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.
Oggi parliamo di travi lamellari e vediamo assieme cosa sono, quali sono le loro caratteristiche e perchè preferirle alle classiche travi massicce.
Che cos’è il legno lamellare?
Il legno lamellare è un materiale strutturale composto da lamelle di legno massiccio incollate tra loro in senso longitudinale. 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. Nello specifico il legno lamellare è composto appunto da ‘lamelle’ di legno essiccate, piallate e refilate, che poi vengono messe insieme con una procedura di incollaggio a caldo e sotto pressione. Solitamente sono grandi circa 20mm per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro.
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.
Le lamelle vengono attentamente essiccate in forni per ottenere quel grado di umidità necessaria per il tipo di struttura da realizzare e per la colla che andrà a comporre la trave.
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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.
Definizione e Tipologie di Travi Lamellari
Le travi lamellari si definiscono “GL”, ovvero “glued laminated”, in italiano “a lamelle incollate”. Le lamelle sono delle tavole di spessore 40mm, perfettamente essiccate, piallate e refilate che vengono incollate assieme per formare, appunto, la trave lamellare della sezione desiderata.
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. Solitamente si utilizzano travi in abete ma, su richiesta, sono disponibili anche in larice o a micro-lamelle in faggio per lavori particolari.
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.
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.
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Qualità delle Travi Lamellari: Portata ed Estetica
Esistono diverse qualità di travi lamellari, dove per qualità si intende il grado di resistenza, portata, della trave. Quelli che si usano solitamente sono i GL24H, dove: “24” indica la resistenza della trave (alla flessione) ed è definita dalla Normativa Europea di riferimento. Esistono, però, anche delle classi superiori (28, 30 e 32), che indicano travi che, a parità di sezione, hanno una portata maggiore e che quindi resistono maggiormente alle sollecitazioni. Come detto solitamente si utilizza il GL24H, mentre le classi superiori vengono usate saltuariamente e solitamente per lavori particolari.
“H”, che sta per “homogeneous” (omogeneo), indica che le lamelle utilizzate per realizzare quella trave hanno tutte la stessa portata (nel nostro esempio 24). Esistono infatti anche travi GL24C (es.) dove “C” sta per “combined”, (combinato) ovvero per realizzare la trave sono state utilizzate lamelle di classi (portata) differenti ma la cui media da comunque 24. La qualità delle lamelle viene valutata in base ai nodi, spaccature, fenditure, difetti. Meno difetti presenta la lamella, maggiore sarà la sua portata.
La normativa europea che definisce la classificazione delle travi, fissa unicamente lo standard qualitativo per quanto riguarda la resistenza/portata che devono avere. Non valuta l’estetica della trave (che è intrinseca nella qualità) a meno che i difetti di quest’ultima non ne compromettano la portata.
Ciò nonostante esistono due tipologie di travi lamellari: vista o industriali. Le travi lamellari qualità “vista” non devono presentare macchie, nodi scappati al disopra di un determinato diametro. Sono tollerate lievi fenditure, ma solo di pochi millimetri (non devono inficiarne la resistenza). Le travi lamellari qualità “industriale”, invece, devono semplicemente soddisfare i requisiti di legge relativamente alla portata.
Differenza tra Legno Massello e Legno Lamellare
Per chi non è del settore è molto difficile capire cosa differenzia i diversi tipi di legno. Sia che stiate arredando casa, sia che stiate progettando la costruzione di strutture in legno come verande, tettoie o bersò, capire quali sono le peculiarità di ciascuna tipologia di legno permetterà di fare una scelta più oculata, consapevole e, soprattutto, vicina alle vostre aspettative e richieste.
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Le Caratteristiche del Legno Massello
Tra i tipi di legno, il massello (conosciuto anche come massiccio) ha un nome che evoca un’immediata idea di solidità. L’etimologia in questo caso non sbaglia, perché la caratteristica principale del legno massello è quella di essere ricavato direttamente dalla parte più interna del tronco di un albero. Apprezzato fin dai tempi più remoti, l’uso del legno massello è diffusissimo ancora oggi sia nel settore della cantieristica, sia nell’ambito dell’hobbistica e del fai da te che nel settore dell’arredo.
Vantaggi e Svantaggi del Legno Massello
- È resistente e durevole: durante la lavorazione il legno massello non subisce alterazioni strutturali, ma viene solo (eventualmente) essiccato, segato o piallato per poterlo adattare ai diversi usi.
- È un materiale unico: ogni tavola presenta nodi, fessurazioni e imperfezioni estetiche derivanti dalla natura tipica del legno, che conferisce ad ogni pezzo il grande pregio dell’unicità.
- Limite di grandezza: essendo ricavato direttamente dal tronco di un albero, il legno massello ha dei limiti di grandezza e dimensioni, legate ovviamente all’albero dal quale proviene.
- Il legno massello è meno stabile: pur essendo decisamente solido, il legno massello è meno stabile perché soggetto alla presenza di naturali fessurazioni da ritiro, nodi e imperfezioni derivanti dalla natura tipica del legno.
Le Caratteristiche del Legno Lamellare
Il legno lamellare è un prodotto umano, ma non per questo risulta meno naturale. È infatti ottenuto dall’unione di tavole o lamelle essiccate e incollate tra loro. È 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.
Vantaggi e Svantaggi del Legno Lamellare
- Il legno lamellare è un materiale stabile (più stabile del legno massello): la lavorazione infatti elimina la naturale espansione/contrazione e distorsione del legno per dar vita a pezzi altamente performanti, che vengono venduti e utilizzati in versione esclusivamente piallata. Ha inoltre meno fessurazioni da essiccazione (quasi inesistenti).
- Il legno lamellare ha una struttura più omogenea: la lavorazione riduce difetti estetici (o per alcuni l’unicità) tipici del legno massello.
- Il legno lamellare non ha vincoli di dimensione: essendo ricavato da lamelle incollate, il legno lamellare può essere di qualsiasi dimensione. È quindi perfetto per realizzare strutture molto grandi, che si sviluppano magari in altezza.
- Il legno lamellare è meno caratteristico dal punto di vista estetico: la lavorazione riduce i difetti ed alla vista è possibile “leggere” le giunzioni tra lamella e lamella.
Perché Preferire una Trave Lamellare a una Trave Massiccia
La trave lamellare è qualitativamente e staticamente maggiore e migliore di una trave massiccia di pari sezione. Le travi lamellari, infatti, sono qualitativamente e staticamente migliori rispetto al legno massiccio: non si verificheranno spaccature, né si avrà a che fare con torsioni, curvature e distacchi. Una trave lamellare non avrà spaccature (al massimo qualche piccola fenditura) nè nel breve, nè nel lungo periodo. Non ci saranno cali, torsioni, curvature, fenditure tipiche di una trave massiccia e, se inserita in un muro, nel tempo non si avrà un antiestetico e antiperformante distacco (come avviene nelle travi massicce) dovuto al restringimento della trave. La trave lamellare è stabile nel tempo, facile da lavorare e posare in opera. Non c’è un limite di sezione o lunghezza, si possono avere anche travi curve o a boomerang.
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.
Il "Verso" di Lavoro delle Travi in Legno Lamellare
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 (vedere figura 1a). 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 (vedere figura 2b).
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.
Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. Queste vengono posizionate con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave e ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione. Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. 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.
Applicazioni e Vantaggi del Legno Lamellare
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. Questo lo rende il materiale ideale per tettoie, pergole, porticati, pensiline, gazebo e altri elementi outdoor.
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.
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- 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;
- 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;
- facilmente riciclabile;
- alta resistenza al fuoco: Grazie all’isolamento termico realizzato nella parte esterna carbonizzata, questo materiale resiste molto bene agli incendi ritardando la combustione.
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.
Trattamenti e Protezione nel Tempo
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.
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.
verniciare con Impregnante per legno
Sostenibilità ed Efficienza
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.
Economicità e leggerezza nelle costruzioni, rispetto al cemento armato. 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).
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.
Parametri di Resistenza e Calcolo Strutturale
Il legno per uso strutturale presenta delle particolarità nella determinazione dei parametri di resistenza. In aggiunta, il valore della resistenza deve essere corretto per tener conto delle condizioni ambientali, della durata del carico e della dimensione della sezione. I parametri di resistenza saranno calcolati in automatico, applicando tutti i coefficienti correttivi per durata del carico, umidità del materiale e dimensione della sezione.
Classi di Servizio
La dipendenza dei parametri di resistenza del materiale dalle condizioni ambientali avviene mediante tre classi di servizio definite dalla Normativa Tecnica NTC2018.
- Classe di servizio 1: è caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che non superi il 65%, se non per poche settimane all’anno;
- Classe di servizio 2: è caratterizzata da un’umidità del materiale in equilibrio con l’ambiente a una temperatura di 20 °C e un’umidità relativa dell’aria circostante che superi l’85% solo per poche settimane all’anno;
- Classe di servizio 3: è caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2.
Durata del Carico e Coefficiente kmod
Le proprietà di resistenza del legno massiccio e del legno lamellare dipendono dalla durata del carico. Al crescere della durata del carico, diminuiscono le proprietà di resistenza del materiale. Le azioni di progetto devono essere assegnate ad una delle classi elencate sopra.
Le condizioni ambientali e la durata del carico influiscono sui valori di resistenza del legno massiccio e lamellare, riducendoli o amplificandoli attraverso il coefficiente kmod definito dalla Normativa Tecnica. Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di kmod che corrisponde all’azione di minor durata. Generalmente va utilizzato il valore della colonna A.
Anisotropia e Verifica a Flessione
Nell’analisi e verifica di elementi strutturali in legno, bisogna considerare un comportamento del materiale di tipo elastico-lineare fino a rottura. Il legno per uso strutturale presenta una particolarità per la verifica a flessione. Per tale verifica, una volta calcolata la tensione massima sollecitante analizzando la sezione in campo elastico, tale tensione andrà confrontata con un’apposita tensione resistente per flessione, determinata sperimentalmente e non con la tensione resistente a compressione in direzione parallela alla fibratura, come si potrebbe intuitivamente pensare.
Il legno massiccio e il legno lamellare sono materiali strutturali caratterizzati da una spiccata anisotropia. Le resistenze a compressione e trazione in direzione ortogonale alla fibratura sono molto più basse rispetto alle corrispondenti resistenze in direzione parallela alla fibratura.
La resistenza a flessione e a trazione del legno massiccio e lamellare dipende anche dalla dimensione della sezione. Se la sezione dell’elemento strutturale oggetto di verifica ha un’altezza minore rispetto all’altezza standard del provino, è possibile incrementare la resistenza a flessione e a trazione del materiale fino ad un massimo del 30% per il legno massiccio e del 10% per il legno lamellare. Tale incremento di resistenza avviene mediante il coefficiente kh prescritto dalla Normativa Tecnica (par. 4.4.7.2.1).
Verifiche Strutturali
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.
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: 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 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.
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.
Ti riporto di seguito le tabelle contenenti i parametri di resistenza e deformabilità e il peso dell’unità di volume delle più comuni specie legnose per la realizzazione di elementi strutturali in legno massiccio e legno lamellare.
Tabelle riassuntive delle proprietà del legno strutturale
Woody è l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel. Al suo interno troverai un ampio database con numerose tipologie di legno massiccio e lamellare e i relativi parametri di resistenza da utilizzare nel calcolo. Puoi scaricare la versione gratuita dell’app compilando i campi qui sotto.
Woody è l’app del blog per il progetto, calcolo e verifica di elementi strutturali in legno. All’interno dell’applicazione troverai l’elenco delle principali specie legnose utilizzate per la realizzazione di elementi strutturali.
Puoi scaricare gratuitamente la relazione di calcolo e il tabulato della struttura in legno lamellare elaborata con il software calcolo strutturale legno.