Sistema constructivo en madera contralaminada para edificios residenciales de mediana altura

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Figura 1. Vista estereométrica del edificio prototipo en CLT Fuente: www.conmaderausach.cl

Por Paulina González Soto, Académica Universidad de Santiago de Chile (*)

El sistema constructivo en madera contralaminada (CLT) fue desarrollado en Austria y Alemania durante la década de los 90, con el objetivo de proponer una tipología constructiva innovadora que utilizara elementos estructurales sólidos de madera.

Los conceptos de construcción verde y de eficiencia del proceso productivo provocaron, en los inicios del año 2000, un aumento significativo de la construcción en CLT en el mundo, dado el incremento de las capacidades de producción y la condición de material ecológicamente sostenible que tiene la madera.

La proyección del mercado de fabricación de CLT, publicada en diciembre de 2017 por Research and Markets señala que en el año 2025 se alcanzarían ventas superiores a USD $2,07 billones a nivel mundial. Además, la experiencia europea, australiana y norteamericana indica que el CLT es un tipo de construcción competitiva, sobre todo en estructuras de mediana altura y gran envergadura.

En Finlandia, Nueva Zelanda, Suecia y Canadá, entre un 80 y un 95% de las viviendas son construidas en madera. En el caso chileno, de las 120.000 viviendas que se construyen cada año, sólo el 13.9% tiene estructura de madera (MINVU, 2017), pese a que la madera presenta grandes beneficios como material de construcción, y que Chile ocupa unos de los primeros lugares a nivel mundial, en lo que se refiere a la cantidad de recursos forestales en pino radiata; además de ser un gran productor de madera aserrada.

Una vivienda en madera es sismorresistente y de rápida materialización; además, dadas las propiedades de aislación térmica y acústica que posee, se logran importantes ahorros de energía y alto standard de habitabilidad. Los métodos de diseño y construcción en madera, usados extensamente en los países desarrollados aún son poco conocidos en Chile. La información de países desarrollados señala que dichas viviendas tienen gran resistencia mecánica, son económicas y durables, por lo tanto su implementación en nuestro país permitiría generar una atractiva oportunidad de desarrollo.

Con el objetivo de promover el uso de la madera en edificios de mediana altura en Chile, la Universidad de Santiago de Chile ha ejecutado dos proyectos con el apoyo de InnovaChile de CORFO, en el marco del Programa Estratégico “Construye 2025”, que tiene como objetivo la transformación de la construcción chilena a una construcción sustentable e industrializada.

La ejecución de los proyectos contempló, en una primera etapa, la fabricación de paneles de CLT y su caracterización físico-mecánica mediante ensayos de laboratorio, empleando la normativa chilena. La fabricación de los paneles, así como los ensayos de laboratorio, se realizaron en el Laboratorio de Investigación de Materiales de la Universidad de Santiago de Chile (LIMUS). En base a estos estudios, se elaboró un anteproyecto de norma de fabricación de paneles de CLT, con el objetivo de disponer de documentos que sirvan de base para generar normativa que permita regular el uso de este sistema constructivo en el contexto de la realidad chilena.

En una segunda etapa, se realizaron ensayos mecánicos adicionales para determinar la capacidad resistente y propiedades mecánicas de paneles de CLT sometidos a distintos tipos de solicitaciones. Con los resultados obtenidos en estos ensayos, se determinaron valores de módulos elásticos y tensiones admisibles de paneles de CLT elaborados en pino radiata. También se efectuaron ensayos cíclicos del sistema panel de CLT tipo muro – conectores de base y ensayos cíclicos de uniones de elementos de CLT, con el objetivo de obtener propiedades dinámicas del sistema estructural.

Los resultados de los ensayos cíclicos, además de los resultados obtenidos en los análisis sísmicos realizados en modelos de edificios de CLT, permiten proponer un valor de 2,0 para el factor de modificación de la respuesta sísmica R de la Norma Chilena NCh 433 y conservar el valor máximo admisible para los desplazamientos de entrenivel que prescribe esta norma, valores que corresponden a estructuraciones sismorresistentes de alta rigidez.

Además, se realizaron simulaciones computacionales del comportamiento térmico de un edificio prototipo, cuya vista estereométrica se muestra en la Figura 1, para tres zonas climáticas de Chile. También se analizó la capacidad de aislación acústica del sistema, encontrando que es necesario disponer de elementos aislantes para cumplir con la normativa. Los resultados de estos análisis indican que el edificio prototipo en CLT satisface los requerimientos de la normativa nacional térmica en la zona central y norte, sin que sea necesario disponer de elementos adicionales. En el caso de la zona más fría, se cumple la normativa térmica sólo cuando se agregan los elementos de aislación acústica, ya que a su vez incrementan la capacidad de aislación térmica del sistema.

Los pasos siguientes para potenciar la implementación del CLT en Chile, tienen relación con el desarrollo y elaboración de documentación técnica tal como normativa y manuales de diseño, manuales de construcción y de mantenimiento, las cuales conforman herramientas fundamentales para facilitar el empleo de este sistema en la construcción de edificios.

(*) Ingeniero Civil, UCh. Magister en Ingeniería Sísmica, UCh. Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Universidad de Santiago de Chile