregnante o finitura trasparente per mantenere il tono originale.

Calcolo Strutturale e Normativa

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, è consigliabile affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software di calcolo strutturale legno, con cui è possibile modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura.

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 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

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; 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. 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).

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

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