Ejemplo memoria de calculo estructural

Casilla Nº 52 San Pedro de La Paz. Concepción. Fonos:(41) 2234123-2282221 Fax: (41)
2282271
GALPÓN ALMACENAMIENTO
xxxxxxxxxxx
xxxxxxx, VIII REGIÓN
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
Preparado por:
JMS Ingenieros Consultores Ltda.
C- 1111
RPreparó Revisó Aprobó Fecha Observaciones
A BGO BGO JMS 11/07/12 Emitido para Revisión.

2282271 1
GALPÓN DE ALMACENAMIENTO
xxxxxxxxxxxxx
xxxxxxxx, VIII REGIÓN
1. GENERAL
La presente memoria de cálculo, describe los criterios, métodos y materiales empleados
en el dimensionamiento de la ampliación que la Empresa xxxxxxxxx planea construir en
sus dependencias, ubicado en xxxxxxxxxxxxxxx, xxxxx, VIII región. El proyecto de
arquitectura fue desarrollado por yyyyyyyyyyyyyyyy.
El proyecto contempla la ampliación de galpón de un nivel para almacenar Materias
Primas, un galpón de menores dimensiones adosado al galpón antes mencionado, para
almacenas Sustancias peligrosas, ambos considerados en estructura metálica y un
galpón que almacena Sustancias Inflamables, estructurado en Hormigón Armado.
También se contempla la construcción de un patio techado, para carga y descarga de
camiones y una oficina ubicada al lado del Taller existente. Las fundaciones de esta
edificación corresponden a zapatas corridas bajo muros en el galpón de almacenamiento
de sustancias inflamables y zapatas aislada bajo columnas metálicas unidas mediante
vigas de fundación.
El sistema estructural se compone de muros 20 cm, y pórticos metálicos compuesto por
columnas IPE 300 e IPE 500 y vigas reticuladas.
La modelación realizada corresponde a una del tipo tridimensional, que permite incorporar
los efectos de continuidad, restricciones de desplazamiento, efectos de torsión, etc. Se
verifica un análisis sísmico dinámico de acuerdo a la norma Nch 2369 of 03’.
El diseño se realiza empleando los métodos y criterios indicados en los puntos siguientes.
2. MATERIALES UTILIZADOS
2.1. Hormigón estructural
Para las fundaciones y muros se empleará un hormigón, grado H-25 con una resistencia
característica R28>= 250 kgf/cm2
a los 28 días y 90 % de nivel de confianza. El diseño de
los elementos de Hormigón armado se realiza según el código ACI 318–08. Las
características principales del hormigón empleado son:
Peso específico: 2500 kgf/m3
Módulo de Elasticidad: 210190 kgf/cm2
Coeficiente de Poisson: 0.25
Resistencia de diseño (f’c) 210 kgf/cm2

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2.2. Acero Estructural
Los perfiles utilizados en el diseño corresponden a perfiles de calidad A 42-27 ES, de
acuerdo a las siguientes características:
Tensión de fluencia: 2700 kg/cm2
(A42-27ES)
Peso específico: 7850 kg/m3
Módulo de Elasticidad: 2100000 kg/cm2
Coeficiente de Poisson: 0.25
2.3. Suelo de fundación
La tensión admisible considerada en este proyecto, tanto para su condición estática como
eventual, son las que se muestran a continuación, a partir de los resultados entregados
por la empresa Terrasonda, que fue quienes realizaron la mecánica de suelos:
Tensión admisible estática: 1.2 kg/cm
2
Tensión admisible dinámica: 1.6 Kg/cm
2
2.4. Pernos y Soldadura
La verificación y diseño de las uniones se realiza considerando soldadura tipo MIG calidad
E70-XX (AWS). Las dimensiones del filete vienen dadas según las siguientes tablas:
Tabla Nº1. Espesor del filete según el espesor de las placas a unir.
Espesor de la placa más gruesa Espesor del filete
(mm) (mm)
<= 6.25 Igual al espesor
> 6.26 Espesor menos 1.6 mm (favorece la inspección)
Tabla Nº2. Espesor del filete mínimo
Espesor de la mayor placa a unir Tamaño mínimo del lado del filete
(mm) (mm)
e<=6.25 3
6.25 < e < 12.7 5
12.7 < e < 19 6
e > 19 8
Las características de la resistencia teórica al corte de la soldadura se rigen según la
siguiente tabla:

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Tabla Nº3: Esfuerzo admisible a corte de la soldadura
Espesor del filete Esfuerzo admisible E60-XX Esfuerzo admisible E70-XX
(mm) (T/cm) (T/cm)
3 0.202 0.285
4 0.268 0.313
5 0.447 0.522
6 0.537 0.626
8 0.716 0.835
10 0.896 1.046
12 1.070 1.255
16 1.430 1.67
Se debe considerar el 75% de eficiencia de unión soldada.
Los pernos de unión considerados, en los casos indicados, son del tipo ASTM A325, de
acero de medio carbono templado y revenido, con las siguientes características:
Resistencia a la tracción (T/cm2
) 2.80
Resistencia al corte (T/cm2
) (F,N) 1.05
Resistencia al corte (T/cm2
) (X) 1.55
F: Unión tipo fricción
N: Unión tipo aplastamiento, con hilo en el plano de corte.
X: Unión tipo aplastamiento, sin hilo en el plano de corte.
En el diseño de las uniones se consideran de tipo N (aplastamiento con hilo incluido en el
plano de corte).
3. CARGAS SOLICITANTES
3.1. Peso propio y cargas muertas
Las cargas de peso propio son las producidas por la aceleración de gravedad sobre los
elementos metálicos y de hormigón armado de la estructura. Para ello se utiliza el peso
específico de los materiales, indicado en 2.1 y 2.2 y la aceleración de gravedad con un
valor de 9.8 m/s2
. El programa RAM Advanse v5.1 y Etabs 9.7.2, utilizados en la
modelación, calculan de manera interna el peso de la estructura.
Además se consideran en este ítem las cargas de peso propio de las cubiertas de techo.
3.2. Sobrecargas
La sobrecarga de uso para techos corresponde a 100 Kg/m2
según el Capítulo 6 de
Nch1537 y ha sido reducida hasta un valor de 31.6 Kg/m2
según el punto 7.2 de la misma
normativa.
Esta sobrecarga se considera sobre la estructura como fuerzas distribuidas en las vigas
de madera laminada que conforman la estructura de techo.

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3.3. Cargas de Viento
Se ha considerado en este caso una velocidad del viento de 120 km/h, de acuerdo a lo
señalado en el Capítulo 6 de Nch432. Estas velocidades generan presiones sobre los
elementos, las que deben ser modificadas según los factores de forma dados por las
características de la estructura según Nch 432 capítulo 9.
3.4. Combinaciones de carga:
Se utiliza el análisis de tensiones admisibles, por lo que se utilizan las siguientes
combinaciones de carga:
Para tensiones, cálculo de elementos metálicos, deformaciones:
1) 1,0 pp
2) 1,0 pp + 1,0 sc
3) 1,0 pp  1,0 vx
4) 1,0 pp  1,0 vz
5) 1,0 pp  1,0 sx
6) 1,0 pp  1,0 sz
7) 1,0 pp + 0,75 sc
8) 1,0 pp + 0,75 sc  0,75 vx
9) 1,0 pp + 0,75 sc  0,75 vz
10) 1,0 pp + 0,75 sc  0,75 sx
11) 1,0 pp + 0,75 sc  0,75 sz
12) 0,6 pp  1,0 vx
13) 0,6 pp  1,0 vz
14) 0,6 pp  1,0 sx
15) 0,6 pp  1,0 sz
Para el diseño de hormigón armado:
16) 1.4 pp
17) 1.2 pp + 1.6 sc
18) 1.2 pp + 1.0 sc ± 1.4 sx
19) 1.2 pp + 1.0 sc ± 1.4 sy
20) 0.9 pp ± 1.4 sx
21) 0.9 pp ±1.4 sy
Donde:
pp = peso propio
sc = sobrecarga de uso
vx = viento en dirección x
vz = viento en dirección z
sx = sismo en dirección x
sy = sismo en dirección y

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4. MÉTODO DE CÁLCULO
Análisis matricial tridimensional de estructuras, considerando modelaciones de los
distintos ejes que componen la estructura resistente, que toman en cuenta las condiciones
de apoyo existentes, la forma de los elementos (pilares, columnas, muros y vigas), con su
área e inercia asociados, trechos rígidos, además de las fuerzas correspondientes a los
diferentes estados de carga considerados.
En el análisis se empleó el programa de análisis y diseño estructural RAM Advanse v5.1
y Etabs 9.7.2, los cuales permiten modelar el comportamiento de la estructura bajo la
acción de las diferentes combinaciones de carga. Estos programa se basan en la
utilización de elementos del tipo barra y elementos finitos de seis grados de libertad por
nodo, a nivel elemental permite definir secciones y materiales diferentes para cada barra.
El programa trabaja asumiendo que en los elementos componentes de la estructura, se
cumplen las siguientes hipótesis:
● Una relación entre desplazamientos y deformaciones de primer orden.
● Una relación entre tensiones y deformaciones del tipo elástica lineal e isotrópica.
Las cargas solicitantes (peso propio y sobrecarga) descargan en las barras o en los nudos
según corresponda, y se calculan por áreas tributarias.
Con los esfuerzos de cada uno de los estados de carga se realizan las combinaciones de
carga arriba indicadas. Con la combinación de carga máxima se determina el diseño de
los elementos, verificando que el resto de las combinaciones esté bajo la combinación
máxima seleccionada.

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5. RESULTADOS DE LA MODELACIÓN
5.1. Análisis de Tensiones
Se verifica que los elementos estructurales presentan interacción de tensiones que no
sobrepasan los rangos admisibles considerando la geometría real de la estructura y las
cargas arriba indicadas.
Las tensiones máximas se dan en combinaciones de carga controladas por la acción del
viento y sobrecarga.
5.1. Análisis de Deformaciones
Las deformaciones de la estructura deben ser inferiores a los rangos dados por las
normas Nch427 y Nch2369, para deformaciones por cargas de servicio y sísmicas,
respectivamente.
5.1.1.Deformaciones por Cargas de Servicio
Las deformaciones admisibles por cargas de servicio se encuentran en Nch427 tabla 45,
donde se detallan diferentes valores admisibles según el tipo de elemento analizado.
De este modo, se verifica que las deformaciones por cargas de servicio se encuentran por
debajo de los rangos admisibles por la norma.
6. CONCLUSIONES
La estructura proyectada, tanto metálica como de hormigón armado, se comporta de
manera adecuada frente a las solicitaciones analizadas.

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7. BIBLIOGRAFIA Y ANTECEDENTES
- Norma NCh 1537.Of1986. “Diseño estructural de Edificios – Cargas Permanentes y
Sobrecargas de Uso”
- American Institute of Steel Construction, AISC.
- Instituto Chileno del Acero, “Manual de diseño para estructuras de Acero”, Diciembre
del 2001.
- Norma Nch 2369.Of2003.”Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales”
- Norma Nch 432.Of1979.”Cálculo de la Acción del Viento sobre las Construcciones”
- Norma Nch 427.Cr 77.”Construcción – Especificaciones para el cálculo, fabricación y
construcción de estructuras de acero”
- Norma Nch 433.Of’96 mod. ‘09.”Diseño sísmico de edificios”.
- Norma Nch 3171.Of’10.”Diseño Estructural – Disposiciones generales y
combinaciones de cargas”.
- Norma Nch 1128.Of’06. ”Maderas – Construcciones en madera - Cálculo”.
Juan Marcus Sch.
Ingeniero Civil
JMS/MDE- BGO/bgo, Junio de 2012

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ANEXOS

2282271 9
A.1 MODELACIÓN GENERAL
La estructura correspondiente a la ampliación de bodega de materias primas y la nueva
correspondiente a Sustancias peligrosas, se muestran en la imagen N°1 a continuación:
Figura Nº1: Modelación estructura Materias Primas y Sustancias Peligrosas

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A.2 RESULTADOS DE LA MODELACIÓN
A.2.1 APLICACIÓN DE CARGAS
Figura Nº2: Cargas debido a Peso propio de techumbre
Figura Nº2: Cargas debido a Sobrecarga de uso para techo

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Figura Nº2: Cargas debido a viento en dirección X

2282271 12
A.2.2 INTERACCIÓN DE ELEMENTOS
La interacción de los elementos que conforman la estructura metálica generado por la
combinación más desfavorable de carga se detalla a continuación:

2282271 13
A.2.3 DISEÑO DE ELEMENTOS
RAM Advanse
Archivo : C:UsersSamsungDesktopOficina 04-06-121111 - Galpón Tapel WillametteModeloSustancias Peligrosas3.AVW
Unidades : Kg-M
Fecha : 6/7/2012 2:19:56 PM
Diseño de Acero
Diseño por descripciones para carga gobernante
Norma de diseño A S D
_________________________________________________________________________________________________________________________________
C O D E C H E C K
RELACIONES MAXIMAS DE ESFUERZO POR DESCRIPCION
REL.F = Relación de esfuerzos para flexión
REL.V = Relación de esfuerzos para corte
ESTAC.F = Estación a la cual ocurre Rel.f
ESTAC.V = Estación a la cual ocurre Rel.v
NOTA.- Las descripciones de elementos no metálicos no son impresas
Importante.- Se obtendrán los máximos solo entre los elementos seleccionados gráficamente.
_________________________________________________________________________________________________________________________________
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CI
OCURRE EN MIEMBRO : 935
SECCION : C 150x50x3
OCURRE EN ESTADO : c6=pp+.75sc-.75vx
ESTATUS DE DISEÑO : BIEN
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
REL.F Eqn ESTAC.F[M] Axial[Kg] M33[Kg*M] M22[Kg*M]
1.00 C5.2.1-2 0.00 -5980.12 1.21 24.94
REL.V Eqn ESTAC.V[M] V2[Kg] V3[Kg] Tor[Kg*M]
0.14 C3.3.1-1 0.00 0.49 -81.54 -0.01
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CI2
OCURRE EN ESTADO : c1=pp+sc
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.14 C5.2.1-1 0.00 -1095.57 0.00 1.12
0.00 C3.3.1-1 0.00 0.01 -3.58 0.01
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
OCURRE EN ESTADO : c10=.6pp-vx
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.20 C5.2.1-1 0.00 -1265.61 0.00 1.10
0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 -3.11 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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OCURRE EN ESTADO : c5=pp+.75sc+.75vx
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.01 C5.2.1-2 1.04 35.20 0.00 0.60
0.00 C3.3.1-1 1.04 0.00 3.12 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : COL1
SECCION : IPE 300
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.42 H1-3 0.00 -2219.63 -2993.88 0.00
0.08 F4 0.00 -1771.47 -0.84 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : COL2
SECCION : Tubo d=8 in Sch 40
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.16 H1-3 0.00 -880.96 721.97 0.00
0.02 F4 0.00 460.50 0.02 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CS
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.72 C5.2.1-1 0.86 -3220.78 -2.69 -22.15
0.12 C3.3.1-1 0.86 0.32 -148.91 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : CS2
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.11 C5.2.1-2 0.00 993.89 0.00 -1.31
0.00 C3.3.1-1 0.00 0.01 3.93 0.01
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2282271 15
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.69 C5.2.1-2 1.37 -108.02 0.00 -45.26
0.48 C3.3.1-1 1.37 0.00 -188.82 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.01 C5.2.1-2 0.00 -36.94 0.00 -0.48
0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 2.92 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Diag3
SECCION : 2L 30x30x3 - c150 A
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.09 C5.2.1-1 0.37 -288.15 0.14 0.00
0.00 C3.3.1-1 0.37 0.00 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Diagonal1
SECCION : 2l 50x50x3 C= 150
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.52 H1-1 0.80 -2473.33 0.60 0.00
0.00 F4 1.60 1.49 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SECCION : IC 150x100x3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.06 C5.2.1-2 0.75 1145.80 0.00 -2.12
0.00 C3.3.1-1 0.75 0.00 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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SECCION : 2L 30x30x3 C= 150
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.32 H1-1 0.44 -1067.96 0.20 0.00
0.00 F4 0.00 -0.92 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SECCION : 2L 30x30x3 C= 150
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.02 H1-3 0.36 -45.10 0.13 0.00
0.00 F4 0.72 0.70 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : Montante1
SECCION : IC 150x100x3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.15 C5.2.1-2 0.78 -231.60 -103.99 -3.45
0.01 C3.3.1-1 0.78 28.63 -8.58 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SECCION : 2l 50x50x3 C= 150
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.12 H1-3 0.84 -295.06 -1.44 25.29
0.01 F4 0.84 3.41 29.99 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SECCION : 2L 30x30x3 - c150 A
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.00 C5.2.1-1 0.50 -8.35 0.00 0.00
0.00 C3.3.1-1 0.00 0.00 0.00 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2282271 17
RELACION MAXIMA PARA DESCRIPCION : VIGA1
SECCION : ICA 150x100x15x3
OCURRE EN ESTADO : vx=Viento en x
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0.32 C5.2.1-1 0.00 -801.52 -10.39 0.91
0.00 C3.3.1-1 0.00 -1.97 -0.48 0.00
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Casilla Nº 52 San Pedro de La Paz. Concepción. Fonos:(41) 2234123-2282221 Fax: (41) 2282271
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A.2.4 DISEÑO DE FUNDACIONES
Resumen de Dimensiones
Fundación F2
DIMENSIONES
h1 = 0.700 (m) Armadura
h2 = 0.900 (m) Zapats f 16@18
h3 = 0.560 (m) Pedestal 14 f 12 mm
B (z) = 1.700 (m) 4 f 16.0
L (x) = 2.800 (m) E 10 @ 20.0
b (z) = 0.700 (m)
l (x) = 0.900 (m)
Fx max Porcentaje Fz max Porcentaje
kgf/cm2 % kgf/cm2 % FSvx FSvz FSdx FSdz
pp+sc 1.082 80.9 0.439 100.0 34.78 1441.61 2.86 1465.36
pp+vx 0.666 100.0 0.404 100.0 4.27 93.63 6.12 95.17
pp 0.668 100.0 0.407 100.0 72.78 643.94 6.07 654.55
pp+.75sc+.75vx 0.535 100.0 0.429 100.0 144.03 137.70 12.47 139.97
pp+.75sc-.75vx 1.953 45.0 0.447 100.0 17.89 193.19 1.92 196.38
0.6pp+vx 0.755 99.3 0.387 100.0 2.96 95.47 4.14 97.05
0.6pp-vx 1.268 63.4 0.411 100.0 18.55 126.74 2.36 654.55
Maximo 1.953 100.0 0.447 100.0
Mínimo 0.364 45.0 0.364 100.0 3.0 93.6 1.9 95.2
Medio 0.520 96.0 0.377 100.0
Fx, Fz : Tensiones Máximas en el Suelo en las direcciones X, Y
Combinaciones de Carga
Factores de Seguridad
Volcamiento Deslizamiento
L x B
h1
h2
h3
l x b
V
H
M

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Detalle de cálculo F2
DIMENSIONES ESFUERZOS
V (Tf) Hx (Tf) Hz (Tf) Mz (Tfm)
h1 = 0.700 (m) 3.52 -2.92 0.00569 7.14
h2 = 0.900 (m)
h3 = 0.560 (m)
B (z) = 1.700 (m)
L (x) = 2.800 (m)
b (z) = 0.700 (m)
l (x) = 0.900 (m)
PESO FUNDACION
Wzap. = 8.330 (Tf)
Wped. = 2.300 (Tf)
Wterr. = 6.691 (Tf)
W TOTAL = 17.320 (Tf) 4.2518 (m³)
ESFUERZOS REFERIDOS AL SELLO DE FUNDACION
f= 0
V = 20.845 (Tf) 0.000
M = 13.435 (Tf·m) 0.000 3*(L/2-e)
Lc teorico= 2.266 m
e = 0.645 80.9
TENSION MAXIMA EN EL SELLO
Lc = 2.266 (m)
% compr. = 80.9 % F = 1.08 (Kgf/cm²)
FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLCAMIENTO "FSv"
MOMENTO VOLCANTE "Mv"
Mv = 0.8390568 Tf·m
FSv = 34.78
MOMENTO RESISTENTE "Mr"
Mr = 29.182566
FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO "FSd"
FUERZAS DESLIZANTES "Fs"
Fd = 2.9158
FSd = 2.86
FUERZAS RESISTENTES "Fr"
Fr = 8.34
L x B
h1
h2
h3
l x b
V
H
M

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