Travi in Legno Lamellare: Caratteristiche, Vantaggi e Resistenza Antisismica per l'Edilizia Moderna

Quando si parla di strutture in legno eleganti ma robuste, le travi in legno lamellare sono ormai uno standard. Offrono stabilità dimensionale, libertà progettuale e un colpo d’occhio caldo e naturale che fa la differenza in casa come all’esterno. 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. Sono sempre più utilizzate in edilizia e sono favorite non solo per la loro bellezza e la possibilità di creare edifici davvero spettacolari, ma soprattutto per la loro particolare resistenza.

Che cos'è il Legno Lamellare: Produzione e Composizione

Come pannelli in legno massiccio, il legno lamellare, o glulam, sono prodotti derivati dal legno massiccio. Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. 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. Nello specifico il legno lamellare è composto appunto da ‘lamelle’ di legno essiccate, piallate e refilate, che poi vengono messe insieme con una procedura di incollaggio a caldo e sotto pressione. Solitamente sono grandi circa 20mm per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro. 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. 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.

Il legno utilizzato può essere resinoso (abete, larice, pino) e caducifoglie (quercia, frassino, acero, cedro). Le lamelle sono delle tavole di spessore 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate che vengono incollate assieme per formare, appunto, la trave lamellare della sezione desiderata. Per l'incollaggio delle nostre travi lamellari e degli elementi per solaio in legno lamellare utilizziamo 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. 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.

Vantaggi Strutturali e Funzionali del Legno Lamellare

I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale. In pratica, le travi lamellari uniscono la bellezza del legno alla prevedibilità dei materiali ingegnerizzati. Le travi lamellari, infatti, sono qualitativamente e staticamente migliori rispetto al legno massiccio: non si verificheranno spaccature, né si avrà a che fare con torsioni, curvature e distacchi. 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.

Questo tipo di struttura ha permesso di operare su costruzioni in legno, un tempo impossibili. 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. La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) nè nel breve, nè nel lungo periodo. La trave lamellare è stabile nel tempo, facile da lavorare e posare in opera. Non c’è un limite di sezione o lunghezza, si possono avere anche travi curve o a boomerang.

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Un prodotto industriale, quindi, che lega le proprietà tipiche del legno (come ad esempio il rapporto tra resistenza meccanica e peso), una maggiore resistenza e affidabilità. 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.

Resistenza Antisismica del Legno Lamellare

Negli ultimi anni, la progettazione edilizia ha subito un’evoluzione significativa, soprattutto nelle aree a rischio sismico. In questo contesto, il legno strutturale, e in particolare il legno lamellare, si sta affermando come una delle soluzioni più performanti. Il legno lamellare offre vantaggi concreti, ma è fondamentale valutarne l’applicazione in base alle specifiche esigenze tecniche, logistiche e di business.

Il legno lamellare si distingue per il suo ottimo rapporto resistenza/peso. Essendo più leggero, riduce le forze generate dal terremoto sulla struttura. 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.

Durante un terremoto, una struttura è sottoposta a forze orizzontali e vibrazioni. Il legno si deforma senza rompersi improvvisamente, assorbe e dissipa parte dell’energia sismica, e riduce il rischio di collasso fragile. Il legno pesa molto meno rispetto al cemento armato. Questo significa minori masse in gioco, riduzione delle forze inerziali durante il sisma e maggiore sicurezza complessiva della struttura. A differenza dei materiali tradizionali come calcestruzzo e acciaio, il legno offre una combinazione unica di leggerezza, resistenza e capacità dissipativa, caratteristiche fondamentali per affrontare le sollecitazioni generate da un evento sismico. Il peso inferiore delle costruzioni in legno reca enormi vantaggi in zone sismiche, vantaggi accresciuti dalla maggiore elasticità del materiale e dagli elementi di giunzione utilizzati.

Confronto con Materiali Tradizionali

Quando si progettano strutture in zona sismica, la scelta del materiale incide direttamente su sicurezza e performance. Cemento armato, acciaio e legno lamellare presentano comportamenti molto diversi sotto sollecitazione.

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Cemento Armato

Il cemento armato è ampiamente utilizzato per la sua elevata resistenza a compressione. È un materiale solido e affidabile, soprattutto in condizioni statiche. Tuttavia, presenta un comportamento rigido. In caso di sisma, questa caratteristica può aumentare il rischio di rotture improvvise, soprattutto se la struttura non è progettata con criteri antisismici avanzati. Il cemento armato è rigido e quando qualcosa si rompe tende a cedere rapidamente.

Acciaio

L’acciaio offre un’eccellente combinazione di resistenza e duttilità. Questo significa che può deformarsi prima di rompersi, migliorando la risposta alle sollecitazioni sismiche. D’altra parte, richiede lavorazioni più complesse e costi generalmente più elevati. Anche la gestione in cantiere risulta più articolata rispetto ad altri materiali.

A parità di resistenza, una trave in acciaio è più pesante di 20% e una in cemento armato di 600%. Ad esempio, una trave con peso specifico di 600 kg/mc ha la stessa resistenza di una trave in cemento armato con peso specifico di 2500 kg/mc. A questi aspetti si aggiunge la sostenibilità, oggi sempre più rilevante nelle scelte progettuali.

Altre Caratteristiche Distintive

Resistenza al Fuoco

Nonostante siano fatti di legno - un prodotto combustibile - sono molto resistente al fuoco. Bruciature di legno non cambiano le sue proprietà, per cui 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. 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.

Resistenza Chimica e Protezione dagli Agenti Atmosferici

Forse la più importante delle sue proprietà è la resistenza chimica aumentata. 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. Il legno lamellare vanta anche un'alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici. 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. Prevenzione bio-attacchi: se sospetti fori o polverino, intervieni subito. Le connessioni: staffe e bulloneria vanno dimensionate con cura. Un taglio di testa inclinato e ben protetto allunga la vita della trave esposta.

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Leggerezza e Impatto Ambientale

Un altro vantaggio dell'utilizzo di travi laminate è il peso molto inferiore a parità di resistenza meccanica. A seconda della specie utilizzata, il peso specifico può variare da 400 a 600 kg/mc (le travi in abete rosso hanno un peso specifico medio di 430 kg/mc). Il legno lamellare offre un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo ed è facilmente riciclabile.

Efficienza Costruttiva

Con l’elevato grado di prefabbricazione dei componenti in legno, delle costruzioni di tetti e telai, è possibile realizzare in pochi giorni un progetto di costruzione. Sul cantiere sono necessari elevatori molto più leggeri rispetto a quelli che servirebbero per il cemento armato. La movimentazione ed il collegamento di componenti nelle costruzioni in legno sono effettuabili molto rapidamente e non necessitano di tempi di essiccazione o indurimento. Con le odierne lavorazioni con centro taglio si è nell’ambito dell’High-Tech, laddove la precisione è di gran lunga superiore rispetto a quella del cemento armato.

Tipologie e Classi di Resistenza del Legno Lamellare

Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza, 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 classe di resistenza standard dei prodotti Mosser è la GL 24c. Questa classe di resistenza è creabile idealmente con il materiale grezzo disponibile ed è da considerare dunque come la classificazione più economica e più gradevole alla vista. Su richiesta è disponibile con sovrapprezzo anche la classe di resistenza GL 24h. Per componenti con requisiti di resistenza più elevati offriamo 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).

La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata. 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: vista o industriali. Le travi lamellari 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). Le travi lamellari qualità “industriale”, invece, devono semplicemente soddisfare i requisiti di legge relativamente alla portata. Dal punto di vista estetico esistono due tipi di travi lamellari, a vista o industriali: le prime sono senza macchie o nodi oltre un determinato diametro.

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. 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: ambienti interni, esterni riparati e coperture. Tetti e coperture: dalle abitazioni private ai capannoni, il lamellare consente capriate eleganti e ampie campate. Porticati e pergolati: perfetti per creare zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati.

Nel settore industriale viene impiegato per capannoni, magazzini logistici e stabilimenti produttivi. Permette di coprire grandi luci senza pilastri intermedi. Inoltre, garantisce rapidità di montaggio e ottimizzazione dei tempi di cantiere. Ospedali, RSA e scuole beneficiano delle prestazioni antisismiche del legno. A questo si aggiungono comfort ambientale e tempi di realizzazione ridotti, fattori fondamentali nel settore pubblico. Nel retail, il legno lamellare unisce funzionalità ed estetica. È ideale per centri commerciali, showroom e spazi espositivi. Consente soluzioni architettoniche moderne mantenendo elevati standard di sicurezza. 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.

Calcolo Strutturale e Normative

Le strutture in legno sono pienamente regolamentate dalle Normative Tecniche per le Costruzioni (NTC) e dagli Eurocodici. Non si tratta quindi di soluzioni sperimentali, ma di sistemi consolidati e normati. Il legno lamellare è un materiale ingegnerizzato. Ogni elemento è certificato e tracciabile, con standard qualitativi elevati e costanti. La progettazione avviene tramite software avanzati di calcolo strutturale. Questo permette di simulare il comportamento dell’edificio anche in condizioni sismiche. Il risultato è una struttura con prestazioni prevedibili, verificabili e conformi alle normative vigenti. 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. 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.

Per elaborare le richieste, abbiamo bisogno innanzitutto di un file BVN o BVX. Il trasferimento dei dati da IFC, SAT, DXF o DWG a un file BVN e BVX è disponibile su richiesta. Puoi scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno. Nella seguente 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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