Interacción entre resistencia y rigidez en conexiones con capa resiliente interpuesta
Cómo integrar aislamiento acústico y rendimiento estructural
El aislamiento acústico en las estructuras de madera se está convirtiendo en un requisito de diseño cada vez más importante. El hecho de que a los edificios multipisos de CLT se les exija más y más requisitos de rendimiento está llevando a buscar soluciones que puedan limitar la transmisión del ruido por vía estructural, sobre todo en las uniones entre paneles.
El nodo crítico es evidente: colocar una capa resiliente entre dos elementos estructurales mejora el comportamiento acústico, pero genera discontinuidad mecánica en la transferencia de esfuerzos.
En este punto, surge espontáneamente una pregunta apremiante: ¿cuánto cambia el rendimiento estructural de la conexión cuando se interpone una banda acústica?
El problema: desacoplamiento acústico vs. continuidad estructural
En las uniones de corte madera-madera o CLT-CLT, la transferencia de esfuerzos está condicionada por:
la capacidad portante del conector;
la rigidez de la conexión;
el peso de las fuerzas de atracción entre superficies.
El uso de una banda resiliente –como XYLOFON o PIANO– elimina el contacto directo entre las superficies de madera. Se crea un gap controlado que mejora el comportamiento vibratorio/acústico, pero que puede modificar:
la resistencia al corte de la unión;
la rigidez de la conexión (Kser);
la respuesta cíclica del sistema.
En un edificio multipisos, la rigidez de la unión afecta directamente a las deformaciones globales, la redistribución de los esfuerzos y el comportamiento dinámico. Por lo tanto, no es un parámetro secundario.
La solución: validación experimental y modelado predictivo para uniones con bandas resilientes
Para encontrar una respuesta concreta a estos puntos críticos, de acuerdo con el enfoque de Rohtoblaas, se realizó una amplia campaña experimental en conexiones con tornillos de rosca parcial (HBS y HBS EVO) y conectores de rosca total (VGZ y VGZ EVO), interponiendo bandas resilientes de diferentes tipos y espesores.
Los ensayos tuvieron en cuenta:
cargas monótonas;
cargas cíclicas;
diversas geometrías (CLT/CLT y madera/madera);
bandas con espesores de 6 mm y superiores.
Los resultados ofrecen hoy una visión objetiva de la interacción estática-acústica.
Resistencia: el comportamiento en las uniones de madera con bandas resilientes no muestra casi variaciones.
El primer dato relevante se refiere a la resistencia característica a corte.
En el caso de bandas monolíticas no comprimibles, pero deformables con un espesor ≤ 6 mm, la resistencia de las conexiones es comparable a la del caso sin banda interpuesta.
Como aproximación inicial, los valores se pueden remitir al caso madera-madera directo, sin penalizaciones significativas en el estado límite último.
Esto vale tanto para:
El comportamiento con carga cíclica es coherente con el de la carga monótona, lo que indica una respuesta mecánica estable y predecible.
En consecuencia, la inclusión de la banda acústica no afecta la seguridad estructural en términos de resistencia.
Rigidez de las uniones: el parámetro determinante
La campaña experimental mostró una situación diferente en cuanto a la rigidez.
La interposición de la banda resiliente comporta una reducción significativa de la Kser respecto a la configuración sin banda.
La reducción se ve influenciada por:
Compresibilidad del material
Cuanto mayor es la compresibilidad de la banda, mayor es la reducción de la rigidez inicial. Los materiales monolíticos (XYLOFON) se comportan significativamente mejor que los materiales expandidos y comprimibles (PIANO A y PIANO B).
Espesor de la banda (s)
Para s > 6 mm, se observa una pérdida progresiva de la rigidez.
Diámetro del conector
Los diámetros más pequeños son más sensibles a la presencia de la capa resiliente.
En los tornillos de rosca parcial, la reducción de la rigidez puede ser considerable, aunque la resistencia se mantenga igual.
En los conectores de rosca total, la disminución de la rigidez también es apreciable, debido a la sección de la rosca no insertada en el gap.
Con respecto al diseño, esto significa que las comprobaciones de deformación se convierten en un aspecto clave.
Lectura estructural del fenómeno
La presencia de la banda resiliente modifica la curva fuerza-desplazamiento de la unión:
la fase inicial muestra una mayor deformabilidad;
la capacidad última prácticamente no varía;
la respuesta cíclica no genera fenómenos inestables.
Desde un punto de vista global, esto comporta:
mayores deformaciones locales;
posible aumento de desplazamientos relativos entre paneles.
El sistema no pierde capacidad portante, pero se vuelve más deformable.
Integración controlada entre acústica y estática
La solución no consiste en renunciar a la banda resiliente, sino en integrarla de manera adecuada.
El análisis experimental demuestra que:
con espesores reducidos (≤ 6 mm), es posible mantener la resistencia inalterada;
la reducción de la rigidez es predecible y cuantificable;
el comportamiento cíclico es coherente con el monótono;
el parámetro más sensible es la deformabilidad inicial de la unión.
Esto permite al proyectista modelar la conexión incluyendo la contribución real de la banda y evitar simplificaciones excesivamente precavidas.
Por lo tanto, al proyectar un edificio de CLT con altos requisitos acústicos, es necesario: evaluar el efecto en la rigidez general del sistema en los estados límite último y de daño; comprobar las deformaciones y las vibraciones en el estado límite de servicio; mantener los espesores de la banda dentro de los límites validados y, por último, elegir tornillos con diámetros y longitudes compatibles con la nueva configuración.
Integrar prestaciones estáticas y acústicas es posible, siempre que se conozca y se gestione bien la interacción entre el material resiliente y el conector.
Para los datos completos, las tablas comparativas y los principios de cálculo aplicados a las diferentes configuraciones, se puede consultar el informe técnico. “Uniones de madera con bandas resilientes”
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