INFORME DE PRACTICAS PRE-PROFESIONALES EN INGENIERIA CIVIL-3

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.A.P INGENIERIA CIVIL

Tercer Informe de Prácticas pre-Profesionales en KAIROZ CONSTRUCTORA E.I.R.L en la elaboración de proyectos a nivel de Perfil y Expediente Técnico

Responsable: Wilson Diter Ñaupa Tello

[email protected]

01/07/2015

“Año de la Diversificación productiva y del fortalecimiento de la educación”

PRACTICANTE

Ñaupa Tello, Wilson Diter

ASESOR INTERNO PPP

Ing. Zevallos Huaranga Jorge

ASESOR EXTERNO PPP

Ing. Cabrera Mora Euler Hector

Índice

DEDICATORIA__________________________________________________________________________________________________I-1

AGRADECIMIENTOS___________________________________________________________________________________________I-1

DOCUMENTOS ADMINISTRATIVOS_________________________________________________________________________I-1

CARTA DE PRESENTACIÓN DEL ALUMNO_________________________________________________________________I-1CARTA DE ACEPTACIÓN DE LA EMPRESA_________________________________________________________________I-1CARTA DE ACEPTACIÓN DEL ASESOR INTERNO DE PRÁCTICAS________________________________________I-1CARTA DE ACEPTACIÓN DEL ASESOR EXTERNO DE PRÁCTICAS_______________________________________I-1

INTRODUCCIÓN________________________________________________________________________________________________I-1

I. TÍTULO ANTECEDENTES Y LIMITACIONES__________________________________________________________I-2

1.1. TÍTULO_______________________________________________________________________________________________I-21.2. ANTECEDENTES_____________________________________________________________________________________I-21.3. LIMITACIONES______________________________________________________________________________________I-2

II. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA_____________________________________________________________________II-2

2.1. DE LA FUNCIÓN REALIZADA______________________________________________________________________II-22.2. DE LA FORMULACIÓN_____________________________________________________________________________II-32.3. DE LAS NORMAS EMPLEADAS____________________________________________________________________II-3

III. OBJETIVOS______________________________________________________________________________________________III-3

3.1. OBJETIVO GENERAL_______________________________________________________________________________III-33.2. OBJETIVO ESPECÍFICO____________________________________________________________________________III-3

IV. MARCO TEÓRICO____________________________________________________________________________________IV-4

4.1. METRADO DE CARGAS____________________________________________________________________________IV-44.1.1. METRADO DE CARGAS LINEALES___________________________________________________________IV-4

4.2. ANALISIS DE CARGAS ESTATICAS_______________________________________________________________IV-44.2.1. CARGAS ESTATICAS__________________________________________________________________________IV-4

4.3. REQUISISTOS DE RESISTENCIA Y DE SERVICIO_______________________________________________IV-114.3.1. GENERALIDADES___________________________________________________________________________IV-114.3.2. RESISTENCIA REQUERIDA_________________________________________________________________IV-124.3.3. RESISTENCIA DE DISEÑO__________________________________________________________________IV-124.3.4. RESISTENCIA MINIMA DEL CONCRETO ESTRUCTURAL_________________________________IV-124.3.5. RESISTENCIA DE DISEÑO PARA EL REFUERZO___________________________________________IV-13

4.4. DISEÑO DE CONCRETO ARMADO______________________________________________________________IV-134.4.1. DISEÑO POR FLEXION______________________________________________________________________IV-134.4.2. DISEÑO POR FLEXOCOMPRESIÓN_________________________________________________________IV-144.4.3. DISEÑO POR CORTANTE___________________________________________________________________IV-15

4.5. CONCEPTOS BÁSICOS____________________________________________________________________________IV-16

V. ACTIVIDADES DESARROLLADAS_____________________________________________________________________V-1

5.1. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES______________________________________________________V-15.1.1. CARACTERISTICAS: MODULO 8 – TALLERES________________________________________________V-1

5.2. DISEÑO DE VIGAS__________________________________________________________________________________V-3

Universidad Nacional “Hermilio Valdizan” Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura

E.A.P de Ingeniería Civil.

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5.2.1. DISEÑO POR FLEXIÓN________________________________________________________________________V-65.3. DISEÑO DE LOSAS ALIGERADAS_________________________________________________________________V-9

5.3.1. Diseño por flexión____________________________________________________________________________V-105.3.2. Verificación por corte________________________________________________________________________V-115.3.3. Refuerzo por temperatura___________________________________________________________________V-115.3.4. Control de Fisuración________________________________________________________________________V-11

5.4. DISEÑO DE COLUMNAS__________________________________________________________________________V-125.4.1. Diseño por flexocompresión_________________________________________________________________V-125.4.2. Diseño por cortante__________________________________________________________________________V-14

5.5. DISEÑO DE CIMENTACIÓN_______________________________________________________________________V-16

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES__________________________________________________________VI-1

6.1. CONCLUSIONES____________________________________________________________________________________VI-16.2. RECOMENDACIONES______________________________________________________________________________VI-1

VII. BIBLIOGRAFÍA______________________________________________________________________________________VII-2



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DEDICATORIAEstas labores van dedicadas en primer lugar a Dios, mis Padres y mi Familia por su infinito apoyo. A mis grandes maestros cuyas palabras aún siguen enseñando con el paso del tiempo. Y a mis entrañables amigos que acompañan cada etapa de mi vida con su respaldo incondicional.



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AGRADECIMIENTOS

A Dios, a mi padre quien en vida fue: Leonardo Ñaupa Zavala, a mi madre: Maximiliana Tello Segovia; quien es el motivo para despertarme lleno de fuerzas para seguir adelante, mis hermanos; por todo el cariño y compresión que siempre me brindan junto con su respaldo y apoyo incondicional, y por todo lo recibido durante los años vividos.

A la Universidad Nacional “Hermilio Valdizán” por todas las enseñanzas impartidas en mi formación académica y por haberme brindado todas las facilidades para la consecución de mis objetivos trazados.

A los docentes que se esforzaron por impartirme los conocimientos que adquirí en las aulas de nuestra Facultad.

Al Ing. Jorge Zevallos Huaranga e Ing. Euler Hector Cabrera Mora, por la orientación y la información que me vienen brindando durante mis Prácticas Pre profesionales de manera satisfactoria.

A la empresa KAIROS CONSTRUCTORA E.I.R.L. por la oportunidad brindada para poder realizar mis Prácticas Pre-Profesionales en la elaboración de proyectos a nivel de Perfil y Expediente Técnico en forma particular en esta etapa en la elaboración del diseño estructural cuyo nombre del proyectoes: “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS EDUCATIVOS DE LA I.E. 34032 MARTIRES DE RANCAS DE LA LOCALIDAD DE SAN ANTONIO DE RANCAS, DISTRITO DE SIMON BOLIVAR - PASCO - PASCO”

Agradezco a mis mejores amigos, por todos los consejos y enseñanzas recibidas durante los años de estudio en la UNHEVAL.



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DOCUMENTOS ADMINISTRATIVOS

CARTA DE PRESENTACIÓN DEL ALUMNOPara la realización de prácticas Pre-Profesionales por parte del Ing. Jorge Zevallos Huaranga, Decano de la Facultad Ing. Civil y Arquitectura, al practicante Wilson Diter Ñaupa Tello.

CARTA DE ACEPTACIÓN DE LA EMPRESAPara la realización de prácticas Pre-Profesionales por parte de la empresa: KAIROS CONSTRUCTORA E.I.R.L, al practicante Wilson Diter Ñaupa Tello.

CARTA DE ACEPTACIÓN DEL ASESOR INTERNO DE PRÁCTICASDe Asesoramiento Interno en la realización de las prácticas Pre-Profesionales por parte del Ing. Jorge Zevallos Huaranga, al practicante Wilson Diter Ñaupa Tello.

CARTA DE ACEPTACIÓN DEL ASESOR EXTERNO DE PRÁCTICASDe Asesoramiento Externo en la realización de las prácticas Pre-Profesionales de parte del Ing. Euler Héctor Cabrera Mora, al practicante Wilson Diter Ñaupa Tello.

Todos los documentos se presentaron en un folder previa una solicitud anexando el historial de notas cuya función es de cumplir con los créditos mínimos para la realización de prácticas.



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INTRODUCCIÓN

El presente informe hace mención la descripción de todas las actividades desarrolladas durante este bimestre, en la empresa; “KAIROS CONSTRUCTORA”, en esta oportunidad haciendo trabajos de ingeniería tal es el diseño estructural del proyecto “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS EDUCATIVOS DE LA I.E. 34032 MARTIRES DE RANCAS DE LA LOCALIDAD DE SAN ANTONIO DE RANCAS, DISTRITO DE SIMON BOLIVAR - PASCO - PASCO”

Luego de haber realizado el análisis estructural de todos los módulos de la I.E. N° 34032 de San Antonio de Rancas, es necesario realizar el diseño estructural de cada elemento: vigas, columnas, cimentación, aligerado, etc. teniendo en cuenta los esfuerzos internos de cada uno de ellos y siguiendo las pautas de la norma E.060-Concreto armado.

El desarrollo se hace mediante capítulos el cual explico a continuación:

Comienza con los aspectos generales, describiendo cargas, combinaciones de cargas según E.060, y diseño de elementos sísmico de elementos estructurales según norma E.060- Concreto Armado.

En el segundo aspecto se mencionan la justificación e importancia de la función realizada y del planteamiento o la formulación del Proyecto, seguido por los objetivos, Marco Teórico.

El principal capítulo del presente informe está centrado en el capítulo V Actividades desarrolladas el cual involucra en su contenido las actividades realizadas en gabinete todo referente al análisis y diseño del mensionado proyecto.

Se cierra el presente informe con las conclusiones y recomendaciones respectivas captadas de la experiencia en este último bimestre de prácticas pre profesionales.



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I. TÍTULO ANTECEDENTES Y LIMITACIONES

I.1. TÍTULOTercer Informe de Prácticas Pre Profesionales, en la empresa: KAIROS CONSTRUCTORA E.I.R.L, durante la elaboración de Perfiles y Expedientes Técnicos.

I.2. ANTECEDENTESDE LA ORGANIZACIÓN DE LA PRÁCTICA:

El Decano de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura, presenta al alumno Wilson Diter Ñaupa Tello, ante la empresa KAIROS CONSTRUCTORA E.I.R.L, para que el alumno pueda realizar sus Prácticas Profesionales en dicha institucione.

La empresa KAIROS CONSTRUCTORA E.I.R.L autorizan la iniciación de prácticas del alumno en la como ASISTENTE Y APOYO TÉCNICO EN LA ETAPA DE IDENTIFICACIÓN, FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN; DURANTE LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS A NIVEL DE PERFIL Y EXPEDIENTE TÉCNICO.

Se da conocimiento a la Universidad Nacional “Hermilio Valdizán” en el folio presentado por el alumno junto a todos los requisitos que la normatividad legal impone.

I.3. LIMITACIONESLas Principales limitaciones son:

La falta de datos reales, debido a la falta de sismógrafos en el Perú.

Falta de criterio estructural en los planos de arquitectura.

II. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

II.1. DE LA FUNCIÓN REALIZADA Continuando con mis prácticas Pre-Profesionales, para esta

oportunidad se tuvo el Diseño estructural de los módulos de la I.E. N° 34032 de San Antonio de Rancas

Para la Elaboración del estudio definitivo (Expediente Técnico), es necesario contar con un buen análisis y posterior un adecuado diseño, que estén acorde con las normas peruanas: E.030 Diseño Sismorresistente, E.060 Concreto armado, E.070 Albañilería, E.020 Cargas.

Es de mucha importancia desarrollar estudios definitivos de acuerdo a la normatividad vigente, respetando sus lineamientos y condiciones mínimas de calidad para tener como resultado obras y proyectos de calidad.

La compatibilidad que se desarrolla entre un perfil técnico, expediente técnico y área de trabajo con la finalidad no provocar errores y



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omisiones en la ejecución del proyecto (Ampliaciones de Plazo, Adicionales de Obra, etc).

II.2. DE LA FORMULACIÓN El proyecto consiste en el diseño estructural de una edificación cuyo

número de pisos es de hasta tres conformado por sistema estructural es mixto a base de columnas y muros portantes, con entrepiso unidireccional aligerado, cobertura a dos aguas en base a vigas estructurales de concreto armado y losa aligerada, la cimentación es a base de zapatas, vigas de cimentación, cimiento corrido y sobrecimiento reforzado, debido a que la capacidad portante es muy bajo wt=1.09kg/cm2 y profundidad de cimentación es de 2.10m según estudio de suelos.

El diafragma rígido, es una losa aligerada de 20 cm de espesor, siendo una estructura integrada, que responde a los esfuerzos propios de cargas aplicadas por su uso. La disposición en planta de las viguetas del aligerado es paralela al sentido “X” o “Y” dependiendo de la orientación de los módulos, debido a los requerimientos de ambientes y a la disposición de los ejes. La cimentación consiste en cimentación corrida y armada, para muros de albañilería y columnas respectivamente. La cimentación cumple la función de formar un diafragma rígido continuo integrando a los elementos verticales y compatibilizando sus desplazamientos laterales.

II.3. DE LAS NORMAS EMPLEADAS Reglamento Nacional de edificaciones RNE-2009.

Norma Técnica de Edificación de Cargas E.020.

Norma Técnica de Diseño Sismo Resistente E.030.

Norma Técnica de Edificación de Concreto Armado E.060.

Especificaciones de ACI 318-05

III. OBJETIVOS

III.1. OBJETIVO GENERAL Complementar la formación académica recibida durante el periodo de

formación de pre-grado con la práctica.

Poner en práctica los conocimientos adquiridos en la universidad desempeñándome de manera eficiente y responsable en la práctica, aportando así en bien de nuestra institución.

Tener buen desenvolvimiento en el ejercicio de nuestra profesión frente a nuestra sociedad y retos futuros.

III.2. OBJETIVO ESPECÍFICO Formulación de Perfiles y Expedientes técnicos bien estructurados y

sustentados con la reglamentación correspondiente a las observaciones hechas en los proyectos.



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Identificar qué puntos son los más reincidentes en las falencias al momento de hacer el análisis y diseño estructural.

Plasmar el estado real de la estructura o del edificio para tener un buen análisis y consecuentemente un buen diseño estructural.

Elaborar un buen sistema estructural acorde con las normas vigentes.

Determinar todos los estudios de ingeniería para no tener inconvenientes durante la ejecución de Obra.

Saber la capacidad portante del suelo y la profundidad de cimentación para un óptimo análisis y diseño de cada elemento estructural.

Llevar a cabo las funciones de asistencia técnica en la formulación de los proyectos con responsabilidad y seriedad.

Diseñar según los parámetros de la norma E.060 Concreto Armado cada elemento estructural y hacer las verificaciones por servicio y por resistencia última según cada elemento estructural.

IV. MARCO TEÓRICO

IV.1. METRADO DE CARGAS

IV.1.1. METRADO DE CARGAS LINEALESEl metrado de cargas se desarrollara de acuerdo a los requerimientos de la Norma Peruana de Cargas E-020 del Reglamento Nacional de Edificaciones.

Las edificaciones y todas sus partes deberán ser capases de resistir cargas que se le imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas actúan en combinaciones prescritas y no deben causar esfuerzos ni deformaciones que excedan los señalados para cada material estructural en su norma de diseño específica.

a) CARGA MUERTA

Es la carga permanente que lo conforman los materiales, dispositivos de servicio, equipo, Tabiques, etc.

b) CARGA VIVA

Es la Sobrecarga carga móvil, esta carga se toma de acuerdo a los análisis realizados por los investigadores de acuerdo al tipo de estructura a la cual va estar sometida la estructura.

c) CARGA SISMICA

Son sometidos todas las edificaciones de acuerdo al tipo de Estructura. En nuestro caso se tiene una clasificación de tipo A por albergar a personas en caso de Terremotos.

IV.2. ANALISIS DE CARGAS ESTATICAS

IV.2.1. CARGAS ESTATICASa) La Norma E.020 indica los diferentes tipos de cargas a utilizar y las



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combinaciones a tener en cuenta, asimismo nos indica los esfuerzos y deformaciones que se generan como resultado de la aplicación de las cargas, las cuales no deberán exceder los valores estipulados para cada material estructural según la norma de diseño correspondiente.

b) Para realizar el metrado de cargas debemos tener en cuenta lo siguiente:

CARGA MUERTA

Materiales

Se considerará el peso real de los materiales que conforman la edificación y los que soportan la edificación, calculados en base a los pesos unitarios que aparecen en la siguiente tabla, pudiéndose emplear pesos unitarios menores cuando se justifiquen debidamente.

El peso real se podrá determinar por medio de análisis o usando los datos indicados en los diseños y catálogos del fabricante.



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PESOS UNITARIOS

MATERIALES PESO (Kg/m3)

Concreto de Simple de: GRAVA 2300Concreto Armado 2400

Dispositivos de servicios y Equipos

Se considerará el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificación.

Tabiques

Se considerará el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las ubicaciones que indican los planos.

Tabiqueria móvil

El peso de tabiques móviles se incluirá como carga viva equivalente uniformemente repartida por metro cuadrado, con un mínimo de 0.50kPa (50 kgf/m2), para divisiones livianas móviles de media altura y de 1kPa (100Kgf/m2), para divisiones livianas móviles de altura completa.

CARGA VIVA



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Carga viva mínima repartida

Se usaran como mínimo los valores que se establece en la siguiente tabla.

CARGAS MINIMAS REPARTIDASUSO U OCUPACION CAPACIDAD REPARTIDAS (Kgf/m2)

BañosIgual a la carga principal del resto del área,

sin que sea necesario que exceda a 300Centros de Educación

Aulas 250Talleres 350Auditorio De acuerdo a los lugares de asambleasLaboratorios 300Corredores y escaleras 400

Carga viva del techo

Se diseñarán los techos y las marquesinas tomando en cuenta las cargas vivas, las de sismo, viento y otras prescritas a continuación.

Las cargas vivas mínimas serán las siguientes:

a) Para los techos con una inclinación hasta de 3º con respecto a la horizontal, 1,0kPa (100 kgf/m2).

b) Para techos con inclinación mayor de 3º, con respecto a la horizontal 1,0 kPa (100kgf/m2) reducida en 0.05 kPa (5kgf/m2).

c) Para techos curvos, 0,50 kPa (50 kgf/m2)

d) Para techos con coberturas livianas de planchas onduladas o plegadas, calaminas, fibrocemento, material plástico, etc., cualquiera sea su pendiente, 0,03 kPa (30 kgf/m2), excepto cuando el techo pueda haber acumulación de nieve, en cuyo caso se aplicará lo indicado en el Articulo11.

Nieve

La estructura y todos los elementos de techo que estén expuestos a la acción de la carga de nieve serán diseñados para resistir las cargas producidas por la posible acumulación de la nieve en el techo. La sobrecarga de nieve en una superficie cubierta es el peso de la nieve que, en las condiciones climatológicas más desfavorables puede acumularse sobre ella.

La carga de nieve debe considerarse como carga viva. No será necesario incluir en el diseño el efecto simultáneo de viento y carga de nieve.

Carga básica de nieve sobre el suelo (Qs).- para determinar este valor, deberá tomarse en cuenta condiciones geográficas y climáticas de la región donde se ubicara la estructura. La carga básica se establecerá de un análisis estadístico de la información disponible en la zona, para un periodo medio de retorno de 50años (probabilidad anual del 2% de ser excedida.)



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El valor mínimo de la carga básica de nieve sobre el suelo (Qs) será de 40Kgf/m2.

Carga de nieve sobre los techos (Qt).- para techos a una o dos aguas con inclinaciones menores a o iguales a 15º (pendientes ≤ 27%) y para techos curvos con una relación flecha/luz ≤ 0.1 o ángulo vertical menor o igual 10º (calculando desde el borde hasta el centro).

La carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal, será:

Qt=Qs

Para techos a una o dos aguas con inclinaciones comprendidas entre 15º y 30º la carga de diseño (Qt), sobre la proyección horizontal será:

Qt=0.80Qs

Viento

Velocidad de diseño del viento hasta 10m. De altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación pero no menos de 75 Km/h. la velocidad de diseño del viento en cada altura de la edificación se obtendrá con:

Vh=V ¿

Donde.

Vh = es la velocidad de diseño en la altura h, en Km/h

V = es la velocidad de diseño hasta 10m de altura en Km/h

H = es la altura sobre el terreno en metros

La carga exterior (presión o succión): ejercida por el viento se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual se actúa. Se calculará de la expresión:

Ph=0.005CVh2

Donde:

Ph = es la presión o succión del viento en una altura h en Kg/m2

C = factor de forma a dimensional indicado en la tabla.



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Cargas unitarias Empleadas

Las cargas unitarias empleadas en los cálculos, son de acuerdo a lo dispuesto en la NTE E.020, las cuales son los siguientes:

TABLA DE CARGAS UNITARIASPeso específico del concreto simple 2.3 Tn/m3

Peso específico del concreto armado 2.4 Tn/m3

Aligerado h=0.20 0.3 Tn/m2



Enlucido o revoque de mortero de cemento e=1.5cm 0.03 Tn/m2

Piso pulido e=2" 0.115 Tn/m2

Ladrillo pastelero 25x25x3 0.044 Tn/m2

Albañilería de arcilla cocida hueca 1.35 Tn/m3

Cobertura de teja andina (eternit) 0.05 Tn/m2

Cielorraso suspendido de triplay 0.0075 Tn/m2

Sobrecarga en centros educativos



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Aulas 0.25 Tn/m2

Laboratorios 0.3 Tn/m2

Sala de lectura – Biblioteca 0.3 Tn/m2

Sala de computo 0.35 Tn/m2

Corredor y escaleras 0.4 Tn/m2

Talleres 0.35 Tn/m2

Techos 0.05 Tn/m2

Metrado de cargas uniformemente repartida



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IV.3. REQUISISTOS DE RESISTENCIA Y DE SERVICIO

IV.3.1. GENERALIDADESLas estructuras y los elementos estructurales deberán diseñarse para obtener en todas sus secciones resistencias de diseño (∅ Rn) por lo menos iguales a las resistencias requeridas (Ru), calculadas para las cargas y fuerzas amplificadas en las combinaciones que se estipulan en la Norma E.060. En todas las secciones de los elementos estructurales deberá cumplirse:



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∅ Rn≥Ru

Las estructuras y los elementos estructurales deberán cumplir además con todos los demás requisitos de esta E.060, para garantizar un comportamiento adecuado bajo cargas de servicio.

IV.3.2. RESISTENCIA REQUERIDALa resistencia requerida para cargas muertas (CM) y cargas vivas (CV) será como mínimo:

U=1.4CM+1.7CV

Si en el diseño se tuvieran que considerar cargas de sismo (CS), además de la combinación anterior, la resistencia requerida será como mínimo:

U=1.25(CM+CV )±CS

U=0.9CM ±CS

No será necesario considerar acciones de sismo y de viento simultáneamente.

Las estimaciones de los asentamientos diferenciales, flujo plástico del concreto, retracción restringida, la expansión de concretos de retracción compensada o cambios de temperatura deben basarse en una determinación realista de tales efectos durante la vida útil de la estructura.

IV.3.3. RESISTENCIA DE DISEÑOLas resistencias de diseño (∅ Rn) proporcionada por un elemento, sus conexiones con otros elementos, así como sus secciones transversales, en términos de flexión, carga axial, cortante y torsión, deben tomarse como la resistencia nominal calculada de acuerdo con los requisitos y suposiciones de esta Norma, multiplicada por los factores ∅ de reducción de resistencia especificados a continuación.

Flexión sin carga axial 0.90

a) Carga axial de tración con o sin flexión 0.90

-Elementos con refuerzos en espiral 0.75 -Elementos con refuerzo estribos y/o otros 0.70Cortante y torsión 0.85

- flexión, compresión, cortante y aplastamiento 0.65

Carga axial y carga axial con flexión

b) carga axial de compresión con o sin flexión

Concreto estructural simple

Flexión Pura

IV.3.4. RESISTENCIA MINIMA DEL CONCRETO ESTRUCTURALPara el concreto estructural, f’c no debe ser inferior a 170Kg/cm2, salvo para concreto estructural simple (no menor a 140Kg/cm2). No se establece un valor máximo para f’c salvo que se encuentre restringido por alguna



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disposición específica de esta Norma tales como:

Concreto en elementos resistentes a fuerzas inducidas por sismo

La resistencia especificada a la compresión del concreto, f’c, no debe ser menor que 210 Kg/cm2.

La resistencia especificada a la compresión del concreto, f’c, no debe ser mayor que 550 Kg/cm2.

IV.3.5. RESISTENCIA DE DISEÑO PARA EL REFUERZOLos valores de fy y fyt usados en los cálculos de diseño no deben exceder de 5500 Kg/cm2, excepto para los aceros de preesforzado, para los refuerzos transversales en espiral en 10.9.3, el refuerzo por cortante y torsión (no deben exceder a 4200 Kg/cm2). Para los elementos con responsabilidad sísmica (El refuerzo de acero longitudinal y transversal en todos los elementos con responsabilidad sísmica será corrugado y deberá cumplir con las disposiciones de ASTM A 706M. Se permite el empleo de acero de refuerzo ASTM A 615M, grados 280 y 420).

IV.4. DISEÑO DE CONCRETO ARMADOPara el caso de las edificaciones convencionales se suele hacer el dimensionamiento de secciones y establecer cuantías de refuerzo teniendo en cuenta el estado límite último de rotura o agotamiento, lo que se denomina Diseño por Resistencia.

Posteriormente se realiza la comprobación de estos valores para asegurarnos del cumplimiento de estas frente a los estados límites de servicio. Se procede de esta manera ya que se debe tener en cuenta el no poner en riesgo a los ocupantes de estas edificaciones y asegurarnos de que sus componentes estructurales sean capaces de resistir las cargas a las que serán sometidas en su vida útil.

IV.4.1. DISEÑO POR FLEXIONPara el diseño por flexión debemos tener en cuenta de considerar secciones críticas tanto para los momentos negativos (a la cara de los apoyos) como para los momentos positivos (al interior de la luz del elemento). A continuación nombraremos las cuatro hipótesis básicas a tener en cuenta para el diseño por flexión:

Las secciones planas permanecen planas (Hipótesis de Navier). Esta hipótesis se cumple sólo para vigas esbeltas y deja de tener validez para vigas de gran peralte.

No existe deslizamiento entre el acero de refuerzo y el concreto alrededor suyo, es decir las deformaciones en ambos elementos se consideran iguales.

Se puede despreciar la resistencia en tracción del concreto.

Los esfuerzos del acero y concreto pueden ser calculados a partir de sus deformaciones a través de las relaciones constitutivas del acero y



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del concreto.

Como se vio inicialmente, el diseño en concreto armado pasa por la comparación entre las resistencias suministradas versus las resistencias requeridas. Para ello se debe calcular entonces las resistencias nominales y afectarlas por el factor de reducción de carga. En este caso se alcanzará esta resistencia nominal cuando el acero llegue al esfuerzo de fluencia o cuando el concreto llegue a su deformación máxima. El tipo de falla dependerá entonces de la cuantía de acero que se coloque en la sección.

Definimos el término cuantía como la relación entre el área de acero de refuerzo en una sección y el área de la misma:

ρ= Asbd

Donde:

ρ : Cuantía de acero

As : Área de acero de refuerzo

b : Ancho de la sección (base)

d : Peralte efectivo de la sección

A partir de lo mencionado anteriormente podemos establecer las siguientes definiciones:

Falla de Tracción (Sub reforzado): En este caso el acero entra el fluencia antes de que el concreto alcance la deformación máxima εcu. La falla de tracción es dúctil.

Falla Balanceada: Límite entre las fallas de tracción y compresión. Este estado permite calcular la cantidad de acero (Asb) que produce la falla balanceada de una sección. ρmáx=0.75 ρb, según E.060.ρmín :La Norma E060 establece una cuantía mínima tal que se garantice que la resistencia de la sección fisurada sea por lo menos 1.5 veces mayor que el momento flector causante del agrietamiento en dicha sección.

Falla de Compresión: Cuando el concreto alcanza la deformación máxima antes que el acero entre en fluencia. Es un tipo de falla frágil y la Norma no permite este tipo de fallas en elementos que trabajan a flexión.

IV.4.2. DISEÑO POR FLEXOCOMPRESIÓNExisten muchas combinaciones de carga axial y momento flector que pueden agotar la capacidad de una columna dado que el momento nominal de una columna depende de la carga axial y viceversa. Al aumentar las cargas exteriores también lo harán las fuerzas en la sección de la columna produciendo una eventual falla de la misma. Si se previene una falla temprana por cortante, existen tres posibilidades de falla por flexo compresión, estas son:



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Falla a excentricidad constante: Cuando la carga axial y el momento crecen a la misma velocidad.

Falla a carga axial constante: Cuando se incrementa el momento y la carga axial se mantiene casi constante.

Falla a momento constante: Cuando se incrementa la carga axial y el momento flector se mantiene casi constante.

Sabemos que es posible determinar algunas ecuaciones con las que se puede calcular la resistencia de una sección si se tiene la geometría y la distribución del refuerzo o si contamos con las solicitaciones requeridas Pu, Mu también se puede determinar el refuerzo necesario. Estas ecuaciones son bastantes complejas, por lo que se simplifica utilizando un Diagrama de Interacción tanto para el análisis como para el diseño. Estos diagramas describen completamente la resistencia de una sección sometida a flexo compresión y se construyen siguiendo las mismas hipótesis utilizadas para el diseño por flexión. El procedimiento es sencillo, consta básicamente en asumir una sección reforzada y construir el Diagrama de Interacción afectando los valores nominales con el factor Ø y el factor α (correspondiente a la carga axial). Una vez obtenido esto sólo basta con identificar los pares Mu y Pu (obtenidos de las combinaciones) que se encuentren dentro del diagrama de diseño.

Disgrama de interacción nominal y de diseño

IV.4.3. DISEÑO POR CORTANTEE concreto no falla por corte sino por los esfuerzos de tracción diagonal originados por las cargas externas, por lo tanto la resistencia al corte depende de la resistencia en tracción del concreto. Lo ideal es hacer prevalecer la falla por flexión que es una falla dúctil y no súbita como lo es



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una falla por corte (Diseño por Capacidad). La capacidad en corte de una sección reforzada viene dada por el aporte tanto del acero de refuerzo como del concreto, es decir:

∅Vn=∅Vs+∅ Vc ,∅=0.85

Dónde:

Vn:Resistencia nominal a corte

Vc :Resistencia a corte del concreto, Vc=0.53√ f ' cbdVs :Resistencia al corte del estribo perpendicular al eje del elemento

Vs=Av f y d

s

Av :Área del refuerzo por corte, s: espaciamiento del refuerzo.

Podemos concluir que una sección al no resistir las fuerzas cortantes últimas, debe presentar estribos perpendiculares a manera de refuerzo.

IV.5. CONCEPTOS BÁSICOS

1. Resistencia de Fluencia: Resistencia a la fluencia mínima especificada o punto de fluencia del refuerzo. La resistencia a la fluencia o el punto de fluencia deben determinarse en tracción, de acuerdo con las Normas Técnicas Peruanas (NTP) aplicables, con las modificaciones de 3.5 de esta Norma.

2. Resistencia de diseño: Resistencia nominal multiplicada por el factor de reducción de resistencia ∅ que corresponda.

3. Módulo de elasticidad: Relación entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria correspondiente, para esfuerzos de tracción o compresión menores que el límite de proporcionalidad del material.

4. Resistencia especificada a la compresión del concreto (f’c): Resistencia a la compresión del concreto empleada en el diseño y evaluada de acuerdo con las consideraciones del E.060, expresada en MPa. Cuando dicha cantidad esté bajo un signo radical, se quiere indicar sólo la raíz cuadrada del valor numérico, por lo que el resultado está en MPa.

5. Peralte efectivo o Altura útil de la sección (d) La distancia medida desde la fibra extrema en compresión hasta el centroide del refuerzo longitudinal sometido a tracción.

6. Resistencia Nominal: Resistencia de un elemento o una sección transversal calculada con las disposiciones e hipótesis del método de diseño por resistencia de esta Norma, antes de aplicar el factor de



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reducción de resistencia.

V. ACTIVIDADES DESARROLLADAS

V.1. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALESLuego de haber realizado el modelo matemático, posteriormente el análisis estructural, se procede hacer el diseño estructural, teniendo en cuenta los requerimientos mínimos de la norma E.060- Concreto Armado, desde las vigas, losas aligeradas, columnas y cimentación.

El el procedimiento del diseño estructural se realizó en hojas de cálculo, teniendo en consideración todas las ecuaciones de compatibilidad y equilibrio.

Para todos los módulos del proyecto se hizo el mismo procedimiento, de manera de ejemplo se explicará el MODULO 8 – TALLERES.

V.1.1. CARACTERISTICAS: MODULO 8 – TALLERES

Vista 3D del módulo 8 – Talleres



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EJE 1-1 MODULO 8



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PLANTA CORRESPONDIENTE AL MODULO 8

V.2. DISEÑO DE VIGASLas vigas son elementos cuya función principal es la de transmitir las cargas de gravedad hacia las placas y columnas; además cumplen con la función de absorber los esfuerzos generados por las deformaciones laterales de los pórticos en los que se encuentran producidos por los sismos. Las vigas serán diseñadas para resistir esfuerzos de flexión y corte, considerando el efecto de las cargas de gravedad y sismo, para ello consideraremos las siguientes combinaciones:

U=1.4CM+1.7CV

U=1.25(CM+CV )±CS

U=0.9CM ±CS

En el ETABS se hizo estas combinaciones según E.060, y su correspondiente combinación de envolventes:



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A manera de ejemplo se mostrará el diseño de la viga del segundo nivel V-2 (0.32x0.65m)

Envolvente de Momento Flector en tn-m para viga V-2

V.2.1. DISEÑO POR FLEXIÓN Luego del análisis por cargas de gravedad y considerando el efecto del sismo en la estructura se obtiene las resistencias requeridas. A partir de ellas podemos comenzar el diseño por flexión.

a) Acero mínimo

El acero mínimo a colocar en vigas rectangulares tal que el momento resistente sea mayor que el momento de agrietamiento, viene dado por la siguiente fórmula, según Norma E.060:

Asmín=0.70√ f ' cf y

bd=4.56 cm2

b) Acero necesario

Mu (-) = -21.22 Ton-m (Extremo derecho)



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Mu (+) = 15.52 Ton – m (Centro de la Viga)



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Requisitos para armados de vigas sismorresistentes:

7. Deberá existir refuerzo continuo a todo lo largo de la viga, constituido por dos barras tanto en la cara superior como en la inferior.

8. La resistencia a momento positivo (extremo inferior de la barra) en la cara del nudo no debe ser menor que 1/3 de la resistencia a momento negativo (Extremo superior) provista en dicha cara.

2∅ 3/ 4 +1∅ 5 /8 =7.26cm2>1/3∗10.14=3.38cm2

9. La resistencia a momento negativo y positivo en cualquier sección a lo largo de la longitud del elemento deben ser mayores de un cuarto de la máxima resistencia a momento proporcionada en la cara de cualquiera de los nudos.



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DETALLE FINAL DE VIGA

V.3. DISEÑO DE LOSAS ALIGERADASEl uso de losas aligeradas es muy común en nuestro país, siendo estas una variante de las losas nervadas, con la diferencia que los espacios entre viguetas de concreto son completados con bloques de arcilla o ladrillos de techo. El diseño de losas aligeradas se realiza considerando únicamente las cargas de gravedad (muertas y vivas) que actúan sobre ellas, las que originan a su vez esfuerzos de flexión y corte.

Este diseño se hace por vigueta, con un ancho inferior de 0.10m, ancho superior de 0.40m y altura total de h=0.20m, por ello en las zonas de momentos negativos la vigueta se comportará como una viga rectangular de 0.10cm de ancho y en la zona de momentos positivos se comportará como una viga rectangular de 0.40m de ancho.

Dimensiones de una vigueta típica



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Para el análisis de cargas y obtener las resistencias requeridas, se utilizará la siguiente combinación:

U=1.4CM+1.7CV

Se mostrará a manera de ejemplo el diseño de un paño de losa aligerada ubicado entre los ejes B y D del módulo 8.Según el libro de Concreto Armado 1 del Ing. Gianfranco Ottazzi se tiene que “el acero mínimo exigido por la Norma Peruana es muy elevado y la experiencia nos ha demostrado que los aligerados con armaduras negativas por debajo del mínimo exigido en la tabla precedente, se han comportado satisfactoriamente. En este caso puede utilizarse, como alternativa, un acero mínimo igual a 1.3 veces el área de acero requerida por cálculo”.

Diagrama de momento flector (DMF)

V.3.1. Diseño por flexión



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V.3.2. Verificación por corte

V.3.3. Refuerzo por temperatura

V.3.4. Control de FisuraciónLa fisuraciòn es uno de los estados límites de servicio el cual debemos



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controlar al someter los elementos estructurales a esfuerzos de flexión. Debemos recordar que bajo cargas de servicio los esfuerzos en el concreto no deberían exceder de 0.5f`c aproximadamente. Es importante controlar las fisuras para evitar la corrosión en el refuerzo y la sensación de inseguridad para los ocupantes de las edificaciones. Para ello se calcula el valor del parámetro Z, donde Z=fs 3√A∗dc

V.4. DISEÑO DE COLUMNASLas columnas trabajan resistiendo principalmente fuerzas axiales tanto de compresión como de tracción, el diseño de las mismas se hace considerando los efectos de corte, cargas axiales y momentos flectores, a estos últimos dos efectos combinados se le denomina flexo compresión y el diseño es similar al diseño por flexión. Una manera de diferenciar el comportamiento de una columna con una viga es calcular la carga axial que soporta, si Pu<0.1∗Ag∗f ' c (Ag: área bruta de la sección) el elemento deberá diseñarse por flexión, caso contrario se diseñará por flexocompresión. A manera de ejemplo se diseñará la columna C-12 (Cuya sección “T” en área equivale a: 0.45x50m) del módulo 8.

V.4.1. Diseño por flexocompresiónLas columnas serán diseñadas para resistir cargas axiales y esfuerzos de flexión y corte como se mencionó anteriormente, considerando el efecto de las cargas de gravedad y sismo, para ello consideraremos las siguientes combinaciones:

U=1.4CM+1.7CV

U=1.25(CM+CV )+¿−CS

U=0.9CM +¿−CS

Entonces las cargas para el primer piso se tienen:

CARGA P M2 M3



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CM -37.58 -0.107 0.488CV -11.16 -0.062 0.128

SISMXX 67.48 0.448 4.222SISMYY 2.09 9.64 0.036

Cuyas combinaciones son las siguientes:

COMBINACIONESX - X Y - Y

Pu (tn)M2 (tn-

m)M3 (tn-

m)Pu (tn)

M2 (tn-m)

M3 (tn-m)

Comb1 1.4CM+1.7CV 71.59 -0.255 0.901 71.59 0.255 -0.901

comb2 1.25(CM+CV)+CS128.4

1 -0.659 -3.451 63.02 9.851 -0.735comb3 1.25(CM+CV)-CS -6.55 0.236 4.992 58.84 -9.428 -0.806

comb4 0.9CM+CS101.3

1 -0.544 -3.782 35.91 9.736 -0.404comb5 0.9CM-CS -33.66 0.351 4.661 31.74 -9.543 -0.475

Env. min (Pu (+compresión)128.4

1 -0.659 -3.782 71.59 -9.543 -0.901Env. max (Pu (-tracción) -33.66 0.351 4.992 31.74 9.851 -0.404

0.1∗210∗2064=43.35Ton<128.41 Diseño por Flexocompresión

Para el diseño por flexo compresión se utilizarán los Diagramas de interacción, la norma limita la cantidad de acero longitudinal a cuantías entre 1% y 6% del área bruta de la sección. En la figura siguiente se muestran los diagramas de interacción finales para ambas direcciones, para una distribución de refuerzo de 12Ø5/8”, lo que da una cuantía aproximada del 1.20% respetando así las secciones dadas por la Arquitectura y la cuantía mayor a 1%.

Se observa que las cargas aplicadas son básicamente fuerzas axiales, y que en ambos casos la sección presenta gran capacidad para admitir a las cargas últimas a pesar de contar sólo con la cuantía mínima. También se aprecia que el diagrama para momentos flectores con dirección en X es más holgado.



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Diagrama de interacción en la dirección YY

Diagrama de interacción en la dirección XX

V.4.2. Diseño por cortanteLa fuerza cortante de diseño (Vu) será determinada a partir de los momentos nominales (Mn) en los extremos de la luz libre asociados a la fuerza axial (Pu) que de cómo resultado el mayor momento nominal posible. Las resistencias nominales de flexión se determinan a partir del diagrama de interacción respectivo para cada una de las direcciones de análisis.

Vu=(Mninf +Mnsup)/hn<Ø (Vc+Vs)

Donde Mninf y Mnsup son los momentos nominales inferiores y superiores en los extremos de la altura libre “h” de la columna. Hay que tener en cuenta que la Norma limita el refuerzo máximo de acero a la resistencia en corte de una sección con la siguiente expresión:



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Vumax=Ø (Vc+2.1√ f ´ c bwd)=2.6Ø √ f ' cbwd

Si Vu excede el valor de Vumax se deberá aumentar la resistencia del concreto o en su defecto se deberá modificar las dimensiones de la sección de la columna. Esta limitación tiene su razón de ser en el hecho de evitar la falla del concreto comprimido antes de que se inicie la fluencia del refuerzo de acero (estribos).

Al igual que en el diseño por corte de vigas se debe calcular la resistencia aportada tanto por el concreto como por el refuerzo, para el primer caso la Norma propone la siguiente expresión:

Vc=0.53√ f ' c bw d (1+Nu /Ag)



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V.5. DISEÑO DE CIMENTACIÓNLa cimentación es la estructura encargada de transmitir las cargas de los elementos verticales al terreno, estas cargas producen un esfuerzo que no debe ser mayor al esfuerzo admisible del terreno para así evitar asentamientos en el terreno no deseables. Para poder realizar el diseño de la cimentación es necesario tener información acerca de las propiedades del terreno, para lo cual es necesario valernos de un Estudio de Mecánica de Suelos (EMS) a partir del cual podamos elegir el tipo de cimentación adecuada teniendo. Para la elaboración del presente documento se asumieron características correspondientes al terreno donde será ubicado el proyecto y estas son:



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En el siguiente proyecto se tienen diferentes tipos de cimentación como son: zapatas aisladas, zapatas conectadas y zapatas combinadas. A manera de ejemplo se presenta el diseño de la zapata aislada Z-2 la cual recibe a la Columna C-12 (0.37x0.72).



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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VI.1. CONCLUSIONESANALISIS

Para iniciar el análisis sísmico se debió asumir un valor de factor de reducción Rx=3, Ry=8, por tener una edificación en cuyo sistema estructural predominan pórticos en la dirección Y y albañilería en la dirección X; además de considerarla regular. Luego de realizar el análisis correspondiente se corroboraron ambas suposiciones; por un lado el edificio posee una configuración estructural regular tanto en planta como en altura.

El análisis sísmico realizado en los distintos módulos cumplieron con la exigencia del cortante mínimo en la base debe ser mayor o igual al 80% del cortante estático.

El análisis sísmico realizado en los distintos módulos cumplieron con la exigencia de analizarse hasta alcanzar una masa superior al 90% de las masas participantes en ambas direcciones.

Los modelos realizados para representar el “MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS EDUCATIVOS DE LA I.E. 34032 MARTIRES DE RANCAS DE LA LOCALIDAD DE SAN ANTONIO DE RANCAS, DISTRITO DE SIMON BOLIVAR - PASCO - PASCO” cumplen los requisitos de desplazamiento lateral exigidos en la norma E030.

DISEÑO

En cuanto al diseño por corte de las vigas, en la mayoría de los casos, el espaciamiento de los estribos está gobernado por las reglas de confinamiento para vigas sismorresistente.

Las columnas principales del edificio tienen como mínimo una sección transversal cuya área supera los 2000cm2, lo que asegura una adecuada rigidez que mantiene a las columnas lejos de la condición de esbeltez, de la misma forma los efectos de segundo orden pierden importancia al cumplir con los límites de deriva máxima exigidos por la Norma E030.

VI.2. RECOMENDACIONES Los modelos deberían de ser lo mas real posible de tal manera que nos

den resultados reales consecuentemente un buen análisis y un adecuado diseño.

Los resultados debes ser verificados según norma de diseño sismorresistente, tales como: cortante en la base, masas participantes, desplazamientos.

La etapa de modelamiento y análisis estructural es muy importante, ya que un buen diseño dependerá de estos.



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VII.BIBLIOGRAFÍA

10. Reglamento Nacional de Edificaciones-2009.

11. NDS E.030 Diseño Sismorresistente.

12. E.060 Diseño de Concreto Armado.

13. E.070 Albañilería.

14. Normas Técnicas para el Diseño de Locales de Educación Básica regular Primaria - Secundaria – 2009.

15. Apuntes del curso concreto armado I – Gianfranco Ottazzi Pasino-2012.



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INFORME DE PRACTICAS PRE-PROFESIONALES EN INGENIERIA CIVIL-3