Conectores de corte de alto rendimiento reforzados con lechada para sistemas de construcción híbridos de madera contra laminada de acero

Este artículo presenta un nuevo método de diseño de conexiones para conjuntos y compuestos híbridos de acero y CLT, los conectores se fabrican encerrando varillas de acero en paneles de CLT usando una lechada a base de epoxi.

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Conectores de corte de alto rendimiento reforzados con lechada para sistemas de construcción híbridos de madera contra laminada de acero

Recientemente se han observado avances en la construcción a base de madera con la adopción de métodos híbridos de ensamblaje y construcción externa, que se basan en componentes prefabricados, como módulos volumétricos de madera contra laminada (CLT) o elementos compuestos de paredes y pisos tipo paneles. Dentro del marco de un edificio de madera de gran altura, el ensamblaje estructural de madera en masa requiere conexiones diseñadas para acomodar tecnologías innovadoras para limitar los daños bajo cargas sísmicas y mitigar la vibración lateral del edificio bajo cargas de servicio. Como parte de la capacidad y constructibilidad basada en el desempeño y como mejoras, los esfuerzos de investigación actuales se han centrado en el desarrollo de conexiones de madera en masa fiables y de alto rendimiento. Este artículo presenta un nuevo método de diseño de conexiones para conjuntos y compuestos híbridos de acero-CLT. Los conectores de corte se fabrican encerrando varillas de acero en paneles de CLT utilizando una lechada a base de epoxi, con una geometría especificada para proporcionar niveles objetivo de rigidez y capacidad de corte. Se proporciona información sobre su comportamiento y rendimiento a partir de un conjunto de datos experimentales que comprende 240 pruebas de corte por empuje a gran escala y una variedad de diámetros de varilla, espesor de lechada y propiedades mecánicas del acero y CLT. Se alcanzó una resistencia máxima al corte de 289,6 kN y una rigidez elástica de 243,2 kN/mm para las muestras ensayadas, lo que demuestra que son fuertes y su comportamiento rígido eran alcanzables. Se demostró que las propiedades mecánicas elásticas de los conectores están gobernadas por el diámetro de la varilla, mientras que la resistencia y el modo de falla dependen del espesor de la lechada, lo que permite desacoplar los parámetros de diseño y ajustar el diseño. El límite de rendimiento se mostró claramente identificable, lo que respalda las estrategias de diseño de capacidad óptima. Los modos de falla observados fueron en su mayoría dúctiles y con una ductilidad de deslizamiento máxima de 6.4, y en promedio comparables con las conexiones atornilladas de madera comunes. Se demostró que un factor de resistencia de 0.8 era adecuado para diseñar los conectores de corte utilizando los valores calculados del percentil 5 de la resistencia al corte de fluencia y la resistencia al corte máximo, relativamente, para estrategias de diseño elásticas y plásticas. Se demostró que las aplicaciones de construcción a gran escala se pueden lograr mediante las propiedades mecánicas individuales intrínsecas del conector, lo que respalda la construcción y reutilización de los componentes del sistema estructural híbrido acero-madera cuando el conector tiene capacidad protegida y se comporta elásticamente; por lo tanto, se diseñó utilizando su resistencia al corte elástico.

FUENTE: Shulman, S. & Loss, C. Conectores de corte de alto rendimiento reforzados con lechada para sistemas de construcción híbridos de madera contra laminada de acero. Journal of building engineering. Vol 67 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106014