Il Legno Lamellare: Definizione, Vantaggi, Caratteristiche e Applicazioni Strutturali

Il legno lamellare è un materiale da costruzione prefabbricato innovativo, la cui materia prima è il legno naturale tagliato in lamelle di limitata larghezza e lunghezza. Queste lamelle vengono 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, le quali vengono posizionate con le venature contrapposte a scopo di uniformare la resistenza e unite per mezzo di incollaggio a caldo e a pressione.

Questo materiale si configura come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito. 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. Mantiene i pregi del legno naturale, come l'elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso e la lenta combustione in caso di incendio, ma grazie al 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. Non è 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.

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. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.

Il processo di incollaggio a pressione è un processo di formatura ed unione delle tavole di legno ottenuto mediante l’utilizzo di opportune colle sotto l’azione di una pressione costante e duratura nel tempo. Questo processo riduce difetti naturali (nodi critici, torsioni) e aumenta resistenza e stabilità rispetto al legno massello a parità di sezione.

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Caratteristiche del Legno Lamellare

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. A differenza del legno massello, ha meno difetti naturali (come nodi o fessurazioni) ed è più resistente a deformazioni, flessioni e spaccature. Per quanto riguarda la lunghezza, le dimensioni di una trave in legno lamellare possono essere varie. L’unico accorgimento è quello di studiarne la luce in modo tale che sia possibile il trasporto e la messa in opera della stessa.

La durevolezza aumenta se si tratta di legno lamellare, e la resistenza di questi elementi è dovuta alla loro composizione. In caso di incendio, il legno lamellare crea un isolamento termico che fa sì che la combustione avvenga lentamente. Ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata.

Il materiale del tetto può influenzare molto la resistenza della struttura durante l’azione sismica. Il legno lamellare si distingue per il peso più contenuto, che può ridurre i carichi sulla struttura e facilitare la progettazione, soprattutto in zona sismica. Dal punto di vista delle prestazioni termiche, il legno offre un buon comportamento isolante naturale, migliorando comfort e consumi energetici se abbinato a un corretto pacchetto di copertura. Sul piano estetico il lamellare offre un fascino caldo e architettonico, ideale anche per ambienti moderni.

Tipi 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:

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

In Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice, che è significativamente più costoso. Inoltre, il legno lamellare può essere classificato in:

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• Incollato omogeneo: in cui le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza.
• Incollato combinato: quando le lamelle appartengono a differenti classi di resistenza.

Le classi di resistenza più comuni per le travi lamellari sono GL24h e GL28h.

Trattamenti e Protezione del Legno Lamellare

Per assicurare la durabilità e sfruttare al massimo le sue caratteristiche, è necessario che il legno lamellare venga trattato correttamente. 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.

Il legno lamellare può essere trattato con due finiture principali:

• Impregnante all’acqua: penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. Ideale per mantenere l’aspetto naturale, 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, 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 il risultato potrebbe essere leggermente più scuro. In alternativa, è possibile optare per un impregnante o finitura trasparente per mantenere il tono originale. Anche oli e cere possono essere utilizzati per una mano più "materica" e calda, tenendo presente che il legno ama respirare, quindi è importante garantire un'adeguata umidità e ventilazione.

Vantaggi del Legno Lamellare

I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale. Questo materiale offre prestazioni strutturali elevate e unisce la bellezza del legno alla prevedibilità dei materiali ingegnerizzati.

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• Resistenza e stabilità: Il legno lamellare presenta alta resistenza a flessione e trazione, maggiore stabilità rispetto al legno massello e un'ottima reazione in caso di oscillazioni sismiche. La sua composizione gli conferisce elevata resistenza meccanica.
• 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 e notevole risparmio dei tempi di cantiere, che si traduce in una generale diminuzione dei costi, inclusi quelli di trasporto.
• Versatilità: Può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno, permettendo di realizzare forme curve, tetti inclinati e travature ampie. Questo lo rende l’ideale anche per costruzioni in legno prefabbricate industriali e civili.
• Isolamento termico e acustico: Possiede una capacità isolante molto alta e le coperture in legno lamellare permettono un'elevata insonorizzazione, comportandosi in maniera ottimale rispetto a soluzioni più pesanti grazie alla loro struttura stratificata.
• Resistenza al fuoco: L'alta resistenza al fuoco è dovuta alla velocità di carbonizzazione, in caso di incendio, che è di circa 0,7 mm/min. Ciò permette alle strutture di stare in piedi più a lungo rispetto ad acciaio e cemento, facilitando la messa in salvo di persone e cose.
• 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 e basso impatto ambientale: Il legno lamellare è un materiale eco-sostenibile, con un basso impatto ambientale dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo. La sua lavorazione industriale consente un impiego più efficiente delle risorse naturali e contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2. È facilmente riciclabile.
• Economicità: Offre economicità e leggerezza nelle costruzioni rispetto al cemento armato. I tempi di posa risultano spesso più rapidi grazie a elementi prefabbricati e lavorazioni “a secco”, contribuendo a ridurre i tempi di realizzazione e i costi complessivi.

Applicazioni del Legno Lamellare

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. È sempre più utilizzato in edilizia e arredamento, sia per le strutture che per i mobili.

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

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, unendo bellezza e resistenza con un’anima naturale. Il legno lamellare è perfetto per progetti su misura, rendendolo il materiale ideale per elementi outdoor. Tetti e coperture, dalle abitazioni private ai capannoni, consentono capriate eleganti e ampie campate. Porticati e pergolati sono perfetti per creare zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati.

Il legno lamellare è una soluzione molto apprezzata per la realizzazione di grandi strutture, soprattutto laddove si preferisce optare per un materiale naturale. 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. È spesso presente nelle costruzioni pubbliche e nei grandi edifici commerciali, trova ampia applicazione negli stadi e, in generale, negli impianti sportivi. Negli ultimi anni sono aumentati anche i grattacieli sostenibili che hanno scelto questo materiale.

I principali vantaggi di scegliere il legno lamellare per la costruzione di grandi strutture riguardano prima di tutto la possibilità di ridurre i tempi di realizzazione. La leggerezza e la versatilità del legno ne permettono molteplici applicazioni, con possibilità di assemblare la struttura a secco e in tempi rapidi. Esistono innumerevoli esempi di edifici che sfidano il passare del tempo, come la Pagoda del tempio di Horyu-ji a Nara, Giappone, costruita nel 607 d.C.

Calcolo Strutturale e Verifiche per il 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. 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.

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 verificati 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.

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 software specifici. 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.

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