“Refuerzos internos y externos para perforaciones en vigas laminadas encoladas”. Así se titula la investigación postulada por el ingeniero Cristóbal Tapia, de la Universidad de Chile, quien actualmente trabaja en Alemania y es parte de uno de los grupos de trabajo para mejorar la normativa vigente.
Cristóbal Tapia nunca había trabajado con madera; sólo sabía hacer simulaciones. Y cuando aún estaba en la universidad, viajó de intercambio a Alemania en 2010. Iba a ser sólo por un semestre, pero terminó quedándose tres, en el Instituto de Ensayo de Materiales de la Universidad de Stuttgart. Y ahí conoció la madera, estudiando las perforaciones en vigas laminadas encoladas.
“Volví a Chile en 2012 y se me ocurrió que podría escribir mi tesis con ese tema o algo parecido, quería seguir profundizándolo porque aún no lo habíamos cerrado del todo”, recuerda Tapia. “Entonces llamé a mi profesor y le pregunté si podría darme un trabajo en el Instituto para poder hacer mi tesis de ingeniero y me dijo que sí, que podría ser el tema de los refuerzos, que había quedado pendiente”.
Dicho y hecho. Regresó a Alemania y se dedicó a estudiar los refuerzos internos y externos para perforaciones en vigas laminadas encoladas, tema de su tesis con el cual postuló al Concurso de Ingeniería 2016 apenas una semana antes de vencer el plazo. Y sin siquiera sospecharlo, se enteró luego de que su proyecto obtuvo el primer lugar del concurso.
El proyecto
Las perforaciones en vigas laminadas encoladas son una necesidad recurrente en la construcción de estructuras de madera. Ocurre muy seguido por temas arquitectónicos, para poder pasar tuberías, por ejemplo, o los cables eléctricos, de agua o calefacción.
Pero al hacer una perforación en una viga, lo que sucede es que se genera una discontinuidad en la sección transversal de la viga, lo que produce que se redistribuyan las fuerzas y las concentre en la zona de apertura, provocando la aparición de grietas y, en caso extremo, el colapso de la viga.
Es necesario, por tanto, reforzar esa zona y asegurar una resistencia adecuada. Pero ¿cómo se deben hacer esos refuerzos? Tapia aclara: “Los refuerzos existen y se usan. El problema son los diseños y saber qué tan seguros son”.
Este tema esta regulado por el anexo alemán de la norma EC5: EN 1995-1-1/NA, el cual establece las ecuaciones que deben considerarse al momento de calcular los refuerzos. Sin embargo, cuando se hicieron dichas fórmulas, “los modelos de simulación no eran tan avanzados como los que existen ahora, por lo que no se sabía bien si lo que decía la norma se cumplía o no”, explica el ingeniero.
“Entonces, lo primero ─continúa─ era corroborar las ecuaciones de diseño que había en la norma, hacer un modelo y comparar las ecuaciones con los resultados obtenidos de las simulaciones”. La conclusión fue que, para las perforaciones más grandes y rectangulares que estaban permitidas, había mucha diferencia entre las ecuaciones analíticas de la norma y lo que se obtenía con las simulaciones. “A partir de ahí, con toda esa información y esos datos, surgió la idea de mejorar estas ecuaciones y hacer que se parecieran más a lo que estábamos obteniendo en las simulaciones”, dice Tapia.
Sin embargo, los cambios y actualizaciones normativas no son un proceso fácil ni expedito. Se hacen a nivel de Unión Europea, en donde cada país miembro tiene representantes para los distintos ámbitos y las propuestas se discuten a nivel general para luego pasar a comisiones más pequeñas en los países respectivos. Allí, académicos, investigadores, empresas e ingenieros comparten y comparan los nuevos conocimientos que luego son enviados a la Unión Europea.
“De hecho, hace un par de meses fui a una de estas reuniones, que era justamente del grupo de trabajo que se encarga del tema específico de refuerzos y perforaciones. Ahora soy parte oficial de esta comisión en la que hemos podido aportar con las últimas investigaciones que se han hecho en la materia”, cuenta Tapia desde Alemania.
Pero este no es el único ámbito de la madera en el que está trabajando. Junto con realizar sus estudios de doctorado, Tapia también colabora en un proyecto internacional que investiga la madera contralaminada (CLT), la combinación de maderas duras con otros tipos de madera y la madera laminada encolada.
“Está un poco de moda hacer vigas laminadas encoladas con maderas duras o hardwood”, dice Tapia. “Pero la dificultad está en las uniones, en los finger joints, porque cuando uno usa este tipo de madera, si bien la resistencia es mucho mayor, las uniones no llegan al mismo nivel ya que siguen dependiendo del pegamento utilizado”, explica.
Y ahí es donde él está realizando simulaciones para mejorar el uso del material, ya que se puede determinar de mejor manera la resistencia de la viga y clasificarla según los datos de las vigas individuales y de las uniones.
