Comportamiento de la madera ante los terremotos: una eficiencia probada que aventaja al hormigón en estándares de seguridad

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21 de Junio, 2022

Debido a su mayor capacidad de deformación elástica y a su diseño sísmico centrado en la vulnerabilidad de las uniones por sobre la falla de la materia prima, se ha demostrado que, ante una catástrofe de estas características, es improbable que una construcción fabricada en madera llegue a colapsar. Profundizamos en este tema con el Doctor de la Ingeniería de la Madera y director del CENAMAD de la Universidad Católica, Pablo Guindos.

Al recordar el clásico cuento de “Los Tres Cerditos”, del australiano Joseph Jacobs, la opción de la casita de madera se presentaba como una alternativa intermedia y no muy segura ante la arremetida del lobo y sus deseos por derribarla. La casa de ladrillo, en cambio, aparecía casi como una fortaleza imbatible, en medio de los resoplidos ya cansados del animal. Sin embargo, si lleváramos esa misma situación a la vida real y las tres edificaciones debieran enfrentarse a un terremoto de proporciones, el final de la historia sería bastante diferente. La vivienda de madera, quizás de manera sorprendente para muchos, sería el espacio más seguro al presentar más ductilidad que las de ladrillo y hormigón. 

Lo anterior se explica debido a que las fuerzas sísmicas son proporcionales al peso del edificio, lo que desencadena en que las construcciones de madera están sometidas a fuerzas que pueden llegar a ser bastante menores que las de una cimentación normal. Otra ventaja fundamental es que esta materia prima tiene una gran capacidad elástica, lo que significa que se puede deformar bastante antes de que se produzca algún tipo de fallo. Hecho que no se produce en materiales tradicionales como el hormigón o, más genéricamente, en materiales minerales. Como consecuencia, estos últimos logran aguantar una deformación mucho más leve antes de que comiencen a producir grietas y rajaduras, lo que contrasta visiblemente con la ya mencionada cualidad de la madera. 

Según explica el Doctor en Ingeniería de la Madera Pablo Guindos, director del Centro Nacional de Excelencia de la Industria de la Madera (CENAMAD), “lo que ocurre con la madera es que la energía sísmica se disipa por el medio de las uniones. Entonces, así, a grosso modo, uno puede entender que, cuantas más uniones tenga un edificio de madera, más va a disipar la energía. De esta manera, una ventaja muy clara de muchas tipologías constructivas de madera, es que tienden a haber muchas uniones y mucha redundancia. Es decir, hay muchos elementos estructurales en lugar de tener una gran viga, una gran columna o un gran muro, lo cual, al tener esta redundancia y muchas uniones, hace que se disipe mucho la energía. Ante esto, y a nivel global, se podría decir que, si una construcción de madera está bien diseñada, realmente es muy difícil que colapse”. 

Teniendo en cuenta que la especialidad de Guindos es el diseño y la construcción con madera  —especialmente en lo referente a edificios de mediana altura—, el hecho de destacar la baja probabilidad de derrumbe, si bien es un dato clave, no quiere decir que lo construido no sufra daños. De hecho, dependiendo de cómo haya sido pensada la obra a ejecutar, ésta puede sufrir antes o después las secuelas, ya sea por medio de sismos menores o terremotos potentes. En otras palabras, una edificación en madera sí puede sufrir daños, pero, tal como se ha demostrado en países como Japón, Nueva Zelanda, EE.UU. y Canadá, es altamente improbable que sufra un colapso debido a estas causas.

Principio básico de diseño sísmico y tipo de madera

“Lo que ocurre con la madera es que la energía sísmica se disipa por el medio de las uniones”, dice Pablo Guindos / KK Law

Si una persona no está interiorizada en las bondades sísmicas de la madera y tuviera que elegir dos preguntas para obtener los datos clave, quizás éstas apuntarían a la forma de construir para evitar daños o derrumbes y al tipo de especie que se necesita para tales fines. 

En cuanto a lo primero, para comprender el núcleo central de todo lo que se plantea, es necesario tener en cuenta el principio básico de una construcción con madera, la cual se resumiría en que, al diseñar sísmicamente, las fallas que se deben asegurar son las uniones y no las piezas. Más en concreto, se podría decir que tanto la madera como el hormigón se pueden agrietar y romper si se les exige demasiado, pero el metal, los clavos y los tornillos —las uniones en general— se pueden diseñar para que fallen de manera dúctil al momento de llegar al límite de su capacidad. 

“Lo que sucede es que se deforman plásticamente y eso es lo que queremos cuando una estructura esté sometida, eventualmente, a un terremoto muy fuerte”, indica Guindos; siempre dejando en claro que la materia prima no es la que debe sufrir los efectos. “Queremos que la estructura no colapse, no se caiga y no se muera nadie, y eso, al utilizar madera, se garantiza habitualmente al asegurar que las que fallen sean las uniones y no las piezas del material en sí. Ése es el principio básico de diseño sísmico”, agrega el profesional.

Teniendo en cuenta lo anterior, ¿cuál sería la mejor madera para garantizar que el proyecto tendrá la eficiencia y seguridad requeridas? La respuesta es una madera densa, pues, mientras mayor densidad tenga ésta, más factible es que la falla sean los clavos, los tornillos y/o los pernos. Así, por lo general, este tipo de especies suelen ser mejores para resistir sismos de variadas intensidades, ya que se tendrá certeza de que, lo que reaccione, serán precisamente los conectores. 

“Si tenemos madera que sea densa y poco resistente, lo que hacemos es meter conectores que sean delgados y que resistan poco. Si tenemos madera que es muy buena y que es resistente y muy densa, ahí lo que hacemos es que nos podemos permitir poner conectores de mayor tamaño. Éste es el principio básico. Es decir, que si yo meto conectores que sean proporcionales, que estén proporcionados con la calidad de la madera que tengo, yo siempre voy a poder tener un diseño sísmico solvente”, refuerza Guindos.

Estudio tras terremoto de Northridge y normativa chilena

La madera densa resiste de mejor manera los sismos, dice Guindos, por el trabajo de los conectores / Aito Log Houses

Uno de los episodios sísmicos más importantes que ha sufrido Estados Unidos fue, sin duda, el terremoto de Northridge, en 1994. Éste causó 72 muertos, 12.000 heridos y pérdidas por más de 25 mil millones de dólares. Su impacto fue tan grande que, más allá de sus consecuencias materiales y humanas, se realizó un significativo estudio —probablemente, el más importante hasta la fecha, según Pablo Guindos— para analizar el desempeño y mejorar todo el sistema. 

Dentro de sus conclusiones, y tras un exhaustivo peritaje de muchísimos edificios hechos a partir de múltiples materialidades, se destaca que las fallas graves en construcciones de madera fueron muy bajas, al igual que las muertes derivadas de ella. Incluso, se detectó que los principales fenómenos de daños no variaron mucho respecto a las causas que afectaban a otros materiales, como por ejemplo las plantas de edificios muy irregulares, las excentricidades añadidas o las aperturas muy grandes.

Dicho de otra manera, el estudio arrojó que no era la madera ni sus uniones las que tuvieron más deterioro, sino que más bien lo que está alrededor de ella, tales como revestimientos o volcanitas. Este dato no deja de tener fuerza, pues cerca del 90% de los mencionados daños se refieren a fallas no estructurales, dando cuenta de la fiabilidad de la madera ante un evento natural de esta naturaleza y magnitud. Sobre todo, al compararla con los severos daños del hormigón. 

Respecto a la norma que controla el diseño sísmico de los edificios en Chile, podríamos decir que no existen límites de altura y que no discrimina en absoluto la norma estructural del material en sí, lo que, según Guindos, es injusto para la madera. ¿La razón? Que ésta, tanto en forma elástica como en forma inelástica, se puede deformar bastante más que otras materialidades y eso la norma no lo contempla. Por ende, se puede deducir que fue hecha para edificios de hormigón, los cuales fueron los primeros que se empezaron a construir; obligando al resto a subirse a las mismas condiciones.

Una edificación en madera puede sufrir daños, pero se ha demostrado que es altamente improbable que colapse ante un sismo/ ThinkWood

“Aunque parezca increíble, no se contempla en la norma chilena”, señala Guindos; no sin antes asumir que, cambiar esa realidad, también es un bonito desafío para ellos mismos. “Es una restricción importante que requiere más estudios por nuestra parte; por los técnicos. Necesitamos más demostraciones para acabar convenciendo a los comités que hacen estas normas un tanto conservadoras; las cuales se entienden, pero carecen de toda lógica. Como ejemplo, pensar que una estructura de hormigón se puede deformar exactamente igual que una de madera. Hay muchos países donde, según el material que uno tenga, permiten que se deforme más o menos. Entonces, lo positivo es que da igual qué material sea, que uno le deja la altura que quiere y todo, pero, claro, al pedirse la misma deformación, a veces es una situación muy difícil para la madera”, finaliza. 


Escrito por Felipe De la Cerda E. 
Fotografía principal cortesía Daniel Shearing

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