L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio. Se in qualità di progettista strutturale ti incuriosiscono i vantaggi di questo materiale per la realizzazione di nuovi elementi strutturali continua a leggere quest’articolo. 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.
Cos’è il Legno Lamellare? Definizione e Processo Produttivo
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. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.
É 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.
Fasi della Produzione e Tecnologia
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci. Nel XIX secolo Migneron e Wiebeking misero a punto un sistema che prevedeva un arco con lamelle formate da travi curvate a freddo e tenute a pressione mediante staffe metalliche. Una svolta radicale si ebbe dalla coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio.
Nelle 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. Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. Per realizzare l’incollaggio fra le lamelle bisogna sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione viene effettuata in apposite presse. L’operazione di posizionamento delle lamelle e di chiusura della pressa deve essere fatta il più rapidamente possibile per evitare che la colla cominci a indurire. Per la chiusura delle presse si procede dal centro verso le estremità.
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Legno Massiccio vs. Legno Lamellare: Un Confronto Approfondito
Noi di Grosso Legnoarchitetture, con oltre 50 anni di esperienza nella costruzione di strutture in legno, sappiamo bene quanto la scelta tra legno lamellare e legno massiccio per i tetti sia cruciale per determinare l’estetica, la funzionalità e la durabilità di un progetto. È essenziale comprendere le caratteristiche distintive di ciascun materiale per consigliare al meglio i nostri clienti e garantire la realizzazione di opere di qualità.
Definizione dei Materiali
Legno Massiccio: Il legno massiccio, come suggerisce il nome, è ottenuto da tronchi interi o da sezioni di tronchi, senza ulteriori processi di incollaggio. È un materiale naturale con le sue caratteristiche intrinseche. Il legno massello è la porzione di legno estratta dal durame, la parte più interna del tronco. Il legno massello (conosciuto anche come massiccio) ha un nome che evoca un’immediata idea di solidità. La sua caratteristica principale è quella di essere ricavato direttamente dalla parte più interna del tronco di un albero.
Legno Lamellare: Il legno lamellare è composto da strati sottili di legno, detti lamelle, incollati tra loro con adesivi resistenti. Questa tecnica permette di utilizzare legname di diverse specie e qualità, ottimizzando le caratteristiche meccaniche del prodotto finale. È infatti ottenuto dall’unione di tavole o lamelle essiccate e incollate tra loro.
Resistenza Meccanica e Stabilità
Legno Lamellare: Grazie alla sua composizione stratificata, il legno lamellare offre una resistenza meccanica superiore rispetto al legno massiccio. Le lamelle incollate contrastano efficacemente le tensioni interne, riducendo al minimo il rischio di deformazioni, fessurazioni o cedimenti. Questo prodotto in legno è stabile nelle dimensioni e non presenta torsioni o curvature. Il legno lamellare è un materiale stabile (più stabile del legno massello): la lavorazione infatti elimina la naturale espansione/contrazione e distorsione del legno per dar vita a pezzi altamente performanti, che vengono venduti e utilizzati in versione esclusivamente piallata. Ha inoltre meno fessurazioni da essiccazione (quasi inesistenti).
Legno Massiccio: Il legno massiccio, sebbene robusto, può essere soggetto a deformazioni e fessurazioni nel tempo, specialmente se non è stato adeguatamente stagionato. Pur essendo decisamente solido, il legno massello è meno stabile perché soggetto alla presenza di naturali fessurazioni da ritiro, nodi e imperfezioni derivanti dalla natura tipica del legno.
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Estetica e Aspetto
Legno Lamellare: Il legno lamellare offre un aspetto più uniforme e moderno. Grazie al processo di produzione, le imperfezioni naturali del legno possono essere eliminate o ridotte, ottenendo superfici più lisce e omogenee. Il legno lamellare ha una struttura più omogenea: la lavorazione riduce difetti estetici (o per alcuni l’unicità) tipici del legno massello. La lavorazione riduce i difetti ed alla vista è possibile “leggere” le giunzioni tra lamella e lamella.
Legno Massiccio: Il legno massiccio mantiene un’estetica più tradizionale e rustica, con venature che raccontano la storia dell’albero da cui proviene. Ogni tavola di legno massello è unica. È un materiale unico: ogni tavola presenta nodi, fessurazioni e imperfezioni estetiche derivanti dalla natura tipica del legno, che conferisce ad ogni pezzo il grande pregio dell’unicità.
Limiti di Dimensione
Legno Lamellare: Il legno lamellare non ha vincoli di dimensione: essendo ricavato da lamelle incollate, il legno lamellare può essere di qualsiasi dimensione. È quindi perfetto per realizzare strutture molto grandi, che si sviluppano magari in altezza. Il legno lamellare di alta qualità si contraddistingue per la libertà di definizione delle forme dei componenti in legno.
Legno Massiccio: Il legno massiccio pone dei limiti alla dimensione della sezione trasversale e alla lunghezza dell’elemento strutturale da realizzare. Una trave in legno massiccio ha solitamente una sezione quadrata, circolare o rettangolare. Essendo ricavato direttamente dal tronco di un albero, il legno massello ha dei limiti di grandezza e dimensioni, legate ovviamente all’albero dal quale proviene.
Costo
Legno Massiccio: Il legno massiccio ha un prezzo di base più basso, ma se utilizzato a vista e poi lavorato, il suo costo si avvicina di molto al lamellare.
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Vantaggi del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale. L'innovazione nella sua forma migliore: travi diritte, con controfreccia e in forme speciali.
Vantaggi Strutturali
- Resistenza a flessione e trazione.
- Capacità portante elevata con una densità apparente ridotta.
- Grande stabilità di forma grazie all'incollaggio.
- 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 e resistenza chimica elevate: lenta combustione in caso di incendio.
- 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).
Vantaggi Ambientali ed Economici
- Basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo.
- Materiale da costruzione naturale, rinnovabile e riciclabile.
- Facilmente riciclabile.
Vantaggi di Isolamento e Lavorazione
- Capacità isolante molto alta.
- Alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici.
- Costruzione rapida e a secco.
- Lavorazione con utensili semplici.
- Buone proprietà termoisolanti.
Campi di Applicazione del Legno Lamellare
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:
- Case mono- e plurifamiliari.
- Edifici residenziali e direzionali multipiano.
- Edifici pubblici e amministrativi.
- Immobili agricoli.
- Immobili industriali e capannoni.
- Impianti per il tempo libero e palazzetti dello sport.
- 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.
Settori d'Impiego Specifici
Nel dettaglio, il legno lamellare è impiegato per:
- Capriate e strutture di tetti anche a vista.
- Travi portanti ad ampia campata anche in forme speciali.
- Montanti e colonne.
- Strutture di copertura o sistemi portanti a griglia.
I Mini-Lamellari in Larice
I mini-lamellari in legno di larice sono elementi versatili tra le tipologie di legno da costruzione disponibili. Grazie all’incollaggio a più strati, questo prodotto in legno è stabile nelle dimensioni e non presenta torsioni o curvature. I settori di impiego coprono tutte le applicazioni nell’ambiente esterno, dalla sottostruttura per facciate, terrazze e balconi fino a pali per recinzioni, disparate strutture in legno e per l’uso in giardino.
Vantaggi e Campi di Applicazione dei Mini-Lamellari
- Ideale per sottostrutture e applicazioni all’aperto.
- Legname da costruzione piallato e smussato.
- Grazie all’incollaggio a più strati non si verificano deformazioni e torsioni.
- Tipo di legno larice per una lunga durata.
- Applicazione in ambiente esterno e interno.
- Settori d'impiego: Sottostrutture per terrazze e facciate, elementi per legno in giardino.
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:
- 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 e Verifiche Strutturali 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, ti suggerisco di affidarti a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software calcolo strutturale legno, con cui puoi modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti in una struttura mista in cemento armato o in muratura. Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Grazie a Woody potrai eseguire verifiche di resistenza e di stabilità allo Stato Limite Ultimo per elementi sollecitati a flessione, pressoflessione, taglio e torsione e verifiche allo Stato Limite di Esercizio.
Tipi di 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 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.
Relazioni di Calcolo e Coefficienti di Sicurezza
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. 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.