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DICTAMEN DE SEGURIDAD ESTRUCTURALDEL ESTADO ACTUAL DEL INMUEBLE

POR CAMBIO DE FACHADA

TORRE" A" AV. PATRIOTISMO 711, COL. SAN JUANMIXCOAC DEL. BENITO JUÁREZ MEXICO D.F.

l' STITUT N e REST ~'.í TeR y GE GIiJ'1:tl=lrA

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IHG. EDGAR MENDOZA BALA Z RIOCORREspnNSABLE EN'SEGU I AO,ESTRUCTURALClSE-0215 CEO. PROF. 160

DICIEMBRE DEL 2013

1FRANCISCO AGUILAR 22, SANTIAGO ATEPETLAC, MÉXICO, D.F. Tel. 53890343

ANÁLISIS Y REVISiÓN ESTRUCTURAL

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MODELO 3-D EXTRUIDO

FRANCISCO AGUILA 22, SANTIAGO ATEPETLAC, MÉXICO, D_F_ Tal. 53890343

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CONTENIDOPAGINA

1.- INTRODUCCION 41.1.- ANTECEDENTES1.2.- OBJETIVOS

2.- INFORMACION DISPONIBLE 4

3.- DESCRIPCION DEL EDIFICIO 43.1.- UBICACIÓN3.2.- FUNCIONALlDAD3.3.- ESTRUCTURACION

4.- REVISION DE LA VERTICALIDAD DE LA ESTRUCTURA 5

5.- CONDICION ACTUAL DE LA ESTRUCTURA 6

6.- CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA 6

7.- UBICACIÓN GEOTECNICA y SISMICA 6

8.- FACTOR DE COMPORTAMIENTO SISMICO Q 6

9.- EVALUACION DE LAS CARGAS 79.1.- CARGAS MUERTAS9.2.- CARGAS VIVAS9.3.- CARGAS ACIDENTALES SISMO9.3.1.- PARAMETROS DE LA NORMA DE SISMO9.3.2.- COMPARACION CON LOS PARAMETROS DE DISEÑO9.3.3.- CARGAS ACCIDENTALES POR VIENTO

10.- ANALlSIS SISMICO y ESTRUCTURAL 9

11.- INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS DEL ANALlSIS 10ESTRUCTURAL.11.1.- RESPUESTA DEL EDIFICIO A LA ACCION SISMICA11.2.-REVISION DE LOS ESTADOS LIMITES DE FALLA11.3.-REVISION DE LOS ESTADOS LIMITES DE SERVICIO

13.- CONCLUSIONES 12

14.- RECOMENDACIONES 13

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1.- INTRODUCCION

1.1.- ANTECEDENTES

El Instituto Nacional de Estadística y Geografía, encargo a la empresa Profesionales deArquitectura, Diseño y Construcción S.A. de CV., la elaboración de un Dictamen Técnicode Seguridad Estructural del edificio Torre <lA", ubicado en la Avenida Patriotismo No.711, Col. San Juan Mixcoac, Delegación Benito Juárez en México, D.F.; de acuerdo a lasdisposiciones y recomendaciones indicadas por el Reglamento de Construcciones para elDistrito Federal, vigente, debido a la recomendación de reducir el peso de la fachadaestablecida en el Dictamen de Seguridad Estructural de noviembre del 2013.

1.2.- OBJETIVOS

A) Precisar el factor de seguridad actual del edificio en base al Reglamento deConstrucciones para el Distrito Federal vigente.

2.- INFORMACION DISPONIBLE

1. Dictamen de Seguridad Estructural elaborado en noviembre del 2010.2. Inspección Postsísmica del inmueble por el sismo del 20 de marzo del 2012.3. Informe Topográfico de abril del 2012.4. Estudio de Vibración Ambiental octubre 2013.5. Inspeccion de fisuras en entrepiso E6 agosto 2013.

3.- DESCRIPCION DEL EDIFICIO

3.1.- Ubicación

El Edificio Administrativo del Instituto Nacional de Estadística y Geografía, esta ubicado ~en la parte poniente de la Ciudad de México, sobre la avenida Patriotismo No.711, Col.San Juan Mixcoac en la, Delegación Benito Juarez.

Según la Carta de Subzonificación Geotécnica de la Ciudad de México, el terreno dondese encuentra desplantado el edificio corresponde a la Zona I de Lomas.

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El edificio de oficinas colinda al norte con una edificación de un nivel, al sur con la explal poniente con la Av. Patriotismo y hacia el oriente con estacionamiento.

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3.2.- Funcionalidad

La estructura existente consta de 12 niveles y un semisótano, en la parte alta del edificiose aloja el cuarto de maquinas de elevadores y tinacos.El semisótano se emplea como estacionamiento. El nivel de Planta Baja aloja el accesopeatonal, el vestíbulo principal, que comunica a los elevadores y escaleras de servicio yun área de oficinas y salas.El resto de los niveles son plantas tipo que se emplean para área de oficinas.En la parte oriente del edificio se localiza la escalera de emergencia que es metalica y seune en cada nivel del edificio con conexiones. El cubo de escaleras, zona de baños y loselevadores se localizan al centro-sur.El penthouse es una planta tipo con una losa de azotea con pendiente para bajadas deaguas pluviales con una cubierta ligera de multytecho y armaduras metálicas de almaabierta.

3.3.- Estructuración

El edificio resulto dañado después del sismo de 1985 y se reforzó mediante la ampliaciónde sección de las columnas de concreto y ampliando los capiteles, su construcción seestima de la década de los 70's.La cimentación es del tipo profunda con pilas de 100cm. unidas a dados de concretoreforzado con una reticula de contratrabes ubicadas en el semisótano. De la calarealizada se detectó que es una pila por columna. La superestructura esta resuelta conmarcos de concreto bidireccionales con columnas y trabes de concreto y un sistema depiso de losa maciza los primeros dos entrepisos y del entrepiso E3 hasta el entrepiso E12del Penthouse se tienen columnas de concreto con capiteles y un sistema de piso de losanervada aligerada con capa de compresión de concreto reforzado arriba y abajo, semidieron las secciones en todos los niveles.En la zona de escaleras y elevadores se tienen muros de carga de tabique rojo recocidoconfinado con columnas y trabes de concreto reforzado.

4.- REVISION DE LA VERTICALIDAD DE LA ESTRUCTURA

De acuerdo con lo dispuesto en la Norma Técnica Complementaria para Diseño porSismo, debe considerarse, en el análisis de estructuras existentes, el desplome quepuede tener. Si éste es considerable, las fuerzas sísmicas deberán incrementarse. Porello fue necesario obtener los desplomes reales de la estructura, los cuales resultaromenores que el máximo permisible indicado en el Reglamento. (D/H = 1.80/4285=0.0004< 0.01). (segun levantamiento topográfico de abril 2012 ).

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5.- CONDICiÓN ACTUAL DEL EDIFICIO CON CAMBIO DE FACHADA

Durante los recorridos e inspecciónes del edificio, no se detectaron daños que puedenponer en peligro la estabilidad del inmueble ante cargas estáticas. La estructura engeneral se encuentra sana, libre de agrietamientos y deformaciones excesivas. No sedetectaron deformaciones ni agrietamientos en la generalidad de los muros de rigidez demampostería, tampoco se observaron daños en los sistemas de piso de oficinas,UNICAMENTE se detectaron fisuras en algunos descansos de escaleras y en una trabedel cuarto de elevadores que no ponen en peligro la seguridad de la estructura, durante elcambio de fachada y acabados en plafón, se reportaron unas fisuras en el entrepiso E6 yse inspecionaron realizando calas y ferroscaner y no son de daño estructural son debidoal poco recubrimiento de las varillas y se repararon con mortero especial (ver reporteanexo de agosto del 2013).El comportamiento de la estructura, desde su reforzamiento a la fecha, ha sido aceptable.

6.- CLASIFICACION DE LA ESTRUCTURA

De conformidad con el artículo 139 fracción I del Reglamento y atendiendo a lascaracterísticas que presenta el edificio, se clasifico a éste como una estructura del grupo"A", ya que como lo menciona el citado artículo, pertenecen a este grupo aquellasconstrucciones que alojen archivos y registros públicos de particular importancia como loes la información que maneja el Instituto.

7.- UBICACiÓN GEOTECNICA y SISMICA

De conformidad con lo dispuesto en el artículo 170 del capítulo VIII del Reglamento y conlas figuras 2.1 y 1.1 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño yConstrucción de Cimentaciones y Diseño por Sismos, respectivamente, la estructura seencuentra ubicada en la zona I de lomas.

8.- FACTOR DE COMPORTAMIENTO SISMICO Q

Este factor está íntimamente relacionado con la ductilidad que presenta la estructura ensu conjunto. En el apartado 5 de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño porSismo vigentes, se recomienda la adopción de un factor, el cual es función directa de laestructuración del edificio, la resistencia y rigidez de entrepiso y de la ductilidad de losmiembros estructurales que conforman el inmueble.

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Para el caso particular de este edificio, de acuerdo a su estructuración y lineamientomarcados por las correspondientes Normas, se utilizó un factor de comportamiensísmico en ambas direcciones ortogonales Qx=Qy = 2.0 .. Es importante agregar que sconsidera un edificio regular por lo que se aplicó un factor de 1.0 por irregularidad.

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9.- EVALUACION DE CARGAS

Conforme a lo dispuesto por el Reglamento en el artículo 150 del capítulo 111,correspondiente a las categorías de acciones, de acuerdo con la duración con que obransobre las estructuras, se consideraron tres tipos de acciones:

9.1.- Cargas Muertas

La evaluación de las cargas muertas que gravitan en la estructura se realizó considerandolos pesos de los elementos estructurales, de los materiales que constituyen los acabadosde los pisos, del material para relleno en azotea, los muros de mampostería interiores ytodo aquel elemento y material que ocupa un lugar permanente dentro del edificio y elajuste en los pesos de materiales en toda la fachada. Para cada caso en particular setomaron los valores máximos probables de los pesos volumétricos de cada materialutilizado en la construcción del edificio, en base al estudio de resistencia del concretoelaborado, el promedio de peso volumétrico del concreto ya con el refuerzo de varillas seconsidero de 2200kg/m3.

9.2.- Cargas Vivas

Para la evaluación de las cargas vivas nominales unitarias se siguieron los lineamientosmarcados en el capítulo V, artículo 161 y 162 del Reglamento de 2004 y la tabla 6.1 de lasNormas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructuralde las Edificaciones, el cual indica los siguientes valores tabulados:

TABLA DE CARGAS VIVAS UNITARIAS

Destino de Piso oCubierta

Azoteas con pendienteno mayor al 5 %

100

Wa(kg/m2

)

70

Azoteas con pendientemayor al5 %

40 20 05

Oficinas 250 180 100

W = Carga Viva MediaWa = Carga Viva InstantáneaWm = Carga Viva Máxima

donde:

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9.3.- Cargas Accidentales

Las acciones accidentales se calcularon de acuerdo a los parámetros que presenta elReglamento y sus Normas para Diseño por Sismo.

Para la determinación de las fuerzas accidentales producidas por efectos sísmicos, seestableció el coeficiente respectivo conforme al lugar y como lo específica el Reglamentovigente en su capítulo VI, artículos 164 al 167 y la figura 1.1 de las Normas por Sismo.

9.3.1.- Parámetros del Análisis Sísmico Reglamentarios

De acuerdo a los parámetros indicados en las Normas para Diseño por Sismo, y porconsiguiente a las características e importancia del edificio, su ubicación dentro de lazonificación sísmica y al tipo de suelo se tiene:

Tipo de Suelo:Datos del Espectro de Diseño:Ordenada espectral máximaPrimer Período Característico (Ta) seg.Segundo Período Característico (Tb) seg.Exponente de la Ordenada EspectralPara T mayor que Tb rTipo de EstructuraFactor de AmplificaciónFactor de Comportamiento Sísmico (Qx=Qy) :Factor por Irregularidad estructural (FIE)Coeficiente Sísmico Reducido (C.S.R.) (0.16x1.5)/(2x1.0)= 0.12

I ( lomas)

e = 0.160.201.35

1.0A1.52.01.0

Con estos parámetros se realizó el análisis estructural.Para la estimación de las cargas a utilizar en el análisis sísmico, se calcularon los pesosque obran en cada nivel de acuerdo a una distribución por áreas tributarias en loselementos estructurales que conforman el edificio y considerando los valores de la cargaviva instantánea para efectos accidentales. La revisión ante cargas laterales se realizócon el método de análisis sísmico dinámico modal - espectral, de los cuales se obtuvieronlas fuerzas horizontales de diseño y los periodos correspondientes a los métodos devibración de la estructura para cada dirección analizada. Por otro lado no fue necesarioincrementar las fuerzas sísmicas por efecto de desplome de la estructura ya que, como seindicó el desplome máximo es menor que 0.01 establecida por la norma.

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9.3.3.- Comparación con los parámetros de diseño sísmico de proyecto

Se infiere que el edificio fue diseñado sísmicamente con el Reglamento deConstrucciones de 1976 donde se proporcionaba para la zona de lomas I un coeficientesísmico e= 0.16 y para estructuras del grupo A un factor de incremento de 1.30, por lo queComparando con la norma actual tenemos:

C ntcs2004 = 0.16x1.50 = 0.24

C ntcs1976 = 0.16x1.30 = 0.208

El edificio se diseño con un coeficiente sísmico 14% menor que el actual, aunado que elreglamento de 1976 permitía valores de Q hasta de 6.

10.- ANALlSIS SISMICO y ESTRUCTURAL

El análisis sísmico y estructural se realizó mediante la concepción de un modelomatemático tridimensional que fuera representativo del edificio existente, que consistió enidealizar a la estructura mediante un sistema estructural en el espacio, en el que seconsideraron cada uno de los elementos constitutivos del mismo como son columnas,muros de carga de rigidez, trabes y losas con los módulos de elasticidad obtenidos de losestudios de laboratorio. Debido a la estructuración que presenta el edificio, las trabestuvieron que idealizarse a través de franjas de losas a ejes de columnas en ambasdirecciones, calculando secciones equivalentes. Para cada una de las trabes equivalentesfueron calculadas las propiedades geométricas de las secciones que conforman losmarcos principales del edificio y se colocaron también nervaduras secundarias en ambasdirecciones.

El análisis estructural se llevó a cabo con la ayuda de un programa de computadoradenominado ECOGCW, en su modalidad de análisis tridimensional, realizando un análisissísmico dinámico obteniendo las fuerzas laterales de diseño en cada dirección. Lasfuerzas fueron distribuidas tomando en cuenta los efectos de torsión indicados en el inciso8.5 de las Normas para Diseño por Sismo, considerando las excentricidades que sepresentan en el edificio incluyendo la excentricidad accidental especificada.

En el análisis, se consideraron los efectos de dos componentes ortogonales delmovimiento, para ello, se tomó en cuenta el 100% de la componente sísmica en Idirección del análisis y el 30% de la componente perpendicular, para analizar los efectode ambas direcciones en los elementos bajo estudio.

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Fueron calculados los modos de vibrar de la estructura los cuales se compararon con losobtenidos del estudio de vibración ambiental de octubre del 2013 obteniéndose valorescongruentes, de los cuales fue posible determinar las fuerzas cortantes por nivel, las quefueron distribuidas en los marcos que conforman el edificio; esto se realizó en ambasdirecciones. Es importante recalcar que se tomaron en cuenta los efectos de torsión ybidireccionales señalados en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño porSismo en su apartado de análisis dinámico.

Se determinaron los desplazamientos horizontales que se presentan en cada nivel,producidos por las cargas laterales, y se compararon con los máximos desplazamientosrelativos de entrepiso permisibles, por el Reglamento, que son de 0.012h, donde h es laaltura del entrepiso en cuestión.

También se obtuvieron los elementos mecánicos en los miembros estructurales para lasdiferentes combinaciones de carga, revisando que no se excediera la capacidad deresistencia de dichos miembros, estimada a partir de la información disponible en losplanos estructurales de proyecto y de las calas físicas realizadas a algunos elementosestructurales.

11.- INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS DEL ANALlSISESTRUCTURAL

11.1.- Respuesta del edificio a la acción sísmica

Con el análisis estructural realizado al edificio, se obtuvieron datos importantes quepermiten conocer con mejor precisión el comportamiento probable de la estructura en lascondiciones actuales, y de acuerdo a los nuevos parámetros de diseño establecidos por elReglamento vigente.

TE/TS = 9.41

El periodo de vibración fundamental del edificio calculado es de TE = 1.60 seg.El periodo del suelo obtendido de estudio geofísico es de TS = 0.17 seg.

Se recomienda que 0.70 <= TE I TS >= 1.20

Los periodos descritos se encuentran lejos de la zona de máxima respuesta del espectrodel sitio. Por lo anterior se puede afirmar que no existen problemas de posiblresonancia en el edificio.

10FRANCISCO AGUILAR 22. SANTIAGO ATEPETLAC. MÉXICO. D.F. Tel. 53890343

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11.2.- Revisión de los Estados Límite de Falla

Se revisaron los elementos estructurales que conforman el edificio mediante lo dispuestoen las Normas, utilizando para ello los resultados del análisis estructural para lasdiferentes condiciones de carga y sus combinaciones.

Se revisaron las columnas por flexocompresión biaxial, calculando los porcentajes deacero requeridos para las diferentes combinaciones de carga y se compararon con losobtenidos en las calas y escaneos realizados a la estructura del edificio. Esta revisión sellevó a cabo con las indicaciones propuestas por las Normas para Diseño de Concreto y elprograma de computadora, el cual considera en cada caso analizado, los factores deamplificación de los momentos flexionantes por esbeltez, las excentricidades accidentalesde diseño y los factores de reducción de resistencia de acuerdo a la calidad de losmateriales existentes. Se observó en la mayoría de los casos revisados, que la capacidadde resistencia de las columnas es similar a las solicitaciones provocadas por la condiciónde carga vertical más sismo, y en la mayoría de los casos los porcentajes de aceroexistentes son adecuados, por lo que las secciones transversales de los elementos ysus armados son adecuados.

Debido a que el sistema estructural del inmueble está compuesto por columnas deconcreto reforzado ,capiteles y losas nervadas, fue necesario revisar la transmisión decargas, entre la losa y las columnas, a través de la idealización de vigas equivalentes ycon las indicaciones que aparecen el inciso 8 de las Normas para Diseño de Estructurasde Concreto. Se realizó una revisión de los efectos originados por la carga vertical y lascombinaciones de sismo, en las vigas equivalentes, ante momento flexionante y portensión diagonal alrededor de las columnas.

La revisión por flexión se llevó a cabo considerando la distribución de momentos en lasfranjas de columnas y las franjas centrales, de acuerdo a los porcentajes para momentonegativo y positivo indicados por el inciso 8.8 de las Normas. En esta etapa se observóque el refuerzo existente y el espesor de los capiteles, son adecuados para la condiciónde carga vertical y para la condición de sismo los porcentajes de acero requeridospor flexión son adecuados.

La revisión por cortante y tensión diagonal alrededor de las columnas, dio resultadossimilares al caso anterior, donde el refuerzo por cortante es suficiente para los efectosocasionados por la condición de sismo. Las secciones críticas alrededor de las columnasno presentan problemas por esfuerzo cortante para poder trasmitir el momento flexionantehacia las columnas para las condiciones de sismo principalmente.

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11.3.- Revisión de los Estados Límite de Servicio

Atendiendo al artículo 149 del Reglamento, referente a las restricciones en los estadoslímite de servicio, entendiendo a estos como los desplazamientos, agrietamientos,vibraciones o daños que afecten el correcto funcionamiento del- edificio, fueron revisadoslos desplazamientos horizontales ante las condiciones de sismo.Se revisaron las diferencias entre los desplazamientos laterales de pisos consecutivosdebido a las fuerzas cortantes horizontales, identificando a aquellos que exceden 0.012veces la diferencia de elevaciones correspondientes.Se observó que los desplazamientos calculados, afectados por el respectivo factorde ductilidad Q, no son mayores a los permisibles.

13.- CONCLUSIONES

1. El Edificio Administrativo Torre "A", Patriotismo 711 del Instituto Nacional deEstadística y Geografía, se encuentra ubicado en la Zona I de lomas, de acuerdocon la zonificación propuesta en el Reglamento de Construcciones vigente, yratificada por el estudio geotécnico y geofísico.

2. La superestructura del inmueble es de doce niveles y un semisótano, con marcosrígidos en ambas direcciones con columnas, trabes y losa maciza hasta elentrepiso E2 y del E3 al entrepiso E12 columnas con capitel y un sistema de pisode losa plana bidireccional con capa de compresión de concreto superior e inferiory en la zona de escaleras y cubo de elevador muros de rigidez de tabique rojorecocido macizo confinado por trabes y columnas que ha presentado un buencomportamiento desde su reforzamiento a la fecha y que ha sido intervenido enun proceso de reestructuración o reforzamiento después del sismo de 1985.

3. La cimentación del edificio está resuelta mediante una retícula de contratrabes condados bajo de cada columna y una pila circular de 100cm de diámetro apoyada enel estrato duro, según el análisis geotécnico y estructural el comportamiento essatisfactorio.

4. Habiendo inspeccionado el edificio y realizado el análisis de la estructura con elcambio de fachada en sus condiciones actuales, de acuerdo con lo especificado enel Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal se puede concluir que eledificio Torre "A" cumple con las condiciones de seguridad establecidaspara las construcciones clasificadas como del grupo "A", ya que cumple conlos estados limite de falla en los elementos estructurales principales comoson columnas y trabes. Así mismo cumple con las limitaciones indicadas para Iestados límite de servicio de desplazamientos permisibles por entrepiso.

5. Como resultado de la reestructuración de la fachada del inmueble se concluye quese redujeron 606.96 toneladas de peso de acuerdo con la tabla anexa.

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14.- RECOMENDACIONES

1. Se deberá continuar con un programa de monitoreo topográfico de plomeo ynivelación, con gráficas para conocer la evolución de los desplomes yasentamientos diferenciales . Este será cada tres años y cuando exista un sismomayor de 7.5 grados.

2. En caso de existir un sismo de magnitud mayor a 7.5 grados Richter, se deberárealizar una inspección postsismica detallada cargo de un Corresponsable enSeguridad Estructural.

3. Se deberá realizar una inspección de la estructura cada cinco años por unCorresponsable en Seguridad Estructural.

MEXICO D.F A 12 DE DICIEMBRE DEL 2013

ELABORARON

ING. JUAN . ZAMORATEGUI BEJARANO

REVISO

ARQ. JESU E NEL GARCIA LEAÑOS.DIRECTOR RES ONSABLE DE OBRA DRO- 0351

ING. EDGAR MEN ZA BALANZARIO.CORRESPONSABL E SEGURIDAD ESTRUCTURAL C/SE-0215

y APROBO

13FRANCISCO AUlLAR 22. SANTIAGO ATEPETLAC. MÉXICO, D.F. Tel. 5389 0343

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~"'OQO~ PROFESIONALES DE ARQUITECTURA DISEÑO V CONSTRUCCION S.A. DE C.V.

ANEXO

ENTREPISO DIFERENCIA

E12 8.41 70.76 62.35E11 7.85 56.57 48.72E10 7.85 56.57 48.72E9 7.85 56.57 48.72E8 7.85 56.57 48.72E7 7.85 56.57 48.72E6 7.85 56.57 48.72E5 7.85 56.57 48.72E4 7.85 59.57 51.72E3 7.85 56.57 48.72E2 7.85 56.57 48.72E1 8.63 63.00 54.37

95.50 702.46 606.96

FRANCISCO AGUILAR 22. SANTIAGO ATEPETLAC, MÉXICO. D.F. Te!. 53890343