Il legno, come materia prima rinnovabile e materiale edile più antico della storia, sta vivendo un incredibile “rinascimento” in tutto il mondo. Le costruzioni in legno sono la risposta sostenibile alle esigenze del vivere moderno. I vantaggi legati all’uso del legno rispetto a materiali come l’acciaio o il cemento armato risiedono soprattutto nella sua leggerezza, flessibilità (caratteristica preziosa nella progettazione antisismica), facilità di lavorazione e impatto ambientale.
Tra i più antichi metodi costruttivi in legno ricordiamo il Blockbau. Altre tecniche costruttive in legno diffuse includono il Platform Frame, il sistema a travi e pilastri (telaio), e il CLT o X-lam. Il sistema intelaiato è attualmente molto utilizzato in Nord America, in particolare il Canada. Il Platform frame, evoluzione del Balloon Frame, ha compiuto un ulteriore passo avanti, con l'edificio realizzato un piano alla volta. L’X-lam è un prodotto ligneo di recente invenzione, vocato alla prefabbricazione. Le varie pareti e solai vengono tagliati e sagomati a misura, per poi essere trasportati in cantiere e lì soltanto assemblati.
Che Cos'è il 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. 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 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. È 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.
Processo Produttivo del Legno Lamellare
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. 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.
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La filiera produttiva è in grado di lavorare travi curvilinee in monoblocco partendo dalle singole lamelle di spessore 4 cm. Le luci possono arrivare a 49 metri in relazione al raggio di curvatura, le altezze superano i 240 cm. Per una larghezza maggiorata lo spessore può aumentare abbinando due o tre travi incollate sul fianco.
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 e Versatilità: Offre elevata 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 del materiale riduce il carico sulle fondazioni e facilita le operazioni di montaggio.
- Isolamento e Durabilità: Possiede un'alta capacità isolante, un'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. L'x-lam è un prodotto certificato antisismico.
- Resistenza al Fuoco: Il lamellare è in grado di assicurare alle strutture importanti proprietà di resistenza al fuoco (fino a R120’) grazie alla sua capacità di consumarsi senza perdere proprietà meccaniche. Il legno, per via della sua natura organica, è un materiale combustibile, ma la carbonizzazione della superficie protegge gli strati interni dei pannelli cosicché la struttura collassa con tempi lunghi. Il legno non carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico fino a quando la sezione si riduce talmente da non poter più assolvere alla sua funzione portante.
- Sostenibilità Ambientale: Presenta un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, ed è facilmente riciclabile.
Il valore del legno lamellare deriva dalla sua particolare modalità di produzione, che prevede l’unione di più tavole selezionate e incollate in modo da ottenere un materiale omogeneo e performante. Questo processo elimina difetti e irregolarità presenti nel legno massello, garantendo una resistenza superiore e una maggiore stabilità nel tempo.
Legno e sostenibilità
Applicazioni e Design Architettonico con Legno Lamellare e Vetrate
La versatilità del legno lamellare lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. 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. Ideale sia nelle costruzioni nuove che nelle ristrutturazioni, il legno lamellare trova impiego in case, edifici pubblici, scuole, auditorium e capannoni, arricchendo ogni spazio con la sua naturale eleganza.
Il legno lamellare è 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 ed edifici destinati a civile abitazione.
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Le strutture in lamellare si adattano a tutte le esigenze strutturali ed architettoniche. Le molteplici soluzioni si prestano ad assecondare le esigenze estetiche di committenti e progettisti. Attraverso composizione di elementi monolitici tramite connessioni in carpenteria possiamo realizzare sistemi composti senza limiti di dimensione e forma. Con il lamellare si realizzano pannelli preassemblati a telaio che possono essere impiegati grezzi come intelaiatura per coperture, facciate o velette, oppure completi di isolamento e chiusura come elementi strutturali per coperture, solai o pareti strutturali.
Il legno lamellare rappresenta oggi una delle soluzioni più efficaci per la realizzazione di grandi strutture, grazie alla sua capacità di unire prestazioni tecniche elevate, leggerezza e libertà progettuale. La sua diffusione in contesti pubblici e commerciali non è casuale: consente di coprire grandi luci senza rinunciare alla stabilità, offre un aspetto estetico naturale e contemporaneo e risponde alle crescenti richieste di materiali sostenibili.
L’utilizzo del legno lamellare nei progetti pubblici e commerciali offre benefici che rispondono a esigenze funzionali, normative ed estetiche. La rapidità di realizzazione riduce i tempi di cantiere, condizione fondamentale per interventi che coinvolgono edifici scolastici, impianti sportivi o strutture aperte al pubblico.
La versatilità del materiale permette di creare strutture leggere ma resistenti, integrando superfici vetrate, facciate continue o elementi architettonici complessi. Il lamellare consente inoltre la realizzazione di forme curve o complesse, offrendo ai progettisti un margine creativo che difficilmente altri materiali riescono a eguagliare.
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:
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- Abete rosso e bianco
- Frassino
- Larice
- Faggio
- Pino
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 Strutturale e Verifiche per Strutture in Legno
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. 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.
- γM è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale.
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 per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura.
Le verifiche previste dalla normativa includono:
| Tipo di Verifica | Descrizione |
|---|---|
| Trazione parallela alla fibratura | Per elementi con prevalente comportamento assiale come controventi. |
| Compressione parallela alla fibratura | Per elementi con prevalente comportamento assiale come controventi. |
| Pressoflessione/Tensoflessione | Per elementi portanti i carichi verticali e resistenti ad azioni orizzontali. |
| Taglio | Per elementi portanti i carichi verticali e resistenti ad azioni orizzontali. |
| Taglio e Torsione | Per elementi soggetti a sollecitazioni complesse. |
| Stabilità | Per garantire la resistenza all'instabilità strutturale. |
| Deformabilità | Per controllare le deformazioni sotto carico. |
Per questa ragione, è consigliato affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software 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.
Esempi Architettonici Iconici con Legno Lamellare e Vetrate
Nel contesto della moderna architettura, il legno lamellare, spesso in combinazione con grandi superfici vetrate, ha dato vita a progetti straordinari in tutto il mondo.
Campus Cherrywood - Un Tetto Tridimensionale per Dublino
Un esempio di spicco è il Campus Cherrywood a Dublino. L'imponente struttura in legno e vetro, delle dimensioni di circa 25 m x 19 m, copre un giardino ribassato all'interno del “Campus Cherrywood”, un business park per start-up innovative e aziende del settore delle biotecnologie e della tecnologia medica. Il design porta la firma dell'architetto Benjamin Thomas, studio di architettura MOLA in Irlanda. La struttura reticolare a forma libera in legno lamellare è doppiamente curva e ricoperta da membrane di vetro anch’esse di forma libera, che fungono anche da rivestimento del tetto. L'intera struttura è sostenuta da tre sole coppie di pilastri in acciaio disposti a V, che sostengono i carichi verticali e i carichi orizzontali dovuti al vento e ai terremoti.
La HASSLACHER Holzbauteile GmbH & Co. KG ha prodotto e fornito il legno lamellare, e la progettazione e produzione dei componenti esterni in legno lamellare di forma libera ha rappresentato una sfida particolare. I singoli componenti in legno lamellare di abete rosso sono stati incollati con la pressa 3D e poi fresati per ottenere la forma desiderata nell’impianto di lavorazione CNC a 5 assi con la massima precisione. Questo progetto dimostra come il legno lamellare e il vetro possano essere combinati per creare architetture complesse e visivamente impattanti.
Polo Educativo Inclusivo a Parma
L'architettura di Enrico Molteni Architecture a Parma ha interpretato la combinazione di legno e vetro realizzando due edifici in uno, identici e speculari, per un asilo nido e una scuola materna. L'edificio è concepito come un’architettura interamente realizzata con sistemi costruttivi a secco, con struttura portante lignea costituita da travi-pilastri in lamellare e pannelli CLT per i solai, con grandi serramenti vetrati per i prospetti perimetrali. L’impianto planimetrico del progetto è composto da due quadrati avvolti dal portico continuo, a protezione delle facciate interamente vetrate.
Il porticato, alto 5 metri e caratterizzato da esili appoggi lievemente inclinati, avvolge l'intera struttura senza dare luogo a fronti principali o gerarchie. Esternamente l'immagine del polo didattico è quella conferita dal legno e dalla struttura. Ogni spazio ha più di tre punti di apertura diversi, che consentono di amplificare la luce naturale, le viste, le relazioni d'uso in più direzioni. Le connessioni tra le aule e la hall, ma anche tra aule e aule, intendono definire un uso fluido e flessibile, il cui equilibrio tra parti cieche e parti trasparenti, tra pareti e porte permette di vivere lo spazio come spazio totale. L'edificio di circa 2.450 metri quadrati ha una elevata efficienza energetica, essendo stato costruito secondo i criteri NZEB (Nearly Zero Energy Building) e raggiungendo una classificazione pari a 22,45 kWh/m2 anno.
Altre Opere Notevoli
- La Cantina Bodegas Ysios in Spagna, progettata da Santiago Calatrava, si distingue per l'uso sapiente di travi lamellari.
- In Giappone, l'edificio Kibi Kogen N Square a Kibichuo esprime la versatilità e la resistenza del legno lamellare anche in zone sismiche.
- La Pyramidenkogel in Austria, una torre panoramica che svetta per quasi 100 metri, è costruita con 500 m³ di legno lamellare e 1000 mq di pannelli X-Lam multistrato, diventando la torre in legno più alta del mondo.
- In Francia, il Centre Pompidou di Metz (2010), firmato da Shigeru Ban, presenta una copertura in legno lamellare di oltre 18 km di travi curvate con forme multidirezionali.
- Il Mjøsa Tower in Norvegia, inaugurato nel 2019, è considerato l'edificio interamente in legno più alto al mondo con i suoi 85,4 metri d'altezza e 18 piani.
- L'Auditorium Parco della Musica a L'Aquila, progettato da Renzo Piano, rappresenta un esempio iconico di bioedilizia certificata ARCA.
- L'asilo nido di Mario Cucinella a Guastalla (Reggio Emilia) si distingue per un edificio scolastico sostenibile realizzato con telaio prefabbricato a secco in legno lamellare.
- Il Padiglione della Cina per Expo 2015 si ispira alle onde e ai movimenti del vento nel paesaggio naturale.
- Il Metropol Parasol a Siviglia, opera dell'architetto Jürgen Mayer H., ha trasformato la Plaza de la Encarnación con la sua maestosa struttura in legno a forma di "funghi".