Il legno lamellare, le travi in legno lamellare, o glulam, sono prodotti derivati dal legno massiccio. 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. Ho detto travi lamellari perché è così che sono conosciute. Ma il nome corretto è "legno lamellare incollato", come specificato nelle norme di prodotto. Glulam deriva dal nome inglese del prodotto, "glued laminated timber", e si tratta fondamentalmente di una trave realizzata con diversi strati di legno. Le travi lamellari sono un materiale di elevata qualità, particolarmente apprezzate per le numerose possibilità di impiego e caratteristiche. Con il termine "travi lamellari" si intendono pezzi per costruzioni in legno, prodotti da assi di abete rosso essicate in modo tecnico, nelle quali sono stati tagliati i difetti che ne avrebbero compromesso la compattezza, quali ad esempio i nodi, le sacche di resina e le inclusioni di cortecce grandi. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio. Se in qualità di progettista strutturale ti incuriosiscono i vantaggi di questo materiale per la realizzazione di nuovi elementi strutturali continua a leggere quest’articolo.
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. Il processo produttivo inizia con la selezione accurata della materia prima.
Selezione del Materiale e Rimozione dei Difetti
Per la produzione delle lamelle si utilizzano soprattutto le conifere: abete rosso, abete bianco, pino e larice, però possono essere impiegate anche le latifoglie, come il faggio, il frassino, il rovere. Il legno utilizzato può essere resinoso (come abete, larice, pino) e caducifoglie (come quercia, frassino, acero, cedro). 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. Con la segatura a strisce si riducono le tensioni nel legno e si eliminano i difetti e i nodi. La selezione del legno alla base delle travi giuntate a pettine e l’essicazione uniforme riducono al minimo le fessurazioni ed evitano i difetti tipici del legno massello.
Essiccazione e Piallatura
A differenza del normale legname da costruzione, che montato è sottoposto ad un forte processo di essicazione, 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. Il normale legname da costruzione può infatti torcersi, deformarsi e ritirarsi. Un pezzo di 24 cm si ritira di 10 - 20 mm, ad esempio, con un'essicazione del 30 % su un'umidità del legno del 10 %. Tutto ciò può causare anche 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.
Giunzione a Pettine e Incollaggio
Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. Le lamelle vengono poi posate l'una sull'altra e incollate tra loro. Nel legno lamellare, l'incollaggio delle doghe di legno avviene lungo la fibra. Il legno lamellare è costituito da almeno due lamelle incollate ed essiccate tecnicamente. Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. Per realizzare l’incollaggio fra le lamelle bisogna sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione viene effettuata in apposite presse. L’operazione di posizionamento delle lamelle e di chiusura della pressa deve essere fatta il più rapidamente possibile per evitare che la colla cominci a indurire. Per la chiusura delle presse si procede dal centro verso le estremità.
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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. 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. In questo modo si possono ottenere travi spesse diversi metri e lunghe oltre 50 metri.
Tipologie e Classi di Resistenza
Il legno lamellare è un materiale composito, costituito da più tavole incollate a caldo e sotto pressione. Dal punto di vista estetico, il legno lamellare risulta laminato sia in lunghezza che in altezza.
Travi Duo e Trio e BSH
Le travi Duo e Trio e in legno lamellare, abbreviato BSH (Brettschichtholz), sono prodotti in legno diffusi e pregiati per costruzioni portanti in legno massello. Nel caso delle tavole Duo e Trio il prodotto è formato da due o tre strati di legno essiccato con fibre parallele incollati tra loro (lamelle), mentre il BSH è un prodotto multistrato. I lamellari duo e trio hanno le lamelle esterne incollate con gli anelli annuali di accrescimento contrapposti fra loro. Questa struttura garantisce una maggiore capacità portante al legno da costruzione. Dal punto di vista prestazionale, una trave bilama ha una capacità portante simile a quella di una trave lamellare.
Classi di Resistenza
Nella normativa europea sono definite le diverse classi di resistenza. 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. Le classi di resistenza del legno lamellare sono indicate con prefissi come GL (Glued Laminated timber) seguiti da un numero e una lettera (c per conifere, h per latifoglie).
| Classe di Resistenza | Caratteristiche e Applicazioni |
|---|---|
| C16 | Lamelle per la parte interna della trave (secondo EN 1194). |
| C24 | Lamelle per la parte esterna della trave (secondo EN 1194). |
| GL 24c | Classe standard, ideale per il materiale grezzo disponibile, economica e gradevole alla vista. |
| GL 24h | Disponibile su richiesta con sovrapprezzo, per specifiche esigenze. |
| GL 28c | Per componenti con requisiti di resistenza più elevati, a partire da sezioni di 140/320 mm. |
| GL 30h | Per componenti con requisiti di resistenza più elevati, a partire da una larghezza di 120 mm. |
Vantaggi del Legno Lamellare nelle Costruzioni
Robustezza e Stabilità Superiore al Legno Massello
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. Di contro, il legno massiccio può presentare imperfezioni dovute a nodi, tende a creparsi e a subire cali di sezione e torsioni. Le travi Duo e Trio e BSH dal punto di vista costruttivo hanno una forma estremamente stabile, sono facili da lavorare e hanno un ridotto rischio di rottura. 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. In una trave lamellare le sollecitazioni a flessione sono nulle in mezzaria e massime in periferia, come evidenziato dal grafico delle tensioni.
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Eccezionale 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. Con le costruzioni di legno è possibile soddisfare anche le classi di protezione antincendio più elevate. Nonostante siano fatti di legno - un prodotto combustibile - sono molto resistente 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 gradi Celsius (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. Il legno brucia ma non cambia le sue proprietà meccaniche, 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.
Aumentata Resistenza Chimica
Forse la più importante tra le proprietà del legno lamellare è l'aumentata resistenza chimica. 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.
Peso Inferiore e Maggiore Resistenza Sismica
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). 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. 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. Infine, 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. Il cemento armato è rigido e quando qualcosa si rompe tende a cedere rapidamente.
Domanda sismica negli edifici in muratura con sopraelevazioni in legno lamellare CLT
Flessibilità Architettonica e Velocità Costruttiva
Le travi lamellari sono il sogno degli architetti perché non pongono alcun limite alla progettazione. Possono essere diritte o curve, sottili o molto spesse, corte o lunghe. Oltre ai componenti semplici e diritti, il BSH può essere utilizzato anche per realizzare forme con sezioni variabili e/o curvature. I pregi tecnici citati portano anche vantaggi architettonici e di forma. Le travi lamellari si accompagnano in modo eccellente con altri materiali, quali pietra naturale, calcestruzzo, acciaio o vetro. 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. Grazie all’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. La diffusione delle macchine a controllo numerico ha permesso lo sviluppo di nuovi sistemi costruttivi che vanno ad affiancarsi a quelli tradizionali. Accanto ai classici collegamenti a intaglio per le travi, si sono sviluppate unioni meccaniche con elementi metallici o collanti adesivi.
Considerazioni sull'Impiego e la Durabilità
Protezione dagli Agenti Atmosferici
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. Se ciò non è possibile 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.
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Travi Doppie Lamellari: Un Caso Specifico
L'impiego di travi doppie è da considerare come un caso piuttosto eccezionale, anche se comunque possibile. Spesso infatti il raddoppio della trave porta ad una riduzione della rigidezza strutturale oltre i limiti accettabili e ammissibili. Ad esempio, nel caso di una richiesta di realizzare una struttura con luce pari a 18 m, che dal predimensionamento richiederebbe un profilo alto almeno 1m, l'accoppiamento di due travi con profilo standard 260x500 mm, per utilizzare merce da magazzino, potrebbe non essere la soluzione ottimale. Con 18 m di luce, una trave di altezza di 500 mm è senza dubbio troppo debole in relazione alla sua rigidezza, anche se raddoppiata.
Strumenti e Risorse per la Progettazione
Per i professionisti del settore, esistono strumenti specifici a supporto della progettazione. Ad esempio, Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Grazie a Woody potrai eseguire verifiche di resistenza e di stabilità allo Stato Limite Ultimo per elementi sollecitati a flessione, pressoflessione, taglio e torsione e verifiche allo Stato Limite di Esercizio. Inoltre, per informazioni su corsi dedicati al LEGNO, e in particolare sulla costruzione di edifici di legno in area mediterranea, è possibile consultare risorse specializzate come RiberaFormazione. In Romania si costruiscono sempre più edifici con queste travi, e il mercato globale offre produttori di spicco come Mosser e binderholz, che si distinguono per la produzione di travi standard e su commissione, inclusi elementi per solaio in legno lamellare BSH di massima qualità pronti per il montaggio.