dic-2007 Diseño estructural Residencia Rodríguez Velarde
Memorias Técnicas de
Diseño Estructural
Dueño : Dr. José Anibal Rodriguez y Dra. Isis Cecilia Velarde de Rodriguez
Ingeniero Civil : Ing. Tania Croston
Idoneidad : 97-006-055
Proyecto : Remodelación de Residencia unifamiliar con un alto
Descripción : Estas memorias técnicas comprenden, el análisis estructural de una
residencia unifamiliar con planta baja, una losa y techo.
La estructura está compuesta por marcos principales de concreto reforzado,
el primer alto es una losa de viguetas en una dirección apoyadas sobre los
los marcos principales, el techo es de carriolas con tejas romanas y el sistema
de fundaciones de zapatas aisladas cuadradas reforzadas en ambas
direcciones con vigas sísmicas de concreto reforzado igualmente.
Referencia : Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá REP-04.
Norma del Instituto Americano del Concreto ACI 318-05.
Para el modelo de la estructura se utilizó el programa ETABS 9.0.7
Ing. Tania Croston
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Contenido
1. Ubicación del Proyecto,
2. Propiedades de los materiales,
3. Sistema Estructural,
4. Consideraciones Especiales de Análisis y Diseño,
5. Cargas,
6. Diseño de techo,
7. Diseño de zapatas,
8. Diseño de escalera,
9. Detalles de vigas,
10. Detalles de columnas,
11. Detalle de losa,
12. Detalles constructivos sobre vigas y columnas de amarre,
13. Datos de salida del ETABS,
14. Detalle de armado de acero de refuerzo,
15. Detalles de vigas sísmicas,
Ing. Tania Croston
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1. Ubicación del Proyecto
La residencia unifamiliar se encuentra localizada a costado de la calle Matilde Obarrio de Mallet
en el corregimiento de San Francisco, Distrito de Panamá, en la provincia de Panamá.
La figura a continuación muestra su ubicación regional.
2. Propiedades de los materiales
Concreto estructural con un f'c = 4,000 psi
Acero de refuerzo para barras #3 grado 40 y para el resto grado 60.
3. Sistema Estructural
El sistema estructural consiste en marco estructurales momento resistente de concreto reforzado.
La columnas y vigas de la edificación suministran la resistencia necesaria para las diferentes
combinaciones de cargas según el ACI 318-05 y el REP-04.
4. Consideraciones Especiales de Análisis y Diseño
El sistema estructural se analiza integralmente utilizando el programa ETABS 9.0.7 Non Linear.
Se consideran las combinaciones de cargas recomendadas en el ACI 318-05, con las
modificaciones del REP-04.
Ing. Tania Croston
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5. Cargas
Cargas muertas
2
TECHO: 1.29 KN/m KN/m2
De acuerdo a la Tabla 2.1 del REP
Tejas de arcilla tipo romana 0.95
Lámina de zinc cal 26 0.10
Lámina aislante 0.04
De acuerdo a la Tabla 2.2 del REP
C/R (canales de acero y gypsum) 0.20
2
PISOS: 2.10 KN/m
De acuerdo a la Tabla 2.3 del REP
Relleno de mortero de 25mm 0.60
Mosaico sobre relleno de mortero de 300mm x 300mm 1.50
2
PAREDES: 1.50 KN/m
De acuerdo a la Tabla 2.4 del REP
Bloques huecos de cemento de 100mm 1.00
Repello ambas caras 0.50
Cargas vivas
TECHO
De acuerdo a la la sección 2.3.9 del REP
Condición 1. Techos con cargas mínimas para techo
2
Cargas vivas mínimas para techo (Lr) Lr = 0.925 KN/m
2
Lr = R1R2 ≥ 0.6 KN/m
2
Area tributaria en m del miembro
2
At = 5 * 5 = 25 m
Inclinación del techo en mm/mm o razón alto/luz por 32 para arco o domo
F= 0.25 * 1 = 0.25
Factores de reducción (R1 R2)
R1 = 0.925
R2 = 1
Condición 2. Techos con cuadrillas pequeñas de mantenimiento
Para techos planos, inclinados o curvos en los que la cuadrilla de mantenimiento se
limite a 4 personas y solamente se utilice equipo de mano liviano, L r = 0.25KN/m 2
si el área tributaria no excede 5m2. Si A t >5m 2, la carga viva mínima será:
2
Lr = 0.35 KN/m
Ing. Tania Croston
5.
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Condición 3. Techos especiales
2
Techos para paseos (Lr) = 3 KN/m
2
Techos para jardines o reunión (Lr) = 5 KN/m
Residencia de una o dos familias
Toda área excepto balcones y altillos 2 KN/m2
Cargas de viento
Velocidad básica del viento V 115 km/h
Factor de dirección del viento Kd 1
Para el ACI 318
Factor de importancia 1
Para una categoría de II
Categoría de exposición B
Coeficiente de presión de velocidad Kz o Kh 0.57
Para sistemas primarios de edif y otras estruc.
Factor topográfico Kzt 1
No existen cerros, colinas o acantilados
Factor de ráfaga G o Gf 0.85
Para estructuras rígidas
Clasificación de encierro Edificación parcialmente cerrada
Presión de velocidad qz 356.56 N/m2
qh: presión de velocidad a la altura promedio del techo
Coeficiente de presión de interna GCpi 0.55 -0.55
Coeficiente de presión de externa Cp Según figura 3.2 del REP 2004
Coeficiente de fuerza Cf Ver Tabla 3.8 según
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2 2
Cargas de techo para el modelo en ETABS kg/m kg/m
128.5 35
Area CM (kg)
Columnas Dimensiones (m) CV (kg) LIVE
tributaria DDS
A1 1.25 1.45 1.81 233 63
A3 1.25 2.90 3.63 466 127
A5 1.25 3.30 4.13 530 144
A6 1.25 1.85 2.31 297 81
B1 2.75 1.45 3.99 512 140
B3 2.75 2.90 7.98 1025 279
B5 2.75 3.30 9.08 1166 318
B6 2.75 1.85 5.09 654 178
C1 2.35 0.90 2.12 272 74
C2 2.35 2.45 5.76 740 202
C4 2.35 4.30 10.11 1298 354
C6 3.05 1.85 5.64 725 197
D1 0.85 0.90 0.77 98 27
D2 0.85 2.85 2.42 311 85
D4 0.85 4.30 0.70 2.75 5.58 717 195
E4 0.70 0.45 0.32 40 11
E5 1.55 2.30 3.57 458 125
E6 1.55 1.85 2.87 368 100
Peso Propio
TECHO Area 121.9 m2
CM = 1.64 Ton Espesor
LOSA Area 85.36 m2 0.1 m
CM = 37.76 Ton Viguetas
COLUMNAS 0.1 m (ancho)
CM = 21.62 Ton 0.2 m (alto)
VIGAS CM = 19.76 Ton
CM total = 83.86 Ton
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Cálculos de los factores sísmicos según el REP-2004
Coeficientes de Aceleración Categoría de Desempeño Sísmico
Ciudad Aa Av Categoría según la Tabla 1-1
Aguadulce 0.14 0.14 Av I ó II III IV
Aligandí 0.19 0.19 Av ≤ 0.05 A A A
Almirante 0.21 0.21 0.05 ≤ Av < 0.10 B B C
Bocas del Toro 0.21 0.21 0.10 ≤ Av < 0.15 C C D
Boquete 0.18 0.18 0.15 ≤ Av < 0.20 C D D
Changuinola 0.24 0.24 0.20 ≤ Av D D E
Chepo 0.20 0.20
Chiriquí Grande 0.18 0.18
Chitré 0.15 0.15
Chorrera 0.13 0.13
Colón 0.15 0.15
Concepción 0.22 0.22
Coronado 0.12 0.12
David 0.21 0.21
El Real 0.22 0.22
El Valle 0.12 0.12
Jaqué 0.22 0.22
La Palma 0.21 0.21
Las Tablas 0.17 0.17
Panamá 0.15 0.15
Penonomé 0.11 0.11
Portobelo 0.17 0.17
Puerto Armuelles 0.25 0.25
Puerto Obaldía 0.21 0.21
Santiago 0.15 0.15
Soná 0.17 0.17
Tonosí 0.20 0.20
TABLA 4.1.4.2.3A
Valores de Fa como función de condiciones de sitio e intensidad del movimiento
Tipo de Perfil Intensidad de movimiento, Aa
de Suelo ≤ 0.10 g 0.20 g 0.30 g 0.40 g ≥ 0.50 g
A 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80
B 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
C 1.20 1.20 1.10 1.10 1.00
D 1.60 1.40 1.20 1.20 1.00
E 2.50 1.70 1.20 1.20 a
F a a a a a
NOTA: a) Se llevarán acabo investigaciones geotécnicas específicas del sitio y análisis dinámicos de
respuesta del sitio. b) Estudios específicos requeridos según la Sección 4.2.2.4.3 pueden resultar en
valores más altos de Av que los que aparecen en los mapas de amenaza, así como también las provisiones
de la sección 4.2.6
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Suelo tipo: D
Aa= 0.15 Av= 0.15
0.10 g 1.60
0.15 g x
0.20 g 1.40
Fa= 1.50 Ca=Fa*Aa= 0.225
TABLA 4.1.4.2.3B
Valores de Fv como función de condiciones de sitio e intensidad del movimiento
Tipo de Perfil Intensidad de movimiento, Aa
de Suelo ≤ 0.10 g 0.20 g 0.30 g 0.40 g ≥ 0.50 g
A 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80
B 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
C 1.70 1.60 1.50 1.40 1.30
D 2.40 2.00 1.80 1.60 1.50
E 3.50 3.20 2.80 2.40 a
F a a a a a
NOTA: a) Se llevarán acabo investigaciones geotécnicas específicas del sitio y análisis dinámicos de
respuesta del sitio. b) Estudios específicos requeridos según la Sección 4.2.2.4.3 pueden resultar en
valores más altos de Av que los que aparecen en los mapas de amenaza, así como también las provisiones
de la sección 4.2.6
Suelo tipo: D Cv=Fv*Av= 0.330
Av= 0.15
0.10 g 2.40 Cv= 0.330
0.15 g x 0.400 1.20
0.20 g 2.00 0.330 x
Fv= 2.20 0.300 1.30
Cu= 1.27
TABLA 4.2.3.3
Coeficiente para el límite superior de período calculado
Coeficiente sísmico (Cv) Coeficiente sísmico (Cu)
≥ 0.40 1.20
0.30 1.30
0.20 1.40
0.15 1.50
0.10 1.70
0.05 1.70
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Cálculo del Cortante Basal:
De la tabla 4.2.2.2 SISTEMAS ESTRUCTURALES
Para Sistema de Marcos momento resistente : marco de momento ordinarios de concreto reforzado
R= 3.00 W= 145.00 TON (Peso total del edificio)
De acuerdo al artículo 4.2.3.3 Determinación de Período.
CT= 0.030
hn= 7.70 mts
Ca=Fa*Aa= 0.225 n= 2 No. De Pisos incluyendo la base
Cv=Fv*Av= 0.330
Cu= 1.27
Ta = CT ⋅ (3.28 ⋅ hn)3/ 4 0.338 seg To= 0.591 seg Período de transición
T=Cu*Ta= 0.429 seg Período fundamental aproximado
Cs UBC FACTOR
0.083 2.26
2.5⋅ Ca =
Csmax = 0.188 Cs= 0.188
R
1 .2 C v
Cs = = 0.232 V = C s ⋅W = 27.19 TON Cortante de diseño
R ⋅T 2/3
Ve= 81.56 TON Cortante elástico
k
Nivel h (m) wi (ton) hi (m) wihi Cvx (ton) Vdxi(ton)
w ⋅h k
C vx = n
x x
∑i=1
w i ⋅ hik
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Detalles adicionales del techo
Como vigas de techo se utilizarán carriolas dobles 8 x 2 cal 16 como vigas de techo. Con carriolas 6 x 2 cal 16
espaciadas a 0.60m centro a centro, con arriostres a colocados en el en centro del claro cuando la longitud libre
sea superior a 2m.
Colocación de arriostres
Para luces menores de 8.00 metros suficientes con arriostrar a la mitad del claro (@L/2).
Los arriostramientos (tensores o alineadores) general-mente consisten de:
a) Platinas de 1/8” x ½” o 1” de ancho soldadas a los patines superiores e inferiores de las carriolas.
b) Barras de acero lisas de ½” de diámetro enroscadas en sus extremos, con sus respectivas tuercas,
que van ancladas diagonalmente a las carriolas, tal como se muestran en el esquema.
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12.
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Planta de techo
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Detalle de refuerzo de zapatas individuales
Columna
Nivel de Suelo Natural
0.30m
Viga Sísmica
1.20m mín.
t Zapata
AS (A/D)
BXL
Planta de zapatas
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15.
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8. Diseño de Escalera
ancho: 1.20 m fy= 4200 kgf/cm2
claro libre: 2.40 m fc= 280 kgf/cm2
espesor: 0.25 m rec= 2.5 cm
W concreto: 2500.00 kgf/m3 6.13 KN/m2 d= 22.5 cm
CM= 8.23 KN/m2
CV= 2.00 KN/m2
Wu= 17.90 KN/m β1 f' c
Mu= 12.89 kN-m suponiendo una viga simplemente apoyada 0.85 ≤ 280
131473.15 kgf-cm 0.85 280< fc ≤ 560
As= 1.55 cm2 0.65 > 560
ρ= 0.0006
ρ min = 0.0032 nunca menor que = 0.0033
ρ max = 0.0214 ρb= 0.0286
As a usar = 8.61 cm2 cantidad de barras # 4: 6.7
espaciadas a
Construir losa de 0.25m de espesor con un recubrimiento de 2.5cm, utilizar 7 barras No.4 espaciadas a 18cm.
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Planta de Columnas de nivel de fundaciones a nivel de losa
Planta de Columnas de nivel de losa a nivel de techo
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11. Detalle de losa
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12. Detalles constructivos sobre vigas y columnas de amarre
Fig. 1 Intersección en planta de cimientos de paredes
Fig. 2 Secciones transversales de cimientos de paredes
Fig. 3 Detalles típicos de columnas de amarre
Fig.4 Detalles típicos de vigas de amarre
Fig. 5 Refuerzo alrededor de puertas
Fig. 6 Refuerzo alrededor de ventanas
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13. Datos de salida del ETABS
ETABS v9.0.7 File:CASA Units:Kgf-cm Noviembre 30, 2007 16:38 PAGE 1
C O N C R E T E C O L U M N D E S I G N O U T P U T (ACI 318-02)
BIAXIAL P-M INTERACTION AND SHEAR DESIGN OF COLUMN-TYPE ELEMENTS
STORY COLUMN SECTION STATION <-------------------REQUIRED REINFORCING------------------->
ID LINE ID ID LONGITUDINAL COMBO SHEAR22 COMBO SHEAR33 COMBO
TECHO C61 CT15X30 0.000 5.300 U044 0.038 U058 0.023 U058
TECHO C61 CT15X30 115.000 4.500 U001 0.038 U058 0.023 U058
TECHO C61 CT15X30 230.000 4.500 U001 0.038 U058 0.023 U058
LOSA C61 C30X30 0.000 9.290 U001 0.069 U044 0.041 U058
LOSA C61 C30X30 134.600 9.290 U001 0.069 U044 0.041 U058
LOSA C61 C30X30 269.200 13.011 U044 0.069 U044 0.041 U058
VS C61 C30X30 0.000 9.290 U001 0.050 U058 0.038 U058
VS C61 C30X30 15.000 9.290 U001 0.050 U058 0.038 U058
VS C61 C30X30 30.000 9.290 U001 0.050 U058 0.038 U058
TECHO C65 CT15X30 0.000 5.504 U044 0.038 U058 0.023 U058
TECHO C65 CT15X30 115.000 4.500 U001 0.038 U058 0.023 U058
TECHO C65 CT15X30 230.000 4.500 U001 0.038 U058 0.023 U058
LOSA C65 C30X30 0.000 9.290 U001 0.066 U044 0.060 U044
LOSA C65 C30X30 134.600 9.290 U001 0.066 U044 0.060 U044
LOSA C65 C30X30 269.200 14.041 U044 0.066 U044 0.060 U044
VS C65 C30X30 0.000 9.290 U001 0.051 U058 0.038 U058
VS C65 C30X30 15.000 9.290 U001 0.051 U058 0.038 U058
VS C65 C30X30 30.000 9.290 U001 0.051 U058 0.038 U058
TECHO C67 CT15X30 0.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
TECHO C67 CT15X30 115.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
TECHO C67 CT15X30 230.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
LOSA C67 C30X30 0.000 9.290 U001 0.045 U058 0.097 U048
LOSA C67 C30X30 134.600 9.290 U001 0.045 U058 0.097 U048
LOSA C67 C30X30 269.200 9.290 U001 0.038 U058 0.038 U058
VS C67 C30X30 0.000 9.290 U001 0.044 U044 0.068 U044
VS C67 C30X30 15.000 9.290 U001 0.044 U044 0.068 U044
VS C67 C30X30 30.000 9.290 U001 0.044 U044 0.068 U044
TECHO C69 CT15X30 0.000 4.500 U001 0.038 U058 0.019 U058
TECHO C69 CT15X30 115.000 4.500 U001 0.038 U058 0.019 U058
TECHO C69 CT15X30 230.000 4.500 U001 0.038 U058 0.019 U058
LOSA C69 C30X30 0.000 9.290 U001 0.048 U044 0.038 U058
LOSA C69 C30X30 134.600 9.290 U001 0.048 U044 0.038 U058
LOSA C69 C30X30 269.200 9.290 U001 0.048 U044 0.038 U058
VS C69 C30X30 0.000 9.290 U001 0.092 U044 0.038 U058
VS C69 C30X30 15.000 9.290 U001 0.092 U044 0.038 U058
VS C69 C30X30 30.000 9.290 U001 0.092 U044 0.038 U058
TECHO C73 CT15X30 0.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
TECHO C73 CT15X30 115.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
TECHO C73 CT15X30 230.000 4.500 U001 0.038 U058 0.025 U058
Ing. Tania Croston
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VS B192 VS30X30 294.760 0.000 U001 0.047 U048
VS B198 VS30X30 15.240 0.019 U044 0.055 U048
VS B198 VS30X30 72.680 0.019 U044 0.051 U048
VS B198 VS30X30 130.120 0.019 U044 0.048 U048
VS B198 VS30X30 187.560 0.019 U044 0.045 U048
VS B198 VS30X30 245.000 0.019 U044 0.041 U048
VS B198 VS30X30 302.440 0.019 U044 0.044 U048
VS B198 VS30X30 359.880 0.019 U044 0.047 U048
VS B198 VS30X30 417.320 0.019 U044 0.050 U048
VS B198 VS30X30 474.760 0.019 U044 0.054 U048
VS B199 VS30X30 15.240 0.021 U044 0.058 U048
VS B199 VS30X30 68.930 0.021 U044 0.055 U048
VS B199 VS30X30 122.620 0.021 U044 0.051 U048
VS B199 VS30X30 176.310 0.021 U044 0.048 U048
VS B199 VS30X30 230.000 0.021 U044 0.046 U048
VS B199 VS30X30 283.690 0.021 U044 0.049 U048
VS B199 VS30X30 337.380 0.021 U044 0.053 U048
VS B199 VS30X30 391.070 0.021 U044 0.056 U048
VS B199 VS30X30 444.760 0.021 U044 0.059 U048
VS B205 VS30X30 15.240 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 72.964 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 130.689 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 188.413 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 246.138 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 303.862 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 361.587 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 419.311 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 477.036 0.022 U044 0.038 U058
VS B205 VS30X30 534.760 0.022 U044 0.038 U058
VS B206 VS30X30 15.240 0.000 U001 0.094 U048
VS B206 VS30X30 61.747 0.000 U001 0.096 U048
VS B206 VS30X30 108.253 0.000 U001 0.098 U048
VS B206 VS30X30 154.760 0.000 U001 0.101 U048
VS B209 VS30X30 15.240 0.000 U001 0.089 U048
VS B209 VS30X30 61.747 0.000 U001 0.091 U048
VS B209 VS30X30 108.253 0.000 U001 0.094 U048
VS B209 VS30X30 154.760 0.000 U001 0.097 U048
VS B210 VS30X30 15.240 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 72.964 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 130.689 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 188.413 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 246.138 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 303.862 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 361.587 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 419.311 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 477.036 0.017 U044 0.038 U058
VS B210 VS30X30 534.760 0.017 U044 0.038 U058
VS B211 VS30X30 15.240 0.015 U044 0.083 U048
VS B211 VS30X30 61.747 0.015 U044 0.086 U048
VS B211 VS30X30 108.253 0.015 U044 0.088 U048
VS B211 VS30X30 154.760 0.015 U044 0.091 U048
VS B212 VS30X30 15.240 0.018 U044 0.102 U048
VS B212 VS30X30 70.000 0.018 U044 0.104 U048
Ing. Tania Croston
40.
dic-2007 Diseño estructural Residencia Rodríguez Velarde
VS B212 VS30X30 124.760 0.018 U044 0.107 U048
VS B215 VS30X30 15.240 0.017 U044 0.066 U048
VS B215 VS30X30 71.144 0.017 U044 0.063 U048
VS B215 VS30X30 127.048 0.017 U044 0.062 U048
VS B215 VS30X30 182.952 0.017 U044 0.065 U048
VS B215 VS30X30 238.856 0.017 U044 0.069 U048
VS B215 VS30X30 294.760 0.017 U044 0.072 U048
VS B216 VS30X30 15.240 0.019 U044 0.039 U048
VS B216 VS30X30 72.964 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 130.689 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 188.413 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 246.138 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 303.862 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 361.587 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 419.311 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 477.036 0.019 U044 0.038 U058
VS B216 VS30X30 534.760 0.019 U044 0.039 U048
Ing. Tania Croston
41.
dic-2007 Diseño estructural Residencia Rodríguez Velarde
14. Detalles de Armado del Acero de refuerzo
Detalles de doblado de ganchos
Detalle de nudos de columnas
de PB y 2° Piso.
Ing. Tania Croston