Los muros de corte son elementos estructurales clave en el comportamiento sísmico de edificaciones de entramado ligero en madera. Tradicionalmente, el diseño ha considerado de forma conservadora solo los componentes principales del sistema, dejando fuera el aporte de capas de revestimiento o terminación (placas de yeso-cartón tipo X).

En este contexto, el estudio “Reinforcement Effects and Parametric Study of the Lateral Response of Multilayered Wood-Frame Shear Walls: An Experimental and Numerical Investigation”, analizó de manera sistemática cómo estos elementos, junto con distintas configuraciones de refuerzo, modifican la respuesta lateral de muros de madera sometidos a solicitaciones sísmicas.

El rol estructural de los muros de corte en edificaciones de madera

En el diseño sísmico de edificios de entramado ligero en madera, los muros de corte (shear walls) proporcionan la resistencia lateral frente a cargas horizontales. Su desempeño depende no solo de los paneles estructurales —como el OSB—, sino también de las conexiones, anclajes y componentes que conforman el sistema constructivo en su conjunto.

Si bien investigaciones previas han mostrado que las capas de terminación pueden influir en la respuesta sísmica de estos muros, su contribución ha sido habitualmente ignorada o simplificada en el diseño, principalmente por razones de conservadurismo y por la falta de evidencia detallada sobre los mecanismos que explican su aporte estructural.

Muros de múltiples capas: el foco del análisis

El estudio analizó el comportamiento lateral de muros de entramado ligero de múltiples capas (multilayered strong wood-frame shear walls), incorporando capas de terminación de placas de yeso-cartón tipo X además de paneles estructurales de OSB. El objetivo fue evaluar las sinergias entre la mitigación al fuego y el desempeño sísmico, considerando el aporte global de estas capas adicionales, así como identificar un efecto de refuerzo específico asociado al uso de tornillos para fijar las placas de yeso profundamente embebidos en el entramado de madera.

La investigación examinó cómo este refuerzo modifica el comportamiento de las conexiones clavadas entre el OSB y el entramado, particularmente durante ciclos de carga y descarga característicos de la acción sísmica.

Ensayos de laboratorio y simulaciones para capturar la respuesta lateral

La metodología combinó ensayos experimentales, tanto monotónicos como cíclicos, con simulaciones numéricas, permitiendo evaluar de forma integrada la respuesta de los muros ante cargas laterales. Los modelos numéricos fueron calibrados a partir de ensayos a nivel de conexión, lo que permitió representar con mayor precisión los mecanismos de daño observados experimentalmente.

El estudio exploró un amplio rango de configuraciones, analizando la influencia de variables como la relación de aspecto del muro, el número de capas de yeso-cartón tipo X, el tipo de conexión multicapa —atornillada o engrapada— y los sistemas de anclaje frente al volcamiento (hold-down o ATS).

Variables estructurales bajo análisis y su influencia en la respuesta sísmica

El análisis paramétrico permitió examinar de manera sistemática cómo distintos parámetros constructivos influyen en la respuesta lateral de los muros de múltiples capas. Entre ellos se incluyen la geometría del muro, la cantidad de capas de terminación, el tipo de conexión entre capas y el sistema de anclaje frente a fuerzas de volcamiento.

La evaluación conjunta de estas variables permitió identificar los mecanismos que controlan la resistencia y rigidez del sistema, así como su comportamiento bajo cargas cíclicas representativas de la acción sísmica.

Cómo cambian la resistencia, rigidez y capacidad de deformación del sistema

Los resultados muestran que las capas de terminación aumentan la resistencia (hasta un 160% respecto del muro base, sin considerar la sinergia de las placas de yeso-cartón) y la rigidez lateral de los muros de corte (hasta un 60% en comparación con el muro sin placas de yeso). Además, el estudio identifica que el uso de tornillos y placas de yeso-cartón tipo X genera un efecto de refuerzo que modifica la respuesta de las conexiones clavadas, evitando el pull-out de los clavos durante ciclos histeréticos.

Este mecanismo contribuye a mejorar la resistencia a la fatiga y la capacidad de deformación de las conexiones. A nivel de muro, el estudio reporta que la capacidad de deformación de los muros de multiples capas, en promedio, no se ve significativamente afectada respecto de muros sin capas de terminación, aunque puede variar según configuración.

El análisis paramétrico permitió identificar, además, que el tipo de conexión multicapa (tornillo vs grapa) y el número de capas de terminación son variables determinantes en la respuesta global del muro.

Evidencia para comprender mejor el desempeño sísmico de muros de madera

Desde una perspectiva técnica, el estudio aporta evidencia cuantitativa sobre cómo componentes habitualmente considerados no estructurales pueden influir de manera significativa en el comportamiento sísmico de muros de entramado ligero en madera. Los resultados permiten comprender mejor los mecanismos de interacción entre paneles estructurales, capas de terminación y conexiones, aportando información relevante para el análisis del desempeño lateral de estos sistemas bajo solicitaciones sísmicas.

Investigación aplicada desde CIM UC

La participación de Pablo Guindos y Diego Valdivieso, académicos colaboradores del Centro UC de Innovación en Madera, refuerza el rol del CIM UC en la generación de investigación aplicada orientada a profundizar la comprensión del desempeño estructural y sísmico de sistemas constructivos en madera, integrando ensayos experimentales y modelación numérica avanzada.