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 forma con almeno 3 lamelle incollate parallelamente rispetto alle fibre. 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. La direzione più promettente nel settore del legno, è considerato la produzione e l'uso di lamellare.
In legno lamellare (Legel incollato, incollato montante, incollato vandrut) ha un nome GLT internazionale istituito - legno lamellare, legno lamellare, che può essere tradotto come "legno lamellare".
Breve Storia e Sviluppo del Legno Lamellare
Il metodo più antico di incollaggio di legno in diversi strati è noto per la produzione di un arco per i soldati giapponesi fin dal XII secolo. Per aumentare la resistenza e l'elasticità delle armi (che sono costantemente sottoposti alla deformazione), incollati diversi tipi di legno e bambù.
L'idea stessa dell'articolazione con l'aiuto di un cuneo di legno sbarra è attribuita all'artista e architetto Philibert. Inoltre, D. Philibert, soffio curvo e collegato con cunei o spline prodotti, ampiamente utilizzato antichi architetti barocchi che ha anche costruito case di tronchi. Non fa eccezione e gli antichi mastri falegnami della vecchia Russia, che erano ben noti queste tecnologie.
Dopo molti secoli, vale a dire dal XIX secolo, strutture in legno ad arco hanno cominciato a raccogliere dalle singole parti tra loro e fissate con fascette metalliche. Otto Hetzer, maestro d'ascia dalla Germania, è molto più vicino al nostro tempo con l'idea di legare i singoli strati di legno incollando pezzi con colla di caseina. Otto Karl Friedrich Hetzer nel 1906 (22 giugno) è stato onorato di ricevere il brevetto nazionale per la produzione di piegati fattorie incollati, numerazione due o più stecche, con il numero 197773.
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La patria del legno lamellare si considera la Finlandia, dove si cominciò a produrre legno lamellare circa 30 anni fa, indicando uno sviluppo più recente e industriale su larga scala.
Materia Prima: Essenze Legnose Utilizzate
Per realizzare delle travi in legno lamellare, occorre partire da una materia prima che abbia caratteristiche il più possibile omogenee e uniformi. Generalmente, le specie legnose più utilizzate sono le conifere: abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. La scelta dipende dall’utilizzo finale che ne viene fatto, dalla semplicità di reperimento sul mercato e dal costo.
In base a questi parametri, le specie più usate in Europa sono l’abete rosso, che è molto diffuso e dal quale si ottengono lamelle di grande lavorabilità, e l’abete bianco, che però è meno pregiato perché l’accrescimento del suo tronco avviene in modo irregolare. Quello più usato per esterni (per strutture come i pergolati) è invece il larice, per la sua resistenza meccanica e durabilità.
Sul territorio della Repubblica di Belarus, il legno incollato è prodotto principalmente da pino silvestre o abete. Ad esempio, la società «Archiline» usa il pino proveniente dalla regione di Vitebsk, regione settentrionale della Repubblica di Belarus. Il pino è un materiale ecologico ed un perfetto materiale edile per la costruzione delle case in legno lamellare.
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. In linea generale, le conifere maggiormente utilizzate sono: abete rosso e bianco; frassino; larice; faggio; pino.
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Il Processo di Fabbricazione Dettagliato
Il processo di fabbricazione del legno lamellare si distingue dalla produzione del tronco cilindrato per la quantità e complessità delle operazioni. Per realizzare delle travi in legno lamellare si segue un procedimento molto complesso, che ha il suo punto di partenza nella materia prima e si articola in diverse operazioni. L'affidabilità dei prodotti è garantita da un controllo costante del ciclo di lavorazione e dall’accurata selezione della materia prima, assicurata da impianti di controllo ad alta tecnologia come scanner e RX e dall’ausilio di personale di provata esperienza e capacità.
La produzione del legno lamellare è un processo lungo e interessante.
1. Taglio e Riduzione in Tavole
La produzione del legno lamellare inizia con il taglio di alberi. I tronchi tagliati vengono segati in tavole. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di spessore ridotto (40 mm) per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro. Non esiste una lunghezza minima delle assi, ma lo spessore e la sezione trasversale sono rigidamente regolamentati.
Nella pratica costruttiva le lamelle hanno uno spessore finito di 40 mm per elementi costruttivi diritti e non esposti a variazioni climatiche rilevanti. Le lamelle sono generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. La larghezza è pari a quella della sezione trasversale dell’elemento strutturale, in pratica tra 10 e 24 cm.
2. Essiccazione
Le tavole, dopo essere state segate, vengono essiccate in un'apposita camera d'essiccazione. Nelle cellule specializzate, scelte per la qualità e le caratteristiche dimensionali, le tavole segate vengono essiccate ad un contenuto di umidità compreso tra 8 e 18%, a seconda del tipo di colla o della destinazione del legname. Le tavole vengono essiccate fino all'umidità del 10-12%, perciò il legno lamellare di fatto non si ritira.
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3. Controllo Qualità e Rimozione Difetti
Il materiale essiccato si sottomette al controllo di qualità, si pialla e si trasforma in lamelle, le quali sono la base del legno lamellare. Le lamelle con umidità in eccesso rimossa vengono inviate a pialle e selezionate in base alla fortezza (4074-S10 DIN).
Questa fase comprende la marcatura e il taglio di segmenti con difetti, che comprendono chip, crepe, nodi, smussature, declino o bordi danneggiati. Il materiale tipo può essere di due tipi: automatico, che viene eseguita con attrezzature speciali, o effettuato da personale specializzato, i cosiddetti "elementare" visivi. Tuttavia, l'ispezione automatica è preferibile, perché un'analisi più approfondita e più completa, escludendo l'inevitabile "fattore umano".
4. Piallatura e Giunzione delle Lamelle
Dopo la selezione e il controllo, avviene la piallatura delle lamelle. Inoltre, ai bordi incollati le lamelle a forma discorde vengono lavorate con macchine per la giunzione. Questa fase include la giunzione di testa. I denti possono essere tagliati parallelamente o trasversalmente a un piano della trave. Questa fase è considerata la più responsabile di tutto il processo di fabbricazione. Lamela è il nome dato alla tavola appositamente selezionata e incollata su tutta la sua lunghezza.
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5. Incollaggio e Pressatura
Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo. Le lamelle vengono incollate e poi pressate. Le lamelle incollate devono instaurare legami tra la colla stessa e le fibre del legno, in modo da garantire un forte legame.
Per realizzare l’incollaggio tra le lamelle bisogna sottoporre l’elemento strutturale a una pressione il più possibile uniforme. Tale operazione viene effettuata in apposite presse, dove le travi rimangono in posa per un periodo di 12 o più ore. La pressa d’incollaggio ad alta frequenza garantisce l’alta produttività dell’impianto.
Ci sono alcune caratteristiche quando si incollano le barre: la direzione delle fibre (o corone circolari) è impostata in direzione opposta l'una dall'altra.
Tipi di Adesivi Utilizzati:
- Adesivo Resorcinolico: Di colore scuro, è utilizzato per diversi disegni o all'esterno di edifici, così come per le zone con alta umidità atmosferica o contatto diretto con l'acqua (legno per bagni, ponti, costruzioni navali). È impiegato principalmente negli Stati Uniti o in Giappone.
- Adesivo Melaminico: Con una linea di giunzione chiara (trasparente), è utilizzato per estendere le lunghezze. È ampiamente impiegato in Europa. Colla melaminico bi-componente ad elevata resistenza all’acqua ed alle intemperie.
- Sistema EPI: Con una consistenza adesiva trasparente. Generalmente impiegato nella fabbricazione di piccoli pezzi o motivi per progetti di case di legno, e i suoi principali consumatori sono il Giappone e la Russia.
- Adesivo Poliuretanico: È classificato come incolore e si solidifica rapidamente. Il "bonding rapido" consente di aumentare la produzione e ridurre il processo di essiccazione, poiché il legno mantiene il 18% di umidità.
Aziende come Casco Systems, Dynea e BASF producono gli adesivi più comuni, a base di resine melaminiche e formaldeide. Alcune aziende utilizzano per la produzione di una scheda laminata con colla il marchio KLEIBERIT PUR adesivo 507,0, un igroindurente monocomponente adesivo reattivo a base poliuretanica avente una elevata resistenza alla temperatura e all'acqua.
6. Piallatura, Profilatura e Finitura
Dopo l'incollaggio, il prodotto viene piallato. Viene profilato sui quattro lati su macchine speciali e rifinito, portando alla dimensione desiderata. Alla fase della preparazione conclusiva, la trave di legno incollato viene profilata e segata in parti in conformità al progetto della casa di legno.
La fase finale della produzione, ad esempio per il legno lamellare LVL, può includere la creazione di "ciotole coronariche" su attrezzature speciali. Grazie agli impianti di produzione all'avanguardia, gli elementi per soffitti BSH in qualità visiva vengono forniti con una superficie levigata.
La trave passa il trattamento definitivo con le macchine dei migliori produttori mondiali di macchinari per la produzione del legname. In seguito avviene la finitura e l'impregnazione.
7. Classificazione, Assemblaggio e Imballaggio
Dopo la classificazione e la marcatura degli elementi edilizi si effettua l'assemblaggio della casa di legno lamellare alla produzione. Al controllo effettuato la casa si smonta, gli elementi di legno lamellare vengono imballati, caricati e spediti al posto di costruzione della casa.
Per tutti i pacchi BSH completati, è allestito un magazzino con scaffalature automatiche nel quale si possono sistemare fino a 850 pacchi singoli o 2.000 m³ di pacchi BSH contemporaneamente. Il deposito e il prelievo dei pacchi sono interamente automatizzati tramite un software di gestione magazzino appositamente programmato, senza il quale sarebbe impossibile garantire un espletamento degli ordini puntuale, impeccabile e senza danni. Un’altra novità è che si possono precaricare pressoché tutti i carichi su rimorchi convertibili.
Su richiesta, il lato inferiore degli elementi solaio può essere prodotto anche in qualità a vista. In tal caso verrà perfettamente protetto con uno speciale imballaggio contro i danni da trasporto e manipolazione.
Dimensioni e Parametri di Fornitura
Il legno lamellare è prodotto in versione standard o secondo distinta, in base a lunghezza, dimensione, classe di resistenza e qualità di superficie desiderate. Il tempo di risposta a un ordine, indipendentemente dalla varietà di dimensioni, è di massimo 8 ore dal primo stadio della produzione alla giuntatura a pettine fino al caricamento. Nello stabilimento 3 questo processo viene monitorato da un unico collaboratore con l’aiuto di 40 maxischermi.
Dimensioni Geometriche Standard
Di seguito una tabella con le dimensioni standard disponibili per le travi in legno lamellare. Sono inoltre disponibili dimensioni a richiesta.
| B (mm) | H (mm) | L (mm) |
|---|---|---|
| 80 | 80/120/160/200/240 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 100 | 100/120/160/200/240 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 120 | 120/160/200/240/280 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 140 | 140/160/200/240/280/320 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 160 | 160/200/240/280/320/360/400 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 180 | 240/280/320/360/400 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 200 | 200/240/280/320/360/400 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
| 240 | 240/280/320/360/400 | 12.000/13.500/16.000/18.000 |
Per le dimensioni a richiesta, B (larghezza) può variare da 80 a 240 mm, H (altezza) fino a 2.000 mm e L (lunghezza) da 3.000 a 30.000 mm.
Parametri di Fornitura del Legno Lamellare
- Produzione: secondo norme UNI: EN 1194 - EN 301 - EN 338 - EN 385 - EN 386 - EN 14080
- Essenza: abete rosso
- Lavorazione: parallelo, piallato su tutti i lati, spigoli smussati
- Spessore Lamelle: 32 mm - 40 mm
- Incollaggio: colla melaminico bi-componente ad elevata resistenza all’acqua ed alle intemperie
- Classe di Resistenza: GL20 - GL22 - GL24 - GL26 - GL28 - GL30 - GL32
- Qualità: Industriale o a Vista
- Imballaggio: a pezzi singoli o a pacchi protetti da film
Vantaggi e Applicazioni del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale. 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.
Principali Vantaggi:
- Elevata Capacità di Portata: Grazie alla classificazione delle resistenze e alla disposizione omogenea delle lamelle si ottiene una elevata capacità di portata rispetto al legno massiccio.
- Solidità Meccanica e Resistenza: Rispetto agli altri materiali, il legno lamellare possiede una solidità meccanica e resistenza alla putrefazione e bruciamento.
- Resistenza a Flessione e Trazione: Le sue proprietà strutturali lo rendono ideale per elementi sollecitati.
- 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: La relativamente bassa caratteristica di conduttività termica del legno lamellare è un grande vantaggio. Ad esempio, una parete di LVL spessore 20 cm, perdendo cinque volte meno calore rispetto lo stesso spessore della parete, costruito in mattoni e 13 volte inferiore alla parete di cemento armato.
- Alta Resistenza ad Agenti Atmosferici e 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: Mantiene i pregi del legno naturale, come la lenta combustione in caso di incendio.
Il più vantaggioso aspetto del legno lamellare risiede nel fatto che, contrariamente al legno massiccio omogeneo, il composito fornisce la capacità di ottenere un prodotto con la qualità specifica di resistenza, aspetto e dimensioni. Questo è possibile solo a seguito della rimozione di difetti da taglio o foratura del legname solido.
Sebbene il processo di produzione del legno lamellare sia piuttosto complesso, il costo di produzione è pienamente giustificato dalla qualità dei prodotti, dall'affidabilità e dalla lunga durata. La storia dell'uso di legno lamellare è ricca di esempi positivi e supporti visivi, strutture che hanno servito per secoli e continuano a operare con successo nei nostri giorni.
Applicazioni Comuni:
La sua versatilità lo rende ideale per molti tipi di costruzioni. I tecnici consigliano di utilizzare il legno lamellare per la costruzione di una casa in condizioni climatiche sfavorevoli, nonché per case a più piani per via del ritiro minimo e della stabilità al carico. 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.
Inoltre, l'uso del legno lamellare è ampiamente utilizzato per la fabbricazione di strutture portanti dei tetti complessi, tetti personalizzati di centri commerciali, ponti di legno, piste di ghiaccio, circhi, stazioni ferroviarie e altre applicazioni strutturali. Grazie all’alto grado di prefabbricazione, gli elementi per solaio in legno lamellare BSH si possono posare in brevissimo tempo per creare solai al grezzo calpestabili subito.
Classificazione e Normativa
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 appartengono a differenti classi di resistenza.
Esiste un "verso" di lavoro delle travi in legno lamellare. La norma UNI EN 386:2003 fissa i requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione per la realizzazione del prodotto legno lamellare. Tale normativa dà inoltre indicazioni sulla disposizione delle lamelle all'interno del pacco. Le lamelle devono generalmente avere il midollo rivolto verso lo stesso lato. Per il glulam da utilizzare nella classe di servizio 3, le lamelle estreme su ogni bordo devono avere il lato del midollo rivolto verso l’esterno.
Calcolo Strutturale e Verifiche
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 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 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, dove Rk è il valore caratteristico della resistenza del materiale; kmod è il coefficiente correttivo che tiene conto dell’effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del carico sia dell’umidità della struttura; γM è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale.
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.
È possibile scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno. 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.
Sfatare il Mito della "Casa che Non Respira"
Il mito della zona residenziale di legno dice che le case non "respirano" a causa degli strati adesivi tra le assi di legno. Tuttavia, è importante notare che la vita quotidiana nella "giungla di cemento" causa gravi danni alla salute di ciascuno di noi. Il legno, oltre ad avere un odore gradevole, ha proprietà lenitive e di benessere, escludendo i benefici di costruzione.
È difficile rimanere indifferenti alla bellezza della struttura realizzata con materiali di legno. Inoltre, la casa costruita in legno evidenzia lo status elevato del proprietario, essendo l'epitome di affidabilità, naturalezza e bellezza. Gli svantaggi della struttura del legno sono così piccoli che la maggior parte di essi è stata superata, e il loro numero non può essere confrontato con il numero di carenze delle case costruite in pietra, mattoni, blocchi di calcestruzzo o cemento.
Su richiesta, nei progetti di edifici in legno, le guarnizioni possono essere utilizzate sia naturali (sigillo di lino con una densità di 600 gr. / M2), sia di origine sintetica, senza compromettere la qualità dell'ambiente abitativo.