Esta investigación apuntó a generar un nuevo concepto de conexión reforzada para estructuras sismorresistentes en madera, que entregue simultáneamente altos valores de rigidez y ductilidad, y reduzca tanto el pinching cómo la pérdida de resistencia a lo largo del tiempo.

Las conexiones son uno de los factores críticos a tener en consideración a la hora de diseñar una estructura. Ya sea que estemos trabajando con materiales como hormigón, acero o madera, su importancia recae en todos los requerimientos mecánicos que se asocian a estas, entre los que se pueden mencionar la capacidad de carga, rigidez, ductilidad y espaciamientos, entre otros.

De este amplio espectro, los requerimientos de ductilidad y rigidez poseen una mayor trascendencia dado que aseguran la capacidad de deformación, elemento clave a tener en consideración a la hora de desarrollar un proyecto de estructura sismo resistente.

Al aplicar estos principios al diseño estructural y sísmico de edificaciones en madera, nos enfrentamos a uniones que requieren de alta rigidez, lo cual suele traducirse en valores bajos alcanzables en términos de ductilidad y en una serie de posibles problemas asociados al comportamiento sísmico, tales como el pinching, o efecto de estricción.

Pensando en identificar una solución que permita sortear de manera eficiente estos problemas, y asegure los valores requeridos tanto de rigidez como de ductilidad para estructuras de madera, la investigación Desarrollo de un concepto de conexión reforzada altamente rígida y dúctil con pinching mejorado para estructuras de madera se propuso desarrollar una nueva e innovadora respuesta, probada de manera teórica y práctica.

Para lograr esto se realizaron diversas revisiones y búsquedas bibliográficas que permitieron identificar los diversos elementos con los que podría construirse este nuevo e innovador concepto de conexión, asegurando las cualidades requeridas y el comportamiento necesario. Una vez visualizados, se construyó la formulación teórica de esta nueva propuesta de conexión, a partir de la cual se pasó a la fase de experimentación.

La propuesta de conexión reforzada para uso en estructuras de madera fue bautizada como Gap Reinforced Fastened Connection, o GRFC. Este concepto destaca por la incorporación de un refuerzo en su estructuración, una placa de acero adherida a la madera con adhesivos epoxi, la cual genera un cierto “gap” o distanciamiento de otra placa de acero en el plano de corte.

A través de ensayos monotónicos y cíclicos aplicados sobre la propuesta se pudo contar con la caracterización mecánica de esta en un ejemplo de aplicación. Los resultados, provenientes de testeos con diferentes tamaños de huecos y diámetros de elementos de fijación, permitieron identificar que el mecanismo de falla de esta conexión consiste en forzar el desarrollo de bisagras plásticas de los elementos de fijación en esta interfaz de separación.

Esto evita el aplastamiento en la madera y permite un comportamiento dependiente únicamente de las propiedades de los elementos de fijación de esta, junto a su interacción con las placas de refuerzo dispuestas, alcanzando los objetivos de rigidez y ductilidad con pinching mejorado para estructuras de la materialidad.

En primer lugar, este estudio logró desarrollar un concepto de conexión que logra mejoras sustanciales en la relación entre los requerimientos de rigidez y ductilidad, ya que permite se obtengan valores altos en ambas, contrario a lo ocurrido con conexiones tradicionales, las que obligan a un trade off entre estas.

Estos nuevos valores de ductilidad entregados por la propuesta ubican a las conexiones ensayadas en la clasificación de clase dúctil media alta, según los estándares del Eurocódigo 5, código normativo regente en la Unión Europea.

Por otro lado, los ensayos cíclicos realizados demostraron que la disipación de energía en estas conexiones es más eficaz cuando se usan múltiples elementos de fijación de diámetros pequeños. Esto también reduciría el pinching en la estructura, y la pérdida de resistencia de la conexión a lo largo del tiempo.

Además de esto, se observó que la incorporación del GRFC junto a la utilización de los requerimientos prescritos para estructuras de acero permite obtener una separación reducida entre los elementos de fijación, lo que elimina el riesgo de efectos de agrupación que desencadenan modos de fallo frágiles.

Finalmente, esta investigación ofrece un ejemplo de aplicación del concepto de conexión reforzada, con el cual es posible redefinir el diseño tradicional de las conexiones de madera utilizadas en las conexiones de sujeción, y sienta las bases para la aplicación de estas en otros tipos de conexiones a futuro.