Il legno lamellare è un materiale composito che si produce con diverse assi di legno, dette lamelle. 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.
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. È 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. 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.
Evoluzione Storica e Innovazione
L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci. Nel XIX secolo Migneron e Wiebeking misero a punto un sistema che prevedeva un arco con lamelle formate da travi curvate a freddo e tenute a pressione mediante staffe metalliche. Una svolta radicale si ebbe dalla coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio. Nella seconda metà degli anni ’90 (dal 1996 in poi), sono state realizzate le prime strutture, un nuovo modo di pensare il legno lamellare.
Il Processo Produttivo del Legno Lamellare
La produzione del legno lamellare è un processo articolato che inizia con una scrupolosa preparazione del legname.
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. Dopo un’accurata selezione, le future lamelle vengono segate a misura e sagomate.
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Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in lamelle, generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm, per prevenire eccessive deformazioni causate dal fenomeno del ritiro. Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine.
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.
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. Per ottenere una trave lamellare completa, è necessario sovrapporre ed incollare vari strati a caldo (sotto pressione), disposti alternando il senso delle fibre perpendicolarmente. Il legno lamellare nasce dall’incollaggio strutturale di più lamelle selezionate, essiccate e orientate nello stesso verso. Questo processo riduce difetti naturali (nodi critici, torsioni) e aumenta resistenza e stabilità rispetto al massello a parità di sezione. Il risultato è che le travi lamellari uniscono la bellezza del legno alla prevedibilità dei materiali ingegnerizzati.
La norma UNI EN 386:2003 fissa i requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione per la realizzazione del prodotto legno lamellare. Tale norma 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.
Differenze tra Legno Lamellare e Legno Massiccio
Il legno massiccio pone dei limiti alla dimensione della sezione trasversale e alla lunghezza dell’elemento strutturale da realizzare. Una trave in legno massiccio ha solitamente una sezione quadrata, circolare o rettangolare. 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 rapporto tra base e 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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Talvolta il legno massiccio viene anche definito legno massello. C’è una sottile differenza fra questi due elementi: il legno massello è la porzione di legno estratta dal durame, la parte più interna del tronco.
Vantaggi del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- Resistenza a flessione e trazione: Vengono adoperate tavole già classificate per uso strutturale e possono essere uniti tra loro elementi di diverse essenze legnose, garantendo prestazioni strutturali elevate.
- Versatilità: Può essere usato su un gran numero di strutture, grandi e piccole, complesse o meno. Offre stabilità dimensionale e libertà progettuale.
- 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; è facilmente riciclabile.
- Alta 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.
Specie Legnose e Classi di Resistenza
Il legno lamellare può essere distinto in diverse tipologie a seconda del legno di derivazione delle lamelle. 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).
In linea generale, le specie legnose maggiormente utilizzate sono le conifere:
- Abete rosso
- Abete bianco
- Larice
- Pino
- Douglasia
- Frassino
- Faggio
Il legno lamellare può essere classificato in base alla composizione delle lamelle:
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| Tipo di Legno Lamellare | Descrizione |
|---|---|
| Incollato omogeneo | Le lamelle di cui è composto appartengono alla stessa classe di resistenza. |
| Incollato combinato | Le lamelle appartengono a differenti classi di resistenza. |
Le classi di resistenza, come ad esempio GL24h e GL28h, indicano un’alta resistenza meccanica e sono uno standard per il rapporto prestazioni/prezzo.
Applicazioni del Legno Lamellare nelle Costruzioni
La sua versatilità rende il legno lamellare ideale per molti tipi di costruzioni. 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. L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio.
Le travi in legno lamellare sono ormai uno standard e vengono applicate in diversi ambiti, inclusa la 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 (come case e ville).
- Edifici destinati a civile abitazione.
Oltre a giocare un ruolo importante nelle ristrutturazioni (solai, soppalchi, coperture), il legno lamellare è ampiamente utilizzato per tetti e coperture, consentendo capriate eleganti e ampie campate, dalle abitazioni private ai capannoni. È perfetto anche per porticati e pergolati, creando zone d’ombra vivibili tutto l’anno, integrando vetro, policarbonato o tavolati. Un esempio significativo della sua versatilità e robustezza è il ponte pedonale e ciclabile costruito esclusivamente con travi e tavole in legno lamellare alle foci del fiume Todino in provincia di Teramo.
La Progettazione Strutturale e le Verifiche Normative
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 pratica progettuale, viene effettuato un calcolo ‘a strisce‘.
Verifiche Strutturali
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, 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.
Software per il Calcolo Strutturale
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. 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. Puoi scaricare la versione gratuita dell’app compilando i campi qui sotto.
È possibile 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.
Video tutorial 1 Generale
Manutenzione e Consigli Pratici
Le travi completate dispongono di fori e incavi per il fissaggio. Le travi in legno lamellare sono una scelta tecnica e poetica allo stesso tempo: solide, calde, personalizzabili. Il bello del lamellare è che non chiede molto.
Per una mano più “materica” e calda, si possono utilizzare oli e cere. È importante ricordare che il legno ama respirare, quindi l'umidità e la ventilazione sono fattori chiave. Le connessioni, come staffe e bulloneria, vanno dimensionate con cura. Un consiglio da bottega: un taglio di testa inclinato e ben protetto allunga la vita della trave esposta.
Per la prevenzione dei bio-attacchi, se si sospettano fori o polverino, è fondamentale intervenire subito. Le travi lamellari non “impongono” uno stile: lo accompagnano.
I prezzi delle travi in legno lamellare variano per specie, classe, sezione, lavorazioni, finitura e accessori (piastre, tiranti, staffe). Anche la logistica e le condizioni di cantiere contano. Scegliere la classe giusta è fondamentale.