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 4950 12, CALLE ENCINA 12, CONCÓN SUR
COMUNA DE CONCÓN REGIÓN DE VALPARAÍSO
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN 3 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA 3 3.- NORMAS CONSIDERADAS 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 1 4.1.- Gravitatorias 4 4.2.- Viento 4 4.3.- Sismo 4 4.3.1.- Datos generales de sismo 5 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) 7 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.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN 12 11.- MATERIALES UTILIZADOS 12
11.1.- Hormigones 12 11.2.- Aceros por elemento y posición 12
11.2.1.- Aceros en barras 12 11.2.2.- Aceros en perfiles 12 11.3.- Maderas por elemento 12 12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona centro sur de la ciudad de Concón. La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación de uso privado-. El suelo es de clase B, en grados medios de compacidad, presencia de árido granular y 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 marcos rígidos de hormigón armado, sobre zapatas de hormigón, y envolventes sólidas de albañilería –consideradas como carga-. En segundos pisos se estructura enteramente por diafragmas y reticulados de madera.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
La obra es de volumen único, en dos pisos de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno escarpado, con exposición a los vientos tipo C Está estructurada en base a albañilería confinada en muros perimetrales del primer nivel y maderas en tramo de dos pisos. Materiales según estándar vigente en norma chilena aplicable.
Descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado y vigas de fundación -con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos. Los pilotes de hormigón armado reposan en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433.
En su interior cuenta con pavimento de hormigón armado, de tipo radier en pisos directamente sustentados por la rasante de suelos -debidamente compactados-, paños de madera sobre envigados de igual material en los ambientes del segundo nivel.
Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de soporte para la cubierta –reticulados de madera-, más el peso propio de sus paneles aglomerados y terminaciones, son consideradas como sobrecarga. Se exceptúan las vigas maestras de la planta de techumbre (marcos rígidos de remate) especificadas para sustentar dichas solicitudes de manera eficaz.
Todas las obras se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegido del escurrimiento de aguas en general. Considera mejoramientos bajo zapatas y muros de contención de albañilería confinada en tramos de terreno donde se ha realizado cortes.
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 2 0.20 0.20 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: Escarpaduras Dirección transversal (X)
Tipo de terreno: Descendente Xp: 3.00 m Hd: 2.40 m Ld: 14.00 m Dirección longitudinal (Y) Tipo de terreno: Llano
Anchos de banda Plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) En todas las plantas 14.00 7.00
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
Viento X (t) Viento Y (t) techumbre 3.783 1.620 piso 2 7.489 3.201 piso 1 4.314 1.844
Planta
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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)
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
E.L.U. de rotura. Hormigón
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
Página 8
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
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
Acero
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
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conformado
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
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 3 techumbre 3 techumbre 2.30 4.95
2 piso 2 2 piso 2 2.30 2.65
1 piso 1 1 piso 1 0.35 0.35 0 Cimentación 0.00
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS
8.1.- Pilares
GI: grupo inicial
GF: grupo final
Ang: ángulo del pilar en grados sexagesimales
Datos de los pilares
Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo
C1 ( 13.30, 1.36) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C2 ( 16.30, 1.36) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C3 ( 20.15, 1.36) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C4 ( 13.30, 4.56) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C5 ( 20.15, 4.56) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C6 ( 13.30, 7.21) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C7 ( 15.28, 7.21) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C8 ( 16.30, 7.21) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C9 ( 18.22, 7.21) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C10 ( 20.15, 7.21) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
Página 10
Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo
C11 ( 20.15, 8.56) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C12 ( 15.28, 8.56) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C13 ( 15.28, 10.32) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C14 ( 20.15, 10.32) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C15 ( 20.15, 11.64) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C16 ( 18.22, 11.64) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.00
C17 ( 17.22, 11.64) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.00
C18 ( 17.22, 10.32) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.00
C19 ( 15.28, 11.64) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C20 ( 14.28, 11.64) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C21 ( 14.28, 15.02) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C22 ( 15.28, 15.02) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C23 ( 17.22, 15.02) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C24 ( 20.15, 15.02) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C25 ( 17.22, 12.46) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.00
C27 ( 20.15, 16.62) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C28 ( 20.15, 18.24) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C29 ( 17.15, 18.12) 0-2 Con vinculación exterior 2.0 Centro 0.80
C30 ( 14.15, 18.00) 0-2 Con vinculación exterior 2.0 Centro 0.80
C31 ( 11.15, 17.88) 0-2 Con vinculación exterior 2.0 Centro 0.80
C32 ( 9.31, 17.81) 0-2 Con vinculación exterior 3.0 Centro 0.80
C33 ( 9.49, 14.82) 0-2 Con vinculación exterior 3.0 Centro 0.80
C34 ( 9.66, 11.82) 0-2 Con vinculación exterior 3.0 Centro 0.80 C35 ( 9.84, 8.83) 0-2 Con vinculación exterior 3.0 Centro 0.80 C36 ( 9.92, 7.36) 0-2 Con vinculación exterior 3.0 Centro 0.80 C37 ( 17.64, 8.56) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C38 ( 17.64, 11.64) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C39 ( 20.15, 13.70) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.80
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C27, C28, C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36
C7, C8, C10, C9, C11, C14, C15, C24, C39
C12, C13, C16, C19, C20, C21, C22, C23
C17, C18, C25
2 15x15 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00 1 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
3 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
3 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
2 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
1 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
2 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C37, C38 3 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
Planta Dimensiones
Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil
Pie
Y
9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar
(cm)
Cabeza
X
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10.-
LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
-Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm²
-Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm²
Se considera los paños superiores sobre entramados de madera MSD cada 60 cm -vigas primarias de 2”x6”El nivel 1 considera paños de recorrido en hormigón de tipo radier, H-20, vibrado sobre malla acma de 8mm.
Toda el área de radieres se considera sobre relleno compactado. De verificarse la presencia de arcillas expansivas, las losas serán en doble malla con acanaladuras en el intrados de la losa vinculada al mejoramiento.
11.- MATERIALES UTILIZADOS
11.1.-
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
11.2.- Aceros por elemento y posición
11.2.1.- Aceros en barras
Elemento Acero f yk (kp/cm²) γ s Todos A-63-42H 4200 1.00
11.2.2.- 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
11.3.- Maderas por elemento
Elemento Madera f yk (kp/cm²) γ s Todos Estructural MSD 2373 1.00
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12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Se realiza el análisis y diseño dinámico en base a los procesos que estipula la norma chilena NCh 433 of 2011 vigente, obteniendo los resultados reflejados en 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.
El estudio se realiza en base a las categorías de suelo y factores –Nch 433- definidos según la región y uso, las sobrecargas de viento -Nch 432/2010-, además de informaciones previas de suelo extendidas por el mandante. Los planos reflejan las soluciones requeridas para el buen comportamiento mecánico de estructuras, en los escenarios de hipótesis precedentes.
La inspección técnica de obras, será subcontratada por el dueño a terceros competentes. 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 en faena. 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-.
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO U.T.F.S.M.Página 13
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