EXPEDIENTE PERMISO
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J U A N – L U I S M E N A R E S ARQUITECTO CALCULISTA U.T.F.S.M.
JUAN.MENARES@UG.UCHILE.CL WHATSAPP +56941055309
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD Rol: 9062-221 RUTA G-904 #24, CONDOMINIO LAS COLINAS DE STO. DOMINGO PC 46, EX FUNDO SAN JUAN DE LLOLLEO
COMUNA DE SAN ANTONIO REGIÓN DE VALPARAÍSO
1.- INTRODUCCIÓN 3 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA 3 3.- NORMAS CONSIDERADAS 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 3
4.1.- Gravitatorias 4 4.2.- Viento 4 4.3.- Sismo 4 4.3.1.- Datos generales de sismo 4 4.4.- Hipótesis de carga 5 5.- ESTADOS LÍMITE 6 6.- SITUACIONES DE PROYECTO 6
6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ) 6 6.2.- Combinaciones 8 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS 10 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 10 8.1.- Pilares 10 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 11 10.- MATERIALES UTILIZADOS 12 10.1.- Hormigones 12
10.2.- Aceros por elemento y posición 12 10.2.1.- Aceros en barras 12 10.2.2.- Aceros en perfiles 12 10.3.- Maderas por elemento y posición 12 11.- PAÑOS DE RECORRIDO 12 12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona oriente de la comuna de San Antonio. La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación de uso privado-. El suelo es de clase B, de tipo arcilloso, en altos grados de compacidad, con presencia de árido granular y una velocidad de propagación con ondas de corte in-situ (Vs) no mayor a 500 m/s.
Las obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de madera MSD, todas sobre zapatas corridas de hormigón armado. Sus envolventes son de tipo panel terciado contra portantes de pino –consideradas como carga-. En techumbre se sustenta la cubierta sobre reticulados de madera. Para el cálculo se consideran las estructuras de cerramiento y cubierta como carga de tipo despreciable.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
La obra, en base a estructuras primarias de madera, del tipo entramados de pino MSD, es un volumen único, de un piso de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno llano, con exposición a los vientos tipo C Las juntas se resuelven con clavos, accesorios apernados y herrajes de acero de alta resistencia. Materiales según estándar vigente en norma chilena aplicable.
Se cimenta sobre zapatas corridas de hormigón armado y vigas de fundación -con vinculación exterior- a los que acometen los apoyos de madera del nivel habitable. Las fundaciones de hormigón armado reposan en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433. Las tabiquerías y estructuras portantes de cubierta se resuelven en base a paneles de madera aglomerada, rigidizados por entramado interior de pino MSD.
En su interior cuenta con pavimentos de hormigón armado, de tipo radier, pisos directamente sustentados por la rasante de suelos -debidamente compactada-. Todas las obras se realizan sobre terreno natural, libre de rellenos aleatorios y debidamente protegida del escurrimiento de aguas en general.
Los elementos se encuentran aislados al embate del fuego, hongos y horadadores; estando impregnados para tales efectos. Las tabiquerías y cerramientos perimetrales se consideran como estructuras secundarias colaborantes con el arriostramiento y sustentación de cargas gravitatorias.
Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de soporte en la cubierta –reticulados de madera-, más el peso propio de sus paneles aglomerados y terminaciones, son consideradas como carga muerta. Se exceptúan las vigas maestras de la planta de techumbre (marcos rígidos de remate), especificadas para sustentar dichas cargas de manera eficaz.
3.- NORMAS CONSIDERADAS
NCh427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - laminados metálicos.
NCh430 Of2008 Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile.
NCh431 Of1977 Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile.
NCh432 Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile.
NCh433 Of1996 Diseño sísmico de edificios. INN, Chile. NCh433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011
NCh1198 Of2006 Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile.
NCh1537 Of2009 Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Chile.
NCh1928 Of1993 Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile. NCh1928 Of1993 modificada en 2003.
NCh3171 Of2010 Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de carga. INN, Chile.
ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary.
AISC 2005 Specification for structural steel buildings. American Institute of Steel Construction.
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4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
Planta S.C.U (t/m²) Cargas muertas (t/m²) techumbre 0.05 0.05 piso 1 0.20 0.20 Cimentación 0.20 0.20
4.2.- Viento
NCh432-2010 Diseño estructural. Cargas de viento
Categoría del terreno: Categoría C Velocidad básica del viento: 67.00 m/s Categoría de uso: Categoría II Tipo de terreno: Llano
Anchos de banda Plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) En todas las plantas 8.00 28.00
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden Coeficientes de Cargas
+X: 1.00 -X:1.00 +Y: 1.00 -Y:1.00
Cargas de viento
Planta Viento X (t) Viento Y (t) techumbre 1.767 7.584 piso 1 2.025 8.690
4.3.- Sismo
Norma utilizada: NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011)
Norma Chilena Oficial Diseño Sísmico de Edificios (Incluye modificaciones del decreto nº 61 (V. y U.) de 2011)
Método de cálculo: Análisis modal espectral (NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011), 6.3)
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4.3.1.- Datos generales de sismo
Caracterización del emplazamiento
Zona sísmica (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.1): 3
Clase de suelo (Dº nº61 de 2011, Artículo 6): B
Sistema estructural
R 0X : Factor de modificación de respuesta (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
R 0Y : Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II
Parámetros de cálculo
R 0X : 11.00
R 0Y : 11.00
Número de modos de vibración que intervienen en el análisis: Según norma Fracción de sobrecarga de uso : 0.50 Fracción de sobrecarga de nieve : 0.50 Factor multiplicador del espectro : 1.00
Verificación de la condición de cortante basal: Según norma
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden
Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Según NCh430.Of2008, Capítulo 21
Direcciones de análisis
Acción sísmica según X
Acción sísmica según Y
Proyección en planta de la obra
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4.4.- Hipótesis de carga
Automáticas Peso propio Cargas muertas Sobrecarga de uso Sismo X Sismo Y
Viento +X exc.+ Viento +X exc.Viento -X exc.+ Viento -X exc.Viento +Y exc.+ Viento +Y exc.Viento -Y exc.+ Viento -Y exc.-
5.- ESTADOS LÍMITE
E.L.U. de rotura. Hormigón E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
ACI 318-99 (Chile) Acero conformado Tensiones sobre el terreno Desplazamientos
Acciones características
6.- SITUACIONES DE PROYECTO
Para las distintas situaciones de proyecto, las combinaciones de acciones se definirán de acuerdo con los siguientes criterios: - Situaciones persistentes o transitorias
- Situaciones sísmicas
≥≥ γ+γ+γ ∑∑GjkjPkQiki j1i1 GPQ ≥≥ γ+γ+γ+γ ∑∑ E GjkjPkAEQiki j1i1 GPAQ
- Donde:
G k Acción permanente P k Acción de pretensado Q k Acción variable A E Acción sísmica γ G Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes γ P Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado γ Q,1 Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal γ Q,i Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento γ AE Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica Página 6
6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ)
Para cada situación de proyecto y estado límite los coeficientes a utilizar serán: E.L.U. de rotura. Hormigón: ACI 318-99 (Chile) E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: ACI 318-99 (Chile)
Situación 1
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 1.400 Sobrecarga (Q) 0.000 1.700 Viento (Q)
Situación 2
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.050 1.050 Sobrecarga (Q) 0.000 1.275 Viento (Q) 1.275 1.275
Situación 3
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 0.900 Sobrecarga (Q) Viento (Q) 1.300 1.300
Situación 4
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 1.400 Sobrecarga (Q) 0.000 1.400 Viento (Q) Sismo (E) -1.400 1.400
Acero conformado: NCh427
Tensiones sobre el terreno
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) 0.000 1.000
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Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) Sismo (E) -1.000 1.000
Desplazamientos
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) 0.000 1.000
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) Sismo (E) -1.000 1.000
6.2.- Combinaciones
Nombres de las hipótesis
PP Peso propio
CM Cargas muertas
Qa Sobrecarga de uso
V(+X exc.+) Viento +X exc.+
V(+X exc.-) Viento +X exc.-
V(-X exc.+) Viento -X exc.+
V(-X exc.-) Viento -X exc.-
V(+Y exc.+) Viento +Y exc.+
V(+Y exc.-) Viento +Y exc.-
V(-Y exc.+) Viento -Y exc.+
V(-Y exc.-) Viento -Y exc.-
SX Sismo X
SY Sismo Y
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E.L.U. de rotura. Hormigón
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
Comb. PP CM Qa V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-) SX SY
1 0.900 0.900 2 1.400 1.400 3 0.900 0.900 1.700 4 1.400 1.400 1.700 5 1.050 1.050 1.275 6 1.050 1.050 1.275 1.275 7 1.050 1.050 1.275 8 1.050 1.050 1.275 1.275 9 1.050 1.050 1.275 10 1.050 1.050 1.275 1.275 11 1.050 1.050 1.275 12 1.050 1.050 1.275 1.275 13 1.050 1.050 1.275 14 1.050 1.050 1.275 1.275 15 1.050 1.050 1.275 16 1.050 1.050 1.275 1.275 17 1.050 1.050 1.275 18 1.050 1.050 1.275 1.275 19 1.050 1.050 1.275 20 1.050 1.050 1.275 1.275 21 0.900 0.900 1.300 22 0.900 0.900 1.300 23 0.900 0.900 1.300 24 0.900 0.900 1.300 25 0.900 0.900 1.300 26 0.900 0.900 1.300 27 0.900 0.900 1.300 28 0.900 0.900 1.300 29 0.900 0.900 -1.400 30 1.400 1.400 -1.400 31 0.900 0.900 1.400 -1.400 32 1.400 1.400 1.400 -1.400 33 0.900 0.900 1.400 34 1.400 1.400 1.400 35 0.900 0.900 1.400 1.400 36 1.400 1.400 1.400 1.400 37 0.900 0.900 -1.400 38 1.400 1.400 -1.400 39 0.900 0.900 1.400 -1.400 40 1.400 1.400 1.400 -1.400 41 0.900 0.900 1.400 42 1.400 1.400 1.400 43 0.900 0.900 1.400 1.400 44 1.400 1.400 1.400 1.400
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Acero conformado
Tensiones sobre el terreno Desplazamientos
Comb. PP CM Qa V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-) SX SY
1 1.000 1.000
2 1.000 1.000 1.000
3 1.000 1.000 1.000
4 1.000 1.000 1.000 1.000
5 1.000 1.000 1.000
6 1.000 1.000 1.000 1.000
7 1.000 1.000 1.000
8 1.000 1.000 1.000 1.000
9 1.000 1.000 1.000
10 1.000 1.000 1.000 1.000
11 1.000 1.000 1.000
12 1.000 1.000 1.000 1.000
13 1.000 1.000 1.000
14 1.000 1.000 1.000 1.000
15 1.000 1.000 1.000
16 1.000 1.000 1.000 1.000
17 1.000 1.000 1.000
18 1.000 1.000 1.000 1.000
19 1.000 1.000 -1.000
20 1.000 1.000 1.000 -1.000
21 1.000 1.000 1.000
22 1.000 1.000 1.000 1.000 23 1.000 1.000 -1.000 24 1.000 1.000 1.000 -1.000 25 1.000 1.000 1.000 26 1.000 1.000 1.000 1.000
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota 2 techumbre 2 techumbre 2.40 2.75 1 piso 1 1 piso 1 0.35 0.35 0 Cimentación 0.00
Datos de los pilares Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo
C1 ( 3.28, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C2 ( 5.78, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C3 ( 8.28, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 8.1.- Pilares GI: grupo inicial GF: grupo final Ang: ángulo del pilar en grados sexagesimales
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Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo
C4 ( 11.28, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C5 ( 12.51, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C6 ( 14.05, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C7 ( 15.28, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C8 ( 16.51, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C9 ( 18.05, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C10 ( 19.28, 9.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C11 ( 19.28, 7.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C12 ( 24.28, 7.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C13 ( 21.78, 7.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C14 ( 24.28, 8.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C15 ( 28.28, 8.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C16 ( 31.28, 8.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C17 ( 31.28, 7.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C18 ( 31.28, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C19 ( 31.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C20 ( 28.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C21 ( 28.28, 4.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C22 ( 24.28, 4.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C23 ( 24.28, 2.43) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C24 ( 24.28, 1.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C25 ( 21.78, 1.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C26 ( 19.28, 1.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C27 ( 19.28, 2.43) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C28 ( 19.28, 4.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C29 ( 19.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C30 ( 18.05, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C31 ( 15.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C32 ( 14.05, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C33 ( 12.51, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C34 ( 9.27, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C35 ( 8.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C36 ( 7.13, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C37 ( 4.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C38 ( 3.28, 5.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C39 ( 3.28, 6.43) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C40 ( 3.28, 9.46) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C41 ( 18.05, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C42 ( 16.51, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C43 ( 15.28, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C44 ( 19.28, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C45 ( 14.05, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C46 ( 12.51, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C47 ( 11.28, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C48 ( 8.28, 6.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C49 ( 8.28, 8.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C50 ( 11.28, 8.96) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
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9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA
Pilar Planta Dimensiones (cm) Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil Cabeza Pie X Y Para todos los pilares 2 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
10.- MATERIALES UTILIZADOS
10.1.- Hormigones
Elemento Hormigón f ck (kp/cm²) γ c Tamaño máximo del árido (mm) E c (kp/cm²) Todos H25 200 1.00 15 212132
10.2.- Aceros por elemento y posición
10.2.1.-
Aceros en barras
Elemento Acero f yk (kp/cm²) γ s Todos A-63-42H 4200 1.00
10.2.2.-
Aceros en perfiles
Tipo de acero para perfiles Acero Límite elástico (kp/cm²) Módulo de elasticidad (kp/cm²)
Acero conformado ASTM A36 2530 2100000 Acero laminado ASTM A36 2530 2100000
10.3.- Maderas por elemento
Elemento Madera f yk (kp/cm²) γ s Todos Estructural MSD 2373 1.00
11.- PAÑOS DE RECORRIDO
La obra se desarrolla sobre radier de hormigón armado en volumen aislado de un piso de altura. Se trata de un plano estructurado por vigas de fundación solapadas a su contorno y embebidas a nivel de plano de cimentación bajo los ejes de muros interiores.
Las vigas de fundación descansan directamente sobre mejoramiento de suelos o zapata corrida de hormigón armado. Si bien los materiales de la estructura de envigados se especifican en planimetrías, los paños de pavimento de recorridos, en general, se consideran a especificar en obra, dentro de intersticios interiores del plano de vigas y en criterios no menores a las soluciones dadas en detalles tipo
En términos generales se trata de pavimentos de hormigón armado H-20 o superior. Las armaduras serán simples, en base a barras de acero o malla acma de 8 mm -en la cara traccionada del plano de suelos-. Los suelos serán libres de rellenos irregulares y considerarán rasante en base a áridos tamizados de media pulgada sobre capa de arena.
Ante la eventualidad de arcillas expansivas, el espesor mínimo de 8 cm se elevará a los 10 cm, aunque recomendándose una capa de 6 pulgadas de espesor, doble malla en capa superior e inferior del pavimento y la elaboración de una rasante por sobre la solución de mejoramiento tipo.
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12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que estipula la norma NCh 433 of 2011 vigente, obteniendo los resultados reflejados en los planos estructurales. Todos los materiales según estándar y normativa aplicable, en estado de fábrica y tratados. Su calidad será verificada por la constructora responsable en comunicación con el propietario.
Se realiza el estudio dinámico y se establece las soluciones requeridas -para el buen comportamiento mecánico de estructuras-, en base a categorías de suelo y factores definidos según la región y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante.
La inspección técnica de obras idónea, será subcontratada por el dueño a terceros. El mismo verificará el grado profesional o certificación académica de los equipos correspondientes.
Se responsabilizan del correcto desempeño de estructuras los profesionales actuantes que corresponden a cada etapa de ejecución de faenas. Se podrá especificar en obra accesorios estructurales de tipo secundario y terciario, previo visto bueno del arquitecto proyectista y el calculista –con la correspondiente declaración en el libro de obras-
Las fallas atribuibles a la intervención de terceros, incumplimiento de las especificaciones, situaciones de catástrofe y cualidades de suelo o capas freáticas que influyeren de manera negativa sobre la estructura, serán consideradas como parte de las responsabilidades de la constructora y su equipo de planta.
La presente memoria es en contexto de regularización de obras, todas ejecutadas con anterioridad a la acción del profesional firmante.
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO U.T.F.S.MPágina 13
