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Financiamiento, investigación y control de calidad: Daniel Dolan explica los desafíos del diseño de estructuras en madera

Daniel Dolan 1

Cuando se habla de construcción en madera, edificios de altura y resistencia sísmica, el académico de la Universidad Estatal de Washington aparece como una referencia. Según él, en Estados Unidos actualizar el código nacional de construcción cuesta más de 10 millones de dólares cada tres años. Pero el financiamiento no es la única barrera para desarrollar un estándar de diseño en madera, también lo son la investigación, el control de calidad a fabricantes y la enseñanza en las universidades, problemas que ha visto a nivel general en varios países.

Daniel Dolan es doctor en ingeniería civil y en septiembre de este 2020 cumple 18 años como profesor y director de Códigos y Estándares de la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad Estatal de Washington. Como profesor, uno de los campos que enseña es el diseño de estructuras en madera.

─¿Cómo es regularmente una clase? ¿Qué aprenden los estudiantes?

─Los cursos de pregrado incluyen cómo diseñar vigas de marco de luz, columnas, muros de corte y diafragmas, así como conexiones. La mayoría incluye cómo diseñar vigas laminadas pegadas. Las clases de nivel de posgrado enseñan un diseño más detallado de los tres tipos diferentes de muros de corte que utilizamos en nuestro estándar de diseño, arcos laminados encolados, diseño de madera maciza (CLT), diseño de vibración y un examen detallado del diseño de conexión. Nuestras clases generalmente tienen entre 50 y 60 estudiantes.

─¿Qué suele ser lo más complejo?

─Los estudiantes generalmente tienen dificultades con el concepto de diseño de conexiones y anclaje de la pared de corte, junto con la ruta de carga asociada con la construcción de marcos ligeros.

─¿Cuáles son las últimas tendencias en diseño en madera? ¿Hay algún nuevo software?

─Las nuevas tendencias son de madera maciza para edificios de más de seis pisos, que deben diseñarse con elementos finitos. Esto se debe a que no son conocidos sistemas de resistencia sísmica. Por lo tanto, tienen que diseñar utilizando una metodología basada en el rendimiento y un análisis de historial de tiempo no lineal para el diseño sísmico y del viento. Con suerte, SAP2000 y otro software de diseño se actualizarán para incluir propiedades de la madera para facilitar su uso a los diseñadores. Se están desarrollando paquetes de software basados ​​en investigaciones, pero no están escritos con interfaces de usuario que les permitan ser utilizados por el diseñador típico.

El académico Daniel Dolan visita la Universidad de Concepción (UdeC) en Chile / Polomadera

Una estrecha relación con Chile

Dolan ha visitado nuestro país en varias ocasiones. La primera vez, en 2005, fue para el Congreso Sudamericano de Ingeniería de la Madera en Concepción. En 2006, para el Congreso de ACHISINA. En 2007, gracias a la invitación de los profesores Peter Dechent y Mario Giuliano, estuvo diez días colaborando en investigaciones y dando clases en la Universidad de Concepción (UdeC). En 2008, gracias a una beca Fulbright, volvió a trabajar a la UdeC, esta vez con foco en puentes de madera en la Región de Los Lagos, entre otras.

La visita más reciente, entre 2018 y 2019, fue por otro premio Fulbright que lo llevó a trabajar con tres universidades de Concepción: del Bío─Bío (UBB), la San Sebastián (USS) y la UdeC. Con estas dos últimas colaboró en un proyecto para desarrollar un código de construcción prescriptivo para viviendas sociales. En las tres enseñó sobre diseño en madera y fue parte de los comités de algunas tesis de pre y postgrado. También en esta ocasión participó nuevamente del Congreso de ACHISINA en Valdivia, dio algunas charlas en Santiago y Valparaíso, trabajó con el Infor, el Ministerio de Vivienda y Urbanismo y Corma. Actualmente está ayudando a diseñar dos edificios CLT en Concepción.

─En los últimos 20 años, ¿cómo ha visto la evolución de la construcción en madera en Chile?

─Históricamente, la mayoría consideraba la construcción en madera como una vivienda social mal diseñada, construida y mantenida. El sur de Chile es la excepción, donde las personas tienen antecedentes de vivir en casas de madera y las han mantenido bien. Hoy veo un movimiento significativo hacia la construcción de edificios en madera. Se están potenciando los fabricantes de estructuras, y potenciando una construcción panelizada y modular. Todos luchan contra una sociedad que ve la construcción de madera como inferior al hormigón y la mampostería.

─¿Cuáles son los logros más significativos?

─Me ha impresionado la velocidad de adopción de los procesos de fabricación en Chile, específicamente de la panelización: existe una industria robusta de glulam (madera laminada encolada) y fabricación CLT. Sin embargo, todo esto se está haciendo sin ningún control de calidad.

─A grandes rasgos, ¿qué aspectos considera que debiésemos mejorar?

─Personalmente creo que la investigación es un obstáculo importante en la modernización del estándar chileno de diseño de madera. La industria está más que lista y es capaz de ser el modelo de América Latina, pero falta colaboración. La investigación realizada en cualquier lugar que no sea una institución académica en particular se ignora y se descuenta. Dejar de malgastar dinero en el desarrollo de un estándar propio de diseño: se puede adoptar uno que esté actualizado y modificarlo para cumplir con los objetivos de rendimiento chilenos. Por último, la educación: el diseño y los detalles adecuados de los edificios de madera deben enseñarse en todas las universidades. Muy pocas universidades actualmente enseñan este tema de manera efectiva y, por lo tanto, la madera se usa más de lo que se usa correctamente.

La construcción en madera en EE.UU. y el mundo

Construcción con madera laminada / Think Wood

En las numerosas investigaciones que Dolan ha publicado, de forma individual o con más autores, el tema central ha sido la resistencia sísmica, es decir, la relación entre los edificios de madera y los movimientos telúricos. Algunos aspectos que ha abordado en específico han sido la respuesta dinámica de los muros de corte de madera, modelos predictivos numéricos, comportamiento de conexiones, testeo de resistencia y el comportamiento de muros de corte y diafragma, entre otros. Actualmente está trabajando con cinco universidades de Estados Unidos y dos de Canadá, en un proyecto para probar un edificio de diez pisos de madera maciza en la mesa del terremoto en San Diego, California a principios de 2021. “Será la estructura más grande, más alta, jamás probada en un punto de alta actividad sísmica”, señala.

Dolan crítica el alto costo de la actualización de los códigos de construcción: 10 millones de dólares cada tres años. “Este nivel de gasto es inalcanzable para la mayoría de los países”, señala.

Según él, el 98% de toda la construcción residencial se construye con madera en los Estados Unidos, así como también una gran parte del edificio bajo (de uno a cinco pisos). Y seguirá siendo el material dominante al menos en este tipo de construcciones debido a que es más económica: “Se necesita menos gente en la cuadrilla de trabajo y la obra es más rápida”.

─¿Cuál es el escenario de los edificios medianos y altos?

─Hace dos años que en Estados Unidos se adoptaron nuevas revisiones del código de construcción que permiten la construcción masiva de madera de hasta 18 pisos de altura. Las principales restricciones que se imponen a medida que el edificio se vuelve más alto es que los componentes de madera deben cubrirse con protección contra incendios.

─¿Cuáles son los logros más significativos? ¿Qué necesitan para mejorar?

─Hemos logrado cuantificar los parámetros de diseño sísmico para edificios de hasta seis pisos y estamos trabajando en el desarrollo de los parámetros para otras configuraciones de CLT. El obstáculo principal para completar la aceptación de la madera masiva son los parámetros de diseño sísmico. Espero que esto se logre en los próximos cinco años. También necesitamos desarrollar nuevos conectores para madera en masa para mejorar los métodos de construcción acelerados y mejorar las capacidades de disipación de energía de estos sistemas.

─Además de Estados Unidos, Canadá y los países europeos que lideran el número de construcciones de madera, ¿hay algún país o continente que esté destacando?

─Rusia y China están impulsando e incrementando bastante rápido la construcción en madera.

Construcción con CLT y glulam / Canadian Architect

─¿Qué ventajas trae la construcción en madera, especialmente respecto a la sostenibilidad y la reducción de la huella de carbono?

─Lo que he visto es que este impulso hacia la sostenibilidad apenas está comenzando. Y sí, sin duda trae ventajas en la reducción del carbono. Pero para muchos países, construir con madera puede ser caro o no disponer de ella. Hace varios años participé de un estudio para ver si nuestra producción de madera en el noroeste de los Estados Unidos era suficiente para poder suministrar el volumen si la madera fuese el material principal para tres categorías de edificios (1─6, 7─12 y 13─18 pisos). Lo que descubrimos es que si la madera maciza se convertía en material utilizado en el 90% de los edificios nuevos o planificados en cinco estados, la mayor parte del suministro podría proporcionarse sin causar aumentos significativos en los precios para el resto del mercado de la madera.

─¿Qué pasa con aquellos países que no han incluido en sus reglamentos de construcción las reglas específicas sobre su uso?

─Lo que tiene que suceder es que el diseño debe solicitar y recibir la aprobación de la agencia gubernamental correspondiente. Luego tendrían que obtener permiso para diseñar el edificio utilizando los estándares de diseño de otro país que sí tenga. Finalmente, la responsabilidad del diseño recaería en los diseñadores, que en muchos países tendrían dificultades para obtener un seguro para el proyecto. Es un problema. Es por eso que soy partidario de desarrollar estándares de diseño que cubran múltiples países y compartan el costo entre todos los participantes.

─¿Qué papel juega la tecnología y la investigación, especialmente en países con una alta disponibilidad de materia prima pero con una industria no suficientemente desarrollada?

─Este es un problema que enfrenta la mayoría del mundo en desarrollo. El método más fácil para estos países sería decidir adoptar los estándares de diseño de un país con un historial de uso del material y luego modificarlo para satisfacer las necesidades del país que se está desarrollando. También podrían utilizar agencias de garantía de calidad de esos países. Para Chile, esto se está haciendo actualmente para su mercado de exportación. APA, PFS, Mitech, Simpson Strong-Tie y otros están trabajando actualmente en Chile en las plantas de fabricación de madera contrachapada, PSB, madera, viguetas y vigas para asegurar que los fabricantes sigan los procedimientos de aseguramiento de calidad de fabricación y clasificación requeridos en Estados Unidos, Europa, Canadá o Japón, según el mercado al que se destine la exportación. Todo lo que realmente tiene que suceder es que los requisitos de garantía de calidad deben implementarse en los estándares de diseño y la inspección debe realizarse en el sitio de construcción por inspectores de terceros, no por el propietario, arquitecto o ingeniero de registro para el proyecto.


Escrito por Diego Zúñiga
Fotografía principal cortesía de Can Photo

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