Travi Lamellari: Caratteristiche, Vantaggi e Applicazioni nell'Edilizia Moderna

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. É 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. Oggi, le travi lamellari rappresentano uno standard quando si parla di strutture in legno eleganti ma robuste, offrendo stabilità dimensionale, libertà progettuale e un colpo d’occhio caldo e naturale che fa la differenza in casa come all’esterno.

Cos'è il Legno Lamellare?

Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Le lamelle sono delle tavole di spessore solitamente di 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate. Queste vengono incollate assieme per formare la trave lamellare della sezione desiderata.

Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari. Le travi lamellari si definiscono “GL”, ovvero “glued laminated”, in italiano “a lamelle incollate”.

Il 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. Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo e sotto pressione. Nella loro ricomposizione, le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave. Questo processo riduce difetti naturali (nodi critici, torsioni) e aumenta resistenza e stabilità rispetto al massello a parità di sezione. Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio.

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Il nostro fornitore, Weinberger, un’azienda storica sul mercato da oltre 160 anni, è sinonimo non solo di qualità, ma anche di innovazione e rispetto ambientale. Le loro travi lamellari sono in abete rosso di provenienza alpina, e le lamelle a fibra fine garantiscono un’ottima qualità “vista”, mantenuta costante tutto l’anno. Le travi lamellari utilizzate sono incollate con colle poliuretaniche prive di formaldeide e con un umidità media del 12%. Tutto il processo di lavorazione, dalla selezione del tronco fino alla trave finita, è regolato e controllato da sofisticati sistemi computerizzati che sorvegliano la qualità del materiale dall’origine fino al prodotto finito.

Caratteristiche Principali delle Travi Lamellari

Qualità e Portata

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” (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. La norma UNI EN 386:2003 fissa i requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione per la realizzazione del prodotto legno lamellare, dando anche indicazioni sulla disposizione delle lamelle all'interno del pacco.

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 (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:

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

Le travi lamellari non sono tutte uguali e, da un punto di vista puramente estetico, differiscono molto da fornitore a fornitore.

Tipologie di Legno Impiegate

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 base alla composizione delle 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.

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: La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) né nel breve, né nel lungo periodo. Inoltre, non ci saranno cali, torsioni, curvature o fenditure tipiche di una trave massiccia. Questo materiale offre elevate prestazioni strutturali, mantenendo la bellezza del legno con la prevedibilità dei materiali ingegnerizzati.
• 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, e si possono avere anche travi curve o a boomerang. Questa caratteristica ha permesso di operare su costruzioni in legno un tempo impossibili.
• 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).
• Isolamento e Durabilità: Possiede un'alta capacità isolante e un'alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici.
• 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: Il legno lamellare ha una lenta combustione in caso di incendio, mantenendo più a lungo le sue proprietà strutturali.
• Basso impatto ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, il legno lamellare è un materiale naturale e facilmente riciclabile, contribuendo ad un approccio eco-compatibile e alla bioedilizia.
• Comfort e vivibilità: I vantaggi non si limitano agli aspetti strutturali, ma coinvolgono anche il comfort e la vivibilità della costruzione, offrendo un ambiente caldo e naturale.

Perché Preferire una Trave Lamellare a una Trave Massiccia

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. 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. 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.

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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. Oltre all’aspetto funzionale, infatti questo materiale viene scelto anche per l’impatto estetico che genera.

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 e ville
• Edifici destinati a civile abitazione
• Porticati e pergolati: perfetti per creare zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati.

In pratica, il legno lamellare è un materiale che non "impone" uno stile, ma lo "accompagna", adattandosi a diverse esigenze progettuali e costruttive.

Calcolo e Verifiche Strutturali del 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 fondamentale 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 pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘.

Verifiche degli Elementi 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.

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.

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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