Un articolo dedicato al legno lamellare per uso strutturale. Nel corso del post vedremo come è nato il legno lamellare, come viene prodotto e perché risulta essere molto vantaggioso per la realizzazione di travi di grandi luce rispetto al tradizionale legno massiccio.
L’utilizzo del legno lamellare per uso strutturale è senza dubbio una valida alternativa alle tecnologie costruttive in calcestruzzo armato e acciaio. Se in qualità di progettista strutturale ti incuriosiscono i vantaggi di questo materiale per la realizzazione di nuovi elementi strutturali continua a leggere quest’articolo. Nel corso del post potrai scaricare Woody, l’app per il progetto e verifica di elementi strutturali in legno massiccio e lamellare implementata in Microsoft Excel.
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Travi in legno lamellare: i vantaggi rispetto al legno massiccio
Il legno lamellare consente di superare i seguenti limiti tecnologici derivanti dall’utilizzo del legno massiccio:
- limiti sulle dimensioni della sezione trasversale;
- limiti sulla lunghezza delle travi.
Il legno massiccio pone dei limiti alla dimensione della sezione trasversale e alla lunghezza dell’elemento strutturale da realizzare. Tali limiti sono dovuti alle dimensioni del tronco da cui proviene il legno.
Una trave in legno massiccio ha solitamente una sezione quadrata, circolare o rettangolare. Nel caso di sezione rettangolare è possibile avere una ridotta differenza tra l’altezza e la base della sezione.
L’utilizzo del legno lamellare non pone limiti sul rapporto tra base e altezza della sezione rettangolare, consentendo rapporti H/B molto sbilanciati in favore dell’altezza.
Il legno lamellare consente di superare i limiti derivanti dalla dimensione del tronco dell’albero, di ottenere elementi di sezione e lunghezza idonei a coprire luci considerevoli (dai 20 fino ai 50 metri) e di realizzare travi ad asse curvilineo.
Legno massiccio o legno massello? Una sottile differenza di nomenclatura
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. Il legno massiccio, a differenza del legno massello, sfrutta il tronco dell’albero per intero, utilizzando tutte le sezioni del tronco, senza limitarsi al durame.
Legno lamellare: come si produce
Il legno lamellare è un materiale strutturale prodotto incollando tavole di legno (lamelle) classificate per uso strutturale.
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.
Le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta per garantire una maggiore uniformità nella resistenza della trave e assemblate tramite incollaggio a caldo e sotto pressione.
Le lamelle prima di venire incollate vengono essiccate per raggiungere un livello di umidità compatibile con la colla utilizzata.
Nella pratica costruttiva le lamelle hanno uno spessore finito fra i 30 e i 40 mm, una larghezza pari a quella della sezione trasversale dell’elemento strutturale, normalmente variabile fra 10 e 22 cm con variazioni modulari di 2 cm e lunghezza delle lamelle di 400-500 cm.
Nelle travi curve, per limitare le tensioni di curvatura che possono nascere in direzione sia parallela sia normale alle fibre, il raggio di curvatura degli elementi strutturali in lamellare deve essere pari almeno a 200 volte lo spessore delle singole lamelle.
Legno lamellare: giunti di testa
Per superare i limiti derivanti dalla lunghezza delle lamelle, le tavole vengono giuntate tra loro mediante giunti a pettine. Le giunture di testa vengono opportunamente sfalsate per non indebolire un’unica sezione.
Legno lamellare: incollaggio
Le operazioni di incollaggio rappresentano la fase più importante e delicata dal punto di vista operativo e tecnologico. Gli incollanti devono instaurare legami intermolecolari fra la colla stessa e le fibre del legno, in modo da garantire, nel piano di incollaggio, lo stesso legame della corrispondente essenza legnosa.
Pressatura
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. Le presse sono costituite da una struttura fissa sulla quale si fa agire un meccanismo di pressatura costituito normalmente da martinetti idraulici o pneumatici.
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. Le travi così realizzate rimangono in pressa per un periodo di 12 ore o più a seconda del tipo di colla, temperatura e forma della trave.
Storia del legno lamellare: com’è nato
Le prime realizzazioni di travi collaboranti composte da più elementi in legno utilizzavano giunzioni a dente di sega e risalgono al XV secolo.
L’ideazione della giunzione a dente di sega si fa risalire a Leonardo Da Vinci. Si tratta di un tipo di giunzione attuabile con semplicità ed è stata frequentemente utilizzata per membrature orizzontali al fine di superare ampie luci.
Di fronte alla necessità di realizzare elementi composti in legno con asse curvilineo, furono studiate delle soluzioni alternative per la prima volta nel XVI secolo per ottenere centine ed archi.
Il primo tentativo concreto di realizzare elementi strutturali curvi si fa risalire a Philibert Delorme in Francia, il quale riunì mediante chiodatura più tavole in strati sovrapposti dando approssimativamente la forma dell’arco voluto.
Il passo successivo è stato compiuto dal colonnello Emy nel 1823, realizzando archi mediante chiodatura di tavole, unite in pacchi, con bulloni passanti.
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. Nel sistema ideato da Wiebeking, il bloccaggio delle travi era assicurato da biette in legno che assorbivano le possibili tensioni di scorrimento.
Una svolta radicale si ebbe dalla coniugazione tra la tecnica della laminazione del legno e quella dell’incollaggio. L’incollaggio delle lamelle per uso strutturale divenne possibile soltanto a partire dal XX secolo, in concomitanza con il fiorire delle industrie ed il progresso degli studi sulla composizione e la produzione delle colle.
L’artefice di questa trasformazione fu il maestro carpentiere Otto Freidrich Hetzer (1846 – 1911) che nel 1901, per l’assemblaggio delle lamelle, sostituì a staffe e bulloni un collante a base di caseina, dando vita alla tecnologia del legno lamellare incollato.
Legno lamellare: esempi di realizzazione di strutture di grande luce
Nelle immagini seguenti ti mostro alcuni progetti realizzati utilizzando travi in legno lamellare per la necessità di coprire grandi luci.
Palasport di Livorno: luce di 109 metri
Ponte pedonale – Trasaghis (UD): luce di 83 metri
Olgiata Sporting Club – Roma
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Conclusioni
L’articolo di oggi finisce qui. Spero di averti illustrato in modo semplice le caratteristiche principali degli elementi strutturali in legno lamellare e in legno massiccio. Il legno strutturale, grazie alla tecnologia produttiva del legno lamellare, può essere senza dubbio una valida alternativa alle più diffuse tecnologie costruttive in cemento armato e acciaio.
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Al prossimo post.
Marco