In tutto il mondo, il legno come materia prima rinnovabile e materiale edile più antico della storia, sta vivendo un incredibile “rinascimento”. Dal punto di vista della decarbonizzazione l'edilizia in legno può dare un importante contributo in particolare nei progetti di edifici di grandi dimensioni e a più piani. Il legno lamellare, insieme a dei giunti in acciaio, si può permettere di realizzare qualsiasi forma e schema strutturale in grado di soddisfare le esigenze dei clienti. Le piastre e gli elementi in acciaio sono protetti con zincatura a caldo o con verniciatura.
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.
Il lamellare si ottiene incollando fra loro delle tavole di legno (almeno tre) dette lamelle, sotto l’azione di una forza di pressione. 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 legno lamellare incollato è un materiale da costruzione prodotto industrialmente tramite l’incollaggio di più strati di lamelle; queste ultime sono costituite da tavole di legno incollate di testa tramite giunti a dita.
Con il termine "travi lamellari" si intendono pezzi per costruzioni in legno, prodotti da assi di abete rosso essiccate in modo tecnico, nelle quali sono stati tagliati i difetti che ne avrebbero compromesso la compattezza, quali ad esempio i nodi, le sacche di resina e le inclusioni di cortecce grandi. Il normale legname da costruzione montato è sottoposto ad un forte processo di essiccazione: esso infatti si torce, si deforma e si ritira. Tutto ciò può causare anche fessurazioni. Con la produzione di travi lamellari, le lamelle, già prima dell'incollaggio, vengono essiccate in modo tecnico fino a raggiungere un'umidità del legno del 12 % e successivamente piallate.
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. Per l'incollaggio delle travi lamellari e degli elementi per solaio in legno lamellare si utilizza una colla di resina melamminico-ureica. L'incollaggio è impermeabile e resistente agli agenti atmosferici e forma delle giunzioni di colla chiare che non diventano scure.
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Questo materiale si configura quindi come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito. 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. 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.
I Vantaggi Insuperabili del Legno Lamellare
Il grande successo delle strutture e delle coperture in legno lamellare è dovuto ad una serie di vantaggi che lasciano preferire questo materiale ai più classici prodotti da edilizia, primo fra tutti il calcestruzzo, da non dimenticare che grazie a questi materiali le costruzioni, in ambito privato o pubblico, sono ecocompatibili.
Resistenza e Stabilità
Le travi lamellari mostrano, attraverso la loro lavorazione, migliori caratteristiche rispetto al legno massello, per l'assenza di torsioni a lungo termine, e perché la tendenza alle fessurazioni risulta ridotta al minimo. Le travi lamellari mostrano una maggiore resistenza ed una rigidità più elevata rispetto al normale legno da costruzione, raggiungendo lunghezze fino a 18 metri e dimensioni fino a 240 x 1.240 mm. I pregi tecnici citati portano anche vantaggi architettonici e di forma. Le strutture in legno lamellare presentano una ottima resistenza statica e quindi, a dispetto di quanto si possa immaginare, sono anche particolarmente resistenti.
Il legno lamellare offre elevata resistenza al fuoco e mantiene la propria capacità portante anche in condizioni estreme. È naturalmente resistente ad agenti atmosferici e chimici e, grazie ai trattamenti produttivi, è immune da muffe, insetti e degrado biologico. Ha dimostrato durabilità eccellente in ambienti umidi, marini, montani o con forti escursioni termiche. È inoltre la soluzione ideale per impianti di smaltimento rifiuti e ambienti corrosivi, dove l’acciaio non può essere impiegato a causa dell’elevata aggressività dei vapori e dei composti chimici presenti.
Leggerezza e Rapidità Costruttiva
Il legno lamellare pesa circa 500 kg/m³, contro i 2.500 kg/m³ del cemento armato. Questa leggerezza riduce i carichi sulle fondazioni e ottimizza i costi di movimentazione e trasporto, sia in stabilimento che in cantiere. Le operazioni di montaggio sono più semplici e rapide, e il risultato architettonico è più armonioso e slanciato, senza compromessi sulla solidità.
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Grazie all’elevato grado di prefabbricazione dei componenti in legno, delle costruzioni di tetti e telai, è possibile realizzare in pochi giorni un progetto di costruzione. Sul cantiere sono necessari elevatori molto più leggeri rispetto a quelli che servirebbero per il cemento armato. La movimentazione ed il collegamento di componenti nelle costruzioni in legno sono effettuabili molto rapidamente e non necessitano di tempi di essiccazione o indurimento. Con le odierne lavorazioni con centro taglio si è nell’ambito dell’High-Tech, laddove la precisione è di gran lunga superiore rispetto a quella del cemento armato.
Comportamento al Fuoco e Antisismico
Nonostante il legno sia annoverato tra i materiali da costruzione infiammabili, in virtù delle sue proprietà, in caso d’incendio esso presenta un comportamento relativamente vantaggioso. La combustione provoca una riduzione del materiale ma nessun degrado delle sue proprietà meccaniche. A differenza di altri materiali, il legno lamellare non ha cedimenti improvvisi, la costruzione non collassa improvvisamente, ma in modo lento e graduale. Il legno, utilizzato come elemento costruttivo compatto, mostra un'elevata resistenza al fuoco, giacché solo la parte esterna viene carbonizzata, mentre la sua struttura interna si mantiene intatta. Con le costruzioni di legno è possibile soddisfare anche le classi di protezione antincendio più elevate.
Il legno lamellare è un materiale strutturale solido e resistente, con un buon comportamento in caso di oscillazioni sismiche. Il peso inferiore delle costruzioni in legno reca enormi vantaggi in zone sismiche, vantaggi accresciuti dalla maggiore elasticità del materiale e dagli elementi di giunzione utilizzati. Il cemento armato è rigido e quando qualcosa si rompe tende a cedere rapidamente. Le proprietà antisismiche, grazie a leggerezza, elasticità e resistenza meccanica, permettono al legno di assorbire le sollecitazioni e sopportare le deformazioni; inoltre, in caso di danni si ripara più facilmente.
Sostenibilità Ambientale
Il legno lamellare permette di rispettare l’ambiente e di costruire con un’etica sostenibile, essendo un materiale rinnovabile e a basso impatto ambientale. Deriva da foreste gestite responsabilmente, dove ogni albero abbattuto viene ripiantato. Durante la crescita, il legno assorbe CO₂ e contribuisce a ridurre le emissioni complessive del ciclo edilizio. La produzione industriale ottimizzata riduce gli sprechi e valorizza ogni sezione del materiale. Al termine del ciclo di vita, il legno lamellare è riciclabile e riutilizzabile, rappresentando una scelta consapevole per un’edilizia più sostenibile e circolare.
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Tipologie e Classi di Legno Lamellare
Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. 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
- Larice
- Faggio
- Pino
- Frassino
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.
Nella normativa europea sono definite le diverse classi di resistenza. La classe di resistenza standard è la GL 24c. Questa classe di resistenza è creabile idealmente con il materiale grezzo disponibile ed è da considerare dunque come la classificazione più economica e più gradevole alla vista. Su richiesta è disponibile con sovrapprezzo anche la classe di resistenza GL 24h. Per componenti con requisiti di resistenza più elevati si offrono su richiesta e per determinate sezioni trasversali anche le classi di resistenza GL 28c (a partire da 140/320 mm) e GL 30h (a partire da una larghezza di 120 mm).
| Classe di Resistenza | Caratteristiche | Dimensioni minime indicative (mm) |
|---|---|---|
| GL 24c | Standard, economica, estetica | - |
| GL 24h | Maggiore resistenza | - |
| GL 28c | Requisiti di resistenza più elevati | 140/320 |
| GL 30h | Requisiti di resistenza molto elevati | Larghezza 120 |
Libertà Progettuale e Applicazioni Audaci
I componenti in legno lamellare e le strutture di forma libera rappresentano, senza dubbio, l’espressione più alta delle costruzioni in legno progettate da ingegneri e architetti. Il legno lamellare è un materiale straordinariamente versatile: consente di realizzare architetture di grande impatto estetico e, al tempo stesso, garantisce prestazioni strutturali eccellenti. È ideale per coprire grandi luci, assicurando resistenza al fuoco e ottimo comportamento sismico.
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
Il legno lamellare offre una libertà progettuale unica, consentendo la realizzazione di archi, portali, travi curve, cupole e sbalzi. È ideale per coprire grandi luci, anche superiori ai 70 metri, con strutture leggere e performanti. Questa flessibilità lo rende perfetto per capannoni, edifici industriali, impianti produttivi complessi, strutture sportive e luoghi di culto, dove unisce efficienza statica ed eleganza architettonica. Le grandi strutture in legno lamellare rappresentano l’eccellenza della costruzione in legno su larga scala, unendo ingegneria, design e sostenibilità.
Esempi di Realizzazioni Architettoniche
Si possono vedere alcune soluzioni realizzate che evidenziano la versatilità del legno lamellare.
Campus Cherrywood - Un Tetto Tridimensionale per 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, ma allo stesso tempo, grazie alla loro particolare disposizione, anche i carichi orizzontali dovuti al vento e ai terremoti.
La progettazione e la 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 a Kleinheubach con la cosiddetta pressa 3D e poi fresati per ottenere la forma desiderata nell’impianto di lavorazione “Abbund” CNC a 5 assi con la massima precisione. La HASSLACHER Holzbauteile GmbH & Co. KG ha prodotto e fornito il legno lamellare.
Ponte Pedonale e Ciclabile sul Fiume Todino
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.
Progettazione e Normativa: La Sicurezza al Centro
Ogni "Struttura Reticolare Spaziale Geodetica" viene progettata in ottemperanza delle nuove Normative NTC2008 e corredata di tutta la documentazione necessaria per il deposito al Genio Civile e per l'eventuale approvazione Sismica comprensiva della "Garanzia Decennale" della struttura, della Certificazione dei materiali e del POS (Piano Operativo della Sicurezza).
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 i 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.
Verifiche Strutturali del Legno Lamellare
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 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 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 scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno. Nella seguente 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.
Durabilità e Manutenzione: Assicurare la Lunga Vita
Nonostante l’utilizzo del legno lamellare abbia solo qualche decennio di vita, quindi relativamente giovane rispetto alle secolari strutture in legno ubicate all’interno del nostro patrimonio architettonico, sono già presenti situazioni in cui appare palese, anche agli occhi poco esperti, uno stato di conservazione alquanto precario.
D’altronde, non bisogna dimenticare che il lamellare si compone di elementi in legno massiccio il cui assemblaggio permette di superare limiti ingegneristici e architettonici, ma che al tempo stesso contribuiscono a mantenere caratteristiche analoghe come un comportamento igroscopico, anisotropo, a essere soggetto a variazioni di volume (ritiri e rigonfiamenti) e infine a essere degradato.
Tuttavia, le cause di molti fallimenti non vanno attribuite alla natura organica del materiale, ma a un’errata progettazione o a un’errata esecuzione dell’opera; un dettaglio costruttivo sbagliato o dimenticato e rimandato durante la fase esecutiva, mette in luce la limitata conoscenza del progettista nell’utilizzo del materiale, così come un’errata realizzazione dell’opera presuppone la necessità di impiegare imprese altamente specializzate e con notevole esperienza nelle costruzioni in legno. Ed è proprio da qui che occorre trarre insegnamento per non ricadere più negli stessi errori.
Per questo, se si protegge per bene il legno dall’azione degli agenti atmosferici attraverso misure costruttive (tettoie, copertina in lamiera di finestre, ecc.), questo può conservarsi in maniera praticamente illimitata. È importante soprattutto che in nessun’area della costruzione possa formarsi umidità o condensa. La protezione costruttiva del legno è la misura più efficace con cui è possibile prolungare notevolmente la durata di vita di una costruzione in legno.
Se ciò non è possibile sono necessarie misure chimiche appropriate, al fine di influenzare la durata di vita. Con protezione chimica del legno s’intende sostanzialmente un trattamento della superficie per mezzo di vernice o vernice trasparente, che protegge il legno dalle radiazioni UV e da eventuale umidità. I funghi che distruggono il legno necessitano di umidità per crescere, un'umidità che può essere esclusa con un montaggio delle travi lamellari a regola d'arte sotto i tetti o negli ambienti interni.