Análisis comparativo del desempeño sísmico, constructivo y económico de una edificación habitacional de cinco niveles con sistema de marcos y núcleo de muros de hormigón armado, considerando losas de hormigón armado y de CLT como alternativas estructurales

Abstract

El objetivo de esta investigación es comparar el desempeño sísmico y económico de una edificación habitacional de cinco niveles que mantiene la misma configuración estructural en ambos modelos: pórticos de hormigón armado y un núcleo de muros de hormigón armado. La diferencia radica en el material de la losa: en el Modelo 1 se utiliza losa maciza de hormigón armado, mientras que en el Modelo 2 se emplea losa de madera contralaminada (CLT) recubierta con una capa de hormigón de 3 centímetros. Esta definición permite evaluar en condiciones equivalentes el efecto del cambio de material en el desempeño integral de la estructura. La metodología contempla el pre-dimensionamiento de los elementos estructurales más solicitados, aplicando criterios normativos nacionales e internacionales. Además, se realizarán análisis de cubicación, comparando la eficiencia estructural y económica de cada sistema. Se espera que los resultados permitan determinar cuál de las configuraciones presenta un mejor comportamiento, considerando la respuesta sísmica, la cuantificación de materiales y los costos de los elementos estructurales. Finalmente, la hipótesis de trabajo plantea que el sistema estructural con losas de CLT constituye una alternativa técnicamente factible, ya que reduce de manera significativa la masa sísmica y el corte basal en comparación con el sistema tradicional de hormigón armado. Desde el punto de vista económico, el modelo con CLT presenta un costo de materiales superior al de hormigón armado, por lo que su aplicación debe evaluarse mediante un análisis de costos y plazos.

The objective of this research is to compare the seismic and economic performance of a five-story residential building that maintains the same structural configuration in both models: reinforced concrete frames and a reinforced concrete shear wall core. The difference lies in the slab material: in Model 1, a solid reinforced concrete slab is used, while in Model 2, a cross-laminated timber (CLT) slab covered with a 3-centimeter concrete topping is employed. This definition allows the evaluation, under equivalent conditions, of the effect of changing the slab material on the overall performance of the structure. The methodology involves the preliminary design of the most demanding structural elements, applying both national and international code requirements. In addition, a quantity survey will be carried out to compare the structural and economic efficiency of each system. The expected results aim to determine which configuration presents better performance, considering seismic response, material quantities, and structural element costs. Finally, the working hypothesis suggests that the structural system with CLT slabs constitutes a technically feasible alternative, as it significantly reduces seismic mass and base shear compared to the traditional reinforced concrete system. From an economic perspective, the CLT model entails higher material costs than reinforced concrete; therefore, its application should be assessed through a detailed cost and scheduling analysis.