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DESARROLLO DE UN CONCEPTO DE CONEXIÓN REFORZADA ALTAMENTE RÍGIDA Y DÚCTIL CON PINCHING MEJORADO PARA ESTRUCTURAS DE MADERA

Nombre: Developing of a highly stiff and ductile reinforced connection concept with enhanced pinching for timber structures.
Jefe de Proyecto: Raúl Araya Segovia
Contacto: CONTACTOCIM@UC.CL

En una estructura, las conexiones son uno de los factores críticos en el diseño independientemente de la materialidad de los elementos estructurales que la componen, debido a todos los requerimientos mecánicos asociados: capacidad de carga, rigidez, ductilidad, espaciamientos, entre otros. Factores como la ductilidad y la rigidez adquieren mayor importancia para asegurar las capacidades de deformación necesarias, fundamentales en el diseño de una estructura sismorresistente. En la ingeniería de la madera, los requisitos de las uniones de alta rigidez suelen significar valores bajos alcanzables en términos de ductilidad, por no hablar de los problemas asociados al comportamiento sísmico como el pinching. 

 

Desarrollo: 

Esta investigación presenta un nuevo concepto de conexión reforzada denominado Gap Reinforced Fastened Connection (GRFC), desde la formulación teórica del concepto hasta la caracterización mecánica de un ejemplo de aplicación mediante ensayos monotónicos y cíclicos. El refuerzo propuesto incorpora una placa de acero adherida con epoxi a la madera, distanciado cierto “gap” de otra placa de acero en el plano de corte. 

 

El mecanismo de fallo consiste en forzar el desarrollo de bisagras plásticas de los elementos de fijación en esta interfaz de separación, evitando el aplastamiento en la madera y obteniendo un comportamiento dependiente únicamente de las propiedades de los elementos de fijación y su interacción con las placas de refuerzo. Los resultados de diferentes tamaños de huecos y diámetros de elementos de fijación fueron reportados y discutidos.

 

La investigación concluye que; se logran mejoras en la relación rigidez-ductilidad, obteniendo altos valores de rigidez y ductilidad, a diferencia de lo que ocurre con las conexiones tradicionales, donde hay un “trade-off” entre ambas propiedades. A partir de los valores de ductilidad obtenidos, las conexiones ensayadas se clasifican como de clase dúctil media-alta según los procedimientos del Eurocódigo 8 y de la norma EN 12512.

Los ensayos cíclicos han demostrado que la disipación de energía es más eficaz cuando se utilizan múltiples elementos de fijación de diámetro pequeño, lo que reduce el pinching y la pérdida de resistencia de la conexión. Además, mediante la incorporación del GRFC y la utilización de los requisitos prescritos para las estructuras de acero en lugar de las de madera, se puede obtener una separación reducida entre los elementos de fijación, eliminando el riesgo de efectos de agrupación que desencadenan modos de fallo frágiles. La investigación ofrece un ejemplo de la aplicación del concepto, que permite redefinir el diseño tradicional de las conexiones de madera utilizadas en las conexiones de sujeción, además de sentar las bases para su aplicación en otros tipos de conexiones.