RESISTENZA DEL LEGNO LAMELLARE GL24H CONTRO GL30H

Il legno lamellare, o Glued Laminated Timber (Glulam), è un prodotto legnoso ingegnerizzato composto da diversi strati di lamelle di legno, incollate insieme sotto pressione mediante sistemi adesivi resistenti e idrorepellenti. Questo processo consente di creare elementi di dimensioni notevoli e di elevata resistenza, irraggiungibili per il legno massiccio. La classificazione del Glulam avviene secondo classi di resistenza, che ne determinano la capacità portante e le caratteristiche deformative. I principali standard che regolano la produzione e l’applicazione del legno lamellare in Europa, Ucraina compresa, sono la serie EN 14080 ‘Strutture di legno. Legno lamellare incollato e legno massiccio incollato. Requisiti’ e la ДСТУ EN 14080:2019.

Le due classi di resistenza più diffuse per le strutture portanti sono GL24h e GL30h. La lettera ‘G’ indica Glulam, ‘L’ – laminated, il numero dopo ‘L’ (24 o 30) indica la resistenza caratteristica minima a flessione (f_m,k) in megapascal (MPa). Il suffisso ‘h’ (homogeneous) indica che tutte le lamelle del legno hanno la stessa classe di resistenza (Glulam omogeneo), a differenza di ‘c’ (combined), dove vengono utilizzate lamelle di resistenza diversa. Queste classi di resistenza determinano la tensione massima che il materiale può sopportare senza rompersi, elemento critico nella progettazione.

Secondo la EN 14080, il legno lamellare viene prodotto con legname segato sottoposto a un’accurata selezione e essiccazione fino all’umidità ottimale (solitamente 10 ± 2%). Ciò garantisce la stabilità dimensionale e previene le deformazioni. Anche la tecnologia di incollaggio deve rispettare requisiti rigorosi, per garantire una giunzione affidabile e duratura tra le lamelle. L’utilizzo di colla di classe D4 secondo la EN 204 garantisce resistenza all’acqua e agli ambienti aggressivi, elemento importante per le strutture utilizzate in condizioni di umidità variabile o all’aperto. Il controllo qualità in produzione include prove periodiche di resistenza dei campioni, che confermano la conformità del prodotto alle classi dichiarate. Questi aspetti rendono il legno lamellare un materiale affidabile e prevedibile per un’ampia gamma di progetti edilizi.

Per garantire la conformità alle norme edilizie ucraine, i progetti che utilizzano legno lamellare devono basarsi sulle ДБН aggiornate e sugli standard europei recepiti come nazionali, come la ДСТУ EN 14080:2019. Ciò garantisce che tutti i calcoli e le applicazioni del materiale siano conformi ai requisiti vigenti di sicurezza e affidabilità operativa. È importante che i fornitori forniscano i relativi certificati di qualità e conformità del prodotto, che attestino la classe di resistenza e le altre caratteristiche tecniche. La mancanza di una certificazione adeguata può comportare rischi imprevedibili nel lungo periodo. Pertanto, un approccio accurato alla scelta e al controllo qualità dei materiali è garanzia del successo di qualsiasi progetto con legno lamellare.

Nella progettazione di strutture in legno lamellare, in particolare per gli elementi soggetti a flessione, come le travi di solaio, è importante considerare non solo la resistenza caratteristica a flessione, ma anche altre proprietà meccaniche, come il modulo di elasticità (E), la resistenza a compressione (f_c,k) e la resistenza a taglio (f_v,k). Questi parametri permettono agli ingegneri di calcolare con precisione le deformazioni e la capacità portante della struttura sotto l’azione di diversi carichi, garantendo l’ottimizzazione dell’uso del materiale e la minimizzazione dei rischi. La scelta tra GL24h e GL30h, come vedremo più avanti, si basa proprio sulla necessità di diversi livelli di queste proprietà meccaniche, determinata dalle specifiche condizioni di esercizio e dai requisiti architettonici del progetto. Per informazioni più dettagliate sulle tecnologie costruttive in legno lamellare, potete visitare la pagina case in legno lamellare.

La differenza chiave tra GL24h e GL30h risiede nelle loro proprietà meccaniche, che influiscono direttamente sulla capacità portante e sulla rigidità degli elementi strutturali. I valori caratteristici di queste proprietà sono determinati secondo lo standard ДСТУ EN 14080:2019. Di seguito è riportata una tabella comparativa degli indicatori chiave per il legno lamellare omogeneo (h):

Come si evince dalla tabella, il GL30h mostra valori superiori praticamente in tutti i principali indicatori di resistenza e rigidità. In particolare, la resistenza a flessione del GL30h è superiore del 25% rispetto al GL24h (30 MPa contro 24 MPa). Ciò significa che gli elementi in GL30h possono sopportare carichi flettenti maggiori o avere luci maggiori a parità di sezione. Anche il modulo di elasticità (E_0,mean), che caratterizza la rigidità del materiale, è più elevato nel GL30h (12500 MPa contro 11500 MPa). Questo è importante per minimizzare le frecce, in particolare per gli elementi di grande lunghezza, come le travi di solaio o i sistemi di capriate. Una freccia minore garantisce una migliore idoneità all’esercizio della struttura e comfort per gli utenti, prevenendo vibrazioni e deformazioni visibili.

La resistenza a compressione parallela alle fibre (f_c,0,k) nel GL30h è di 28 MPa contro i 24 MPa del GL24h. Questo indicatore è fondamentale per colonne, montanti e altri elementi soggetti a compressione assiale. Anche la resistenza a taglio (f_v,k) è maggiore nel GL30h (3,5 MPa contro 2,8 MPa), elemento importante per il calcolo dei nodi di giunzione e degli elementi soggetti a forze trasversali. La maggiore densità del GL30h (400 kg/m³ contro 380 kg/m³) è anch’essa un indicatore di una struttura del legno più densa, che favorisce migliori proprietà meccaniche. Tutti questi fattori devono essere considerati nella progettazione, per ottimizzare le dimensioni degli elementi e garantire il necessario margine di resistenza. La scelta della classe di resistenza influisce direttamente sulle possibilità delle soluzioni architettoniche e sulla convenienza economica del progetto.

Per i progetti che richiedono grandi luci senza appoggi intermedi o che sono soggetti a carichi dinamici significativi, il GL30h è la scelta migliore grazie alle sue caratteristiche superiori. Tuttavia, per i tipici edifici residenziali e commerciali con luci standard, il GL24h è spesso una soluzione sufficiente e più conveniente dal punto di vista economico. Il calcolo della capacità portante e delle frecce viene eseguito tenendo conto di questi valori caratteristici, applicando i coefficienti parziali di sicurezza per materiali e carichi secondo gli Eurocodici (EN 1995-1-1 ‘Eurocodice 5: Progettazione delle strutture di legno’). La scelta corretta della classe di resistenza permette non solo di garantire la sicurezza, ma anche di ottimizzare l’uso del materiale, il che incide sul costo complessivo e sui tempi di costruzione.

Il legno lamellare di classe GL24h è la scelta più diffusa ed economicamente vantaggiosa per molti progetti edilizi in Ucraina. Le sue proprietà meccaniche sono ideali per i tipici edifici residenziali, piccoli edifici commerciali e strutture agricole, dove luci e carichi corrispondono ai valori standard. Il GL24h viene utilizzato con successo per la realizzazione di sistemi di capriate, travi portanti di solaio (sia interpiano che di sottotetto), colonne, nonché elementi delle strutture murarie.

Le luci tipiche per le travi di solaio in GL24h negli edifici residenziali variano tra 4 e 8 metri, a seconda del passo delle travi, dell’entità del carico (peso proprio della struttura, carico utile da persone e mobili, carico da neve per le coperture) e della freccia ammissibile. Ad esempio, per un solaio interpiano di un edificio residenziale con carico utile di 2,0 kN/m² e passo travi di 600 mm, una trave con sezione 100×200 mm in GL24h può garantire una luce fino a 6 metri nel rispetto dei requisiti normativi sulle frecce (generalmente L/250 o L/300, dove L è la luce). È importante notare che per i calcoli è necessario utilizzare i metodi indicati nella ДБН В.2.6-161:2017 ‘Strutture lignee. Disposizioni fondamentali’, armonizzata con l’Eurocodice 5.

In Ucraina, con il suo clima temperato-continentale, il legno lamellare GL24h dimostra eccellenti caratteristiche prestazionali. Il materiale è resistente agli sbalzi di temperatura e all’umidità relativa dell’aria, a condizione che sia garantita un’adeguata protezione dall’esposizione diretta agli agenti atmosferici e alle radiazioni ultraviolette. Per le strutture esterne, come tettoie o pergole, è necessario applicare un trattamento aggiuntivo con antisettici e lasure, tenendo conto anche della classe di servizio secondo la ДСТУ EN 1995-1-1. Ad esempio, per gli ambienti interni si applica la classe di servizio 1, per le strutture esterne protette dall’azione diretta delle precipitazioni la classe 2, per quelle completamente esposte la classe 3.

Per quanto riguarda la convenienza economica, il GL24h è interessante grazie al rapporto ottimale tra prezzo e resistenza per la maggior parte delle applicazioni standard. L’utilizzo di questa classe consente di evitare un margine di resistenza eccessivo, riducendo il costo del materiale e, di conseguenza, il preventivo complessivo del progetto. Inoltre, il suo peso minore rispetto a travi metalliche o in cemento armato semplifica il montaggio e riduce il carico sulla fondazione, il che può anch’esso portare a un risparmio. Esempi di tali strutture si trovano spesso nelle case a telaio, nelle case in legno lamellare, nonché nella ristrutturazione di edifici esistenti. È importante garantire una progettazione e un montaggio professionali per sfruttare appieno il potenziale del GL24h. Date un’occhiata ai nostri kit di case in legno lamellare, dove utilizziamo le classi di resistenza ottimali per ciascun elemento.

Il legno lamellare di classe GL30h è il materiale di scelta per i progetti edilizi in cui sono richiesti requisiti elevati di capacità portante, rigidità ed espressività architettonica, o quando è necessario coprire luci significative senza appoggi intermedi. Ciò è tipico per grandi edifici commerciali, industriali e pubblici, come palestre, piscine, centri espositivi, stabilimenti produttivi, nonché per strutture di ponti ed elementi soggetti a carichi dinamici significativi.

Uno dei vantaggi chiave del GL30h è la sua capacità di coprire luci fino a 18-30 metri e oltre, mantenendo una sezione dell’elemento relativamente contenuta e frecce minime. Ciò permette di creare interni spaziosi, planimetrie aperte e strutture architettonicamente attraenti, in cui le travi in legno fungono da elemento estetico autonomo. Ad esempio, per la copertura di una palestra con una luce di 15 metri, una trave in GL30h con sezione 200×600 mm può essere sufficiente, mentre per il GL24h sarebbe necessaria una sezione maggiore o appoggi aggiuntivi, il che aumenterebbe il costo e la complessità del progetto.

La maggiore resistenza a flessione (30 MPa) e il modulo di elasticità (12500 MPa) del GL30h consentono non solo di sopportare carichi permanenti e variabili maggiori, ma anche di garantire una migliore resistenza alle vibrazioni. Ciò è particolarmente importante per i solai, dove il comfort degli utenti dipende direttamente dalla rigidità della struttura. L’utilizzo del GL30h è giustificato anche nelle regioni con carichi da neve elevati (ad esempio, nei Carpazi, dove il carico da neve può raggiungere 2,4 kN/m² e oltre) o nelle strutture con coperture a forte pendenza, dove il carico da vento può essere significativo.

Oltre alle caratteristiche di resistenza, il GL30h presenta una migliore resistenza al fuoco rispetto al legno massiccio ordinario. Grazie alla sezione considerevole e alla lenta carbonizzazione, gli elementi di grandi dimensioni in legno lamellare possono mantenere la capacità portante per un tempo prolungato durante un incendio, in conformità con i requisiti dello standard EN 13501-2. Ciò lo rende adatto per edifici pubblici, dove è richiesto un elevato livello di sicurezza antincendio. Sebbene il costo del GL30h sia superiore a quello del GL24h, nei progetti con grandi luci e carichi elevati il suo utilizzo può essere economicamente giustificato grazie alla riduzione del numero di appoggi, all’ottimizzazione dei costi di trasporto e alla riduzione dei tempi di montaggio, nonché alla durata e ai costi di manutenzione minimi. I nostri progetti con legno lamellare prevedono spesso il GL30h per gli elementi portanti chiave.

La progettazione dei solai è una delle fasi più delicate della costruzione, poiché essi sopportano non solo il peso proprio, ma anche i carichi utili da persone, mobili, attrezzature, e garantiscono inoltre la rigidità della struttura spaziale dell’edificio. La scelta della classe di resistenza del legno lamellare (GL24h o GL30h) per le travi di solaio dipende da una serie di fattori, tra cui l’entità della luce, l’intensità dei carichi, il passo delle travi, le frecce ammissibili e i requisiti estetici.

Le fasi principali del calcolo di un solaio in legno lamellare includono:

1. **Raccolta dei carichi:** Determinazione dei carichi permanenti (peso proprio delle travi, rivestimento del pavimento, finitura del soffitto) e dei carichi variabili (carico utile secondo la ДБН В.1.2-12:2008 ‘Carichi e azioni’). Ad esempio, per gli ambienti residenziali il carico utile normativo è di 1,5-2,0 kN/m², per gli uffici – 2,0-3,0 kN/m², per le palestre – fino a 5,0 kN/m².
2. **Determinazione dello schema di calcolo:** In base al tipo di vincolo delle travi (a cerniera, rigido, a mensola) e alla presenza di appoggi intermedi.
3. **Scelta della sezione in base alla resistenza:** Verifica delle travi a resistenza per flessione e taglio. Formula per la tensione massima a flessione: σ_m,max = M_max / W_y ≤ f_m,d, dove M_max è il momento flettente massimo, W_y è il modulo di resistenza della sezione, f_m,d è la resistenza di calcolo a flessione.
4. **Verifica delle deformazioni (frecce):** Calcolo delle frecce e loro confronto con i valori ammissibili secondo le ДБН. Per gli edifici residenziali, generalmente la freccia ammissibile è L/250 o L/300. Formula per la freccia: w = (5 * q * L^4) / (384 * E * I), dove q è il carico uniformemente distribuito, L è la luce, E è il modulo di elasticità, I è il momento d’inerzia della sezione.

Il modulo di elasticità (E) è di importanza critica per il controllo delle frecce. È proprio qui che i vantaggi del GL30h, con il suo E_0,mean = 12500 MPa, diventano evidenti per le grandi luci. Supponiamo di progettare un solaio con una luce di 9 metri e un carico utile di 2,5 kN/m². L’utilizzo del GL30h permetterà di raggiungere la rigidità necessaria e minimizzare le frecce con una sezione minore rispetto al GL24h. Questo è importante anche per l’isolamento acustico, poiché una struttura più rigida vibra meno e trasmette meno il suono.

Per le travi di solaio con grandi luci (oltre 8-10 metri), in particolare negli edifici pubblici, il GL30h è una scelta motivata. In questo caso, anche se il GL24h può soddisfare i requisiti di resistenza, spesso non rispetta i requisiti sulla freccia ammissibile senza un notevole aumento della sezione, il che può risultare esteticamente sfavorevole o economicamente svantaggioso. È inoltre opportuno considerare i carichi dinamici, che possono causare vibrazioni. Il GL30h, grazie alla sua maggiore rigidità, gestisce meglio tali sollecitazioni, garantendo un maggiore comfort d’uso. Un calcolo ingegneristico accurato, che tenga conto di tutti questi aspetti, è garanzia dell’affidabilità e della durata della struttura del solaio.

La scelta tra GL24h e GL30h si riduce spesso a un equilibrio tra requisiti tecnici e convenienza economica. Sebbene il GL30h offra caratteristiche meccaniche superiori, il suo costo è generalmente del 10-25% superiore rispetto al GL24h per unità di volume (m³). Pertanto, la semplice scelta ‘più resistente significa migliore’ non è sempre ottimale.

Dal punto di vista dei costi dei materiali, per luci corte e medie (fino a 8 metri), dove i carichi sono standard, il GL24h risulta generalmente più conveniente economicamente. Gli ingegneri possono ottimizzare la sezione delle travi o il loro passo per soddisfare i requisiti di resistenza e rigidità, utilizzando un materiale meno costoso. Ad esempio, invece di una singola trave GL30h di grande sezione, si possono utilizzare due travi GL24h di sezione minore con un passo ridotto, il che può risultare più economico in termini di volume complessivo di materiale.

Tuttavia, per luci elevate (oltre 10 metri) o carichi significativi, la situazione cambia. In tali condizioni, l’utilizzo del GL24h può richiedere un notevole aumento della sezione delle travi, il che comporta un aumento del volume di materiale, un incremento del peso della struttura e può anche creare limitazioni architettoniche (travi massicce sporgenti). In questo caso, l’investimento nel GL30h, che consente di utilizzare sezioni minori, diventa giustificato. La sezione ridotta del GL30h può ridurre il volume complessivo di legno, i costi di trasporto, semplificare il montaggio e consentire soluzioni architettoniche più estetiche e funzionali. Ciò si riflette nel concetto di Total Cost of Ownership (TCO), che tiene conto non solo dei costi iniziali del materiale, ma anche dei costi di trasporto, montaggio e dei costi di esercizio durante il ciclo di vita dell’edificio.

Ad esempio, per un edificio con una luce complessa di 12 metri, il GL30h permetterà di utilizzare travi con sezione 160×500 mm, mentre il GL24h richiederebbe travi 200×650 mm. In questo caso, il volume di GL30h sarà minore, il che compensa il suo costo più elevato al metro cubo. Inoltre, la sezione minore consente di aumentare l’altezza del soffitto o ridurre l’altezza complessiva dell’edificio, il che può avere anche vantaggi economici (minore volume del sistema di facciata e di copertura). Naturalmente, sulla scelta finale influiscono anche fattori come la disponibilità del materiale sul mercato ucraino, la logistica e i tempi di fornitura. Si raccomanda sempre di condurre un calcolo tecnico-economico dettagliato per ciascun progetto specifico, al fine di trovare la soluzione ottimale. Per consulenze sulla progettazione e la scelta dei materiali, potete rivolgervi ai nostri specialisti tramite il sito KOLEO.

Un montaggio efficace e la garanzia dell’integrità strutturale sono elementi chiave per la durata delle strutture in legno lamellare, indipendentemente dalla classe di resistenza (GL24h o GL30h). Il processo di montaggio richiede un’elevata qualificazione degli operai e il rispetto della documentazione progettuale, basata su calcoli ingegneristici dettagliati. Gli aspetti principali che influiscono sull’integrità strutturale sono la qualità delle giunzioni, la correttezza del fissaggio e la protezione dai fattori esterni.

Le giunzioni degli elementi in legno lamellare possono essere realizzate in diversi modi: mediante fissaggi in acciaio (piastre, angolari, spinotti), incastri (ad esempio, a ‘coda di rondine’, incastri a denti) o giunzioni incollate speciali. Per il GL30h, utilizzato per carichi maggiori, si applicano spesso giunzioni metalliche più massicce e complesse, dimensionate per forze di taglio e di estrazione più elevate. Possono trattarsi, ad esempio, di giunzioni nascoste di tipo GSA (Glulam Splicing Assembly) o di giunzioni bullonate standard con piastre di acciaio rinforzate. Nella progettazione di questi nodi è importante tenere conto dei coefficienti di indebolimento della sezione e delle possibili concentrazioni di tensione.

In Ucraina, nel montaggio delle strutture in legno lamellare, è necessario rispettare i requisiti della ДБН В.2.6-161:2017 e le istruzioni dei produttori. L’esperienza mostra che gli errori tipici nella costruzione con legno lamellare sono spesso legati a un controllo qualità insufficiente delle giunzioni, a uno stoccaggio scorretto del materiale in cantiere (che può causare variazioni di umidità e deformazioni) e a scostamenti dalle dimensioni di progetto durante l’installazione. Ad esempio, se le travi di solaio sono installate con uno scostamento dall’orizzontale o con un appoggio insufficiente, la loro capacità portante può ridursi notevolmente. Garantire un corretto appoggio delle travi su pareti portanti o colonne è fondamentale. La lunghezza minima di appoggio delle travi deve corrispondere ai calcoli, ma è generalmente non inferiore a 100-150 mm.

Dopo il montaggio, è importante garantire la protezione delle strutture lignee dall’umidità e dal degrado biologico. Ciò include il trattamento con antisettici (se il legno non è stato trattato in fabbrica), la predisposizione di impermeabilizzazione e barriera al vapore nei punti opportuni, nonché l’organizzazione di un drenaggio e di una ventilazione efficaci. Per le strutture esterne o negli ambienti umidi (ad esempio, nelle piscine), è necessario applicare rivestimenti protettivi speciali conformi alla classe di servizio 3. Il rispetto di questi aspetti pratici è garanzia che il legno lamellare, sia esso GL24h o GL30h, svolgerà efficacemente la propria funzione per tutta la durata di esercizio dell’edificio.

Le condizioni climatiche dell’Ucraina, caratterizzate da un clima temperato-continentale con estati calde, inverni freddi e notevoli sbalzi di temperatura e umidità durante l’anno, impongono determinati requisiti per l’esercizio delle strutture lignee, in particolare del legno lamellare GL24h e GL30h. Sebbene il legno lamellare sia un materiale ad alta stabilità, comprendere la sua interazione con l’ambiente circostante è fondamentale per garantirne la durata e prevenire le deformazioni.

I principali fattori climatici che influiscono sul legno:

1. **Umidità dell’aria:** Le oscillazioni dell’umidità relativa (UR) possono causare variazioni dell’umidità del legno, che a loro volta ne provocano il rigonfiamento o il ritiro. Sebbene il legno lamellare sia meno soggetto a tali deformazioni rispetto al legno massiccio grazie alla tecnologia di incollaggio e alla bassa umidità iniziale (10 ± 2%), un’esposizione prolungata a un’umidità elevata senza adeguata protezione può portare allo sviluppo di attacchi fungini. Per le strutture interne negli edifici residenziali, dove l’UR si stabilizza intorno al 50-60%, i rischi sono minimi. Tuttavia, per gli elementi esterni o negli ambienti con umidità elevata (ad esempio, bagni turchi, saune) è necessaria un’ulteriore impermeabilizzazione e ventilazione.
2. **Sbalzi di temperatura:** Le notevoli variazioni di temperatura tra le stagioni (da -20°C a +30°C e oltre) possono causare deformazioni termiche. Il legno ha un basso coefficiente di dilatazione lineare, per cui questo effetto è generalmente meno critico rispetto a quello dell’umidità. Tuttavia, nella progettazione di grandi luci ed elementi lunghi è necessario tenere conto dei possibili movimenti termici e prevedere giunti di dilatazione o giunzioni flessibili.
3. **Radiazione ultravioletta:** L’esposizione diretta alla luce solare può causare la degradazione della lignina negli strati superficiali del legno, provocandone l’ingrigimento e la riduzione della resistenza superficiale. Per le strutture esterne è obbligatorio l’uso di vernici con filtri UV o lasure protettive.
4. **Precipitazioni:** Pioggia e neve sono fonti dirette di umidità. Tutti gli elementi lignei esterni devono disporre di un sistema efficace di smaltimento dell’acqua, nonché di rivestimenti protettivi.

La scelta della classe di resistenza (GL24h o GL30h) di per sé non determina la resistenza ai fattori climatici, poiché entrambi i materiali vengono prodotti con una tecnologia simile. Tuttavia, nei casi in cui il Glulam viene utilizzato in condizioni climatiche difficili con carichi elevati (ad esempio, nelle regioni montane con un forte manto nevoso), la maggiore resistenza del GL30h può garantire un margine di affidabilità superiore. Per garantire la durata e la stabilità delle strutture in legno lamellare nelle condizioni dell’Ucraina, è necessario progettare con cura nodi e dettagli, garantendo la protezione dall’umidità, dalla radiazione UV e dal degrado biologico, oltre a utilizzare prodotti protettivi certificati. Ciò è particolarmente importante per progetti come i progetti individuali, dove ogni elemento deve essere perfetto.