Evaluación experimental de las propiedades mecánicas de la madera contralaminada (CLT) elaborada con una especie latifoliada de mediana densidad para determinar valores admisibles de diseño estructural de muros y diafragmas en edificaciones

Abstract

El principal objetivo de este estudio fue evaluar las propiedades mecánicas de la madera contralaminada (CLT) elaborada con una especie latifoliada o frondosa como es el cachimbo (cariniana doméstica) y determinar los valores característicos de rigidez y resistencia aplicables para el cálculo y diseño estructural de elementos estructurales en edificaciones a base de CLT. Se elaboraron paneles contralaminados de tres capas compuestos de madera cachimbo y se realizó el muestreo correspondiente para los ensayos de resistencia mecánica que consistió en realizar pruebas de flexión fuera del plano, compresión perpendicular al plano, compresión paralela al plano y cortante interlaminar. El proceso de manufactura y ensayos realizaron siguiendo los criterios de estándares europeos y norteamericanos aplicables al CLT. Se aplicaron métodos analíticos de regresión para determinar la correlación de variables de los resultados de cada ensayo y luego se calcularon los valores del módulo de elasticidad y resistencia. Los resultados de cada prueba experimental se compararon con los valores obtenidos en la literatura en paneles contralaminados elaborados con otras especies tanto frondosas como latifoliadas. Se observó una pequeña variabilidad en cuanto a los módulos de elasticidad en flexión local y global calculados en el ensayo de flexión. Los resultados de la resistencia al cizallamiento interlaminar indican una correlación negativa con respecto al contenido de humedad. Los resultados de la resistencia a la compresión indican un mejor desempeño en del panel en su dirección paralela al plano. Adicionalmente, los resultados del ensayo de flexión de una muestra se utilizaron para validar parcialmente los resultados analíticos y numéricos obtenidos de los ensayos para generar un modelo computacional en RFEM5. Este estudio propone valores característicos de rigidez y resistencia para que los diseñadores puedan usarlos en los procesos de cálculo y diseño estructural.

The main objective of this study was to evaluate the mechanical properties of cross-laminated timber (CLT) made from a broadleaf or hardwood species such as cachimbo (cariniana domestica) and to determine the characteristic values of stiffness and resistance applicable for the calculation and structural design of structural elements in buildings based on CLT. Three-layer cross-laminated panels made of cachimbo wood were produced and the corresponding sampling was carried out for mechanical resistance tests, which consisted of performing out-of-plane bending tests, perpendicular to the plane compression, parallel to the plane compression, and interlaminar shear. The manufacturing process and tests were carried out following the criteria of European and North American standards applicable to CLT. Analytical regression methods were applied to determine the correlation of variables from the results of each test and then the values of the modulus of elasticity and resistance were calculated. The results of each experimental test were compared with the values obtained in the literature in cross-laminated panels made with other species, both deciduous and broadleaf. A small variability was observed in terms of the local and global bending elasticity modules calculated in the bending test. The results of the interlaminar shear resistance indicate a negative correlation with respect to moisture content. The results of the compression resistance indicate a better performance of the panel in its direction parallel to the plane. Additionally, the results of the bending test of a sample were used to partially validate the analytical and numerical results obtained from the tests to generate a computational model in RFEM5. This study proposes characteristic values of stiffness and resistance so that designers can use them in the processes of calculation and structural design.