Il legno è un materiale naturale che viene utilizzato da molti secoli per costruire edifici. Per la costruzione delle strutture in legno, quest'ultimo rappresenta un materiale ideale, in quanto versatile, resistente e durevole. Nel panorama delle costruzioni moderne, il legno lamellare emerge come una soluzione innovativa e performante. Questo materiale si configura come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito.
Cos'è il Legno Lamellare?
Il legno lamellare è un materiale composto da tavole di legno incollate tra loro a formare un pannello. Nello specifico, il legno lamellare (o glulam) è un materiale strutturale composto da lamelle di legno massiccio incollate tra loro in senso longitudinale. Questo materiale si distingue dal legno massello per la sua lavorazione particolare, che prevede l'assemblaggio di più strati di legno, detti lamelle, incollati tra loro con resine specifiche. Il legno massiccio, invece, è un materiale costituito da tronchi di legno tagliati longitudinalmente.
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. A differenza del legno massello, il legno lamellare ha meno difetti naturali (come nodi o fessurazioni) ed è più resistente a deformazioni, flessioni e spaccature. 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, ma 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.
Caratteristiche Distintive del Legno Lamellare
Il suo ingresso nel mondo delle costruzioni ha senza dubbio rappresentato una certa innovazione, in quanto ha permesso di combinare leggerezza, resistenza meccanica e sostenibilità, aumentando in modo significativo la versatilità del legno. La resistenza di questi elementi è dovuta alla loro composizione.
Elevata Resistenza Meccanica e Leggerezza
Tra le principali caratteristiche che ne determinano i vantaggi più importanti c’è sicuramente l’elevata resistenza meccanica, dovuta proprio alla struttura stratificata. Uno degli aspetti più rilevanti del legno lamellare è la possibilità di combinare le lamelle in modo da ottimizzare le prestazioni del materiale. Le lamelle vengono posizionate in modo da orientare le fibre del legno secondo la direzione delle sollecitazioni principali. In questo modo, il legno lamellare può sopportare carichi maggiori e resistere a deformazioni, sia in flessione che in compressione.
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Inoltre, rispetto ad altri materiali strutturali, come il cemento armato, il legno lamellare è anche molto più leggero. Uno dei principali vantaggi del legno lamellare è la sua leggerezza in rapporto alla resistenza. Rispetto ai materiali da costruzione tradizionali come il calcestruzzo o l'acciaio, il legno lamellare pesa molto meno a parità di resistenza, riducendo il carico complessivo della struttura. 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, inclusi quelli di trasporto. Questo contribuisce anche a una maggiore economicità nelle costruzioni rispetto al cemento armato.
Resistenza al Fuoco e agli Eventi Sismici
Tra i vantaggi troviamo anche la buona resistenza al fuoco, grazie alla lenta combustione che caratterizza il legno. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, il legno lamellare, grazie alla sua massa e alla combustione lenta, si comporta in modo eccellente in caso di incendio. Quest’ultimo crea un isolamento termico che fa sì che la combustione avvenga lentamente. Ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata.
Il legno lamellare vanta anche 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. Il materiale del tetto può influenzare molto la resistenza della struttura durante l’azione sismica. Il legno lamellare si distingue per il peso più contenuto, che può ridurre i carichi sulla struttura e facilitare la progettazione, soprattutto in zona sismica.
Sostenibilità Ambientale e Versatilità Estetica
La sostenibilità del materiale è un altro vantaggio fondamentale, soprattutto quando si utilizza materiale certificato proveniente da foreste gestite in modo sostenibile. Dal punto di vista della sostenibilità ambientale, il legno lamellare è una delle scelte più ecologiche disponibili. Il legno è una risorsa rinnovabile, e se proviene da foreste gestite in modo sostenibile, il suo impatto ambientale è notevolmente inferiore rispetto a quello di materiali come il cemento o l’acciaio. Permette di rispettare l’ambiente e di costruire con un’etica sostenibile. Contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2, è facilmente riciclabile e la sua lavorazione non provoca particolari consumi energetici. La lavorazione industriale consente un impiego più efficiente delle risorse naturali, riducendo l’impatto ambientale.
Dal punto di vista estetico, il legno lamellare offre numerose possibilità creative. Le travi possono essere sagomate per ottenere curve o profili particolari, permettendo una libertà di design che si adatta sia a edifici moderni che tradizionali. Infine, il legno è un materiale esteticamente interessante e molto apprezzato anche dalle persone che, poi, vivranno gli edifici e le strutture che si realizzano. Sul piano estetico il lamellare offre un fascino caldo e architettonico, ideale anche per ambienti moderni.
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Vantaggi dell'Utilizzo del Legno Lamellare nelle Costruzioni
Costruire con il legno lamellare rappresenta una soluzione avanzata e sostenibile per una vasta gamma di applicazioni architettoniche e ingegneristiche. Il legno lamellare è una soluzione molto apprezzata per la realizzazione di grandi strutture, soprattutto laddove si preferisce optare per un materiale naturale. Grazie alle sue caratteristiche meccaniche e fisiche, il legno lamellare ha rivoluzionato l’architettura moderna, permettendo la creazione di strutture imponenti, resistenti e allo stesso tempo esteticamente eleganti.
I principali vantaggi di scegliere il legno lamellare per la costruzione di grandi strutture, al di là di quale sia la funzione e l’ambito di riferimento, riguardano prima di tutto la possibilità di ridurre i tempi di realizzazione. La leggerezza e la versatilità del legno ne permettono molteplici applicazioni, con possibilità di assemblare la struttura a secco e in tempi rapidi. Anche i tempi di posa risultano spesso più rapidi grazie a elementi prefabbricati e lavorazioni “a secco”. Gli edifici in legno prefabbricato sono realizzati in fabbrica e poi trasportati sul luogo di costruzione. Questa tecnica di costruzione è molto rapida e consente sicuramente di abbassare i costi.
Legno per uso strutturale
Il legno lamellare, è l’unico materiale che unisce leggerezza, resistenza e versatilità. Dal punto di vista delle prestazioni termiche, il legno offre un buon comportamento isolante naturale, migliorando comfort e consumi energetici se abbinato a un corretto pacchetto di copertura. Ha un'alta capacità isolante e un'alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici.
Ambiti di Applicazione del Legno Lamellare
L’impiego del legno lamellare si è diffuso in molteplici ambiti, proprio grazie alle tante caratteristiche descritte in precedenza. In particolare, la sua resistenza meccanica, la leggerezza, la sostenibilità e la resistenza al fuoco e agli eventi sismici lo rendono particolarmente adatto per grandi strutture ed edifici pubblici. L’impiego del legno lamellare trova sempre più spazio nel campo delle costruzioni.
Grandi Strutture ed Edifici Pubblici
Forse proprio le costruzioni pubbliche e i grandi edifici commerciali sono quelli dove più spesso si trova questo materiale. Il legno lamellare trova ampia applicazione anche negli stadi e, in generale, negli impianti sportivi. Viene impiegato per coperture per capannoni, centri sportivi, scuole, centri commerciali, piscine, auditorium e per la riqualificazione di teatri.
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Come abbiamo già capito, il lamellare è molto utilizzato nelle costruzioni in alternativa al cemento armato e metalli vari. 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.
Edilizia Residenziale e Tetti in Legno
Anche in ambito residenziale non mancano gli esempi di grandi edifici realizzati in legno; anzi, negli ultimi anni sono aumentati i grattacieli sostenibili che hanno scelto questo materiale. Trova impiego per abitazioni a basso consumo energetico e per edifici destinati a civile abitazione. Il legno lamellare trova applicazione in numerose tipologie di costruzioni, tra cui le case in stile blockhouse. Nelle costruzioni blockhouse, le travi in legno lamellare possono essere utilizzate per realizzare pareti, solai e coperture, con il vantaggio di migliorare l’isolamento termico e acustico dell’edificio.
Le travi in legno lamellare sono particolarmente apprezzate per la costruzione di tetti in legno, dove la necessità di coprire ampie luci senza supporti intermedi è fondamentale per creare spazi aperti e funzionali. Se per le coperture non si utilizza un semplice legno, bensì un legno lamellare, le proprietà del tetto aumentano grazie alla composizione di questo elemento. Le coperture in legno lamellare permettono un'elevata insonorizzazione; infatti la struttura, fatta di strati di materiale leggero e di camere d'aria, si comporta in maniera ottimale rispetto a soluzioni più pesanti. Inoltre, il legno lamellare gioca un ruolo importante nelle ristrutturazioni di solai, soppalchi e coperture.
Strutture per Esterni
Quando si tratta di realizzare strutture solide, durature e dall’aspetto naturale per esterni, il legno lamellare è una delle scelte migliori sia dal punto di vista tecnico che estetico. È sempre più utilizzato per tettoie, pergole, carport e gazebo, in quanto questo materiale unisce bellezza e resistenza, mantenendo un’anima naturale. Questo lo rende il materiale ideale anche per porticati, pensiline e altri elementi outdoor, oltre che per strutture leggere come casette e bungalow.
Produzione e Tipologie di Legno Lamellare
Il lamellare si ottiene incollando fra loro delle tavole di legno (almeno tre) dette lamelle, sotto l’azione di una forza di pressione. Non è quindi un legno che nasce spontaneamente in natura in quanto viene realizzato dall’uomo a partire da essenze di legno aventi uno spessore compreso fra 3 e 4 cm ed una larghezza limitata a circa 25 cm. Nello specifico si utilizzano assi in legno strutturali, sovrapposte e orientate in base alla direzione delle fibre, poi incollate a caldo e sotto pressione.
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Le lamelle vengono selezionate, essiccate, piallate e incollate sotto pressione con colle resistenti all’umidità, dando vita a travi e elementi portanti dalla grande stabilità. 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 processo di incollaggio a pressione è un processo di formatura ed unione delle tavole di legno ottenuto mediante l’utilizzo di opportune colle sotto l’azione di una pressione costante e duratura nel tempo.
Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose. La produzione di legno lamellare permette anche di ottenere elementi strutturali di grandi dimensioni, cosa che non è possibile con il legno massiccio a causa delle limitazioni dimensionali degli alberi. Per quanto riguarda la lunghezza, le dimensioni di una trave in legno lamellare possono essere varie. L’unico accorgimento è quello di studiarne la luce in modo tale che sia possibile il trasporto e la messa in opera della stessa.
Tipologie di Legno Lamellare
Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione. 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
La scelta del legno di partenza, oltre a garantire certe caratteristiche tecniche, deve rispettare la natura e contribuire a ridurre il costo del prodotto. Di conseguenza in Europa viene utilizzato prevalentemente l’abete rosso, seguito dal larice (quest’ultimo molto più costoso).
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 appartengono a differenti classi di resistenza.
Manutenzione e Durabilità delle Strutture in Legno Lamellare
Per assicurarne la durabilità, sono essenziali i trattamenti protettivi e una buona manutenzione. Il legno lamellare, grazie ai trattamenti protettivi, è altamente resistente agli agenti atmosferici. Le travi possono essere trattate con vernici o impregnanti che migliorano la resistenza del materiale all'acqua, al sole e agli agenti biologici come funghi e insetti.
Il legno lamellare, come ogni materiale da costruzione, deve essere utilizzato in base alle specifiche condizioni ambientali. Le norme tecniche distinguono il legno lamellare in classi di servizio che ne definiscono l’uso in ambienti interni, esterni o in contatto diretto con l’acqua.
La manutenzione del legno lamellare è relativamente semplice, soprattutto se il materiale è stato trattato correttamente fin dall'inizio. Per le strutture esposte agli agenti atmosferici, è consigliabile applicare periodicamente strati di vernici o impregnanti protettivi per garantire una maggiore durata e resistenza del materiale. Grazie al trattamento con impregnanti o smalti specifici per l’esterno, il legno lamellare può durare nel tempo senza perdere le sue caratteristiche meccaniche ed estetiche. Una struttura in legno lamellare ben progettata e trattata richiede pochissima manutenzione.
Il legno lamellare può essere trattato con due finiture principali:
- Impregnante all’acqua: che penetra nel legno e lascia traspirare la fibra. Ideale per mantenere l’aspetto naturale, va rinnovato ogni 1-3 anni, soprattutto nelle parti esposte al sole.
- Smalto coprente: più spesso e protettivo, che forma una pellicola resistente agli agenti atmosferici. La durata è maggiore, fino a 5 anni. Il risultato è una struttura esteticamente moderna, simile a un mobile.
In entrambi i casi, sono disponibili tantissimi colori ed è possibile ritoccare solo le parti più esposte (di solito colonne e testate dei travetti), mentre le parti interne della struttura, essendo protette dal tetto, necessitano raramente di manutenzione. In fase di ritocco, puoi usare lo stesso colore di impregnante per uniformare la struttura, ma attenzione: il risultato potrebbe essere leggermente più scuro. In alternativa, puoi optare per un impregnante o finitura trasparente per mantenere il tono originale. In termini di manutenzione, il legno lamellare richiede attenzioni specifiche nel tempo (soprattutto in presenza di umidità), mentre cemento e acciaio hanno esigenze diverse legate a durabilità e protezioni.
Calcolo Strutturale e Verifiche Tecniche
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. Come per qualsiasi materiale, in campo edilizio, civile o industriale, non basta un materiale qualitativamente molto idoneo per costruire strutture di elevata qualità resistenziale.
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:
| Tipo di Verifica | Descrizione |
|---|---|
| Trazione parallela alla fibratura | Verifica della resistenza a forze di allungamento lungo le fibre. |
| Compressione parallela alla fibratura | Verifica della resistenza a forze di schiacciamento lungo le fibre. |
| Pressoflessione/Tensoflessione | Analisi combinata di compressione/trazione e flessione. |
| Taglio | Verifica della resistenza a forze che tendono a far scivolare una parte della sezione sull'altra. |
| Taglio e torsione | Combinazione di forze di taglio e momenti torcenti. |
| Stabilità | Controllo della capacità della struttura di mantenere la propria forma senza instabilità. |
| Deformabilità | Verifica che le deformazioni della struttura rientrino nei limiti accettabili. |
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.