Desarrollo de un nuevo marco basado en riesgos para la evaluación del desempeño y el diseño de edificaciones de madera masiva expuestas a incendios
Director del proyecto
Dr. Juan Carlos Pina, académico e investigador Departamento de Ingeniería en Obras Civiles Usach.
Contexto
La industria de la construcción es responsable de una parte significativa de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, principalmente debido al uso intensivo de materiales como el hormigón y el acero. Frente a esta problemática, la madera masiva, en particular la madera contralaminada (CLT), se presenta como una alternativa más sustentable, gracias a su origen renovable, su menor huella de carbono y sus propiedades térmicas. Países como Canadá y varios en Europa ya han incorporado esta tecnología en edificaciones de mediana altura. En Chile, donde el pino radiata es una especie forestal ampliamente cultivada, existe un potencial considerable para su aplicación. Sin embargo, aún falta conocimiento técnico local que permita diseñar este tipo de estructuras con seguridad frente al fuego.
Problema
A diferencia de materiales tradicionales como el hormigón, la madera es combustible, lo que genera incertidumbre sobre su desempeño ante incendios, especialmente cuando se utiliza como componente estructural principal. La falta de estudios locales validados ha dificultado el desarrollo de normativas y ha generado resistencia en la industria chilena a incorporar este material en edificaciones en altura. El desconocimiento sobre cómo se propaga un incendio en edificios construidos con CLT y cómo estos elementos pierden capacidad estructural bajo altas temperaturas representa una barrera clave para avanzar hacia una construcción más sustentable.
Solución
El proyecto propone una solución integral mediante el desarrollo de modelos numéricos avanzados, validados con ensayos experimentales, que permitan simular el comportamiento de estructuras de madera contralaminada frente al fuego. Las simulaciones se enfocan en analizar tanto la dinámica del incendio dentro de espacios habitacionales como la pérdida de capacidad estructural de los elementos expuestos. Junto con ello, se construirá un marco probabilístico que permita predecir el momento y las condiciones de falla de los elementos estructurales ante distintos escenarios de incendio. Además, se generarán recomendaciones técnicas sobre diseño arquitectónico, configuración de aberturas, uso de capas y técnicas de encapsulamiento, con el fin de aportar a un diseño seguro, eficiente y replicable.
Objetivos
1. Comprender el comportamiento térmico y estructural de paneles de CLT fabricados con pino radiata chileno ante condiciones de incendio.
2. Desarrollar modelos computacionales multi-físicos que capturen el acoplamiento fuego-estructura acoplados con ensayos experimentales para simular incendios en compartimientos típicos.
3. Estimar la probabilidad de falla estructural de muros y losas en función de parámetros como duración del incendio y configuración arquitectónica.
4. Generar lineamientos prácticos y recomendaciones de diseño aplicables a ingenieros, arquitectos y actores de la industria.
5. Contribuir a la generación de bases científicas y técnicas para futuras normativas nacionales en construcción con madera.
Beneficios
Los resultados de este proyecto permitirán avanzar hacia una construcción más sostenible en Chile, reduciendo significativamente la huella de carbono al reemplazar materiales tradicionales por madera de origen renovable. Al estudiar específicamente el comportamiento del pino radiata, una especie ampliamente cultivada en el país, se promueve el uso eficiente de recursos locales y se fortalece la industria forestal nacional. Además, el desarrollo de modelos predictivos y recomendaciones técnicas facilitará que arquitectos, ingenieros y diseñadores puedan adoptar esta tecnología con mayor seguridad, integrando criterios de protección contra incendios desde las etapas tempranas del diseño. Por último, la articulación con centros internacionales de referencia, como FPInnovations de Canadá, posiciona a Chile en la frontera del conocimiento sobre construcción en madera, con potencial de transferencia tecnológica y de normativas a escala global.
