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DISPOSICIÓN DE MATERIALES
EJECUCIÓN Y FALLAS
JUAN-LUIS MENARES
CONCEPTOS INICIALES
ELEMENTOS: Cada una de las partes que constituye una estructura y que posee una función
resistente dentro del conjunto.
Tales como: Vigas, Pilares, Cadenas, Sobre cimientos, Fundaciones, Losas o Muros de Corte.
PIEZAS: Unidades que constituyen un elemento estructural, pudiendo ser independientes o
parte de una solución.
Tales como Barras, Estribos, Alambres, Ladrillos, Áridos, Cemento, Madera o Cubiertas
CONEXIÓN: Encuentro de elementos que permiten definir una solución estructural y dar un
correcto desempeño ante solicitaciones –trabazón-.
Tales como: Marcos rígidos, retículas, estereométricas, Pilotes y encuentros en general.
UNIÓN: Soluciones que permiten definir o consolidar una conexión de elementos mediante
piezas o aditivos de pega.
Tales como uniones apernadas, soldaduras, pega, clavado o amarras.
REVISIÓN DEL ORIGEN DE LAS FALLAS
EL ORIGEN DE LAS FALLAS PUEDE ATRIBUIRSE A UNA O MAS DE LAS SIGUIENTES
A.- LAS NORMAS RELATIVAS A LAS UNIONES NO SE CUMPLIERON EN PROYECTO
B.- LAS SOLICITACIONES PREVISTAS PARA LA UNIÓN ERAN MENORES A LAS QUE
REALMENTE EXITIERON
C.- LA NORMATIVA NO GARANTIZÓ LA SEGURIDAD (PÉRDIDA DE VIGENCIA O
IMPRECISIONES)
FALLAS EN UNIONES
LO VULNERABLE DE LAS UNIONES QUEDA PATENTE EN LOS TERREMOTOS, DONDE SE
MANIFIESTAN LAS FALLAS DE MATERIALES ERRADAMENTE DISPUESTOS.
MEDIANTE EL ANALISIS DE FALLAS RESCATAREMOS LECCIONES PERTINENTES A LA
RESISTENCIA DE MATERIALES ANTE ESFUERZOS DINÁMICOS
UNA GRIETA DE ORIENTACIÓN DIAGONAL ESCALONADA SIGUIENDO LAS SUPERFICIES
DE CONTACTO DE LAS JUNTAS CON LOS LADRILLOS DENOTA FALLAS DE ADHERENCIA
DEBIDO A MALA CALIDAD DE LOS MORTEROS.
CUANDO EL ALBAÑIL LEVANTA UN MURO CADA VEZ QUE FORMA UNA HILADA, A LO
LARGO DE ELLA EXTIENDE UN TENDEL DE MORTERO Y ASIENTA LOS LADRILLOS DE LA
HILADA SUPERIOS. HAY UN TIEMPO ENTRE EL CONTACTO DE AMBAS HILADAS CON LA
JUNTA. A MAYOR ESPERA EL MORTERO PERDERÁ PLASTICIDAD Y SU ADHERENCIA.
JUNTAS DE HORMIGONADO
ES LA REANUDACIÓN DEL HORMIGONADO DESPUÉS
DE UNA INTERRUPCIÓN QUE HAYA PERMITIDO EL
ENDURECIMIENTO DEL HORMIGÓN COLOCADO
PREVIAMENTE.
UBICACIÓN DE LAS JUNTAS
LAS JUNTAS DE HORMIGONADO SE UBICAN, EN
GENERAL, PERPENDICULARMENTE A LAS TENSIONES
PRINCIPALES DE COMPRESIÓN Y EN LAS ZONAS EN
QUE LAS TENSIONES DE TRACCIÓN O DE CORTE SON
NULAS O LAS MENORES POSIBLES
a) EL HORMIGÓN QUE LA RECIBIRÁ DEBE SER CON
LA MENOR CANTIDAD DE AGUA POSIBLE.
b) LA COMPACTACIÓN DEBE REALIZARSE HASTA EL
EXTREMO FINAL.
c) LA SUPERFICIE DEBE SER REGULAR, EVITANDO
LOS EXCESOS DE LECHADA Y MORTERO EN LOS
CASOS DE JUNTAS DE CORTE HORIZONTAL.
FORMACIÓN DE LA JUNTA
EN MUROS Y PILARES
LA JUNTA DE TRABAJO DEBE SER
HORIZONTAL Y UBICARSE 0,2 Ó 0,3 M
MÁS ABAJO DEL NIVEL INFERIOR DE
LOS ELEMENTOS HORIZONTALES O
INCLINADOS EN QUE ÉSTOS SE
APOYAN EN LOSAS Y VIGAS
LAS JUNTAS DE HORMIGONADO DEBEN UBICARSE
APROXIMADAMENTE A UNA DISTANCIA
DE UN CUARTO DE LA LUZ, PASADO EL APOYO, Y SU
DIRECCIÓN INCLINADA A 45º
EN MUROS
LA JUNTA DE HORMIGONADO DEBE SER
HORIZONTAL Y QUEDAR MÍNIMO 0,1 M MÁS
ABAJO DEL NIVEL SUPERIOR DEL VANO
EN CRUCES Y ENCUENTRO DE VIGAS
LA JUNTA DEBE UBICARSE EN LA VIGA QUE SE
HORMIGONARÁ POSTERIORMENTE, A UNA
DISTANCIA IGUAL AL DOBLE DEL ANCHO DE LA
VIGA QUE SE ESTÁ HORMIGONANDO
CRUCE
SE TIENE UN CRUCE CUANDO UN ELEMENTO
PROSIGUE AL OTRO LADO DE LA CONEXIÓN
ENCUENTRO
EL ENCUENTRO SE PRODUCE CUANDO EL
ELEMENTO NO PROSIGUE MÁS ALLÁ DE LA
CONEXIÓN
UNIONES EN HORMIGÓN ARMADO
A CONTINUACIÓN DEFINIREMOS LAS PRINCIPALES UNIONES DEL HORMIGÓN ARMADO
A TENER PRESENTES EN EL ESTUDIO DE CASOS.
JUNTA
ES LA UNIÓN DE HORMIGÓN FRESCO CON HORMIGONES ENDURECIDOS –CON MAYOR
TIEMPO DE FRAGUADO-
EMPALME
ES LA UNIÓN DE UNA BARRA DE ACERO CON OTRA PARA FINES DE CONSOLIDACIÓN O
EXTENSIÓN DE LA ARMADURA DEL HORMIGÓN –SUELE SER POR TRASLAPE-
ANCLAJE
ES LA UNIÓN DE ACERO CON HORMIGÓN CON FINES DE AMARRE DE ELEMENTOS
MEDIANTE LONGITUDES APROPIADAS DE ADHERENCIA –ROCE-
TRASLAPE
ES EL EMPALME DE BARRAS MEDIANTE MONTA Y AMARRE DE EXTREMOS EN UNA
LONGITUD ADECUADA QUE MAYORE ADHERENCIA
VIBRADO
MEDIANTE MEDIOS MECÁNICOS LA MEZCLA VERTIDA DE HORMIGÓN ES VIBRADA CON LOS
SIGUIENTES OBJETIVOS.
Para acomodar el hormigón y extraer
el aire atrapado
Para lograr una mayor densidad,
compactación y homogeneidad
Mayor Unión o Adherencia
con la Armadura
Mayor calidad de las Juntas de
Construcción, durabilidad y terminación
VIBRACIÓN ADECUADA
EL VIBRADO DEBE CONSIDERAR LA S
SIGUIENTES
1.- SUMERGIR RÁPIDAMENTE EL VIBRADOR
2.- EXTRAERLO LENTAMENTE 1” A 2” POR SEG.
3.- VIBRAR ALINEADO AL SENTIDO PRINCIPAL
DEL ELEMENTO.
4.- NO TOCAR EN NINGÚN CASO LA
ARMADURA
O EL MOLDAJE, NI VIBRAR FUERA
5.- ESTABLECER UNA MALLA DE VIBRACIONES
PARALELA
ESFUERZOS ESTRUCTURALES
COMPRESIÓN: Capacidad de resistencia de un elemento a cargas de aplastamiento. Los
cimientos trabajan a la compresión por que resisten las cargas de la edificación.
TRACCIÓN: Actuación de fuerzas en direcciones contrarias, que tienden a producir el
estiramiento. Se mide tal como la compresión en kg/cm². Resisten la tracción el acero y la
madera, el hormigón armado precisamente porque tiene acero en su interior)
FLEXIÓN: La flexión es una forma de esfuerzo en que intervienen los dos tipos de trabajo
recién estudiados compresión y tracción. una viga que recibe carga se dice que trabaja a la
flexión,
PANDEO: Se llama así a una brusca curvatura fuera de su eje que sufre el pilar o la barra y
que generalmente termina en su ruptura. El pandeo se produce al comprimir un elemento
esbelto longitudinalmente. Las fuerzas al trasladarse en línea recta a lo largo del eje, se
anulan o contrarrestan en punto intermedio del paramento, antes de alcanzar fundación.
CORTE O CIZALLE: Un elemento se halla sometido a corte cuando dos fuerzas transversales
y contrarias a su plano mayor, tenderán a desgarrar la superficie del mismo. Por lo general
se manifiesta en grietas colineales a la línea de empuje o en 45º -entre esquinas-
FALLAS EN JUNTA DE HORMIGONADO
Junta de hormigón fallada a lo largo
de zona con barras mal traslapadas
Junta de hormigón fallada
al interior de una vivienda
Junta de hormigón fallada con
líneas de filtración de líquidos
Muro volcado y falla en conexión de pilar y viga, a causa de una
junta mal ejecutada –grieta horizontal aislada y espontánea-
Falla y desplazamiento
EMPALMES, ANCLAJES Y RECUBRIMIENTO DEL ACERO
Para lograr el funcionamiento integrado del hormigón con el acero es necesario que se genere
fuerzas de adherencia en la superficie de contacto de los 2 materiales.
Son las fuerzas de adherencia el mecanismo básico de transferencia de las solicitaciones que
actúan desde el hormigón hacia el acero de refuerzo, y desde el acero de refuerzo hacia el
hormigón.
EMPALMES DE VARILLAS DE ACERO
Mientras el hormigón, por su consistencia plástica en estado fresco, puede tener las
dimensiones continuas que el diseño estructural requiera, las dimensiones longitudinales
comerciales de las barras de acero pueden ser insuficientes para cubrir las necesidades
de los elementos. En dichos casos será necesario empalmar algunas barras, colocados de
manera continua, para asegurar el comportamiento de cada sección de estructural
La discontinuidad del acero de refuerzo puede atentar contra la capacidad resistente de la
estructura, por lo que se requeriría de algún mecanismo de transferencia de los esfuerzos de
una varilla hacia otra. Por lo general SOLDADURA, UNION ENROSCADA o TRASLAPE
El traslape de varillas es el mecanismo de empalme de mayor uso en nuestro medio. En
principio las 2 varillas deben cruzarse una longitud apropiada para que el acero
transmita esfuerzos al hormigón por adherencia, y este último los restituya a la otra
varilla, sin acumular esfuerzos elevados de tracción en el hormigón, pues estos últimos
provocarían una fisuración extensa, con sus consecuencias indeseables
ANCLAJES
A partir del sitio en que la barra de acero alcanza su esfuerzo máximo –encuentros- , se debe
desarrollar un mecanismo de anclaje en el hormigón para asegurar su funcionamiento
adecuado. Las alternativas utilizadas son
- Anclaje por desarrollo de la longitud de la varilla dentro del hormigón.
- Ganchos de anclaje dentro del hormigón en el extremo de la varilla
- Anclaje mecánico de la varilla a través de dispositivos especiales.
Los códigos permiten combinar técnicamente varias de las alternativas de anclaje antes
mencionadas.
El desarrollo del anclaje se requiere en las dos o más direcciones para evitar la generación
de intersticios inadecuados para el escurrimiento libre del hormigón –NIDOS-
FALLAS EN ANCLAJES
Colapso de viga por defectos de
anclaje
Detalle de ganchos desprendidos.
Son permitidos, pero vulnerables
Falla hormigón en encuentro
saturado de ganchos de anclaje
Grieta de corte en albañilería
Desplome de muro Catedral
de Valdivia. La armadura de
murallas no estaba anclada al
sobrecimiento
Cuando se empalma una columna, lo ideal es hacerlo en los dos tercios centrales (empalme A).
Sin embargo, a veces se empalman en la parte inferior de la columna (empalme B y C), lo que
no es recomendable ya que debilita esa sección. En el caso que se hagan los empalmes B ó C,
la longitud de empalme deberá aumentar en 30% y 70% respectivamente, la distancia entre
estribos disminuirá en estos puntos para suplir la inevitable pérdida de resistencia
LONGITUD DE EMPALME EN COLUMNAS
LO CORRECTO ES EVITAR LA DISPOSICIÓN ERRADA DE LOS EMPALMES EN FORMA PARALELA O
EN CERCANÍA AL NIVEL DE PISO, PARA EVITAR GRIETAS. LAS SOLUCIONES PRESENTADAS SON
PROPIAS DEL OFICIO EN EDIFICIOS PARTICULARES DONDE EL PRESUPUESTO OBLIGA REPARAR
El acero superior debe empalmarse en el centro de la viga; y los inferiores, cerca de los
extremos. En el caso de usar empalmes inadecuados, se debe aumentar la longitud del
traslape obtenida para el tipo A en un 30% y el B en 70%. Cerca de la zona de traslape
se aumentará levemente la distancia entre estribos.
LONGITUD DE EMPALME EN VIGAS:
FALLAS EN EMPALMES DE BARRAS TRASLAPADAS
Rotura de una cadena en zona
de traslapos paralelos
Falla a la compresión de pilares en
zona de traslapos paralelos y NIDOS
Pandeo de barras por
falta de estribos
Doblado y de Barras
(curvas y anclaje)
Cuando se dobla una barra, se debe cumplir con un diámetro mínimo de doblado y con una
longitud mínima del extremo doblado. El primero nos garantiza que se pueda doblar la
barra sin fisuras, y el segundo, asegura un adecuado anclaje del refuerzo en el hormigón
En obra, generalmente se dobla el fierro con tubo y trampa, para lo cual se deben
respetar ciertas distancias mínimas, es decir, las distancias del tubo a la trampa, que nos
aseguren un adecuado procedimiento de doblado
Para el doblado de fierros -curvas, anclajes, horquillas o estribos- se utiliza bancos que
pueden ser de fierro o de madera con cubierta metálica o de tablones.
En bancos con cubierta metálica estas piezas se confeccionan soldando trozos de fierro
ubicados estratégicamente de manera que se produzcan apoyos precisos para lograr el
doblado adecuado (mínimo aproximado: 4 diámetros en estribos, 6 diámetros en barra)
LONGITUD DE DESARROLLO
Es la longitud que se requiere embeber a una varilla de acero dentro del hormigón, para
alcanzar los esfuerzos especificados en el diseño
Factores que Influyen en la Longitud de Desarrollo
FLUENCIA: Mientras mayor sea el esfuerzo de fluencia, se requerirá proporcionalmente una
mayor longitud de desarrollo
Esfuerzo de fluencia: Es el esfuerzo para el
cual termina la proporcionalidad entre
elesfuerzo y la deformación
ÁREA DE BARRAS: Cuanto mayor sea la sección transversal de la varilla, ejercerá una mayor
fuerza, y se necesitará proporcionalmente una mayor longitud de desarrollo
PERÍMETRO DE BARRAS : Mientras mayor sea el perímetro, existirá una mayor superficie de
hormigón en la que se desarrolle adherencia, por lo que se requerirá menor longitud de
desarrollo
RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL HORMIGÓN: Cuanto mayor sea la resistencia a tracción del
hormigón se podrán desarrollar esfuerzos más altos de adherencia, por lo que se requerirá
menor longitud de desarrollo
En consideración a los criterios expuestos una fórmula basica para el cálculo de la longitud
de desarrollo, que incluye todos los factores, sería:
Donde:
Ld: longitud de desarrollo
α: coeficiente de proporcionalidad
Fy: esfuerzo de fluencia del acero
Ab: área de una varilla
Pb: perímetro de la varilla
ft: resistencia a la tracción del hormigón
Dado que la resistencia a la tracción del
hormigón es proporcional a la raíz
cuadrada de
su resistencia a la compresión, se tendría
la siguiente modificación
La longitud básica de desarrollo para barras con resaltes, en tracción, debe calcularse,
pero EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 30 CM –TRACCIONADA-
EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 20 CM –COMPRIMIDA-
La longitud básica de desarrollo Ld para barras corrugadas en compresión debe calcularse
como la mayor de las siguientes expresiones:
RECUBRIMIENTO DEL ACERO
Con el objeto de que el acero pueda desarrollar los esfuerzos de adherencia con el
hormigón que le rodea, y que además se encuentre adecuadamente protegido del medio
ambiente, la norma especifica recubrimientos mínimos de hormigón para el acero –basados
en la norma americana ACI Reinforced Concrete Design Manual-
Se debe tomar en cuenta que este recubrimiento se mide desde la cara exterior del
estribo. A continuación, se presenta un cuadro resumen con los recubrimientos:
Barras poco recubiertas,
dobladas por corte sísmico
FALLAS POR BAJO RECUBRIMIENTO
Falla en empalme poco recubierto
Sismo Valdivia 1960
Pandeo de barras de acero
en encuentro mal recubierto
Recubrimiento desprendido ante
oxidación por bajo espesor
Recubrimiento desprendido por
falta de vibrado
Llamamos configuración a un conjunto de
características que tiene todo estructura y que,
según como se ha diseñado, definirá el
comportamiento del edificio ante las cargas
gravitatorias o las cargas sísmicas.
CONFIGURACION HORIZONTAL
Lo configuración se refiere a la forma del
edificio en su conjunto, a su tamaño,
naturaleza y ubicación de los elementos
resistentes y no estructurales.
Estructuras Irregulares:
Irregularidad de masa La Masa de un piso es mayor que el 150% de la masa
de un piso adyacente
Irregularidad de rigidez Piso blando, esbeltez estructural bajo plantas
estructuralmente compactas o de menor altura
Se forman rotulas y falla al corte.
Irregularidad de geometría Dimensión de salientes en planta es mayor al 150%
de volumen adyacente (·)
Irregularidad torsional Con losas rígidas, que el desplazamiento de algún
entrepiso exceda el 50%
Irregularidad de diafragma Evitar losas superiores con discontinuidades (·)
La IRREGULARIDAD significa un diseño mucho
mas largo en tiempo y dedicación y por
consecuencia mas costo. Las estructuras
regulares no necesitan tanto trabajo como las
irregulares. La experiencia muestra que los
edificaciones de configuración irregular rara
vez muestran eficacia a comparación con las
regulares. La irregularidad también pide al
diseño conexiones especiales y otro tipo de
miembros mas fuertes y caros.
Se ha hablado de la necesidad de
proyectar plantas estructurales
regulares, con el fin de poder predecir su
comportamiento y efectos estáticos
equivalentes.
En la figura se ilustran, en forma
cualitativa, las disposiciones en planta
que resultan recomendables y las que
son inconvenientes.
CIMIENTOS DE AMARRE Y JUNTAS DE DILATACIÓN
MUROS DE CORTE
Los muros de corte, también conocidos como placas: son paredes de hormigón armado –por
Lo general- que dada su mayor dimensión en una dirección –ancho de importancia- dan en
aquella orientación una gran resistencia y rigidez ante movimientos laterales principalmente
sísmicos o bien –si procediere- viento, rellenos o marea.
LECTURA DE PLANOS ESTRUCTURALES
Los Planos Estructurales son una representación gráfica de elementos estructurales.
permiten guiarnos en la materialización de cualquier obra, por tal motivo, debe
tener el orden secuencial del proceso constructivo, haciendo constar, cada etapa de
manera general, mostrando además los detalles de cada elemento estructural que la
conforma o que se construyen conjuntamente
CONTENIDO
PLANTA DE FUNDACIONES CIMIENTO Y SOBRECIMIENTOS: Puntos –zapata- o
fundación corrida – envigado-
PLANTA DE ESTRUCTURAS PARAMENTOS VERTICALES:, muros de corte, pilares, y
sus armaduras.
PLANTA DE CUBIERTA TECHUMBRE: Cerchas en planta o bien envigado de
cielos y armadura de losas
ELEVACIÓN ESTRUCTURAL MUROS Y ARMADO atención a anclaje, empalme,
traslapo, estribos, ganchos y piezas en general
DETALLE ESTRUCTURAL PIEZAS Y UNIONES vistas en sección –sin contexto- que
consolidan los elementos anteriormente vistos
CORTES VISTA INTERIOR de los diferentes elementos estructurales
que conforman la estructura general.
FORMATO
Es el tamaño de la hoja o papel del
Plano, en el que se representan los
elementos de construcción, está
definido por su ancho y su alto. Las
medidas más comunes en nuestro
medio son las del Formato ISO,
Serie A –antiguo DIN A-
La escala es la proporción en la que se ha reducido el tamaño real del diseño, en el
plano. Señala en cuanto se reducen las medidas reales para dibujarlas en el plano. Las
medidas del plano pequeño se indican de la siguiente manera:
ESC 1/N ó 1: N
Donde:
N representa en cuanto se ha reducido el plano real y se lee:
UNO EN N (También UNO es a N)
ESCALA
EJEMPLOS:
1. Se tiene un plano a escala 1:200, quiere decir que cada
centímetro del plano representa 200 cm (2 metros)
sobre el terreno.
2. Un plano a escala 1:50 representa que cada centímetro
de dibujo corresponde a 50 centímetros (medio metro)
sobre el terreno.
3. Un plano topográfico de escala 1:20,000 representa por
cada centímetro, 20,000 centímetros (200 metros).
El escalímetro es una regla triangular que presenta seis caras e indica directamente los
tamaños sobre el terreno, según la escala respectiva. Por ejemplo si medimos en el
plano una escala de 1:100, el escalímetro nos indica directamente que cada centímetro
corresponde a un metro.
ESCALÍMETRO
Deben estar en el ángulo inferior derecho de la lámina, con posibilidades de ampliación
hacia la izquierda y hacia arriba –existen varios tipos según norma DIN. Su tamaño está
en función de las dimensiones de la lámina. Debe contener las siguientes indicaciones:
· TITULO: Clase de dibujo (croquis, anteproyecto, proyecto, etc)
· CONTENIDO Distintas proyecciones de la edificación (ubicación, planta,
primer piso, etc)
· GUIAS Norte, Escala, Rol, Fecha, Dibujante y Proyectista, otros
· El número del plano ubicado en la parte inferior derecha
RÓTULOS
NOMENCLATURA DE ENFIERRADURA EN
PLANOS
F ø8 @ 22 cm
F = Fierro –si son estribos se antepone E-
Ø8 = Diámetro 8 mm
@ 22 = Cada 22 cm desde el eje
s = postura superior fierros –i inferior-
NOTA: Puede anteponerse el numero de barras
Algunos prefieren reemplazar el numero del plano en el rótulo (lamina 1 de …) por una
sigla inicial del tipo de plano: arquitectura (A-1;A-2); estructuras: (E-1;E-2) instalaciones
sanitarias: (IS-1;IS-2); instalaciones eléctricas (IE-1;IE-2).
Se indicarán otros aspectos en función de la institución a la cual se presentan:
Municipio, Ministerio, etc. Acompañarán el nombre del profesional o empresa y el
propietario.
DETALLES
Cortes de los cimientos: donde puede
observarse la
profundidad de la zanja, la altura del
sobrecimiento y el
fierro, si se ha previsto.
Columnas: que generalmente se encuentran
en la intersección de
los ejes en la planta de funaciones o en planta
de estructura
Zapatas: indicando profundidad, altura,
posición de las
columnas, etc.
A continuación se presenta un detalle de la
representación de los
distintos tipos de suelo.
Las partes principales que componen un
plano son las siguientes:
• Ejes
• Acotaciones
• Nombre de los espacios
• Representación gráfica
• Tipos de planos
• Clave y número de plano
• Escala
• Norte
• Simbología y especificaciones
INTERPRETACIÓN
DE PLANOS
Ejes
Los ejes son líneas punteadas con una
numeración consecutiva por un lado.
Y con letras por el otro eje.
ACOTACIONES
Las acotaciones son líneas que aparecen
enseguida de los
ejes.
Las acotaciones son líneas continuas y se
dividen en:
• Cotas generales
• Cotas parciales
• Cotas específicas
Las cotas generales proporcionan la
distancia total del área a construir.
Las cotas parciales están en el renglón de
abajo de las cotas generales y proporcionan la
distancia entre los ejes.
Las cotas específicas proporcionan las medidas
de vanos y espesores
Planta de cimentación donde se indica el tipo de cimentación de la obra.
EJEMPLOS
Plano estructural contiene la información al detalle de los elementos estructurales
como columnas, pilares, muros y lozas. Puede sumar al de fundaciones
Detalles de vigas de la planta de entrepiso y azotea.
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Fallas estructurales terremotos

  • 1. DISPOSICIÓN DE MATERIALES EJECUCIÓN Y FALLAS JUAN-LUIS MENARES
  • 2. CONCEPTOS INICIALES ELEMENTOS: Cada una de las partes que constituye una estructura y que posee una función resistente dentro del conjunto. Tales como: Vigas, Pilares, Cadenas, Sobre cimientos, Fundaciones, Losas o Muros de Corte. PIEZAS: Unidades que constituyen un elemento estructural, pudiendo ser independientes o parte de una solución. Tales como Barras, Estribos, Alambres, Ladrillos, Áridos, Cemento, Madera o Cubiertas CONEXIÓN: Encuentro de elementos que permiten definir una solución estructural y dar un correcto desempeño ante solicitaciones –trabazón-. Tales como: Marcos rígidos, retículas, estereométricas, Pilotes y encuentros en general. UNIÓN: Soluciones que permiten definir o consolidar una conexión de elementos mediante piezas o aditivos de pega. Tales como uniones apernadas, soldaduras, pega, clavado o amarras.
  • 3. REVISIÓN DEL ORIGEN DE LAS FALLAS EL ORIGEN DE LAS FALLAS PUEDE ATRIBUIRSE A UNA O MAS DE LAS SIGUIENTES A.- LAS NORMAS RELATIVAS A LAS UNIONES NO SE CUMPLIERON EN PROYECTO B.- LAS SOLICITACIONES PREVISTAS PARA LA UNIÓN ERAN MENORES A LAS QUE REALMENTE EXITIERON C.- LA NORMATIVA NO GARANTIZÓ LA SEGURIDAD (PÉRDIDA DE VIGENCIA O IMPRECISIONES)
  • 4. FALLAS EN UNIONES LO VULNERABLE DE LAS UNIONES QUEDA PATENTE EN LOS TERREMOTOS, DONDE SE MANIFIESTAN LAS FALLAS DE MATERIALES ERRADAMENTE DISPUESTOS. MEDIANTE EL ANALISIS DE FALLAS RESCATAREMOS LECCIONES PERTINENTES A LA RESISTENCIA DE MATERIALES ANTE ESFUERZOS DINÁMICOS UNA GRIETA DE ORIENTACIÓN DIAGONAL ESCALONADA SIGUIENDO LAS SUPERFICIES DE CONTACTO DE LAS JUNTAS CON LOS LADRILLOS DENOTA FALLAS DE ADHERENCIA DEBIDO A MALA CALIDAD DE LOS MORTEROS. CUANDO EL ALBAÑIL LEVANTA UN MURO CADA VEZ QUE FORMA UNA HILADA, A LO LARGO DE ELLA EXTIENDE UN TENDEL DE MORTERO Y ASIENTA LOS LADRILLOS DE LA HILADA SUPERIOS. HAY UN TIEMPO ENTRE EL CONTACTO DE AMBAS HILADAS CON LA JUNTA. A MAYOR ESPERA EL MORTERO PERDERÁ PLASTICIDAD Y SU ADHERENCIA.
  • 5. JUNTAS DE HORMIGONADO ES LA REANUDACIÓN DEL HORMIGONADO DESPUÉS DE UNA INTERRUPCIÓN QUE HAYA PERMITIDO EL ENDURECIMIENTO DEL HORMIGÓN COLOCADO PREVIAMENTE. UBICACIÓN DE LAS JUNTAS LAS JUNTAS DE HORMIGONADO SE UBICAN, EN GENERAL, PERPENDICULARMENTE A LAS TENSIONES PRINCIPALES DE COMPRESIÓN Y EN LAS ZONAS EN QUE LAS TENSIONES DE TRACCIÓN O DE CORTE SON NULAS O LAS MENORES POSIBLES a) EL HORMIGÓN QUE LA RECIBIRÁ DEBE SER CON LA MENOR CANTIDAD DE AGUA POSIBLE. b) LA COMPACTACIÓN DEBE REALIZARSE HASTA EL EXTREMO FINAL. c) LA SUPERFICIE DEBE SER REGULAR, EVITANDO LOS EXCESOS DE LECHADA Y MORTERO EN LOS CASOS DE JUNTAS DE CORTE HORIZONTAL. FORMACIÓN DE LA JUNTA
  • 6. EN MUROS Y PILARES LA JUNTA DE TRABAJO DEBE SER HORIZONTAL Y UBICARSE 0,2 Ó 0,3 M MÁS ABAJO DEL NIVEL INFERIOR DE LOS ELEMENTOS HORIZONTALES O INCLINADOS EN QUE ÉSTOS SE APOYAN EN LOSAS Y VIGAS LAS JUNTAS DE HORMIGONADO DEBEN UBICARSE APROXIMADAMENTE A UNA DISTANCIA DE UN CUARTO DE LA LUZ, PASADO EL APOYO, Y SU DIRECCIÓN INCLINADA A 45º
  • 7. EN MUROS LA JUNTA DE HORMIGONADO DEBE SER HORIZONTAL Y QUEDAR MÍNIMO 0,1 M MÁS ABAJO DEL NIVEL SUPERIOR DEL VANO EN CRUCES Y ENCUENTRO DE VIGAS LA JUNTA DEBE UBICARSE EN LA VIGA QUE SE HORMIGONARÁ POSTERIORMENTE, A UNA DISTANCIA IGUAL AL DOBLE DEL ANCHO DE LA VIGA QUE SE ESTÁ HORMIGONANDO CRUCE SE TIENE UN CRUCE CUANDO UN ELEMENTO PROSIGUE AL OTRO LADO DE LA CONEXIÓN ENCUENTRO EL ENCUENTRO SE PRODUCE CUANDO EL ELEMENTO NO PROSIGUE MÁS ALLÁ DE LA CONEXIÓN
  • 8. UNIONES EN HORMIGÓN ARMADO A CONTINUACIÓN DEFINIREMOS LAS PRINCIPALES UNIONES DEL HORMIGÓN ARMADO A TENER PRESENTES EN EL ESTUDIO DE CASOS. JUNTA ES LA UNIÓN DE HORMIGÓN FRESCO CON HORMIGONES ENDURECIDOS –CON MAYOR TIEMPO DE FRAGUADO- EMPALME ES LA UNIÓN DE UNA BARRA DE ACERO CON OTRA PARA FINES DE CONSOLIDACIÓN O EXTENSIÓN DE LA ARMADURA DEL HORMIGÓN –SUELE SER POR TRASLAPE- ANCLAJE ES LA UNIÓN DE ACERO CON HORMIGÓN CON FINES DE AMARRE DE ELEMENTOS MEDIANTE LONGITUDES APROPIADAS DE ADHERENCIA –ROCE- TRASLAPE ES EL EMPALME DE BARRAS MEDIANTE MONTA Y AMARRE DE EXTREMOS EN UNA LONGITUD ADECUADA QUE MAYORE ADHERENCIA
  • 9. VIBRADO MEDIANTE MEDIOS MECÁNICOS LA MEZCLA VERTIDA DE HORMIGÓN ES VIBRADA CON LOS SIGUIENTES OBJETIVOS. Para acomodar el hormigón y extraer el aire atrapado Para lograr una mayor densidad, compactación y homogeneidad Mayor Unión o Adherencia con la Armadura Mayor calidad de las Juntas de Construcción, durabilidad y terminación VIBRACIÓN ADECUADA EL VIBRADO DEBE CONSIDERAR LA S SIGUIENTES 1.- SUMERGIR RÁPIDAMENTE EL VIBRADOR 2.- EXTRAERLO LENTAMENTE 1” A 2” POR SEG. 3.- VIBRAR ALINEADO AL SENTIDO PRINCIPAL DEL ELEMENTO. 4.- NO TOCAR EN NINGÚN CASO LA ARMADURA O EL MOLDAJE, NI VIBRAR FUERA 5.- ESTABLECER UNA MALLA DE VIBRACIONES PARALELA
  • 10. ESFUERZOS ESTRUCTURALES COMPRESIÓN: Capacidad de resistencia de un elemento a cargas de aplastamiento. Los cimientos trabajan a la compresión por que resisten las cargas de la edificación. TRACCIÓN: Actuación de fuerzas en direcciones contrarias, que tienden a producir el estiramiento. Se mide tal como la compresión en kg/cm². Resisten la tracción el acero y la madera, el hormigón armado precisamente porque tiene acero en su interior) FLEXIÓN: La flexión es una forma de esfuerzo en que intervienen los dos tipos de trabajo recién estudiados compresión y tracción. una viga que recibe carga se dice que trabaja a la flexión, PANDEO: Se llama así a una brusca curvatura fuera de su eje que sufre el pilar o la barra y que generalmente termina en su ruptura. El pandeo se produce al comprimir un elemento esbelto longitudinalmente. Las fuerzas al trasladarse en línea recta a lo largo del eje, se anulan o contrarrestan en punto intermedio del paramento, antes de alcanzar fundación. CORTE O CIZALLE: Un elemento se halla sometido a corte cuando dos fuerzas transversales y contrarias a su plano mayor, tenderán a desgarrar la superficie del mismo. Por lo general se manifiesta en grietas colineales a la línea de empuje o en 45º -entre esquinas-
  • 11. FALLAS EN JUNTA DE HORMIGONADO Junta de hormigón fallada a lo largo de zona con barras mal traslapadas Junta de hormigón fallada al interior de una vivienda Junta de hormigón fallada con líneas de filtración de líquidos Muro volcado y falla en conexión de pilar y viga, a causa de una junta mal ejecutada –grieta horizontal aislada y espontánea- Falla y desplazamiento
  • 12. EMPALMES, ANCLAJES Y RECUBRIMIENTO DEL ACERO Para lograr el funcionamiento integrado del hormigón con el acero es necesario que se genere fuerzas de adherencia en la superficie de contacto de los 2 materiales. Son las fuerzas de adherencia el mecanismo básico de transferencia de las solicitaciones que actúan desde el hormigón hacia el acero de refuerzo, y desde el acero de refuerzo hacia el hormigón. EMPALMES DE VARILLAS DE ACERO Mientras el hormigón, por su consistencia plástica en estado fresco, puede tener las dimensiones continuas que el diseño estructural requiera, las dimensiones longitudinales comerciales de las barras de acero pueden ser insuficientes para cubrir las necesidades de los elementos. En dichos casos será necesario empalmar algunas barras, colocados de manera continua, para asegurar el comportamiento de cada sección de estructural
  • 13. La discontinuidad del acero de refuerzo puede atentar contra la capacidad resistente de la estructura, por lo que se requeriría de algún mecanismo de transferencia de los esfuerzos de una varilla hacia otra. Por lo general SOLDADURA, UNION ENROSCADA o TRASLAPE El traslape de varillas es el mecanismo de empalme de mayor uso en nuestro medio. En principio las 2 varillas deben cruzarse una longitud apropiada para que el acero transmita esfuerzos al hormigón por adherencia, y este último los restituya a la otra varilla, sin acumular esfuerzos elevados de tracción en el hormigón, pues estos últimos provocarían una fisuración extensa, con sus consecuencias indeseables
  • 14. ANCLAJES A partir del sitio en que la barra de acero alcanza su esfuerzo máximo –encuentros- , se debe desarrollar un mecanismo de anclaje en el hormigón para asegurar su funcionamiento adecuado. Las alternativas utilizadas son - Anclaje por desarrollo de la longitud de la varilla dentro del hormigón. - Ganchos de anclaje dentro del hormigón en el extremo de la varilla - Anclaje mecánico de la varilla a través de dispositivos especiales. Los códigos permiten combinar técnicamente varias de las alternativas de anclaje antes mencionadas. El desarrollo del anclaje se requiere en las dos o más direcciones para evitar la generación de intersticios inadecuados para el escurrimiento libre del hormigón –NIDOS-
  • 15. FALLAS EN ANCLAJES Colapso de viga por defectos de anclaje Detalle de ganchos desprendidos. Son permitidos, pero vulnerables Falla hormigón en encuentro saturado de ganchos de anclaje Grieta de corte en albañilería Desplome de muro Catedral de Valdivia. La armadura de murallas no estaba anclada al sobrecimiento
  • 16. Cuando se empalma una columna, lo ideal es hacerlo en los dos tercios centrales (empalme A). Sin embargo, a veces se empalman en la parte inferior de la columna (empalme B y C), lo que no es recomendable ya que debilita esa sección. En el caso que se hagan los empalmes B ó C, la longitud de empalme deberá aumentar en 30% y 70% respectivamente, la distancia entre estribos disminuirá en estos puntos para suplir la inevitable pérdida de resistencia LONGITUD DE EMPALME EN COLUMNAS LO CORRECTO ES EVITAR LA DISPOSICIÓN ERRADA DE LOS EMPALMES EN FORMA PARALELA O EN CERCANÍA AL NIVEL DE PISO, PARA EVITAR GRIETAS. LAS SOLUCIONES PRESENTADAS SON PROPIAS DEL OFICIO EN EDIFICIOS PARTICULARES DONDE EL PRESUPUESTO OBLIGA REPARAR
  • 17. El acero superior debe empalmarse en el centro de la viga; y los inferiores, cerca de los extremos. En el caso de usar empalmes inadecuados, se debe aumentar la longitud del traslape obtenida para el tipo A en un 30% y el B en 70%. Cerca de la zona de traslape se aumentará levemente la distancia entre estribos. LONGITUD DE EMPALME EN VIGAS: FALLAS EN EMPALMES DE BARRAS TRASLAPADAS Rotura de una cadena en zona de traslapos paralelos Falla a la compresión de pilares en zona de traslapos paralelos y NIDOS Pandeo de barras por falta de estribos
  • 18. Doblado y de Barras (curvas y anclaje) Cuando se dobla una barra, se debe cumplir con un diámetro mínimo de doblado y con una longitud mínima del extremo doblado. El primero nos garantiza que se pueda doblar la barra sin fisuras, y el segundo, asegura un adecuado anclaje del refuerzo en el hormigón En obra, generalmente se dobla el fierro con tubo y trampa, para lo cual se deben respetar ciertas distancias mínimas, es decir, las distancias del tubo a la trampa, que nos aseguren un adecuado procedimiento de doblado
  • 19. Para el doblado de fierros -curvas, anclajes, horquillas o estribos- se utiliza bancos que pueden ser de fierro o de madera con cubierta metálica o de tablones. En bancos con cubierta metálica estas piezas se confeccionan soldando trozos de fierro ubicados estratégicamente de manera que se produzcan apoyos precisos para lograr el doblado adecuado (mínimo aproximado: 4 diámetros en estribos, 6 diámetros en barra)
  • 20. LONGITUD DE DESARROLLO Es la longitud que se requiere embeber a una varilla de acero dentro del hormigón, para alcanzar los esfuerzos especificados en el diseño Factores que Influyen en la Longitud de Desarrollo FLUENCIA: Mientras mayor sea el esfuerzo de fluencia, se requerirá proporcionalmente una mayor longitud de desarrollo Esfuerzo de fluencia: Es el esfuerzo para el cual termina la proporcionalidad entre elesfuerzo y la deformación ÁREA DE BARRAS: Cuanto mayor sea la sección transversal de la varilla, ejercerá una mayor fuerza, y se necesitará proporcionalmente una mayor longitud de desarrollo PERÍMETRO DE BARRAS : Mientras mayor sea el perímetro, existirá una mayor superficie de hormigón en la que se desarrolle adherencia, por lo que se requerirá menor longitud de desarrollo RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL HORMIGÓN: Cuanto mayor sea la resistencia a tracción del hormigón se podrán desarrollar esfuerzos más altos de adherencia, por lo que se requerirá menor longitud de desarrollo
  • 21. En consideración a los criterios expuestos una fórmula basica para el cálculo de la longitud de desarrollo, que incluye todos los factores, sería: Donde: Ld: longitud de desarrollo α: coeficiente de proporcionalidad Fy: esfuerzo de fluencia del acero Ab: área de una varilla Pb: perímetro de la varilla ft: resistencia a la tracción del hormigón Dado que la resistencia a la tracción del hormigón es proporcional a la raíz cuadrada de su resistencia a la compresión, se tendría la siguiente modificación La longitud básica de desarrollo para barras con resaltes, en tracción, debe calcularse, pero EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 30 CM –TRACCIONADA- EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 20 CM –COMPRIMIDA-
  • 22. La longitud básica de desarrollo Ld para barras corrugadas en compresión debe calcularse como la mayor de las siguientes expresiones:
  • 23. RECUBRIMIENTO DEL ACERO Con el objeto de que el acero pueda desarrollar los esfuerzos de adherencia con el hormigón que le rodea, y que además se encuentre adecuadamente protegido del medio ambiente, la norma especifica recubrimientos mínimos de hormigón para el acero –basados en la norma americana ACI Reinforced Concrete Design Manual- Se debe tomar en cuenta que este recubrimiento se mide desde la cara exterior del estribo. A continuación, se presenta un cuadro resumen con los recubrimientos:
  • 24. Barras poco recubiertas, dobladas por corte sísmico FALLAS POR BAJO RECUBRIMIENTO Falla en empalme poco recubierto Sismo Valdivia 1960 Pandeo de barras de acero en encuentro mal recubierto Recubrimiento desprendido ante oxidación por bajo espesor Recubrimiento desprendido por falta de vibrado
  • 25. Llamamos configuración a un conjunto de características que tiene todo estructura y que, según como se ha diseñado, definirá el comportamiento del edificio ante las cargas gravitatorias o las cargas sísmicas. CONFIGURACION HORIZONTAL Lo configuración se refiere a la forma del edificio en su conjunto, a su tamaño, naturaleza y ubicación de los elementos resistentes y no estructurales.
  • 26. Estructuras Irregulares: Irregularidad de masa La Masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso adyacente Irregularidad de rigidez Piso blando, esbeltez estructural bajo plantas estructuralmente compactas o de menor altura Se forman rotulas y falla al corte. Irregularidad de geometría Dimensión de salientes en planta es mayor al 150% de volumen adyacente (·) Irregularidad torsional Con losas rígidas, que el desplazamiento de algún entrepiso exceda el 50% Irregularidad de diafragma Evitar losas superiores con discontinuidades (·)
  • 27. La IRREGULARIDAD significa un diseño mucho mas largo en tiempo y dedicación y por consecuencia mas costo. Las estructuras regulares no necesitan tanto trabajo como las irregulares. La experiencia muestra que los edificaciones de configuración irregular rara vez muestran eficacia a comparación con las regulares. La irregularidad también pide al diseño conexiones especiales y otro tipo de miembros mas fuertes y caros.
  • 28. Se ha hablado de la necesidad de proyectar plantas estructurales regulares, con el fin de poder predecir su comportamiento y efectos estáticos equivalentes. En la figura se ilustran, en forma cualitativa, las disposiciones en planta que resultan recomendables y las que son inconvenientes. CIMIENTOS DE AMARRE Y JUNTAS DE DILATACIÓN
  • 29. MUROS DE CORTE Los muros de corte, también conocidos como placas: son paredes de hormigón armado –por Lo general- que dada su mayor dimensión en una dirección –ancho de importancia- dan en aquella orientación una gran resistencia y rigidez ante movimientos laterales principalmente sísmicos o bien –si procediere- viento, rellenos o marea.
  • 30. LECTURA DE PLANOS ESTRUCTURALES Los Planos Estructurales son una representación gráfica de elementos estructurales. permiten guiarnos en la materialización de cualquier obra, por tal motivo, debe tener el orden secuencial del proceso constructivo, haciendo constar, cada etapa de manera general, mostrando además los detalles de cada elemento estructural que la conforma o que se construyen conjuntamente CONTENIDO PLANTA DE FUNDACIONES CIMIENTO Y SOBRECIMIENTOS: Puntos –zapata- o fundación corrida – envigado- PLANTA DE ESTRUCTURAS PARAMENTOS VERTICALES:, muros de corte, pilares, y sus armaduras. PLANTA DE CUBIERTA TECHUMBRE: Cerchas en planta o bien envigado de cielos y armadura de losas ELEVACIÓN ESTRUCTURAL MUROS Y ARMADO atención a anclaje, empalme, traslapo, estribos, ganchos y piezas en general DETALLE ESTRUCTURAL PIEZAS Y UNIONES vistas en sección –sin contexto- que consolidan los elementos anteriormente vistos CORTES VISTA INTERIOR de los diferentes elementos estructurales que conforman la estructura general.
  • 31. FORMATO Es el tamaño de la hoja o papel del Plano, en el que se representan los elementos de construcción, está definido por su ancho y su alto. Las medidas más comunes en nuestro medio son las del Formato ISO, Serie A –antiguo DIN A-
  • 32. La escala es la proporción en la que se ha reducido el tamaño real del diseño, en el plano. Señala en cuanto se reducen las medidas reales para dibujarlas en el plano. Las medidas del plano pequeño se indican de la siguiente manera: ESC 1/N ó 1: N Donde: N representa en cuanto se ha reducido el plano real y se lee: UNO EN N (También UNO es a N) ESCALA EJEMPLOS: 1. Se tiene un plano a escala 1:200, quiere decir que cada centímetro del plano representa 200 cm (2 metros) sobre el terreno. 2. Un plano a escala 1:50 representa que cada centímetro de dibujo corresponde a 50 centímetros (medio metro) sobre el terreno. 3. Un plano topográfico de escala 1:20,000 representa por cada centímetro, 20,000 centímetros (200 metros).
  • 33. El escalímetro es una regla triangular que presenta seis caras e indica directamente los tamaños sobre el terreno, según la escala respectiva. Por ejemplo si medimos en el plano una escala de 1:100, el escalímetro nos indica directamente que cada centímetro corresponde a un metro. ESCALÍMETRO Deben estar en el ángulo inferior derecho de la lámina, con posibilidades de ampliación hacia la izquierda y hacia arriba –existen varios tipos según norma DIN. Su tamaño está en función de las dimensiones de la lámina. Debe contener las siguientes indicaciones: · TITULO: Clase de dibujo (croquis, anteproyecto, proyecto, etc) · CONTENIDO Distintas proyecciones de la edificación (ubicación, planta, primer piso, etc) · GUIAS Norte, Escala, Rol, Fecha, Dibujante y Proyectista, otros · El número del plano ubicado en la parte inferior derecha RÓTULOS
  • 34. NOMENCLATURA DE ENFIERRADURA EN PLANOS F ø8 @ 22 cm F = Fierro –si son estribos se antepone E- Ø8 = Diámetro 8 mm @ 22 = Cada 22 cm desde el eje s = postura superior fierros –i inferior- NOTA: Puede anteponerse el numero de barras
  • 35. Algunos prefieren reemplazar el numero del plano en el rótulo (lamina 1 de …) por una sigla inicial del tipo de plano: arquitectura (A-1;A-2); estructuras: (E-1;E-2) instalaciones sanitarias: (IS-1;IS-2); instalaciones eléctricas (IE-1;IE-2). Se indicarán otros aspectos en función de la institución a la cual se presentan: Municipio, Ministerio, etc. Acompañarán el nombre del profesional o empresa y el propietario.
  • 36. DETALLES Cortes de los cimientos: donde puede observarse la profundidad de la zanja, la altura del sobrecimiento y el fierro, si se ha previsto. Columnas: que generalmente se encuentran en la intersección de los ejes en la planta de funaciones o en planta de estructura
  • 37. Zapatas: indicando profundidad, altura, posición de las columnas, etc. A continuación se presenta un detalle de la representación de los distintos tipos de suelo.
  • 38. Las partes principales que componen un plano son las siguientes: • Ejes • Acotaciones • Nombre de los espacios • Representación gráfica • Tipos de planos • Clave y número de plano • Escala • Norte • Simbología y especificaciones INTERPRETACIÓN DE PLANOS Ejes Los ejes son líneas punteadas con una numeración consecutiva por un lado. Y con letras por el otro eje.
  • 39. ACOTACIONES Las acotaciones son líneas que aparecen enseguida de los ejes. Las acotaciones son líneas continuas y se dividen en: • Cotas generales • Cotas parciales • Cotas específicas Las cotas generales proporcionan la distancia total del área a construir. Las cotas parciales están en el renglón de abajo de las cotas generales y proporcionan la distancia entre los ejes. Las cotas específicas proporcionan las medidas de vanos y espesores
  • 40. Planta de cimentación donde se indica el tipo de cimentación de la obra. EJEMPLOS
  • 41. Plano estructural contiene la información al detalle de los elementos estructurales como columnas, pilares, muros y lozas. Puede sumar al de fundaciones
  • 42. Detalles de vigas de la planta de entrepiso y azotea.