Il Legno Lamellare: un Materiale da Costruzione Innovativo e la Trave Armata

Il legno lamellare, o più correttamente "legno lamellare incollato" come specificato nelle norme di prodotto, è un prodotto derivato dal legno massiccio. Conosciuto anche con il termine inglese "glulam" (da glued lame), si tratta fondamentalmente di una trave realizzata con diversi strati di legno. Questo materiale da costruzione prefabbricato è costituito da legno naturale tagliato in lamelle di larghezza e lunghezza limitate, sovrapposte e legate tra loro mediante collanti ad alta resistenza, dando origine a elementi di forma e dimensione prestabilita.

Il legno lamellare è sempre più utilizzato in edilizia e favorito non solo per la sua bellezza e la possibilità di creare edifici davvero spettacolari, ma soprattutto per la sua particolare resistenza. Il suo impiego trova sempre più spazio nel campo delle costruzioni, in particolare per strutture a grandi luci, in quanto è l'unico materiale che unisce leggerezza, resistenza e versatilità.

Cos'è il Legno Lamellare e Come si Produce

Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Queste vengono posizionate con venatura contrapposta in modo da garantire una maggiore 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.

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 maggiore uniformità nella resistenza della trave. Nel legno lamellare, l'incollaggio delle doghe di legno avviene lungo la fibra. Il legno utilizzato può essere resinoso (abete, larice, pino) o caducifoglie (quercia, frassino, acero, cedro).

Le lamelle vengono poi posate l'una sull'altra e incollate tra loro. In questo modo si possono ottenere travi spesse diversi metri e lunghe oltre 50 metri. La colla è molto importante nella produzione di travi, in quanto deve garantire la resistenza e la durata dei morsetti, dato che queste travi sono elementi strutturali. Gli adesivi utilizzati sono melaminici, poliuretanici o resorcinici. Gli adesivi melaminici (melamina-urea formaldeide MUF) e poliuretanici danno linee di adesione bianche, mentre gli adesivi resorcinici danno linee di adesione più scure e marroni.

Leggi anche: Pali in legno: guida alle travi

Vantaggi del Legno Lamellare rispetto al 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. Con la segatura a strisce, infatti, si riducono le tensioni nel legno e si eliminano i difetti e i nodi. 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, 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.

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 superiori rispetto al legno massiccio.
• Versatilità di progettazione: Le travi lamellari sono il sogno degli architetti perché non pongono limiti alla progettazione. Possono essere diritte o curve, sottili o molto spesse, corte o lunghe. Le travi lunghe, ottenute allungando le lamelle, hanno una capacità portante molto elevata e possono essere utilizzate per costruire edifici con campate molto ampie e pochi puntoni verticali di sostegno.
• Leggerezza: Un altro vantaggio dell'utilizzo di travi laminate è il peso molto inferiore a parità di resistenza meccanica. 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 durata e stabilità 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. Le costruzioni realizzate su travi lamellari hanno una resistenza ai terremoti molto più elevata grazie all'elevata elasticità delle travi. La sovrapposizione delle lamelle parallelamente alla fibra determina una maggiore elasticità.
• Basso impatto ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, è un materiale facilmente riciclabile.

Per illustrare la leggerezza del legno lamellare rispetto ad altri materiali, ecco un confronto:

Materiale	Peso Specifico Medio (kg/mc)	Confronto di Peso (a parità di resistenza)
Legno Lamellare (abete rosso)	430 - 600	Base di riferimento
Acciaio	Variabile	Più pesante del 20%
Cemento Armato	2500	Più pesante del 600%

Resistenza Chimica Aumentata

Forse la più importante tra le proprietà innovative è la resistenza chimica aumentata. Le travi lamellari sono resistenti all'azione della maggior parte degli acidi, dell'ossidazione, dell'ammoniaca o dei derivati del cloro. Per questo motivo vengono utilizzati nella costruzione di allevamenti di animali (ammoniaca), piscine (cloro), nelle saline o nella costruzione di depositi di sale o carbone.

Alta Resistenza al Fuoco

Nonostante siano fatti di legno - un prodotto combustibile - sono molto resistenti al fuoco. Se analizziamo i materiali da costruzione tradizionali, scopriamo che l'acciaio perde le sue proprietà meccaniche e non è più considerato un materiale da costruzione al di sopra dei 550 °C (ben al di sotto della sua temperatura di fusione), e il cemento armato si fessura e si deforma a causa della ridotta durezza alle alte temperature.

Leggi anche: Come Eliminare le Formiche

Il legno brucia, ma non cambia le sue proprietà in profondità; quindi, anche se all'esterno c'è uno strato di legno carbonizzato, all'interno il legno ha le stesse proprietà meccaniche. Nel caso delle travi lamellari, il legno brucia all'esterno, ma è molto difficile superare gli strati adesivi, quindi avanza molto lentamente, offrendo una maggiore sicurezza strutturale in caso di incendio.

Applicazioni del Legno Lamellare

La versatilità del legno lamellare lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. Oltre a giocare un ruolo importante nelle ristrutturazioni (solai, soppalchi, coperture), il legno lamellare viene ampiamente 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, e riqualificazione di teatri.
• Abitazioni a basso consumo energetico.
• Edifici destinati a civile abitazione.

Anche in Romania si costruiscono sempre più edifici con queste travi, e non c'è da stupirsi, perché ci sono grandi produttori nel Paese, come quelli vicino a Targoviste, ad Harghita e a Timis.

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:

Leggi anche: Impieghi Travi Lamellari

• 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.

La Trave Armata: un Concetto Tradizionale

Dal punto di vista dei materiali, si distingue se una trave è costituita da un solo materiale o da materiali diversi, come nel caso delle travi di cemento armato o di laterizio armato. La definizione tradizionale di "trave armata" si riferisce a una trave di legno o d'acciaio alla quale è applicato un tirante, generalmente in tondino d'acciaio, e uno o più contraffissi. Questi contraffissi, facendo da contrasto tra tirante e trave, sostengono quest'ultima in uno o più punti, rendendola atta a sostenere carichi maggiori. In questo tipo di struttura, la trave è soggetta a pressoflessione e taglio, il tirante a trazione e il contraffisso a pressione.

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, si suggerisce di affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come software di calcolo strutturale per legno, con cui è possibile modellare coperture, porticati ed altri componenti in legno presenti anche 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:

1. Di trazione parallela alla fibratura.
2. Di compressione parallela alla fibratura.
3. Di pressoflessione/tensoflessione.
4. Di taglio.
5. Di taglio e torsione.
6. Di stabilità.
7. 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 di calcolo strutturale specifico. In questa 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.

tags: #trave #in #legno #armato