Il legno lamellare è una soluzione innovativa per costruzioni moderne e sostenibili. Composto da strati di legno sottili incollati insieme per aumentarne la resistenza e la stabilità, questo materiale combina la naturale bellezza del legno con una forza strutturale eccezionale. Utilizzato in molti progetti architettonici e ingegneristici, il legno lamellare offre una flessibilità progettuale unica, permettendo di realizzare strutture complesse ma esteticamente gradevoli e molto resistenti. Noi di Wolf System siamo grandi estimatori di questa tecnica: vediamo insieme i vantaggi di costruire con il legno lamellare.
Che cos’è il Legno Lamellare?
Il legno lamellare nasce incollando tra loro tavole di legno già classificate per un uso strutturale. Questo materiale si configura quindi come una risorsa in grado di garantire solidità, sicurezza, efficienza energetica e qualità del prodotto finito. Il legno lamellare (o glulam) è un materiale strutturale composto da lamelle di legno massiccio incollate tra loro in senso longitudinale. È un materiale costruito per sfruttare al massimo le qualità del legno naturale ed è realizzato unendo strati sottili di legno con adesivi speciali. Questi strati, chiamati lamelle, sono impilati e incollati in modo da formare travi, colonne e altri elementi strutturali.
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. Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose.
É costituito, essenzialmente, da legno naturale di cui mantiene i pregi (come elevato rapporto tra resistenza meccanica e peso, lenta combustione in caso di incendio) e 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. 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. Per questo è spesso utilizzato in ambito architettonico e strutturale.
Il Processo di Produzione
Il legno lamellare viene prodotto attraverso un processo che inizia con l'essiccazione del legno. Gli impianti per la produzione del lamellare dispongono di forni di essicazione: il legname è messo nelle celle di essiccazione e portato al grado di umidità necessario alla lavorazione richiesta. Questo significa che il legno viene asciugato per raggiungere il livello di umidità perfetto. Questo passaggio è molto importante perché se il legno è troppo umido o troppo secco, l'incollaggio non funziona bene e il prodotto finale non sarà resistente.
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Dopo l'essiccazione, il legno viene tagliato in pezzi sottili chiamati lamelle. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Questi pezzi sono lunghi e stretti, larghi circa 20 mm, per evitare che il legno si deformi in futuro. Le tavole secche vengono lavoratee sui quattro lati per ottenere la geometria precisa. Le lamelle vengono poi incollate insieme utilizzando adesivi speciali. Dopodiche` le tavole vengono incollati insieme sotto pressione con una colla speciale ecologica impermeabile e resistente all`aria. Questo incollaggio avviene sotto calore e pressione, che aiutano a far aderire bene i pezzi di legno.
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. Infine, le lamelle vengono disposte in modo che le venature del legno si incrocino, il che rende il materiale finale più forte e resistente. Per l`incollatura in un`unica trave la direzione delle fibre legnose nelle lamelle viene impostata ai lati opposti uno all`altro. Per questo la trave lamellare diventa piu` resistente e solida rispetto a quella normale e inoltre durante i sbalzi della temperatura e l`umidita` non cambia la propria forma. Dopo aver acquisito il profilo necessario la trave viene lavorata secondo le misure richieste - con un taglio di elevata precisione per ottenere la dimensione richiesta.
Le Caratteristiche Uniche del Legno Lamellare
Il legno lamellare presenta diverse caratteristiche interessanti, a partire dal tipo di legno usato per la sua produzione. Le specie più utilizzate sono le conifere: abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. Anche se a volte si impiegano legni duri come castagno e rovere, il legno lamellare è per lo più realizzato con legni di conifere, come abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. Sono proprio le venature di questi legni, che vengono posizionate durante l'incollaggio delle lamelle nel modo opposto, a rendere la trave più resistente e uniforme, aumentando così la sua capacità di sopportare carichi senza deformarsi.
Il legno lamellare incollato è un materiale di costruzione solida e resistente, usato per le mura delle case. La resistenza e solidita` delle mura supera la resistenza di quelle costruite di mattoni e calcestruzzo. Il legno lamellare non cambia la sua forma nel tempo e non si fessura. Gli incavi e gli incastri del legno lamellare lo fissano rigidamente nel muro. Il legno lamellare ha la compattazione minima in altezza. Le caratteristiche del lamellare dipendono ovviamente dall’essenza impiegata per la sua realizzazione.
Vantaggi del Legno Lamellare
Per una scelta consapevole della tua futura costruzione, ecco alcuni vantaggi di questo materiale:
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1. Elevata Resistenza e Stabilità
Questo processo conferisce al legno lamellare una robustezza e una stabilità superiori rispetto al legno massello, rendendolo ideale per costruzioni di grandi dimensioni - dato che può sostenere carichi pesanti e resistere alle deformazioni naturali causate dal tempo che passa - e anche per progetti che richiedono materiali leggeri e resistenti. Prima di tutto, il legno lamellare è molto resistente. Grazie al modo in cui viene prodotto, può sopportare pesi e forze molto maggiori rispetto al legno normale. Questo significa che può essere utilizzato per costruire strutture grandi e robuste, come ponti o edifici, senza il rischio che si rompa o si deformi facilmente.
Un altro vantaggio è la sua stabilità. Il legno, di solito, tende a deformarsi o a spaccarsi con il tempo, soprattutto se cambia l'umidità nell'aria. Il legno lamellare, invece, è fatto in modo che questo succeda molto meno, quindi mantiene meglio la sua forma e resistenza nel tempo, offrendo resistenza a flessione e trazione. Uno dei principali vantaggi del legno lamellare è la sua stabilità dimensionale. Questo significa che, anche con variazioni di temperatura e umidità tipiche degli spazi esterni, il materiale mantiene forma e integrità molto meglio rispetto al legno massello. Una normale trave in legno massello ha una sezione quadrata, circolare o rettangolare (ma con scarsa differenza tra altezza e base); una trave lamellare, invece, generalmente ha sezioni rettangolari il cui apporto tra base altezza è molto sbilanciato verso l’altezza. Il vantaggio di avere una sezione più alta che larga sta nel fatto che influisce maggiormente su questo valore di resistenza.
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2. Resistenza al Fuoco
Pur essendo realizzate con un materiale combustibile, le strutture in legno lamellare hanno una resistenza al fuoco superiore a quella delle strutture in acciaio o in calcestruzzo armato. Infatti, nel legno lamellare, grazie al buon isolamento termico realizzato dallo strato superficiale carbonizzato, la combustione avviene lentamente: ad un aumento molto lento della temperatura corrisponde una variazione quasi trascurabile della resistenza meccanica delle fibre di legno della sezione non carbonizzata. La struttura cede o crolla solo quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente diminuita da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante.
Un aspetto davvero interessante del legno lamellare è poi che brucia lentamente in caso di incendio. Anche se il legno è un materiale combustibile, il lamellare forma uno strato di carbone che protegge l'interno, permettendo alla struttura di resistere più a lungo rispetto a materiali come l'acciaio. Alta sicurezza antincendio e resistenza al fuoco del legno lamellare sono molto più alte rispetto di quanto si può aspettare a prima vista da un materiale infiammabile. L`infiammazione dell`elemento di legno avviene all`esterno verso l`interno con la velocita`di combustione gia` nota. Questa velocita` è inizialmente trascurabile, poiché la resistenza termica del legno è alta. E nello stesso tempo sulla superficie esterna si forma uno strato carbonico protettivo che non permette al fuoco di andare dentro l`elemento. Cosi' la parte interna dell`elemento rimane intatta, e la sua capacità portante continua ad resistere.
3. Leggerezza ed Efficienza Costruttiva
Anche se è molto resistente, il legno lamellare è più leggero di altri materiali da costruzione come il cemento o l'acciaio, facilitando il trasporto e l'installazione. La 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). L'economicità della costruzione è notevole. Grazie ad uso degli elementi di legno lamellare si riducono notevolmente i tempi di costruzione della casa giacche` in cantiere si effettua solo il montaggio delle parti ingombranti della casa.
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4. Isolamento Termico e Acustico
Il legno lamellare ha buone proprietà di isolamento, sia per trattenere il calore sia per assorbire il rumore, migliorando l'efficienza energetica degli edifici in cui viene utilizzato, con una capacità isolante molto alta. Offre un buono isolamento acustico e risparmio energetico. Grazie alla temperatura "tiepida" della superficie e buone proprietà isolanti del legno e` possibile abbassare la temperatura di riscaldamento di qualche grado. Ciò consente un uso efficace dello spazio interno e un clima interno ideale. In una casa di legno si mantiene sempre un microclima unico dovuto alla capacità del legno di assorbire gli odori, umidità eccessiva, o restituirla quando il locale e` sovraessiccato. L`abitazione di legno viene aromatizzato con gli oli essenziali con le proprieta` antisettiche, inerenti a questo tipo di legno.
5. Versatilità Progettuale e Durabilità
Infine, il legno lamellare è versatile: può essere utilizzato per creare forme e dimensioni molto diverse, permettendo agli architetti di realizzare progetti creativi e innovativi. La versatilità permette di usarlo su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. A differenza del legno massello, il legno lamellare può essere prodotto in diverse forme e dimensioni, adattandosi a progetti che richiedono travi molto lunghe o forme complesse. Questo lo rende ideale per strutture su larga scala. Il design, la libertà progettuale e la sostenibilità sono garantiti. Il legno lamellare è perfetto per progetti su misura. È possibile realizzare forme curve, tetti inclinati, travature ampie e strutture personalizzate in base agli spazi disponibili.
Il trattamento e l'essiccazione del legno lamellare riducono il rischio di attacchi da parte di funghi o insetti, migliorando la sua resistenza nel tempo. Ha alta resistenza ad agenti atmosferici e a sbalzi termici. Inoltre, 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.
6. Proprietà Antisismiche
Il legno lamellare ha un buon comportamento in caso di oscillazioni sismiche. Le sue proprietà antisismiche sono dovute a leggerezza, elasticità e resistenza meccanica: il legno assorbe le sollecitazioni e sopporta le deformazioni; inoltre, in caso di danni si ripara più facilmente.
7. Ecosostenibilità e Riciclabilità
Il legno lamellare offre elevata ecosostenibilità: permette di rispettare l’ambiente e di costruire con un’etica sostenibile. È un materiale ecologico, poiché proviene da fonti rinnovabili. Inoltre, l'uso di legno proveniente da foreste gestite in modo sostenibile lo rende una scelta più rispettosa dell'ambiente rispetto a materiali non rinnovabili. Presenta un basso impatto ambientale, dalla produzione al riutilizzo tramite riciclo, ed è facilmente riciclabile. Il legno lamellare è un materiale eco-sostenibile: viene ricavato da legno certificato, riduce gli sprechi rispetto al massello ed è completamente riciclabile. La lavorazione industriale consente un impiego più efficiente delle risorse naturali, riducendo l’impatto ambientale.
Svantaggi del Legno Lamellare
Il legno lamellare ha anche alcuni svantaggi da considerare:
1. Costo Elevato
Uno dei principali svantaggi è il costo: produrre legno lamellare è più costoso rispetto al legno normale, perché richiede un processo di lavorazione complesso e l'uso di macchinari specializzati.
2. Richiesta di Precisione e Qualificazione
Un altro svantaggio è che la produzione e l'assemblaggio del legno lamellare richiedono una grande precisione. Se qualcosa va storto durante l'essiccazione, il taglio o l'incollaggio delle lamelle, il prodotto finale potrebbe non essere all'altezza delle aspettative. Questo significa che è necessario avere personale altamente qualificato e attrezzature di alta qualità per garantire che tutto venga fatto correttamente.
3. Impatto Ambientale della Produzione Industriale
Infine, anche se il legno lamellare è resistente al fuoco, l'uso di determinati processi industriali può avere un impatto ambientale maggiore rispetto all'uso del legno massello non trattato.
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. È l’ideale anche per costruzioni in legno prefabbricate industriali e civili (infatti tende ad essere sempre più utilizzato anche per finiture estetiche). 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.
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. Sempre più utilizzato per tettoie, pergole, carport e gazebo, questo materiale unisce bellezza e resistenza, mantenendo un’anima naturale. Questo lo rende il materiale ideale per tettoie, pergole, porticati, pensiline, gazebo e altri elementi outdoor.
Verifica agli SLU di una trave in legno lamellare
Tipologie di Legno Lamellare e Essenze Utilizzate
Il legno lamellare presenta diverse caratteristiche interessanti, a partire dal tipo di legno usato per la sua produzione. Le specie più utilizzate sono le conifere: abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. Anche se a volte si impiegano legni duri come castagno e rovere, il legno lamellare è per lo più realizzato con legni di conifere, come abete rosso, abete bianco, larice, pino e douglasia. In linea generale, quelle maggiormente utilizzate sono le conifere: abete rosso e bianco; frassino; larice; faggio; pino.
La scelta del legno di partenza (essenza), 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.
Considerazioni sulla Progettazione e Calcolo Strutturale
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 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. Le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) sono effettuate sempre controllando il soddisfacimento della relazione: Rd = (kmod·Rk)/γM ≥ Sd. 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. Nei tabulati di calcolo che ti fornisco di seguito, 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.
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.