Diseño estructural de un edificio de CLT de mediana altura.

Abstract

La madera se ha convertido en un material de construcción cada vez más utilizado en edificaciones en altura, debido a su sustentabilidad con el medio ambiente. Investigaciones han demostrado que los productos de madera son competitivos con los materiales tradicionales, como el acero y el hormigón. El CLT o cross laminated timber, es un elemento prefabricado de madera maciza, que se presenta como una alternativa para construcciones de mediana altura, ofreciendo seguridad, aislamiento, resistencia al fuego y alta estabilidad para soportar cargas sobre sus dos ejes. Sin embargo, la normativa chilena no regula el diseño estructural de paneles CLT, lo que requiere acudir a manuales y normas extranjeras. Dado lo anterior, para el diseño sísmico de edificios de CLT, actualmente se utiliza el valor del factor de reducción de respuesta sísmica R igual a 2, que es el valor predeterminado para cualquier sistema estructural en la normativa. Esto implica que, desde el punto de vista sísmico, los edificios se comportan como estructuras elásticas con una ductilidad mínima, lo que tiene como consecuencia estructuras sobredimensionadas. El objetivo de esta investigación es determinar si es posible la construcción de edificios de mediana altura estructurados en base a paneles de madera contralaminada. Para esto, se realiza el diseño estructural de un edificio construido en Italia, el cual posee 5 pisos y una altura de 16,02 m. Se realiza el diseño de los paneles de CLT, actuando como muros y como losas, también el diseño de vigas de madera laminada encolada (MLE), el diseño de columnas de acero y conexiones metálicas. Las conexiones empleadas en edificios de CLT son elementos críticos para garantizar la estabilidad y resistencia estructural de la construcción. Dado que el CLT es un material de madera maciza, necesita ser unido a otros paneles de madera u otros elementos estructurales, como columnas y vigas, mediante conexiones metálicas que proporcionan la rigidez y capacidad de carga necesarias para resistir las fuerzas y cargas aplicadas.

Wood has become an increasingly used construction material in high-rise buildings, due to its environmental sustainability. Research has shown that wood products are competitive with traditional materials, such as steel and concrete. CLT or cross laminated timber is a prefabricated solid wood element that presents itself as an alternative for medium-rise constructions, offering safety, insulation, fire resistance, and high stability to withstand loads on both axes. However, Chilean regulations do not govern the structural design of CLT panels, which requires referencing to foreign manuals and standards. Consequently, for the seismic design of CLT buildings, the seismic response reduction factor R is currently set at 2, which is the default value for any structural system in the regulations. This implies that, from a seismic perspective, the buildings behave like elastic structures with minimal ductility, resulting in oversized structures. The objective of this research is to determine if it is possible to construct medium-rise buildings structured based on cross-laminated timber panels. To achieve this, the seismic design of a building from Italy is carried out. The building consists of 5 floors and a height of 10,02 meters. The design includes CLT panels, acting as walls and slabs, as well as glued laminated timber beams, steel columns, and metal connections. Connections used in CLT buildings are critical elements to guarantee the stability and structural resistance of the construction. Since CLT is a solid wood material, it needs to be joined to other wood panels of structural elements, such as columns and beams, using metal connections that provide the necessary stiffness and load capacity to resist applied forces and loads.