Le Travi in Legno Lamellare: Caratteristiche, Vantaggi e Applicazioni

Cos'è il Legno Lamellare?

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, e si ottiene incollando fra loro queste tavole di legno (almeno tre) sotto l’azione di una forza di pressione. 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.

Il legno lamellare nasce dall’incollaggio strutturale di più lamelle selezionate, essiccate e orientate nello stesso verso. Questo processo riduce difetti naturali (nodi critici, torsioni) e aumenta resistenza e stabilità rispetto al massello a parità di sezione.

È 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. In pratica, le travi lamellari uniscono la bellezza del legno alla prevedibilità dei materiali ingegnerizzati.

Processo di Produzione

Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in assicelle, dette lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm o 20 cm per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate.

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Con la produzione di travi lamellari, le lamelle, già prima dell'incollaggio, vengono essiccate in modo tecnico fino a raggiungere un'umidità del legno del 12 % e successivamente piallate. Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione), disposti alternando il senso delle fibre perpendicolarmente. Questo posizionamento con venatura contrapposta garantisce 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. Le lamelle vengono attentamente essiccate in forni per ottenere quel grado di umidità necessaria per il tipo di struttura da realizzare e per la colla che andrà a comporre la trave.

Per l'incollaggio delle travi lamellari e degli elementi per solaio in legno lamellare si utilizza spesso una colla di resina melamminico-ureica. L'incollaggio è impermeabile e resistente agli agenti atmosferici e forma delle giunzioni di colla chiare che non diventano scure. Le travi lamellari da noi utilizzate sono incollate con colle poliuretaniche prive di formaldeide e con un'umidità media del 12%. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio. Il nostro moderno impianto di centro taglio ci permette di lavorare i componenti con precisione e accuratezza millimetrica.

Vantaggi del Legno Lamellare

I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:

• Resistenza e Stabilità: Presenta un'alta resistenza a flessione e trazione. Le travi lamellari mostrano una maggiore resistenza ed una rigidità più elevata rispetto al normale legno da costruzione, raggiungendo lunghezze fino a 18 metri e dimensioni fino a 240 x 1.240 mm. Questo si traduce in prestazioni strutturali elevate, permettendo sezioni più snelle e campate maggiori.
• Leggerezza: Ha un peso specifico inferiore a 500 kg al m³ (circa l’80% in meno rispetto al cemento armato), il che comporta una maggiore sostenibilità dei carichi, riduzione delle opere di fondazione in cemento, notevole risparmio dei tempi di cantiere e generale diminuzione dei costi, inclusi quelli di trasporto.
• Versatilità Progettuale: Può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Non ha vincoli di dimensione, può essere di qualsiasi dimensione ed è perfetto per realizzare strutture molto grandi, che si sviluppano magari in altezza, inclusi travi curve o a boomerang. I pregi tecnici citati portano anche vantaggi architettonici e di forma.
• Isolamento Termico: Possiede una capacità isolante molto alta.
• Durabilità: Offre un'alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici.
• Comportamento Antisismico: 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. Il peso inferiore delle costruzioni in legno reca enormi vantaggi in zone sismiche, accresciuti dalla maggiore elasticità del materiale e dagli elementi di giunzione utilizzati.
• Resistenza al Fuoco: Nonostante il legno sia annoverato tra i materiali da costruzione infiammabili, in virtù delle sue proprietà, in caso d’incendio esso presenta un comportamento relativamente vantaggioso. Il legno, utilizzato come elemento costruttivo compatto, mostra un'elevata resistenza al fuoco, giacché solo la parte esterna viene carbonizzata, mentre la sua struttura interna si mantiene intatta. Grazie all’isolamento termico realizzato nella parte esterna carbonizzata, questo materiale resiste molto bene agli incendi ritardando la combustione. Con le costruzioni di legno è possibile soddisfare anche le classi di protezione antincendio più elevate.
• Basso Impatto Ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, ha un basso impatto ambientale ed è facilmente riciclabile.

Applicazioni del Legno Lamellare

La versatilità del legno lamellare lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. 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.

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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.

Le travi lamellari sono versatili per ambienti interni, esterni riparati e coperture. Sono perfette per tetti e coperture, dalle abitazioni private ai capannoni, consentendo capriate eleganti e ampie campate. Sono altresì ideali per porticati e pergolati, creando zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati. A riprova della sua versatilità, 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.

Legno Lamellare vs. Legno Massello: Una Scelta Informata

Capire la differenza tra legno massello e legno lamellare è fondamentale per fare una scelta più oculata e consapevole, sia per l'arredamento che per la progettazione di strutture importanti. Il legno massello e il legno lamellare sono i due principali tipi di legno utilizzati dagli addetti ai lavori nel settore delle costruzioni.

Caratteristiche del Legno Massello

Il legno massello, conosciuto anche come massiccio, evoca un’idea immediata di solidità. La sua caratteristica principale è quella di essere ricavato direttamente dalla parte più interna del tronco di un albero. Questo tipo di legno, apprezzato fin dai tempi più remoti, è diffusissimo ancora oggi sia nel settore della cantieristica, sia nell’ambito dell’hobbistica e del fai da te che nel settore dell’arredo.

Ogni tavola di legno massello è unica, resistente e durevole; durante la lavorazione non subisce alterazioni strutturali, ma viene solo (eventualmente) essiccato, segato o piallato. Presenta nodi, fessurazioni e imperfezioni estetiche derivanti dalla natura tipica del legno, che conferisce ad ogni pezzo il grande pregio dell’unicità.

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Tuttavia, il legno massello ha dei limiti di grandezza e dimensioni, legate ovviamente all’albero dal quale proviene. È anche meno stabile perché soggetto alla presenza di naturali fessurazioni da ritiro, nodi e imperfezioni. Il normale legname da costruzione montato è sottoposto ad un forte processo di essicazione: esso infatti si torce, si deforma e si ritira, potendo causare fessurazioni. Il ritiro del legno da costruzione troppo bagnato, quando già montato, è la causa più comune di anermeticità delle pareti esterne e della conseguente comparsa di danni dovuti all'umidità.

I Vantaggi del Legno Lamellare rispetto al Massello

La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Il legno lamellare è un materiale stabile, più stabile del legno massello, poiché la lavorazione infatti elimina la naturale espansione/contrazione e distorsione del legno per dar vita a pezzi altamente performanti.

Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) né nel breve, né nel lungo periodo. Non ci saranno cali, torsioni, curvature, fenditure tipiche di una trave massiccia e, se inserita in un muro, nel tempo non si avrà un antiestetico e antiperformante distacco (come avviene nelle travi massicce) dovuto al restringimento della trave. La trave lamellare è stabile nel tempo, facile da lavorare e posare in opera.

Le travi lamellari mostrano, attraverso la loro lavorazione, migliori caratteristiche rispetto al legno massello, per l'assenza di torsioni a lungo termine, e perché la tendenza alle fessurazioni risulta ridotta al minimo. Il legno lamellare ha una struttura più omogenea: la lavorazione riduce difetti estetici (o per alcuni l’unicità) tipici del legno massello. Ha inoltre meno fessurazioni da essiccazione, quasi inesistenti. Non c’è un limite di sezione o lunghezza per il legno lamellare.

Tipologie e Classificazione del Legno Lamellare

Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle e della sua destinazione d'uso.

Essenza Legnosa

In linea generale, le essenze maggiormente utilizzate per le lamelle sono le conifere:

• Abete rosso e bianco (lo standard per rapporto prestazioni/prezzo).
• Frassino.
• Larice (molto più costoso).
• Faggio (anche a micro-lamelle per lavori particolari).
• Pino.

La scelta del legno di partenza, oltre a garantire certe caratteristiche tecniche, deve rispettare la natura e contribuire a ridurre il costo del prodotto.

Classi di Resistenza

Il legno lamellare può essere classificato in base alla sua resistenza, definita dalla Normativa Europea di riferimento. Le travi lamellari si definiscono “GL”, ovvero “glued laminated”, in italiano “a lamelle incollate”.

Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza o portata. Nella normativa europea sono definite le diverse classi di resistenza. Le più comuni sono GL24h e GL28h.

I tipi più usati sono i GL24H, dove:

• “24” indica la resistenza della trave (alla flessione) ed è definita dalla Normativa Europea di riferimento.
• “H” sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24).

Esistono anche classi superiori (28, 30 e 32), che indicano travi che, a parità di sezione, hanno una portata maggiore e resistono maggiormente alle sollecitazioni. Le classi superiori vengono usate saltuariamente e solitamente per lavori particolari.

È anche possibile trovare travi GL24C, dove “C” sta per “combined” (combinato), ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media dà comunque 24. La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure e difetti: meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata. Per componenti con requisiti di resistenza più elevati si offrono su richiesta e per determinate sezioni trasversali anche le classi di resistenza GL 28c (a partire da 140/320 mm) e GL 30h (a partire da una larghezza di 120 mm).

Qualità Estetica

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 a meno che i difetti di quest’ultima non ne compromettano la portata.

Ciò nonostante, esistono due tipologie di travi lamellari dal punto di vista estetico:

• Qualità “vista”: non devono presentare macchie, nodi scappati al disopra 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 relativi alla portata. Dal punto di vista estetico, in queste travi la lavorazione riduce i difetti ed alla vista è possibile “leggere” le giunzioni tra lamella e lamella.

Calcolo Strutturale 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 suggerito affidarsi a strumenti specifici costantemente aggiornati, come il software di 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 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 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 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. 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. Per elaborare le richieste di calcolo, è spesso necessario un file BVN o BVX.

Manutenzione e Protezione del Legno Lamellare

Per assicurare la lunga durata delle travi in legno lamellare, è essenziale adottare pratiche di manutenzione e protezione adeguate.

Se si protegge per bene il legno dall’azione degli agenti atmosferici attraverso misure costruttive (tettoie, copertina in lamiera di finestre, ecc.), questo può conservarsi in maniera praticamente illimitata. È importante soprattutto che in nessun’area della costruzione possa formarsi umidità o condensa. La protezione costruttiva del legno è la misura più efficace con cui è possibile prolungare notevolmente la durata di vita di una costruzione in legno.

I funghi che distruggono il legno necessitano di umidità per crescere, un'umidità che può essere esclusa con un montaggio delle travi lamellari a regola d'arte sotto i tetti o negli ambienti interni. In caso di sospetti fori o polverino, è consigliabile intervenire subito per prevenire bio-attacchi.

Se la protezione costruttiva non è sufficiente, sono necessarie misure chimiche appropriate, al fine di influenzare la durata di vita. Con protezione chimica del legno s’intende sostanzialmente un trattamento della superficie per mezzo di vernice o vernice trasparente, che protegge il legno dalle radiazioni UV e da eventuale umidità. Per una mano più “materica” e calda, si possono applicare oli e cere. È inoltre importante garantire umidità e ventilazione adeguate, poiché il legno ama respirare. Infine, le connessioni, staffe e bulloneria, vanno dimensionate con cura per mantenere l'integrità strutturale. Un taglio di testa inclinato e ben protetto allunga la vita della trave esposta.

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