Il Legno Lamellare: Caratteristiche, Applicazioni e Vantaggi per Strutture Fino a 600 cm

Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Si distingue per la sua bellezza e versatilità, unitamente a proprietà meccaniche che ne rendono l’uso indicato in molti contesti, in particolare quando si necessitano elementi di legno di larghezze superiori ai 40-50 cm. 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 da costruzione prefabbricato è 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. 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.

Processo Produttivo del Legno Lamellare

Le peculiarità del legno lamellare emergono chiaramente durante il suo processo produttivo. 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. Le lamelle sono tavole di spessore 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate.

Successivamente, le lamelle vengono incollate una adiacente all’altra sotto l’azione di una forza di pressione. 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. Inoltre, viene utilizzato un sistema di incastri a pettine o a coda di rondine per creare unioni di testa, rendendo possibile la formazione di travi lamellari o tavole di qualsiasi lunghezza. Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione). Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.

Tipologie e Classificazioni del Legno Lamellare

Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle e delle specifiche tecniche.

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Classificazione per Essenza Legnosa

In linea generale, le essenze maggiormente utilizzate per le lamelle sono le conifere, ma si impiegano anche latifoglie:

• Abete rosso e bianco
• Frassino
• Larice
• Faggio
• Pino

Il tipo di legno utilizzato per la produzione di legno lamellare dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione e dalle caratteristiche del materiale richieste per soddisfarle. L'abete è uno dei legni più comuni utilizzati per la produzione di legno lamellare, grazie alle sue proprietà meccaniche elevate e alla facile lavorabilità. Il pino è un altro legno comune utilizzato per la produzione di legno lamellare. Il larice è un legno resistente e duraturo, noto per la sua capacità di resistere all'umidità e alle sollecitazioni meccaniche. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari.

Classificazione per Composizione

Il legno lamellare può essere classificato anche in base alla composizione delle sue lamelle:

• 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.

Tipi Specifici di Legno Lamellare

Esistono diverse varianti specializzate di legno lamellare, ciascuna con proprietà uniche:

• Glulam: è un tipo di legno lamellare prodotto incollando insieme diversi strati di legno con resine ad alta resistenza. Il risultato è un materiale con proprietà strutturali eccezionali: è più resistente e più rigido rispetto al legno massiccio.
• LVL (Laminated Veneer Lumber): è un tipo di legno lamellare realizzato incollando insieme strati sottili di impiallacciatura di legno, tutti orientati nella stessa direzione. Questa disposizione unidirezionale degli strati garantisce un’elevata resistenza e stabilità, superando spesso quelle del legno massiccio.
• CLT (Cross-Laminated Timber): o legno lamellare incrociato, è prodotto incollando insieme strati di legno con l’orientamento delle fibre perpendicolari tra uno strato e l’altro. Questa struttura incrociata conferisce al CLT una resistenza e una rigidità notevoli, rendendolo un materiale eccellente per una serie di applicazioni strutturali, tra cui pareti, soffitti e pavimenti.
• Plywood (Legno Lamellare Impiallacciato): è prodotto incollando insieme strati sottili di legno, o impiallacciature, con l’orientamento delle fibre alternato tra uno strato e l’altro. Questa disposizione incrociata degli strati conferisce al Plywood una grande resistenza e stabilità.
• OSB (Oriented Strand Board): è un tipo di legno lamellare prodotto incollando insieme strisce di legno orientate in modo specifico.
• Paniforte: è una tipologia di legno lamellare economico ma robusto, costituito da un nucleo di tavolette di abete incollate con adesivi termoindurenti e racchiuse tra due fogli di piallaccio di pioppo. Questo materiale, ottenuto da legname di piccole dimensioni, offre una superficie liscia e priva di difetti, molto apprezzata nel settore del mobile.

Qualità e Portata delle Travi Lamellari

Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza e 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. “H”, che sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24). Esistono infatti anche travi GL24C (es.) dove “C” sta per “combined”, ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media dà comunque 24.

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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 in base all'aspetto:

• Qualità “vista”: non devono presentare macchie, nodi scappati al di sopra di un determinato diametro. Sono tollerate lievi fenditure, ma solo di pochi millimetri (non devono inficiarne la resistenza).
• Qualità “industriale”: devono semplicemente soddisfare i requisiti di legge relativamente alla portata.

Vantaggi e Proprietà del Legno Lamellare

La resistenza meccanica del legno lamellare è superiore dell’80% rispetto al normale legno massello, garantendo una notevole capacità di sopportare sollecitazioni. I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:

• Resistenza: elevata resistenza a flessione e trazione. La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione.
• Versatilità: può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Non c’è un limite di sezione o lunghezza, si possono avere anche travi curve o a boomerang.
• 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).
• Stabilità: alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici. Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) né nel breve, né nel lungo periodo. La trave lamellare è stabile nel tempo. 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.
• Isolamento: capacità isolante molto alta.
• 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.
• Resistenza al fuoco: alta resistenza al fuoco grazie alla sua combustione lenta e prevedibile.
• Sostenibilità ambientale: basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo. Il legno lamellare è un materiale sostenibile, in quanto è prodotto da legno proveniente da foreste gestite in modo responsabile e il processo di produzione richiede un basso consumo energetico. Prodotto da legno proveniente da foreste gestite in modo sostenibile, il legno lamellare si pone come un’alternativa ecologica e sostenibile rispetto ad altri materiali da costruzione tradizionali come l’acciaio e il cemento. Non solo: durante la sua crescita, il legno assorbe CO2, contribuendo attivamente alla riduzione delle emissioni di gas serra. È facilmente riciclabile.

Lavorabilità del Legno Lamellare

Il legno lamellare è un materiale facile da lavorare e posare in opera, il che lo rende ideale sia per applicazioni professionali che hobbistiche.

Taglio

Il lamellare è virtualmente un pezzo unico e all’atto del taglio non compaiono soluzioni di continuità tra i singoli listelli. Le teste seguono la vena del piano e possono essere lasciate a vista. Le fibre allineate del lamellare possono essere tagliate di netto dalle lame di utensili come sgorbie e scalpelli. Per la costruzione di cave si utilizza un trapano con una fresa Forstner.

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Unione

Nel montaggio ortogonale di due tavole di lamellare possono essere d’aiuto un blocchetto di legno ben squadrato e un paio di morsetti da corniciaio per mantenere i pezzi in posizione mentre si preparano i fori e si inseriscono le viti. Se si usa la colla è meglio fasciare il blocchetto in un foglio di plastica per evitare che aderisca alle tavolette.

Tornitura

La tornitura del legno lamellare produce manufatti di qualità superiore rispetto al legno naturale. Infatti utilizzando tronchi con l’anima si rischia di veder comparire fessurazioni longitudinali, mentre i quarti di tronco privi di anima si ritirano in maniera disuguale dando origine a deformazioni.

Levigatura

Il lamellare viene piallato in fabbrica, per cui le necessità di levigatura si riducono al minimo. Una levigatrice rotorbitale con abrasivo fine è sufficiente per ottenere superfici pronte per la finitura.

Finitura

I lamellari più diffusi sono di legno di conifera, quindi molto chiari. Per aumentare il pregio della finitura hanno bisogno di essere scuriti con una mordenzatura. È possibile usare i mordenzanti in polvere da mescolare con acqua e stendere a pennello prima della verniciatura finale; per semplicità, si può acquistare un impregnante colorato con finitura cera che in un paio di mani è in grado sia di colorare sia di proteggere il legno.

Realizzazione Fai da Te

Realizzare un pannello di legno lamellare fai da te è un processo creativo che offre la possibilità di ottenere un nuovo e pregevole materiale di partenza. È necessario essiccare accuratamente i vari listelli per evitare che possano aprire crepe nella superficie finita. I listelli, ben piallati e levigati, vengono assemblati in un telaio formato da numerosi strettoi.

Applicazioni del Legno Lamellare

L’uso del lamellare ha trasformato il mondo dell’edilizia e del design, offrendo nuove opportunità e soluzioni innovative. 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. Come abbiamo già capito, il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari.

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

L’edilizia è uno dei settori dove il legno lamellare trova ampio impiego. Per esempio, vengono utilizzate travi in legno lamellare per costruire case e ville a basso consumo energetico. 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. Il legno lamellare è anche un materiale preferito nel settore dell’arredamento.

Manutenzione per la Durata nel Tempo

Anche se il legno lamellare è noto per la sua resistenza e durabilità, come qualsiasi altro materiale, richiede una manutenzione appropriata per mantenere queste qualità nel tempo. Il trattamento del legno lamellare con vernici e impregnanti specifici può proteggerlo dagli effetti deleteri di umidità, funghi e insetti. Questi trattamenti, uniti a una corretta manutenzione, possono estendere notevolmente la vita del legno lamellare, rendendolo una scelta duratura per le costruzioni.

Calcolo Strutturale e Normative

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. Nella pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘. Per questa ragione, è consigliabile 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.

Verifiche Strutturali

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

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.

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