El diseño sísmico de edificios de entramado ligero en madera enfrenta desafíos crecientes a medida que estas tipologías se extienden hacia configuraciones de mayor altura y complejidad. En ese contexto, un estudio reciente desarrollado por Nicol López, Sebastián Berwart y Pablo Guindos, “The link frame model (LFM), a tool for the seismic analysis of timber frame buildings considering system effects”, presenta un modelo simplificado que permite representar el comportamiento sísmico de este tipo de edificaciones en programas de análisis estructural de uso general, manteniendo coherencia con los supuestos analíticos habituales y permitiendo, cuando se desea, incorporar los efectos de interacción entre muros, losas y elementos transversales.

Un desafío en el diseño sísmico de edificios de madera

En los sistemas de entramado ligero, los procedimientos analíticos utilizados habitualmente para el diseño sísmico se basan en la evaluación de muros de corte considerados de manera aislada. Estas formulaciones simplificadas, presentes en distintos estándares internacionales, no capturan adecuadamente la interacción tridimensional entre muros, diafragmas y elementos transversales del edificio, lo que puede afectar la estimación de deformaciones, fuerzas internas y demandas en los sistemas de anclaje.

Esta limitación adquiere especial relevancia en edificaciones de mediana y mayor altura, donde la acumulación de efectos de volcamiento y la rigidez fuera del plano de los diafragmas influyen de manera significativa en el comportamiento sísmico global de la estructura.

Un modelo simplificado para software de uso general

El estudio propone el denominado Link Frame Model (LFM), un macro-modelo que representa los muros de entramado ligero mediante elementos tipo marco y enlaces (links), permitiendo reproducir el comportamiento sísmico de estos sistemas en programas de análisis estructural de uso extendido, como ETABS o SAP2000.

El modelo está formulado para reproducir las componentes de flexión, corte y volcamiento consideradas en los métodos analíticos de los códigos, y puede ser utilizado tanto en análisis estáticos como modales. Asimismo, permite incorporar, de manera opcional, los efectos de sistema asociados a la interacción entre muros, diafragmas y elementos perpendiculares.

Validación a nivel de muro y edificio completo

La investigación valida el desempeño del LFM comparando sus resultados con soluciones analíticas y con modelos alternativos reportados en la literatura. A nivel de muros individuales de varios pisos, el modelo muestra diferencias cercanas a 0% en la estimación de períodos fundamentales, desplazamientos laterales, esfuerzos de corte y demandas de tracción en los anclajes, respecto de los cálculos analíticos de referencia.

Adicionalmente, el modelo fue aplicado a un edificio experimental de seis pisos previamente instrumentado, obteniéndose una muy buena concordancia entre los períodos y modos de vibración calculados y los medidos experimentalmente, lo que respalda su aplicación a nivel de edificio completo.

Efectos de sistema y consecuencias en el diseño

Uno de los aportes centrales del estudio es el análisis explícito de los efectos de sistema. Al considerar la rigidez fuera del plano de los diafragmas y la interacción con muros transversales, el modelo muestra una reducción significativa de las demandas de tracción en los anclajes de los muros principales, en comparación con los métodos tradicionales basados en muros aislados.

En el caso de estudio analizado, la inclusión de estos efectos conduce a una disminución promedio de hasta un 80% en las tensiones de levantamiento de muros regulares, lo que tiene implicancias directas en el dimensionamiento de los sistemas de anclaje. Al mismo tiempo, el análisis evidencia cambios en la distribución de esfuerzos de corte entre muros y en las demandas sobre vigas de entrepiso, aspectos que no son capturados por los enfoques simplificados convencionales.

Aporte para el análisis sísmico de edificios de madera

Los resultados del estudio permiten comprender con mayor precisión cómo se distribuyen las solicitaciones sísmicas en edificios de entramado ligero cuando se considera el comportamiento tridimensional del sistema estructural. En este sentido, el LFM se presenta como una herramienta que reproduce fielmente las formulaciones analíticas existentes, pero que además habilita el análisis de efectos de sistema relevantes para el diseño de edificaciones de madera en zonas sísmicas.

El trabajo aporta evidencia técnica sobre las limitaciones de los modelos basados exclusivamente en muros aislados y muestra el potencial de enfoques simplificados, pero integrales, para avanzar hacia análisis más representativos del comportamiento real de los edificios de madera.