Esta investigación pionera combinará estratégicamente el desarrollo de modelos computacionales avanzados con pruebas experimentales en la mesa de vibrar ya existente, enfocándose en estructuras híbridas de madera masiva y hormigón armado.
Este proyecto liderado por el Dr. Erick Saavedra Flores adjudicó Fondecyt Regular debido al impacto que promueve en el sector de la construcción.
Al exitoso resultado de Fondecyt Iniciación, donde la Facultad de Ingeniería aportó con el 57% del total de la universidad, se suma la convocatoria de Fondecyt Regular con 11 académicos FING adjudicados. Uno de ellos fue el Dr. Erick Saavedra, del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles, con su proyecto ‘‘Investigating the seismic performance of high-rise mass timber-concrete buildings and hybrid systems by multi-scale simulations
and shake table experimental testing’.
El objetivo principal de esta investigación es estudiar el comportamiento sísmico de edificios híbridos de madera masiva, utilizando técnicas avanzadas de modelación computacional multiescala, con un foco especial en su respuesta dinámica extrema bajo cargas sísmicas severas.
‘Este proyecto se enmarca en un contexto global marcado por desafíos urgentes como el cambio climático, las altas emisiones de CO2 y la creciente escasez de recursos, lo que ha impulsado un renovado interés por la madera como material de construcción sostenible. A nivel internacional, se ha observado un crecimiento sin precedentes en la construcción de edificios de gran altura utilizando madera masiva, frecuentemente en combinación con hormigón u otros materiales. Sin embargo, este rápido desarrollo ha suscitado inquietudes debido a la limitada información histórica disponible sobre el comportamiento sísmico de estas estructuras durante eventos reales. En este escenario, Chile, país con una fuerte actividad sísmica y antecedentes de terremotos de gran magnitud, como los ocurridos en Valdivia (1960) y Maule (2010), enfrenta el desafío urgente de avanzar en el estudio de la respuesta dinámica de edificaciones de madera masiva y sistemas híbridos de gran altura’ explica el Dr. Saavedra.
A diferencia de países como Estados Unidos, que han incorporado gradualmente nuevas recomendaciones en sus normativas, en Chile persisten importantes brechas de conocimiento respecto al diseño sísmico de estos sistemas constructivos.
Particularmente, las normativas nacionales ofrecen información limitada sobre soluciones híbridas que combinan madera contralaminada (CLT) y hormigón, lo que con frecuencia conduce a enfoques de diseño excesivamente conservadores que restringen el potencial uso de la madera en la edificación.
El proyecto se desarrollará junto a los co-investigadores Dr. Juan Carlos Pina de nuestra universidad, Dr. Siva Avudaiappan de la Universidad Tecnológica Metropolitana y al Dr. Felipe Vicencio de la Universidad San Sebastián.
Resultados esperados
Se espera la implementación de una formulación multiescala dinámica: una plataforma computacional capaz de abordar problemas de múltiples escalas, adaptando rutinas existentes para incorporar los efectos inerciales.
Las simulaciones dinámicas serán a nivel de material, de conexión y de edificios y sistemas estructurales híbridos. Se desarrollarán modelos microestructurales a nivel de material y modelos de conexiones para estudiar el comportamiento histerético bajo deformaciones dinámicas extremas.
Se evaluará el desempeño sísmico de estructuras CLT-hormigón y se desarrollarán recomendaciones de diseño prácticas.
Se diseñarán trabajos experimentales en la mesa de vibrar: allí se construirán prototipos de edificios híbridos CLT-hormigón a escala reducida y se someterán a pruebas en mesa de vibrar utilizando madera de pino radiata chilena. Se investigará la influencia de parámetros dinámicos sobre la respuesta histerética de las conexiones.
En el largo plazo, se espera lograr una mejor comprensión del comportamiento dinámico de estas estructuras para conducir a guías de diseño sísmico mejoradas y con una mayor seguridad contra eventos sísmicos extremos.
‘Este proyecto fortalece la I+D del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles y la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Santiago de Chile de varias maneras clave: Estamos proponiendo liderazgo en investigación de vanguardia pues el proyecto se posiciona en una «frontera crítica de investigación» en la construcción de madera masiva de gran altura en regiones de alta sismicidad, un campo que está lejos de estar resuelto y donde persisten las preocupaciones de seguridad. Al abordar esta necesidad urgente de investigación, la Universidad de Santiago de Chile se establece como líder en un área de la Ingeniería Civil de creciente importancia global y local. Por otro lado, está la investigación experimental de impacto nacional e internacional, ya que el proyecto incluye la construcción de prototipos a escala reducida y pruebas en mesa de vibrar con madera de pino radiata crecido en Chile. Esto resulta especialmente relevante considerando la ausencia de datos experimentales provenientes de ensayos en mesa de vibrar a gran escala sobre prototipos de estructuras de madera masiva construidas con especies locales como el pino radiata’ sentenció el académico.
También se destaca el enfoque multidisciplinario y la colaboración, pues el éxito de los objetivos específicos necesitará un enfoque de investigación verdaderamente multidisciplinario, que abarque experiencia en modelación multiescala, dinámica estructural, ingeniería sísmica y pruebas experimentales en mesa de vibrar. La integración de un equipo de investigación central, con expertos internos y reconocidos colaboradores internacionales, fortalecerá la red de investigación de la universidad y su capacidad para abordar problemas complejos.
Otra arista que fortalecerá este proyecto Fondecyt Regular es el de la generación de conocimiento, ya que al predecir el comportamiento dinámico de estructuras híbridas de madera masiva bajo sismos severos, el proyecto contribuirá a una mejor comprensión del comportamiento dinámico de estas estructuras, lo que eventualmente podría llevar a guías de diseño sísmico mejoradas y una mayor seguridad contra eventos sísmicos
extremos.
El buen momento que vive la I+D de la Facultad de Ingeniería, es ratificado por la investigación que se está generando y que se focaliza en los desafíos estratégicos de la sociedad y las industrias.
