concreto reforzado1-1

8/8/2019 CONCRETO REFORZADO1-1

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FACULTAD DEARQUITECTURA


CONSTRUCCION IICONSTRUCCION IICONSTRUCCION IICONSTRUCCION II

ARQ. MARTIN ENRIQUE PANIAGUA GARCIA

MARZO 2010


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Que es el concreto reforzado? Las estructuras de concreto reforzado son estructuras

heterogneas, producto de la combinacin o mezcla demateriales con caractersticas diferentes, como son elconcreto y el acero.


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El uso del concreto reforzado comenz en la segundamitad del siglo XX,.

Entre las propiedades importantes del concreto

reforzado tenemos: Gran resistencia al fuego

Efectos de la interperie.

Durabilidad Versatilidad en su empleo.


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A partir del siglo XX, prcticamente cada pas cuentacon Cdigos y manuales, para diseo y construccinde este tipo de estructuras.

Para elaborar estos cdigos y manuales se hanincorporado tanto los materiales y tcnicascomnmente empleados, como aquellos avances

logrados en materiales y tcnicas de construccin,por lo que surge la necesidad de revisar con mayorfrecuencia la normativa de diseo y construccinpara este tipo de estructuras.


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NORMAS Y CODIGOS UTILIZADOS

ACIASTM


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CODIGO ACI (American ConcreteInstitute) De que trata ? Parte 1 General

Captulo 1 Requisitos generales Captulo 2 - Definiciones

lParte 2 Normas para ensayos y materiales

lParte 3 Requisitos de construccin

Captulo 4 Requisitos de durabilidad

Captulo 5 Calidad el hormign, mezclado y colocacin

Captulo 6 Formaletas, conductos embebidos y juntas

de construccin

Captulo 7 Detalles del refuerzo


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Objetivos del Diseo Estructural.

Asegurar, con una estructura, el proporcionamiento de

un espacio vital para un propsito determinado.


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Durante el periodo de vida til, dicha estructura

deber satisfacer las condiciones de servicio para lasque fue creada.


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Optimizar

costos deconstruccin ymantenimiento,

de la obra.


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Llenar las condiciones ycaractersticas que debecubrir la estructura adisear, de endiendo la

funcin que se le asigneal inmueble.


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Materiales:

Concreto

cero


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COMPOSICION DEL CONCRETO CEMENTO

AGUA

AGREGADOS

DENOMINADO ADITIVO.


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Tipos de cementos utilizados en la

construccin.

Cemento Portland.

Cementos hidrulicos

Cementos Especiales

.

Cementos puzolamicos.


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ConcretoEntre las caractersticas mecnicas que posee el

concreto. La de mayor importancia es la resistencia a lacompresin axial.

Las resistencias a tensin flexin cortante adherencia

as como el modulo de elasticidad del concreto,presentan una fuerte relacin con la resistencia a lacompresin axial,


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La resistencia a tensin del concreto tiene estrecha

relacin con la resistencia a compresin, pararesistencias a la compresin entre 180 y 240 kgf/cm2 laresistencia a tencin generalmente se considera 1/10 de

la resistencia a compresin obtenida en pruebas encilindros estndar.


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ACERO El acero de refuerzo empleado en estructuras de

concreto reforzado se puede dividir por su forma en: CORRUGADO

LISO

Por sus mejores caractersticas de adherencia con elconcreto generalmente se emplea el acero corrugado.


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El acero, por otra parte, es un material que se comporta

eficientemente resistiendo las solicitaciones detraccin, pues alcanza toda su capacidad. El acerotambin puede llegar hasta el 100% de su resistencia

ante solicitaciones de compresin, siempre que loselementos tengan dimensiones transversalesimportantes.


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COLUMNAS

La columna es el elementoestructural vertical empleado

para sostener la carga de laedificacin.

Es utilizado am liamente en

arquitectura por la libertadque proporciona paradistribuir espacios al tiempo

que cumple con la funcin desoportar el peso de laconstruccin.


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Es un elementofundamental en elesquema de una

estructura y laadecuada seleccinde su tamao

forma,espaciamiento ycomposicin

influyen de maneradirecta en sucapacidad de carga.


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Concepto La columna es un elemento

sometido principalmente a

compresin, por lo tanto eldiseo est basado en lafuerza interna,

condiciones propias de lascolumnas, tambin sedisean para flexin de tal

forma que la combinacinas generada se denomina

flexo compresin.


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El efecto geomtrico de la columna se denominanesbeltez y es un factor importante, ya que la forma defallar depende de la esbeltez.

La columna poco esbelta la falla es por aplastamiento yeste tipo se denomina columna corta.

Los elemento ms esbeltos se denominan columna largay la falla es por pandeo.

La columna intermedia es donde la falla es por unacombinacin de aplastamiento y pandeo.


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Comportamiento

Dentro de los requisitos fundamentales de una

estructura o elemento estructural estn: equilibrio,resistencia, funcionalidad y estabilidad. En unacolumna se puede llegar a una condicin inestable

antes de alcanzar la deformacin mxima permitida oel esfuerzo mximo. El fenmeno de inestabilidad serefiere al pandeo lateral.


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Carga crtica

La deformacin de la columna

varia segn ciertasmagnitudes de cargas, paravalores de P bajos se acorta la

,

magnitud cesa elacortamiento y aparece ladeflexin lateral. Existe unacarga lmite que separa estosdos tipos de configuraciones yse conoce como carga crtica

FACULTAD DEFACULTAD DE


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Para valores mayores a la carga crtica aumentan la

deflexin hasta que falla por pandeo, limitando lacapacidad de la columna.



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Los factores que influyen en la magnitud de la cargacrtica son:

La longitud de la columna. Las condiciones de los extremos

La seccin transversal de la columna.



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Estos factores se conjugan en la relacin de esbeltez ocoeficiente de esbeltez (vase Ecuacin 1), el cual es el

parmetro que mide la resistencia de la columna. Deesta forma para aumentar la resistencia de la columna

se debe buscar la seccin que tenga el radio de giroms grande posible, o una longitud que sea menor, yaque de ambas formas se reduce la esbeltez y aumenta

el esfuerzo crtico.



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Excentricidad Cuando la carga no se aplica directamente en el centroide de la

columna, se dice que la carga es excntrica y genera un momento

adicional que disminuye la resistencia del elemento, de igualforma, al aparecer un momento en los extremos de la columnadebido a varios factores, hace que la carga no acte en elcentroide de la columna

Esta relacin del momento respecto a la carga axial se puedeexpresar en unidades de distancia segn la propiedad delmomento3, la distancia se denomina excentricidad.

Cuando la excentricidad es pequea la flexin es despreciable ycuando la excentricidad es grande aumenta los efectos de flexinsobre la columna.



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ARQUITECTURAARQUITECTURA



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Columna de concreto armado

Las columnas de concreto armado pueden ser de tres

tipos que son: Elemento reforzados con barras longitudinales y

zunchos vase Fi ura 6.a

elementos reforzados con barras longitudinales yestribos (vase Figura 6.b)

elementos reforzados con tubos de acero estructural,

con o sin barras longitudinales, adems de diferentestipos de refuerzo transversal (vase Figura 6.c).



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FACULTAD DEARQUITECTURAFACULTAD DE

ARQUITECTURA


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1.2COLUMNAS DE CONCRETO

ARMADO:

Segn su seccin transversal, existen columnas

cuadradas, columnas rectangulares, columnascirculares, columnas en L, columnas en T, columnas encruz, etc.


ARQUITECTURA


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Segn su comportamiento ante las solicitaciones,

existen fundamentalmente dos tipos de columnas dehormign armado: columnas con estribos y columnaszunchadas.


ARQUITECTURA

ib l l i i


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Los estribos cumplen las siguientes

funciones en las columnas:

Definir la geometra de la armadura longitudinal

Mantener en su sitio al hierro lon itudinal durante la

construccin

Controlar el pandeo transversal de las varillas cuandoestn sometidas a compresin

Colaborar en la resistencia a las fuerzas cortantes


ARQUITECTURA

L h h li id l l


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Los zunchos helicoidales cumplen

las siguientes funciones:

Confinar al concreto del ncleo de la columna para mejorar sucapacidad resistente

Definir la geometra de la armadura longitudinal

Mantener en su sitio al hierro longitudinal durante laconstruccin

Controlar el pandeo transversal de las varillas cuando estn

sometidas a compresin

Colaborar en la resistencia a las fuerzas cortantes




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QU C UQU C U

RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS DECONCRETO ARMADO CON ESTRIBOS TRANSVERSALES:

As = rea de acero de refuerzo longitudinalAc = rea de concreto descontado el refuerzo longitudinalAg = rea geomtrica de la seccin




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QQ

En zonas ssmicas el dimetro mnimo de las

varillas que conforman el armado longitudinal ylos estribos debe ser de 8 mm.


FACULTAD DEARQUITECTURA En zonas ssmicas, la dimensin transversal


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En zonas ssmicas, la dimensin transversalmnima de las columnas con estribos debe ser de

30 En zonas ssmicas, el esfuerzo de fluencia del

acero Fy no debe sobrepasar de 4200 Kg/cm2, para

cumplir con criterios de ductilidad en el concretoarmado. cm.



E l t l l i d ill


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En columnas rectangulares el nmero mnimo de varillas

longitudinales ser de 4 (una en cada esquina), lo que permitir

el armado adecuado de los estribos con tramos paralelos a cada

una de las caras.



E l d di idid


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En columnas que pueden ser divididas en

secciones rectangulares, debern existir varillaslongitudinales en cada esquina de los estribosnecesarios para que cada cara exterior recta de laseccin transversal contenga al menos un ramalde estribo, y debern existir varillas en cadavrtice de la seccin de hormign.


FACULTAD DEARQUITECTURALas varillas longitudinales y transversales


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Las varillas longitudinales y transversales

debern tener resaltes (corrugado) parafavorecer su adherencia con el concreto.




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Con el objeto de salvaguardar la integridad de la armadura de

acero, ante el efecto corrosivo del medio ambiente, en concretos

fundidos en sitio, el ACI establece que el recubrimiento mnimo

del acero longitudinal y transversal en columnas debe ser de

3.75 cm. (el RNC redondea el recubrimiento mnimo a 4 cm.)

En columnas prefabricadas, el recubrimiento mnimo puede disminuir a 2.5

cm.



El i i t i t t


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El espaciamiento mnimo entre caras externas

en varillas longitudinales de columnas deberser el mayor de los siguientes tres valores:

3.75 cm

1.5 veces el dimetro de las varillas longitudinales

1.5 veces el tamao mximo del agregado grueso



Las varillas longitudinales pueden ser agrupadas en paquetes


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Las varillas longitudinales pueden ser agrupadas en paquetes

compactos de 2, 3 o 4 varillas paralelas, en contacto permanente,las que, para efectos de diseo, actan como una sola unidad de

dimetro equivalente. El dimetro equivalente se calcula en

funcin de la suma de las reas de las varillas del paquete, y

permite calcular, entre otras, la longitud de traslape y la longitudde anclaje.

Los paquetes de varillas debern localizarseen una esqu na e es r o.

El recubrimiento mnimo de los paquetes de

varillas deber ser igual al dimetroequivalente de los paquetes, pero nuncadeber ser menor que lo requerido para unasola varilla, ni requiere ser superior a 5 cm.



RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS


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RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS

DE CONCRETO ARMADO CON ZUNCHOSTRANSVERSALES: As = rea de acero de refuerzo longitudinal

Ac = rea de concreto descontado el refuerzo longitudinal Ag = rea geomtrica de la seccin

An = rea del ncle de c ncret medida en la cara exteri r

del zuncho




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El zuncho es acero transversal con forma helicoidal, que envuelve

a las varillas principales de ciertas columnas circulares. No todaslas columnas circulares son zunchadas, pues algunas pueden

utilizar estribos circulares en lugar del zuncho, y en otras la hlice

no tiene la cuanta de armado suficiente o no poseen el

espaciamiento adecuado entre ramales.

me ro m n mo e as var as

utilizadas como zunchos, y el de lasvarillas longitudinales es de 8 mm parazonas ssmicas.




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VIGAS Las vigas son miembros estructurales intermedios, que transfieren las

cargas muertas de la losa y las cargas vivas a las columnas.

En ingeniera y arquitectura se denominaviga a un elemento constructivolineal que trabaja principalmente a flexin. En las vigas la longitud predominasobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

,producindose las mximas en el cordn inferior y en el cordn superior

respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y elsegundo momento de inercia.

En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes opunzonamiento. Tambin pueden producirse tensiones por torsin, sobre todoen las vigas que forman el permetro exterior de un forjado. Estructuralmente elcomportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prismamecnico.




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La teora de vigas es una parte de la resistencia demateriales que permite el clculo de esfuerzos ydeformaciones en vigas.

Si bien las vigas reales son slidos deformables, enteora de vigas se hacen ciertas simplificaciones graciasa las que se pueden calcular aproximadamente las

,

como si fueran elementos unidimensionales.




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A partir de la segunda mitad del sigloXIX, en arquitectura, se ha venidousando hormign armado y algo ms

tardamente el pretensado y elpostensado. Estos materialesrequieren para su clculo una teorams comp eja que a teora e Eu er-Bernouilli.




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Las cargas que actan en una estructura, ya seancargas vivas, de gravedad o de otros tipos, tales comocargas horizontales de viento o las debidas a

contraccin y temperatura, generan flexin ydeformacin de los elementos estructurales que laconstituyen.

La flexin del elemento viga es el resultado de ladeformacin causada por los esfuerzos de flexindebida a la carga externa.Conforme se aumenta la carga, la viga soportadeformacin adicional, propiciando el desarrollo de

las grietas por flexin a lo largo del claro de la viga.



Incrementos continuos en el nivel de la carga conducen a la falla del


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gelemento estructural cuando la carga externa alcanza la capacidad del

elemento.

A dicho nivel de carga se le llama estado lmite de falla en flexin.

Ejemplos de falla por flexin en vigas de concreto.

El comportamiento de las vigas en el instante de la falla por cortante esmuy diferente a su comportamiento por flexin. La falla es repentina sinsuficiente aviso previo y las grietas diagonales que se desarrollan son mas

amplias que las de flexin.




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Sistemas para cubrir grandes luces.

Pretensado (presforzado)

Postensado



Presforzado


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Presforzado.

El concepto original del concreto presforzado consisti

en introducir en vigas suficiente precompresin axialpara que se eliminaran todos los esfuerzos de tensinque actuarn en el concreto. Con la prctica y el avanceen conocimiento, se ha visto que esta idea esinnecesariamente restrictiva, pues pueden permitirseesfuerzos de tensin en el concreto y un cierto anchode grietas




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El ACI propone la siguiente definicin:

Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos

internos de tal magnitud y distribucin que los esfuerzos resultantes debido a

cargas externas son contrarrestados a un grado deseado

En elementos de concreto reforzado el presfuerzo es

refuerzo.




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La tecnologa utilizada en los procesos depremoldeado y pretensado, permite lograr seccionesmas esbeltas, para cargas y luces importantes que lasobtenidas con hormigonado in situ y armaduras

pasivas tradicionales.




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El concreto es comprimido (generalmente por mediode acero con tensin elevada) de tal forma que seacapaz de resistir los esfuerzos de tensin.




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Vista inferior de puente con viga "T"




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Vista longitudinal de vigueta

presforzada.




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Losa con Vigas




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Loza canal antes de montaje.

Loza canal para techos oestacionamientos.




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POSTENSADO

El hormign Post-Tensado es la combinacin de cabosde aceros de alta resistencia y de varillas de hierrotradicionales de refuerzo, que estn embebidasancladas en el hormign



COMO TRABAJA


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COMO TRABAJA

Una vez que los cabos y las varillas son colocados en sulugar en el encofrado se procede a cargar el hormign.

Cuando el hormign adquiere la resistencia adecuada,generalmente despus de 5 a 7 das de cargado, loscabos son tensados (estirados como s fueran unabanda de goma), imponiendo una fuerza decompresin al hormign.



Estos cabos permanecen estirados durante la vida til


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de la estructura, contrabalanceando futuras cargas. La presencia de estos cabos en combinacin con las

varillas convencionales permite disear estructuras

ms livianas con incremento en su capacidad de cargay menor deflexin.




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VENTAJAS Permite mayor (luz) espacio libre entre columnas.

Menor volumen en las vigas y losas, permitiendoahorro de m de hormign.

Menor altura entre los niveles en un edificio

Menor peso propio lo que se traduce en ahorro enfundaciones.

Celeridad de construccin, pues disminuye el tiempode desencofrado.

La rapidez de construccin, la utilizacin de menosmano de obra, son ventajas adicionales.




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Actualmente arquitectos disean dando desarrollo a

los espacios vivos. El Pos Tensado con sus largas yfinas losas, reducido nmero de columnas; ofrece unanueva flexibilidad de diseo.

El hormign Post-Tensado es perfectamentecompatible con el hormign tradicional, pudiendo enmuchos casos tenerse una estructura mixta. Se puedetener losas post-tensadas junto con losas tradicionales,

o stas combinadas con vigas post-tensadas,dependiendo de la relacin costo - beneficio.




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DINTELES Elemento estructural horizontal quedeja un espacio libre entre dosapoyos. Es el elemento superior quepermite abrir huecos en los murospara conformar puertas y ventanas.




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Dinteles Los dinteles se apoyan en sus

extremos para soportar lascargas superiores al espaciodel hueco, y son trasmitidas alas partes macizas laterales.

soporta los esfuerzos de

flexin que afectan a lastracciones y compresiones deuna misma seccin.

Los apoyos deben ser

suficientemente anchos paraabsorber los esfuerzostrasmitidos.




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Descarga de peso y puntodbil Variacin de altura y anchura

Cuanto mayor sea la luz del vano, mas dbil ser el dintel.

la altura a la que este el dintel respecto al vano no interviene en su estabilidad sinoque influye, nicamente, el peso de los materiales que se le pongan encima.




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dintelesSegn la forma se utilizaron los materiales: adobe,ladrillo, madera y piedra




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Uso en la antigedadPrincipioMaterial utilizado : piedra y madera




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Formas de fundicinTradicional Prefabricados



Prefabricados


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Detalle de conexin de dintel con apoyos .


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APLICACIONES


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Productos prefabricados.




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Estructuras completasde edificios trabajan

bajo el principio de losdinteles por medio demarcos




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PROCESO COSNTRUCTIVO CON




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TAREA



BIBLIOGRAFIA


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