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. 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?
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. 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.
Queste lamelle 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.
Processo Produttivo del Legno Lamellare
Le travi di legno lamellare incollato sono elementi strutturali prodotti in stabilimenti industriali aventi spazi interni, dedicati alla produzione, mediamente grandi dato che le dimensioni del prodotto finito possono raggiungere anche i 50 metri di lunghezza. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm.
Per la produzione delle lamelle si utilizzano soprattutto le conifere: abete rosso, abete bianco, pino e larice. Tuttavia, possono essere impiegate anche le latifoglie, come il faggio, il frassino e il rovere. Vale a dire che le lamelle subiscono un primo controllo visivo (oppure con scanner speciali per i componenti di legno) che ne identifica i difetti. Un operatore (oppure lo stesso scanner) li evidenzia e invia la lamella ad una macchina troncatrice che elimina la parte difettosa.
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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. I lamellari duo e trio hanno le lamelle esterne incollate con gli anelli annuali di accrescimento contrapposti fra loro.
In una trave lamellare le sollecitazioni a flessione sono nulle in mezzaria e massime in periferia, come evidenziato dal grafico delle tensioni. La Norma Uni EN 1194 prevede di utilizzare lamelle aventi la classe di resistenza C24 in esterno, combinate con lamelle C16 per la parte interna della trave.
Tipologie di Legno Lamellare
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle e della composizione interna. In linea generale, le essenze legnose maggiormente utilizzate sono:
- Conifere: abete rosso, abete bianco, pino, larice.
- Latifoglie: faggio, frassino, rovere.
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 le lamelle 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:
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- Resistenza: Elevata resistenza a flessione e trazione.
- 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).
- Capacità isolante: Molto alta.
- Resistenza agli agenti esterni: 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.
- Basso impatto ambientale: Dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo; è facilmente riciclabile.
- Alta resistenza al fuoco: Grazie alla lenta combustione superficiale che forma uno strato carbonioso protettivo.
Legno - caratteristiche
Applicazioni 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:
- 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.
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, è consigliabile 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.
I materiali utilizzati nella modellazione sono individuati da una sigla identificativa ed un codice numerico (gli elementi strutturali richiamano quest’ultimo nella propria descrizione). La struttura principale può essere caratterizzata da archi a due o tre cerniere e la struttura secondaria costituita da puntoni. L’analisi sismica della struttura che viene realizzata è del tipo dinamico modale, considerando anche la combinazione delle azioni.
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 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
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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.
Relazione di Calcolo per Strutture in Legno Lamellare
La relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con software specifici includono, relativamente alla parte in legno, le caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale, la classe di servizio, e tengono 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.
Normative di Riferimento
La progettazione e la verifica delle strutture in legno lamellare sono regolate da una serie di normative nazionali ed europee, tra cui:
- Circolare 21/01/19, n. D.Min. Infrastrutture.
- Circolare 4/07/96, n.156AA.GG./STC. istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche relative ai <
>” di cui al D.M. 16/01/96. - Circolare 10/04/97, n.65AA.GG. istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche” di cui al D.M. LL.PP.
- Circolare 4 Gennaio 1989 n. D.M. LL.PP. D.M. LL.PP. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.
- UNI EN 1991-2:2005 Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 2: Carichi da traffico sui ponti.
- UNI EN 1995-2:2005 Eurocodice 5 - Progettazione delle strutture di legno - Parte 2: Ponti.
- UNI EN 1997-1:2005 Eurocodice 7 - Progettazione geotecnica - Parte 1: Regole generali.
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Legno Lamellare vs. Legno Massello
È utile confrontare il legno lamellare con il legno massello per comprenderne meglio le peculiarità.
| Caratteristica | Legno Lamellare | Legno Massello |
|---|---|---|
| Dimensioni | Grandissime lunghezze e sezioni, prefabbricato. | Limitate dalla dimensione dell'albero. |
| Uniformità e Difetti | Maggiore uniformità, difetti naturali ridotti o eliminati. | Minore uniformità, presenza di nodi, crepe, fessurazioni (considerate anche qualità). |
| Resistenza Meccanica | Elevato rapporto resistenza/peso, versatile, ottimizzato per sollecitazioni. | Elevata, elastico, resistente. |
| Processo Produttivo | Lamelle incollate a caldo e pressione con venatura contrapposta. | Segato, essiccato, piallato; nessuna alterazione strutturale. |
| Stabilità nel Tempo | Minori alterazioni dimensionali (torsioni, fessurazioni) grazie alla ricomposizione. | Subisce modificazioni (colore più scuro, curvature, torsioni, assestamento, fessurazioni) essendo "legno vivo". |
| Peso Specifico | Inferiore a 500 kg/m³ (circa l’80% in meno rispetto al cemento armato). | Variabile, ma generalmente più denso a parità di sezione rispetto al lamellare con le stesse prestazioni. |
| Proprietà Antisismiche | Ottime (leggerezza, elasticità, resistenza meccanica per assorbire sollecitazioni). | Buone (elasticità). |
| Igrospicità | Buona. | Ottima, capacità di assorbire e rilasciare umidità creando un clima abitativo sano. |
Il legno massello, sinonimo di bellezza, pregio e solidità, impreziosisce gli ambienti in cui esso si trova; legno puro al 100% in armonia con la natura. Esso si ricava dal centro dell’albero, cioè dalla parte più resistente e massiccia del tronco. Durante la sua lavorazione, esso non subisce alcuna alterazione strutturale, ma viene solamente segato, essiccato e piallato, preservando, quindi, le caratteristiche tipiche del legno vivo e naturale. Come tutti i materiali a base di legno, anche il massello viene particolarmente apprezzato per la sua igroscopicità cioè la capacità di assorbire l’umidità, di immagazzinarla e di rilasciarla nuovamente nell’aria, creando così un clima abitativo equilibrato e sano. Tuttavia, questo legno vivo e naturale, con il tempo, subisce delle modificazioni: colore più scuro (particolarmente per legni chiari), curvature, torsioni, assestamento della struttura e comparsa di fessurazioni.