manual practico 2013

8/12/2019 Manual Practico 2013

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Aplicacin del ETABS al diseo de Estructuras

Carlos Aguilar Q.

Proyecto a disear:

Nmero de plantas: 8.0

Ubicacin: Loja.

Tipo de estructura: Hormign Armado

Sistema estructura: Prticos.

5.8

5

39.30

5.85

17.5

5

7.60 8.00 8.00 7.608.00

3 4

1615 17 18 19

5.153.68

N = + 0.17

14

21

1

2

3

4

5

6 7

s

109 1312118

5 6 7

PLANTA SUBSUELO N =-3,23ESCALA 1------150

s

5.8

5

Fig.1 . Planta de subsuelo.

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Carlos Aguilar Q.

39.30

5.3

5

0.5

0

5.3

5

0.5

0

5.4

0

0.5

0

7.600.5

0

17.9

0

8.00 8.00 7.608.00

N= -2,54

26

4.8

0

4.00

PLANTA BAJ A N =0,00ESCALA 1------150

s

1.40

s

b

N= +0,17

N= +3.23

5.8

5

5.8

5

5.8

5

17.5

5

Fig.2 . Planta Baja.

39.30

N = +18,87

Planta tipoESCALA 1------150

b

7.60 8.00 8.00 8.00 7.60

5.8

5

5.8

5

5.8

5

17.5

5



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Carlos Aguilar Q.

Fig.3 . Planta Tipo.

CORTE X__X'ESCALA 1------150

3.4

0

3.7

5

3.7

5

3.7

5

3.7

5

3.7

5

3.7

5

3.7

5

Fig.4 . Corte.

a.Vigas.Para el prediseo de las vigas existen algunos criterios y formulas al respecto,algunas de ellas basadas nicamente en su longitud y otras ms sofisticadasque toman en cuenta las cargas que actan sobre las mismas. La mayora deestas frmulas permiten determinar el peralte de las vigas tomando como



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Carlos Aguilar Q.

criterio la deformacin permisible de la misma, pero no debemos olvidar queen el caso de los edificios ubicados en zonas ssmicas el peralte de las vigasdebe seleccionarse de tal manera que a ms de permitir controlar la

deformacin puntual de la viga, permita controlar la deformacin global de laedificacin.

Utilizando el aplicativo Diseo de elementos, en el siguiente men:

Se obtiene la siguiente tabla de peraltes de acuerdo a 9.5.2.1 del ACI-38.

Esta tabla no sera aplicable a nuestra edificacin, ya que la las divisiones sonde mampostera y estas no pueden soportar grandes deflexiones, por tanto seaplicara la segunda tabla del aplicativo, que no se encuentra dentro del ACI,sino en otros cdigos como el NSR de Colombia:



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Carlos Aguilar Q.

Por asuntos y comparacin de resultados vamos a aplicar las dos tablas anuestro proyecto:

Eje 1:

Tramo AB = Tramo EF => Un apoyo continuo: l = 7.60 m

Tabla 1:

Tabla 2:

Eje 1:

Tramo BC = CD = DE => Ambos apoyos continuos: l = 8.0 m

Tabla 1:

Tabla 2:



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Carlos Aguilar Q.

Para el caso de las vigas paralelas al eje X tenemos dos peraltes dados por latabla 2, para tramos con un lado continuo 63 cm, y para apoyos con ambosextremos continuos 57 cm, evidentemente por cuestiones constructivas

seleccionaremos un solo peralte que sera de 63 cm, redondeando a 65 cm. Siquisiramos optimizar el diseo y se nos permitiera sugerir las luces unasolucin ptima seria que las luces discontinuas se fijaran en 7.0m, con locual obtendramos 58 cm, y de esa manera la viga tendra un peralte de 60cm,lo cual optimizara el trabajo de las vigas.

Eje A:

Tramo 1-2 = Tramo 3-4 => Un apoyo continuo: l = 5.85 m

Tabla 1:

Tabla 2:

Eje A:

Tramo 2-3 => Ambos apoyos continuos: l = 5.85 m

Tabla 1:

Tabla 2:

Para las vigas paralelas al eje Y tenemos dos peraltes de 49 cm y de 42 cm,como criterio se optara por un peralte de 50 cm.

De esta manera por control de deformaciones, nuestra edificacin tendraperaltes de 60 cm en la direccin X y de 50 en la direccin Y.



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Carlos Aguilar Q.

Consejo.- De lo analizado podemos concluir que se debe procurar que la

las luces discontinuas (Vanos extremos), tenga una longitud menor que

los vanos interiores con el fin de optimizar los materiales.

Otras frmulas para prediseo que pueden resultar interesante son laspropuestas por el cdigo EH-08, cuya tabla es la siguiente:

Se estable coeficientes para dos situaciones: para cuantas de armadura detraccin de 1.5% es decir para elementos que soportan grandes cargas y paraelementos que soportan cargas bajas cuya cuanta es de 0.5%. La relacin L/d sepuede obtener simplificadamente de la tabla precedente o se puede obtener de

una manera ms afinada utilizando una serie de frmulas dadas en el cdigo encuyo caso se utiliza el factor K dada en la tabla, para nuestro proyecto en vistaque se trata de un prediseo bastara con adoptar los coeficiente dados en latabla, para lo cual consideramos que los elementos estn fuertemente armados,entonces:

Eje paralelo a X, Viga continua en un extremo L: 7.60 m, d = 7.60/18 = 42 cm.

Eje paralelo a X, Viga continua en ambos extremo L: 8.0 m, d = 8.0/20 = 40 cm.

Considerando un recubrimiento mecnico de 5 cm y adoptando el peraltemayor de 42 cm, tenemos h = 42+5 = 47 cm, redondeado a 50 cm.

Eje paralelo a Y, Viga continua en un extremo L: 5.85 m, d = 5.85/18 = 33 cm.

Eje paralelo a Y, Viga continua en ambos extremo L: 5.85 m, d = 5.85/20 = 29 cm.



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Carlos Aguilar Q.

Considerando un recubrimiento mecnico de 5 cm y adoptando el peralte

mayor de 33 cm, tenemos h = 33+5 = 38 cm, redondeado a 40 cm.

Quiz la manera ms efectiva de pre dimensionar una viga se basa en laexperiencia con miras al control global de las deformaciones de esta forma seaconseja que:

Para zonas catalogadas como Zona 1, de acuerdo al C.E.C 2001 y NEC 11, elperalte se fija por las frmulas de control de deformacones locales, es decirsiguiendo el procedimiento arriba indicado.

Para zonas catalogadas como Zona 2, de acuerdo al C.E.C 2001, y zonas 2 y 3

para el NEC 11, el peralte se fija como L/12.Para zonas catalogadas como Zona 3 y 4, de acuerdo al C.E.C 2001, y para zonas4,5 y 6 el peralte se fija como L/10.

Aplicando a nuestro proyecto tenemos:

Ejes en X, Luz mxima = 8.0 m, h min = L/12 = 8/12 = 66 cm, adoptamos 65 cm.

Ejes en Y, Luz mxima = 5.85 m, h min = 5.85/12 = 49 cm, adoptamos 50 cm.

Resumiendo entonces tenemos

Vigas paralelas al eje X

Por deformacin de viga NSR h = 60 cmPor deformacin de viga EHE h = 50 cmPor deformacin global h = 65 cmAdoptado h = 65 cm

Vigas paralelas al eje Y

Por deformacin de viga h = 50 cm.Por deformacin de viga EHE h = 40Por deformacin global h = 50 cm.Adoptado h = 50 cm

Verificacin de la geometra de las vigas, segn ACI.



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Carlos Aguilar Q.

El ancho y alto de las vigas debe cumplir ciertos requerimientos del ACI, es asque el ancho mnimo de la viga debe ser 250 mm y adems cumplir con lassiguientes condiciones:

Utilizando el Aplicativo, ingresamos a

Con lo cual obtenemos

Damos clic en IR, y optemos:

Para nuestro proyecto adoptamos los siguientes anchos



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Carlos Aguilar Q.

Para las vigas paralelas al Eje X, cuyo altura es de 65 cm, 30 cm

Para las vigas paralelas al Eje Y, cuya altura es de 50 cm, 25 cm.

Probado estos resultados en el Aplicativo tenemos, Para la viga de 30x65 parala luz ms corta L = 7.60 m

Para la viga de 25x50 para L = 5.85 m



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Carlos Aguilar Q.

Por lo tanto cumplimos con las recomendaciones del ACI, en cuanto al alto yancho de las vigas.

a.Losas.Para determinar el peralte de las losas del edificio deberamos ensayar algunospaneles para determinar el ms crtico, en este proyecto probaremos con trespaneles:

1. Panel esquinero 1-2-E-F, cuyas distancias entre ejes son: En direccin 1-2, L=5.85 (Ln = 5.85-0.30 = 5.55 m). En direccin E-F, L= 7.60 m (Ln= 7.60-0.25=7.35).

2. Panel con un lado continuo 1-2-D-E, cuyas distancias entre ejes son: Endireccin 1-2, L= 5.85 (Ln = 5.85-0.30 = 5.55 m). En direccin D-E, L= 8.0 m(Ln = 8.0-0.25 = 7.75 m).

3. Panel central 3-2-D-E, cuyas distancias entre ejes son: En direccin 3-2, L=5.85 (Ln = 5.85-0.30 = 5.55 m). En direccin D-E, L= 8.0 m (Ln = 8.0-0.25 =7.75 m).

Para el presente proyecto utilizaremos losas alivianas en dos direcciones, comoprediseo igual que las vigas, utilizaremos un peralte que nos permita pasar por

alto el chequeo de deflexiones. El ACI no tiene un mtodo directo que nospermita calcular el peralte de las losas nervadas en dos direcciones, ya que lasfrmulas que tiene el ACI son aplicables directamente para losas macizas, sinembargo podemos utilizar un espesor de una losa nervada equivalente a una losamaciza, haciendo una transformacin de inercias.

Antes de utilizar las formulas del ACI, podemos efectuar un prediseo utilizandolas frmulas que proporciona el manual REPECF (Requisito esenciales para

edificios de concreto reforzado), en estas frmulas es necesario que se garanticeque las vigas sean mecnicamente descolgadas, lo cual se aproxima considerandoque el peralte de las vigas sea por lo menos 3 veces el espesor de la losa, enalgunos casos esto no se cumple, sin embargo estas frmulas no dan una buenaaproximacin para luego ser verificadas con el ACI. Utilizando el Aplicativo enla siguiente direccin:



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Carlos Aguilar Q.

Para el panel 1(Esquinero) Tenemos:

Esto es un peralte de 22cm, que lo redondeamos a 25 cm.



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Carlos Aguilar Q.

Para el panel 2(Medianero) 3 (Central) Tenemos:

Esto es un peralte de 23cm, que lo redondeamos a 25 cm.

Es decir por este mtodo y aunque no se haya cumplido la condicin de

H3.h, adoptamos un espesor de 25 cm.

El EHE-08, tiene el siguiente enfoque en cuanto al clculo del peralte de las losasalivianadas en dos direcciones:



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Carlos Aguilar Q.

1. Ningn caso el peralte debe ser menor de L/40.2. Para no calcular deflexiones se debera cumplir con la siguiente tabla:

En esta tabla losa se refiere a losas macizas y forjados a losas alivianadas.

Aplicando estos criterios a nuestro proyecto tenemos que como las losas seapoyan sobre vigas en todos sus bordes, entonces le corresponde en la tabla a laopcin Continua (sobre muros o vigas), con lo cual tenemos L/d = 24 => d=800/24 = 33 cm, considerado un recubrimiento mecnico de 3.5 cm, tenemosuna altura de = 33+3.5 = 36.5 cm.

Como podemos observar el EHE, da peraltes de losa bastante conservadores,tendremos que aplicar las formulas del ACI, para determinar si el peralte de25cm del primer mtodo es suficiente.

Como primer paso en miras a la aplicacin de las formulas del ACI, es utilizar unartificio que permita transformar la losa alivianada de 25cm a una equivalentemaciza, para lo cual tomaremos como base las inercias.

La losa 25 cm, alivianada tendra estas dimensiones, para un metro de ancho

100

25

5 40 10 40 5

100

Y=



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Carlos Aguilar Q.

Se formara la siguiente equivalencia:

Inercia losa alivianada (ILA) = Inercia de la losa equivalente maciza (ILEM)

=100 12 Entonces la altura equivalente sera, =

La ILA puede ser calculada por cualquier mtodo analtico, en este curso conmiras a manejar otros comandos se lo har de manera grfica utilizando loscomandos del AutoCAD de la siguiente manera:

a). Dibujamos un metro de losa alivianada de 25cm:

100

25

5 40 10 40 5

b). Convertimos el dibujo anterior en una regin: Men , seleccionamos

, luego seleccionamos nuestro dibujo. Con lo cual el perfil se convierteen una regin y de esta manera podemos consultar sus propiedades

c). Escribimos en la lnea de comandos _massprop, o en la barra de herramientas

clicamos en , seleccionamos el perfil, le damos Enter y se obtienen suspropiedades, dos veces msEnter, para obtener las inercias centroidales que sonde nuestro inters:



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Carlos Aguilar Q.

En este caso la variable I: 49097.22 cm4, es que no da la inercia que buscamos,con este valor obtenemos la altura equivalente aplicando al formula arribaindicada:

= 12100

= 12 49097.222100

= 18.06

El mtodo del ACI para determinar la altura de una losa en dos direcciones,consistente en comparar la rigidez de a losa con respecto a sus bordes y des estamanera aplicar una determinada formula. Por lo tanto debemos calcular lasinercias en las dos direcciones tanto de la losa como se los elementos de los

bordes.

1. Para el panel esquinero 1-2-E-F, cuyas distancias entre ejes son: En direccin1-2, L= 5.85 (Ln = 5.66 m). En direccin E-F, L= 7.60 m (Ln= 7.48 m).

5.8

5

7.60

5.6

6

7.48

Viga 30x60

Viga25x50

0.3

0

0.25

8.00

Viga 30x60

Viga25x50

Viga25x50

5.8

5

Viga 30x60

Viga 30x60

Viga 30x60

Viga

25x50

Viga

25x50

7.75

5.6

6

5.5

5

7.48

Borde

1

Borde

2

Borde 3

Borde 4



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Carlos Aguilar Q.

Calculamos las inercias del borde 1.

0.18

3.74 0.25

0.50

Inercia de losa =

= 181 764 cm4

Inercia de Viga = = 260 416.67 cm4 = (I viga/I losa) = 260 416.67/181 764 = 1.433


0.18

3.88 0.25

0.500.

3.740.25

Inercia de losa =() = 370 332 cm4

Inercia de Viga = = 260 416.67 cm4

= (I viga/I losa) = 260 416.67 / 370 332 = 0.7032



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Carlos Aguilar Q.


0.30

0.60

0.18

2.830.30


Inercia de Viga = = 540 000 cm4 = (I viga/I losa) = 540 000 / 137 538 = 3.93


0.30

0.60

0.18

2.780.300.30

0.60

0.18

2.83 0.30


Inercia de Viga =

= 540 000 cm4

= (I viga/I losa) = 540 000 / 272 646 = 1.9805

m= (1.433+0.7032+3.93+1.9805) = 2.011



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Carlos Aguilar Q.

El ACI presenta dos frmulas para calcular el peralte, dependiendo del promediode las relaciones de inercia de viga a losa m, as:

En este caso aplicamos la frmula 9-13, fy es el lmite de fluencia en Mpa, ln es laluz mayor en mm y es la relacin entre la luz mayor y la menor.

= 7.48/5.66 = 1.32

= 74800.8+420140036+9 1.32 =172 < 180,

Por lo tanto es espesor del panel 1, cumple con las recomendaciones del ACI, dela misma manera se proceder a comprobar los dems paneles seleccionados,pero para automatizar este proceso mecnico, utilizaremos uno de los aplicativos

que acompaan este curso. Ingresamos en el comando , luego



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Carlos Aguilar Q.

tenemos que llenar el siguiente formulario, e este caso para el panel 2 de ladocontinuo:

Tenemos un de 1.825, por lo tanto aplicado la formula9-13 tenemos:

Que es menor al espesor supuesto de 18.0 cm, por lo tanto cumple. Finalmenteprobamos el panel interno:



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Carlos Aguilar Q.

Igual que en el caso anterior aplicamos la formula b, y tenemos

Lo cual es mayor al espesor supuesto, por lo tanto para este panel no essatisfactorio el espesor de 25 cm.

En este punto tenemos algunas opciones para cumplir con el espesor que dicta elACI: a) Trabajar con una losa alivianada de 26 cm, con bloque de altura 20 cm yuna capa de compresin de 6 cm; b) Incrementar el peralte de las vigas; d)

Incrementar el ancho de las vigas para disminuir las luces del panel, y d) unacombinacin de b y c.

En este caso se optara por la solucin d, es decir incrementar en 5 cm los anchosde las dos vigas tipo a ms de incrementar 5 cm a las vigas que inicialmente sedefinieron con una altura de 60, de esta manera las vigas quedan definidas de lasiguiente manera:



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Carlos Aguilar Q.

Vigas paralelas al Eje x: base = 35 cm, altura = 65 cm

Vigas paralelas al Eje Y: base = 30 cm, altura = 50 cm.

Con este incremento a ms de ganar Inercia de las vigas, se disminuyen en 5 cmlas longitudes de los paneles:

Con lo cual aplicando la frmula 9-13 tenemos:

Por lo tanto se cumple con el espesor de 25 cm, asumido inicialmente.

Resumiendo entonces tenemos:

Vigas paralelas al eje X : 35 x 65,

Vigas paralelas al eje Y : 30 x 50,



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Carlos Aguilar Q.

Losa 20+5: Alivianada de 25 cm en dos direcciones, con capa de compresin de 5cm.

Una comprobacin final sera la geometra de la losa alivianada de 25 cm paraello aplicamos las recomendaciones del ACI, y tenemos:

La losa prediseada tendr las caractersticas de la los tpicas de nuestro medio,es decir:

Capa de compresin: 5 cm.

Ancho de las nervaduras: 10 cm.

Separacin de las nervaduras: 50 cm.

Con esta informacin, aplicamos el cdigo utilizando el programa que acompaaa este curso:

Primero verificamos la geometra de los nervios

> >

En este caso cumplimos con el ancho del nervio que debe ser mayor o igual a 10

cm; as mismo se cumple con la altura del alivianamiento que dese ser mximo 35cm que en nuestro caso es 20 cm y tambin se cumple con el ancho delalivianamiento que deber ser mximo 75 cm que en nuestro caso es 40 cm.

Por ultimo nos queda verificar el espesor de la losa de compresin para lo cualutilizamos la siguiente secuencia de comandos:



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Carlos Aguilar Q.

> >

Como en nuestro proyecto se emplearan bloques de hormign ligero, entonces secumple esta condicin, ya que nuestra losa tienen 5 cm de espesor.

a.Columnas.Para el prediseo de columnas en este curso se utilizara las formulas propuestas

por el Manual de requisitos Esenciales, para lo cual necesitamos estimar lacarga ltima mxima cobre las columnas que deseamos conocer sus dimensiones:

Para este proyecto testearemos la columna ms crtica por carga gravitatoria eneste cao la columna C2 = D2 = C3 = D3

5.8

5

8.00



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Carlos Aguilar Q.

rea = 5.85 * 8.0 = 46.8 m2

Estimaremos las siguientes cargas:

Carga muerta:



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Carlos Aguilar Q.

Una vez que arranca Etabs

1.

2.

Este opcion permite cargar un archivo pordefecto, que el usurio puede personalizar de tal manera que puede ganartiempo al tener una serie de opciones acorde a su trabajo lista para

trabajar y de esta manera no tiene que estar ajustando el programa cadavez que crea un modelo nuevo. Las opciones que se pueden tener yapersonalizadas son: Unidades, opciones, preferencias, propiedades ydefiniciones. Por ejemplo se puede tener una lista de secciones de hormigncomnmente usadas, una lista de hormigones comnmente usados, etc. Sise desea personalizar este archivo solamente debemos grabar el modelo



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Carlos Aguilar Q.

que queremos tomar como base desde el men Options > Safe User DefaulSeting.

Aparecido a la opcin anterior, la diferencia radicaque en lugar de cargas las opciones de un archivo por defecto que tiene elprograma, lo hace de cualquier archivo que escoja el usuario.

Permite arrancar el modelo escogiendo las siguientescaractersticas:

, Permite escoger entre tres tipos de sistema de unidades: Ingles,Sistema Internacional y Mtrico. Estas unidades pueden ser cambiadas encualquier instante dentro del programa y con cualquier tipo deconfiguracin.

Permite escoger la base de datos con la que se va a trabajardentro del modelo. Esta opcin puede cambiarse en cualquier momentodentro del programa.

y , permiten escoger los cdigos con los cualesse va a trabajar.

Para el caso de nuestro proyecto vamos a trabajar en unidades tcnicas ylos cdigos aplicables a nuestro medio, quedando el cuadro de dialogo de lasiguiente manera:



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Carlos Aguilar Q.

Ok

Este cuadro de dialogo permite definir la geometria de nuestro modelo,aqu se distinguen tres reas a saber:

Planimetra.



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Carlos Aguilar Q.

Esta rea permite definir la planimetra de nuestro proyecto, a travs de ladefinicin de ejes, similar como se trabaja en los proyectos arquitectnicos.Las dos primeras cajas de texto permiten ingresar el nmero de ejes queexisten en la direccin X e Y respectivamente, as mismo en las dos cajassiguientes se permiten ingresar la distancia entre dichos ejes en las dosdirecciones. El comando Grid Labelespermite personalizar el formato de lanumeracin de los Ejes:

De esta manera nos permite indicar con qu carcter se empezara laidentificacin de los ejes, y si esta numeracin empieza por izquierda, porderecha, por arriba o por bajo dependiendo del eje que estemospersonalizando.



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Carlos Aguilar Q.

Son pocos los proyectos en los cuales se pueda contar con ejes

equidistantes en las dos direcciones, lo ms comn es que los ejes tengandiferentes distancias para este caso se activa la opcin y

luego se ejecuta el comando , el cual nos permite personalizartanto la distancia como el formato de nuestros ejes:

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