TRAVI LAMELLARI VS MASSICCE

Il legno lamellare, o GLT (Glued Laminated Timber), è un materiale ligneo altamente tecnologico, prodotto incollando lamelle (tavole piallate) in strati paralleli. Questo processo permette di eliminare i difetti naturali del legno, come nodi e fessure, e di creare elementi di grandi dimensioni e alta resistenza, impossibili da ottenere dal legno massiccio. La classe di resistenza GL24h, dove ‘GL’ sta per Glued Laminated Timber, ’24’ indica la resistenza caratteristica a flessione in N/mm², e ‘h’ indica un legno omogeneo (composto da lamelle dello stesso tipo lungo la sezione), è una delle classi più diffuse e ampiamente utilizzate.

La produzione del GLT è disciplinata dallo standard europeo EN 14080:2013 ‘Timber structures – Glued laminated timber and glued solid timber – Requirements’. Questo standard regolamenta la qualità del legno per le lamelle (generalmente pino, abete), il tipo di colla (più spesso colle melamminiche-urea-formaldeide o poliuretaniche, conformi alle norme ambientali EN 14080:2013 A1/A2), nonché i parametri tecnologici di pressatura ed essiccazione. L’umidità ottimale delle lamelle prima dell’incollaggio è dell’8-12%, un valore fondamentale per garantire un ritiro minimo e la stabilità dimensionale del prodotto finito.

I principali vantaggi del legno lamellare GL24h includono un’elevata capacità portante, una notevole rigidezza spaziale, un ritiro minimo (fino all’1-2% in direzione trasversale, molto inferiore a quello del legno massiccio), oltre alla possibilità di realizzare elementi lunghi fino a 30-40 metri e di forma arbitraria (travi curve). Ciò apre ampie possibilità per la realizzazione di soluzioni architettoniche complesse e permette di ridurre il numero di appoggi, creando grandi luci. Grazie alla produzione controllata, il legno lamellare presenta caratteristiche meccaniche prevedibili, il che semplifica la progettazione e permette di ottimizzare le sezioni degli elementi.

L’uso del legno lamellare aumenta notevolmente la flessibilità architettonica, permettendo di creare spazi aperti e strutture leggere ma resistenti. La sua elevata stabilità lo rende ideale per le case in legno lamellare, dove è importante l’assenza di deformazioni e il mantenimento della geometria per tutta la vita utile. Questo permette anche di ridurre i tempi di montaggio in cantiere, grazie all’elevata precisione di produzione e alla possibilità di pre-assemblare gli elementi.

Il legno massiccio, che comprende il legno intero o squadrato, è un materiale da costruzione tradizionale ottenuto direttamente dai tronchi tramite segagione. Le sue caratteristiche dipendono in gran parte dalla specie legnosa, dall’età, dal luogo di crescita e dal metodo di lavorazione. In Ucraina si utilizzano più spesso pino, abete e quercia. Il legno intero può avere diverse sezioni, da quadrate a rettangolari.

Le principali caratteristiche del legno massiccio sono: la densità (dipende dalla specie, ad esempio il pino ha 400-500 kg/m³ a umidità normale), l’umidità naturale (può raggiungere il 50-70% nel legno appena tagliato) e la resistenza (classi di resistenza come C18, C24, C30 secondo la EN 338). A differenza del legno lamellare, il legno massiccio presenta limiti dimensionali significativi, legati al diametro naturale dell’albero. Le lunghezze tipiche sono limitate a 6-9 metri, e le sezioni a 200-300 mm.

La principale sfida nell’uso del legno massiccio è il suo ritiro naturale e la fessurazione. Il ritiro del legno è la riduzione delle sue dimensioni a seguito della perdita di umidità. In direzione tangenziale il ritiro è del 6-10%, in direzione radiale del 3-6%, e lungo le fibre solo dello 0,1-0,3%. Un ritiro non uniforme provoca deformazioni, distorsioni e la formazione di fessure, che possono influire sulla capacità portante e sull’estetica della struttura. Secondo la DBN V.2.6-161:2017 ‘Strutture in legno’, in fase di progettazione occorre tenere conto di queste particolarità e prevedere soluzioni costruttive per compensare il ritiro, ad esempio nei tronchi silvestre o nelle case in legno massiccio.

Questi difetti riducono la prevedibilità delle proprietà meccaniche, complicando un calcolo ingegneristico preciso. Il legno massiccio è inoltre più esposto a fattori biologici (funghi, insetti) e alle variazioni di umidità, il che richiede un accurato trattamento antisettico e la protezione dagli agenti atmosferici. Questo aumenta i costi di esercizio e richiede una manutenzione regolare, incidendo sull’intero ciclo di vita della struttura e sul calcolo delle fondazioni, che deve tenere conto dei possibili carichi variabili derivanti da strutture deformate.

Il confronto delle proprietà meccaniche tra legno lamellare e massiccio è fondamentale per la progettazione ingegneristica. Queste proprietà determinano la capacità portante dell’elemento e il suo comportamento sotto carico. Per il legno lamellare GL24h, la resistenza caratteristica a flessione (f_m,k) è di 24 N/mm², mentre per il legno massiccio di classe C24 (tipico in Ucraina) questo valore è pari a 24 N/mm², e per il C18 è di 18 N/mm². Tuttavia, grazie alla struttura omogenea e all’eliminazione dei difetti, il legno lamellare garantisce caratteristiche più stabili e prevedibili lungo tutta la lunghezza.

Il modulo di elasticità (rigidezza) è un altro parametro di importanza critica, che influisce sulla deformazione (freccia) delle travi. Per il GL24h il modulo di elasticità medio lungo le fibre (E_0,mean) è di 11.500 N/mm², mentre per il legno massiccio C24 è di 11.000 N/mm². Sebbene i valori numerici siano vicini, l’omogeneità del legno lamellare permette di ottenere frecce minori a parità di carichi e sezioni. Questo è particolarmente importante per i solai, dove i limiti di freccia (secondo la DBN V.2.6-161:2017, spesso L/300 o L/400 per gli edifici residenziali) sono rigidi. Ad esempio, per una trave di 6 metri, la freccia massima L/300 è di 20 mm, e L/400 di 15 mm. Il legno lamellare è più facile da progettare per raggiungere questi valori.

La resistenza a taglio (f_v,k) per il legno lamellare GL24h è di 3,0 N/mm², mentre per il legno massiccio C24 è di 2,5 N/mm². Questo dimostra che il legno lamellare resiste meglio ai carichi di taglio, aspetto importante per le travi corte con carichi elevati e nelle zone di appoggio. Inoltre, grazie alla struttura orientata delle fibre e all’assenza di grandi nodi, il legno lamellare presenta una resistenza a trazione perpendicolare alle fibre molto più elevata, praticamente assente nel legno massiccio a causa della sua anisotropia e della tendenza a spaccarsi.

Nella progettazione dei progetti moderni di strutture portanti, come travi di solai o sistemi di capriate, gli ingegneri scelgono il legno lamellare per raggiungere luci maggiori senza appoggi intermedi, mantenendo al contempo una sezione e un peso ottimali. Questo permette di creare interni più ampi e luminosi, oltre a ridurre il carico sulle fondazioni, un vantaggio significativo dal punto di vista dell’efficienza strutturale e del risparmio di risorse.

La resistenza al fuoco è uno degli indicatori di sicurezza più importanti delle strutture edilizie, in particolare per gli elementi portanti come le travi. In Ucraina i requisiti di resistenza al fuoco delle strutture sono disciplinati dalla DBN V.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti di costruzione’ e sono armonizzati con gli standard europei, in particolare la EN 13501-2:2016 ‘Fire classification of construction products and building elements’. Questo standard definisce la classificazione della resistenza al fuoco in base ai criteri R (capacità portante), E (integrità) e I (capacità di isolamento termico), con intervalli temporali R15, R30, R60, R90, R120.

Il legno possiede una proprietà unica: bruciando forma uno strato protettivo, il carbone. Questo strato rallenta l’ulteriore propagazione del fuoco verso gli strati interni e intatti del legno. La velocità di carbonizzazione (charring rate) per le conifere è in media di 0,6-0,7 mm/minuto. Sulla base di questa proprietà, gli ingegneri calcolano la sezione efficace della trave che rimarrà portante dopo un determinato tempo di incendio. Ad esempio, per garantire la resistenza al fuoco R30, è necessario che dopo 30 minuti di esposizione al fuoco la sezione residua della trave possa sopportare i carichi di progetto.

Il legno lamellare mostra prestazioni di resistenza al fuoco migliori rispetto al legno massiccio di sezione analoga. Ciò si spiega con la sua struttura omogenea e l’assenza di grandi fessure, che potrebbero favorire una propagazione più rapida del fuoco all’interno dell’elemento. Nella progettazione delle travi lamellari, per raggiungere la classe di resistenza al fuoco richiesta, si prevede il cosiddetto ‘strato sacrificale’, che si carbonizza durante l’incendio, preservando la capacità portante della sezione principale. L’aumento della sezione della trave permette di raggiungere classi di resistenza al fuoco più elevate, ad esempio R60 o persino R90, spesso richieste per edifici pubblici o strutture in legno multipiano.

Anche per il legno massiccio, in particolare di grandi sezioni, è possibile raggiungere classi di resistenza al fuoco elevate grazie a un ampio margine di sezione. Tuttavia, le fessure incontrollate che si formano durante l’essiccazione e l’esercizio possono diventare punti deboli. In combinazione con impregnanti ignifughi o rivestimenti in cartongesso, le travi in legno possono soddisfare pienamente i rigidi requisiti di sicurezza antincendio, garantendo un elevato livello di affidabilità e sicurezza per gli edifici in cui vengono impiegati gli impianti tecnici per la protezione antincendio.

Un benchmark comparativo tra travi lamellari e massicce rivela le loro differenze chiave nelle condizioni di esercizio a lungo termine e nell’impatto ambientale. Uno dei criteri più importanti è la stabilità geometrica. Il legno lamellare, grazie all’umidità controllata delle lamelle (8-12%) e al processo di incollaggio, presenta un ritiro e deformazioni minimi. Ciò previene la comparsa di fessure, distorsioni e variazioni della geometria della struttura per tutta la vita utile, un aspetto fondamentale per mantenere la tenuta dei giunti e l’assenza di ponti termici.

Il legno massiccio, al contrario, è soggetto a variazioni dimensionali significative dovute all’umidità naturale. I processi di essiccazione ed esercizio, specialmente in presenza di variazioni di temperatura e umidità, portano a un ritiro fino al 10% in direzione trasversale e alla comparsa di fessure profonde. Queste fessure non solo peggiorano l’aspetto estetico, ma possono anche ridurre la capacità portante e diventare vie di infiltrazione per l’umidità e lo sviluppo di parassiti biologici. La protezione da questi fenomeni richiede costi aggiuntivi di trattamento e una manutenzione più intensa.

Dal punto di vista della durabilità, entrambi i materiali, se progettati e utilizzati correttamente, possono durare decenni. Tuttavia, il legno lamellare, grazie alla struttura omogenea e alla minore propensione ai difetti, ha una vita utile più prevedibile e richiede meno manutenzione. Il legno massiccio richiede controlli regolari per rilevare fessure, attacchi di funghi e insetti, oltre al rinnovo dei rivestimenti protettivi. Anche la resistenza all’umidità del legno lamellare è superiore, poiché gli strati di colla fungono da barriera aggiuntiva, sebbene entrambi i tipi di legno necessitino di protezione dal contatto diretto con l’acqua.

Un altro aspetto importante è l’isolamento acustico. Le travi in legno, essendo parte dei solai, influiscono sulla trasmissione del rumore da calpestio e del rumore aereo. Sebbene il legno stesso sia un buon conduttore del suono, le soluzioni costruttive con legno lamellare permettono di integrare più efficacemente i materiali fonoisolanti, riducendo al minimo i ponti acustici e garantendo un ambiente confortevole negli spazi interni. In questo contesto, il legno lamellare, grazie alla possibilità di realizzare nodi più complessi e precisi, offre un vantaggio nella realizzazione di soluzioni acustiche ad alta efficienza.

La valutazione della convenienza economica nella scelta tra travi lamellari e massicce deve considerare non solo l’investimento iniziale, ma anche il costo totale di possesso (Total Cost of Ownership, TCO) lungo l’intero ciclo di vita dell’edificio. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove i prezzi del legno e dei servizi edili possono variare, questa analisi diventa fondamentale.

Il costo iniziale del legno lamellare è generalmente superiore a quello del legno massiccio di volume analogo. Ciò si spiega con il processo produttivo più complesso, che include la selezione delle lamelle, la loro essiccazione, l’incollaggio e la pressatura. Tuttavia, la maggiore resistenza del legno lamellare permette di utilizzare sezioni più piccole per ottenere la stessa capacità portante, oppure di costruire con luci maggiori, riducendo il volume totale di materiale e il numero di appoggi. Ad esempio, per una luce di 9 metri, una trave massiccia può richiedere una sezione di 200×400 mm, mentre una trave lamellare GL24h può avere una sezione di 160×360 mm, riducendone peso e volume.

Per quanto riguarda i costi di montaggio, il legno lamellare, grazie all’elevata precisione dimensionale e alla stabilità, permette di accelerare notevolmente i lavori di costruzione. La riduzione dei tempi di montaggio e l’uso di un numero minore di elementi incidono direttamente sulla riduzione dei costi di manodopera e di noleggio di attrezzature specializzate. Il legno massiccio, a causa dei suoi difetti naturali e del maggior peso, richiede spesso un montaggio più lungo e complesso, oltre a correzioni in loco, che possono aumentare i costi nascosti.

I costi di esercizio rappresentano una componente significativa del TCO. Il legno lamellare richiede una manutenzione minima grazie alla sua stabilità e resistenza alle deformazioni. La sua durabilità e prevedibilità riducono la necessità di riparazioni e restauri. Il legno massiccio, soggetto a ritiro, fessurazione e attacchi biologici, richiede trattamenti antisettici regolari, eventuale riparazione delle fessure e controllo dell’umidità, generando costi costanti per tutta la vita utile. Questo può portare il costo totale di possesso del legno massiccio, nonostante il prezzo iniziale più basso, a risultare più alto nel lungo periodo. Pertanto, investire nel legno lamellare è spesso giustificato dalle sue migliori prestazioni in esercizio e dai minori costi di manutenzione.

La progettazione e il montaggio delle travi in legno in Ucraina sono disciplinati da una serie di standard, il principale dei quali è la DBN V.2.6-161:2017 ‘Strutture in legno’. Questo standard stabilisce i requisiti per il calcolo, la progettazione e la realizzazione delle strutture in legno, incluse le travi. Per il legno lamellare, l’elevata omogeneità e le proprietà meccaniche prevedibili semplificano i calcoli e permettono agli ingegneri di ottimizzare le sezioni, riducendo al minimo il consumo di materiale pur mantenendo la capacità portante.

Nella progettazione delle travi lamellari si presta particolare attenzione ai nodi di giunzione. Poiché il legno lamellare può trasmettere carichi significativi, i giunti devono essere resistenti e duraturi. Si utilizzano piastre metalliche, ancoraggi, chiavette, oltre a fissaggi nascosti per un aspetto estetico gradevole. La precisione di produzione degli elementi lamellari in fabbrica permette di utilizzare macchine CNC per la fresatura precisa dei nodi, il che accelera notevolmente il montaggio in cantiere e migliora la qualità delle giunzioni.

Per il legno massiccio, la progettazione richiede di tenere conto delle sue caratteristiche naturali, come l’anisotropia, la presenza di nodi e le potenziali fessure. Gli schemi di calcolo includono spesso margini di resistenza maggiori, il che porta a un aumento delle sezioni delle travi. Anche i nodi di giunzione per il legno massiccio possono essere più complessi, poiché è necessario compensare il possibile ritiro e le deformazioni. Sono comuni le giunzioni falegnameria tradizionali (linguetta e scanalatura, coda di rondine) o semplici elementi metallici, che possono però richiedere un’ulteriore regolazione in loco.

Il montaggio delle travi lamellari avviene in modo rapido ed efficiente grazie al loro peso ridotto (rispetto alla resistenza) e alle dimensioni precise. Ciò permette di utilizzare un numero minore di operai e mezzi di sollevamento più leggeri. Per il legno massiccio, in particolare di grandi sezioni, il montaggio può essere più laborioso a causa del peso significativo e della necessità di adattare gli elementi. È importante anche organizzare puntellature temporanee fino al completamento del ritiro, il che può allungare i tempi di costruzione.

Le particolarità del clima ucraino, con le sue oscillazioni di temperatura e umidità, sottolineano l’importanza di scegliere materiali stabili. Il legno lamellare resiste meglio a questi influssi, mantenendo la propria geometria e le proprie proprietà, mentre il legno massiccio richiede un’attenta protezione dall’umidità e dai raggi UV, aspetto da prevedere già nella fase di progettazione architettonica e di montaggio.