Edificios de madera antisísmicos: el papel de las conexiones en la rigidez de los diafragmas

Cuando se habla de edificios de madera antisísmicos, casi siempre la atención se centra en los paneles estructurales. De hecho, estos son los elementos más visibles, los que definen la geometría del edificio y representan su estructura portante principal. Sin embargo, algunos de los datos más interesantes que han surgido de las investigaciones de los últimos años parecen confirmar otra hipótesis.

En el ámbito del proyecto SOFIE¹ se llevaron a cabo pruebas experimentales en las que un edificio multipisos de CLT sobre una mesa vibratoria fue sometido a la simulación de algunos de los eventos sísmicos más importantes registrados en todo el mundo; dichas pruebas demostraron que la capacidad de la estructura para responder a las acciones horizontales no depende solo de los paneles, sino de la colaboración entre todos los elementos que componen el sistema. En otras palabras, durante un terremoto, lo que marca la diferencia es la capacidad del edificio de adoptar un comportamiento de caja. Y justo aquí entra en juego el concepto de diafragma rígido.

¹ SOFIE: proyecto de investigación sobre construcción sostenible realizado por el Instituto CNR-IVALSA con el apoyo de la Provincia Autónoma de Trento.

El comportamiento de diafragma en el diseño sísmico de los edificios de madera

Durante un evento sísmico, las masas del edificio generan fuerzas inerciales que deben ser transferidas a paredes resistentes. Esta tarea se asigna a los forjados, que actúan como diafragmas horizontales distribuyendo uniformemente las acciones hacia las estructuras de arriostramiento. Si el diafragma tiene una rigidez adecuada en su propio plano, las fuerzas se distribuyen entre las paredes en función de su rigidez. El resultado es una distribución más eficiente de las acciones sísmicas, una mejor colaboración estructural y una reducción de las deformaciones localizadas.

Es el principio sobre el que se basa el llamado comportamiento de caja, uno de los objetivos fundamentales del diseño sísmico. Cuanto más el forjado logra comportarse como un elemento continuo y rígido, más el edificio reacciona como un sistema unitario.

Grazzini Alessandro (2025) Effetti dell'assenza o del raggiungimento del comportamento scatolare negli edifici in muratura - Ingenio

Rigidez del diafragma: porque no depende solo del panel de CLT

Cuando se habla de edificios de CLT, a menudo se tiende a asociar la rigidez del diafragma a las características mecánicas del panel. Sin embargo, los estudios académicos más recientes demuestran que la contribución del panel es solo una parte de la ecuación. De hecho, las deformaciones en el plano del forjado dependen en gran medida de las conexiones entre paneles y de las conexiones entre diafragma y paredes. En muchos casos, la deformabilidad que aportan las conexiones influye más que la del propio panel. Esto implica que la rigidez del diafragma no se puede considerar una propiedad del material, sino una propiedad de todo el sistema. Cambiar la conexión, sin alterar el panel ni la geometría del forjado, puede modificar significativamente el comportamiento global de la estructura.

D'Arenzo Giuseppe, Rigo Pietro, Nicolussi Valentino, Pozza Luca, Casagrande Daniele (2024) Characterisation of the rigid diaphragm conditions for cross laminated timber floors. Bulletin of Earthquake Engineering.

Conexiones estructurales y comportamiento sísmico de los forjados de CLT

La elección de las conexiones adquiere, por lo tanto, un papel decisivo. Las conexiones tradicionales con tornillos a corte, como las realizadas con los HBS, son una solución sencilla y ampliamente utilizada. Sin embargo, la deformabilidad de los conectores de vástago cilíndrico solicitados al corte es bastante alta y, para obtener niveles de rigidez compatibles con la hipótesis de diafragma rígido, a menudo es necesario reducir los interejes y aumentar el número de fijaciones, lo que obviamente repercute en los tiempos de instalación. Por lo tanto, el objetivo del proyecto pasa a ser identificar sistemas capaces de transferir las acciones, limitar las deformaciones y mejorar la rigidez en el plano del forjado.

Conexiones de alta rigidez para edificios de madera antisísmicos

Una de las estrategias más eficaces consiste en aprovechar la rigidez axial de los tornillos en lugar de su comportamiento al corte. Es el caso de las conexiones realizadas con VGZ, instalados en configuración cruzada (doble inclinación de 45°). De esta forma, la conexión aumenta la resistencia a la extracción de la rosca, con lo cual se obtienen niveles de rigidez significativamente superiores con respecto a los de las conexiones tradicionales. El mismo principio guía el desarrollo de sistemas diseñados específicamente para aumentar la rigidez del diafragma.

SLOT, por ejemplo, permite conectar paneles de CLT mediante un mecanismo basado en el contacto. Gracias a la elevada rigidez de la conexión, es posible reducir drásticamente el número de conexiones necesarias y agilizar las operaciones de montaje.

La misma lógica sigue RING, diseñado para transferir acciones elevadas entre elementos de madera manteniendo una respuesta extremadamente rígida. Se trata de una solución especialmente interesante en los procesos de prefabricación avanzada, cuyo objetivo es llegar a la obra con elementos ya listos para ser montados lo más rápido posible. En todos estos casos la ventaja no es solo local. Al mejorar las prestaciones de la conexión, se modifica el comportamiento de todo el diafragma.

Mejora sísmica de edificios existentes: el papel del diafragma

Garantizar un comportamiento de caja eficaz no afecta solo a los edificios multipisos de nueva construcción. En las intervenciones para mejorar la resistencia sísmica de los edificios existentes, sobre todo de albañilería, el forjado suele ser uno de los elementos más críticos. De hecho, muchos edificios históricos tienen elementos horizontales que no pueden transferir adecuadamente las acciones horizontales a las paredes portantes. En estos casos, aumentar la rigidez del diafragma significa mejorar la respuesta global del edificio.

Una de las soluciones más consolidadas son los forjados colaborantes madera-hormigón. Mediante conectores como CTC, la madera y la losa colaboran estructuralmente, lo que aumenta la rigidez, la capacidad portante, la capacidad de distribución de las acciones horizontales y el comportamiento de caja del edificio.

Paralelamente, están surgiendo tecnologías completamente en seco, como SHARP METAL, que permiten crear conexiones muy eficientes entre elementos de madera sin recurrir a coladas de hormigón y manteniendo todas las ventajas de la prefabricación y de la construcción en seco.

Diseñar el diafragma significa diseñar las conexiones

Los estudios más recientes arrojan un resultado claro: a medida que aumenta la rigidez de las conexiones, el comportamiento del forjado se acerca progresivamente al de un diafragma rígido. Para el proyectista, esto cambia radicalmente el punto de vista.

Así pues, las conexiones no son simples detalles ejecutivos a definir en las últimas fases del proyecto. Son elementos que permiten que las fuerzas atraviesen el edificio, pasando de un panel a otro y llegando a las paredes resistentes. Son lo que transforma una serie de elementos estructurales independientes en un solo organismo, capaz de reaccionar a las acciones sísmicas. Por esta razón, cuando se habla del comportamiento de caja, no solo hay que preguntarse qué tan rígido es un panel. Lo que realmente debemos preguntarnos es en qué medida las conexiones ayudan a que todos los elementos de la estructura trabajen juntos.

Diseñar diafragmas requiere una evaluación integrada de paneles, conexiones y comportamiento global de la estructura. Para saber más sobre el papel de las conexiones en las construcciones de madera, consulta las fichas técnicas y la documentación de diseño que puedes encontrar en nuestro sitio web oficial.