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 l'elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso e la lenta combustione in caso di incendio. Al tempo stesso, 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 infatti dall’esigenza di superare i limiti del legno massiccio sia per dimensioni in lunghezza e sezioni, sia per concezione strutturale.
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. Ampiamente diffuso in diversi paesi europei e non, solo recentemente il legno lamellare sta cominciando a ricevere in Italia le attenzioni e le considerazioni che merita.
Cos'è il Legno Lamellare? Definizione e Processo Produttivo
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale, e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.
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. Queste vengono poi ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione.
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I Vantaggi del Legno Lamellare nelle Costruzioni
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- Resistenza a flessione e trazione: Offre prestazioni strutturali elevate.
- Versatilità: Può 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).
- Capacità isolante molto alta: Contribuisce all'efficienza energetica degli edifici.
- Alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici: Garantisce durabilità nel tempo.
- 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 sostenibile.
- Facilmente riciclabile: Contribuisce all'economia circolare.
- Alta resistenza al fuoco: Nonostante sia legno, la sua lenta combustione in caso di incendio lo rende sicuro.
Legno per uso strutturale
Tipologie e Classificazioni del Legno Lamellare
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. In linea generale, le essenze maggiormente utilizzate includono:
- 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.
Campi di Applicazione delle Strutture in Legno Lamellare
La sua versatilità rende il legno lamellare 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 Calcolo Strutturale e la Progettazione di Strutture in 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. Dopo un’introduzione nella quale si affrontano gli aspetti generali e caratterizzanti del materiale, la progettazione entra nel vivo presentando le tipologie e gli schemi statici spesso ricorrenti nelle strutture in legno lamellare. Viene illustrata inoltre la progettazione dei dettagli costruttivi con i relativi metodi di calcolo. Ogni tipologia esposta è corredata da esempi pratici.
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Nella verifica degli elementi strutturali in legno, le verifiche da effettuare per ogni elemento dipendono dalla funzione dell’elemento nella struttura. A titolo esemplificativo, le verifiche si differenziano come segue:
- 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.
Verifiche agli Stati Limite Ultimi (SLU)
Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione:
Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd
Dove i termini della relazione rappresentano:
- 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.
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Le verifiche da effettuare previste al § 4.4.8 del D.M. 2018 includono:
- 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, sono riportati i valori delle resistenze e delle sollecitazioni che hanno dato il minimo coefficiente di sicurezza (CS), calcolato generalmente con la relazione:
CS = Rd/Sd
Strumenti e Software per il Calcolo Strutturale in Legno
Per affrontare la complessità del calcolo strutturale, si suggerisce di 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.
È possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare 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.
Il software per le strutture in legno è spesso disponibile gratuitamente (è sufficiente registrarsi online per accedere) e presenta funzionalità utili a facilitare il lavoro del progettista e dell’ingegnere. Questi software consentono di:
- Inserire sia le sollecitazioni di taglio che di trazione agenti sugli elementi.
- Ruotare tra di loro gli elementi strutturali e sagomare la trave in modo personalizzato.
- Personalizzare il nodo in base alle esigenze specifiche del progetto, potendo variare geometrie, azioni di sollecitazione, materiali e non ultimo l’inclinazione della trave secondaria nel piano verticale ed orizzontale.
Grazie a soluzioni come quelle offerte da Würth, progettisti e ingegneri possono realizzare il calcolo delle travi in legno con un free software che comprende ben 11 moduli e 4 diverse tipologie di installazione. Per utilizzare il software per le strutture in legno free è sufficiente registrarsi alla piattaforma online dedicata alla quale è possibile accedere in qualsiasi momento.
Legno per uso strutturale
Calcolo delle Connessioni nelle Strutture in Legno
Un aspetto cruciale nella progettazione è il calcolo delle connessioni di strutture in legno. Moduli specifici eseguono il calcolo e la verifica di collegamenti in legno soggetti a sollecitazioni di taglio ed estrazione, realizzati con viti Würth ASSY® per connessioni legno-legno, legno-acciaio e legno-pannello di legno.
Aspetti Normativi e Interventi Specifici
Nel contesto della progettazione, è fondamentale considerare gli aspetti normativi relativi agli interventi strutturali. Ad esempio, nel caso di:
VINCENZO SPATARO, CS (Ingegnere): "Devo effettuare il deposito al Genio Civile di una struttura in legno lamellare (pilastri + travi e solaio) per il piano sottotetto di un edificio in c.a. Allo stato attuale esiste una copertura in ferro piö eternit da smaltire. Vorrei sapere se oltre al calcolo degli elementi in legno devo effettuare la verifica di tutta la struttura in c.a."
In risposta a questo tipo di quesiti, è importante sapere che:
- In ogni caso di adeguamento, il progetto dovrà essere riferito all’intera costruzione e dovrà riportare le verifiche dell’intera struttura post-intervento, secondo le indicazioni del presente capitolo.
- Una variazione dell’altezza dell’edificio, per la realizzazione di cordoli sommitali, sempre che resti immutato il numero di piani, non è considerata sopraelevazione o ampliamento, ai sensi dei punti a) e b).
- Nel caso in esame, il progettista dovrebbe individuare e giustificare la categoria di intervento relativo alla costruzione di una struttura in legno in un sottotetto di un edificio in c.a.
L'intervento descritto potrebbe anche rappresentare una "sostituzione" di una tettoia esistente, anche se naturalmente non è possibile all'interno di questo servizio e senza un'analisi diretta del progetto esprimere una valutazione definitiva.