construccion ii-cap vi acero de refuerzo (r4)

CONSTRUCCION II

CAPITULO VI: ACERO DE REFUERZO

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1. CONCEPTOS GENERALES 2. ALMACENAMIENTO Y LIMPIEZA 3. HABILITACION 4. COLOCACION 5. ELEMENTOS EMBEBIDOS EN EL

CONCRETO 6. DETALLES TIPICOS PARA

AMPLIACION DE ESTRUCTURAS

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6.1 CONCEPTOS GENERALES En el Perú el acero de refuerzo (acero

de construcción) es fabricado por SIDERPERU y ACEROS AREQUIPA, estando en ambos casos normalizados (cumpliendo con la calidad para la que se fabrican).

Se requiere para los aceros de refuerzo (en el concreto armado), que cumplan con los requisitos de resistencia, límite de fluencia, capacidad de doblado en frío, soldabilidad y otros. 3

Salvo los acero liso y corrugado de ¼” y de 8mm, el resto de diámetros usados son de acero corrugados, que permiten mejorar la adherencia entre el concreto y el acero.

Dada la composición química actual de nuestro acero de refuerzo o acero de construcción no se recomiende el empalme por soldadura, por el relativamente alto contenido de carbono del acero fabricado en el Perú (salvo el que cumpla con la Norma ASTM- A706).

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Debe tenerse especial cuidado en el uso del alambrón liso de ø 1/4”, porque se comercializa alambre trefilado con diámetros menores, haciéndolos pasar por dicha medida, como si dicha medida fuese un nombre o denominación, no indicándose que es de 4.5, 5.0 ó 5.5 mm.

El trefilado en frío origina una ductilidad menor que el acero laminado en caliente lo que aun agrava el hecho de usar acero de menor diámetro que el indicado en el proyecto.

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Debemos recordar que el acero de refuerzo tiene otra composición química, que responde a otras características técnicas necesarias del empleado en estructuras metálicas, y obviamente en carpintería metálica.

Las características técnicas son mostradas en hojas adjuntas, sin embargo cabe resaltar que en el Perú, solo se fabrica con fy= 4,200 Kg/cm2 (grado 60), y que hace mas o menos 40 años se fabricó con fy=2,800 Kgcm2 (grado 40), con el cambio se ha aliviado los problemas de concentración de armadura.

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Se comercializa el acero de refuerzo en pulgadas y en mm, la tendencia a desplazar a la primera por la segunda en la práctica se ha detenido ya hace varios años, los diseñadores siguen proyectando con la medida inglesa.

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Al respecto en nuestro país debe tenerse especial cuidado en no dejarse sorprender por ciertos comerciantes que tratan siempre de vender varillas de un diámetro determinado por otro de mayor diámetro.

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En los planos de estructuras debe indicarse por lo menos: Resistencia a la compresión del concreto:

f’c. Esfuerzo de fluencia del acero: fy

Resistencia del terreno: σt Resistencia de la albañilería: f’m Tipo de albañilería y tipo de mortero. Sobrecargas. Recubrimientos. Empalmes.

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Debe recordarse que en caso de discrepancia en general: los planos prevalecen sobre las especificaciones técnicas y estas sobre los metrados.

En las especificaciones técnicas se hacen constantemente mención a las normas que son oficialmente aceptadas, por consiguiente en las primeras solo se tratan temas particulares.

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IDENTIFICACION DE

SIDERPERU

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IDENTIFICACION DE ACEROS AREQUIPA

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(1) La variación permisible de peso no exceda 6% del nominal.

(2) Estos diámetros son fabricados a la orden por

SIDER PERU. (3) El porcentaje de desperdicios es una

aproximación; en todo caso es un valor que asume cada empresa o entidad, se podría evaluarlo pero se opta por asumir dicho porcentaje.

(4) Se está comercializando la varilla corrugada de

6mm por Aceros Arequipa

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6.2 ALMACENAMIENTO Y LIMPIEZA Se almacenará en lugar seco, aislado

del suelo y protegido de la humedad, manteniéndose libre de tierra, nieve, suciedad, aceites y/ o grasas.

Cuando haya demora en el vaciado del concreto, la armadura ya colocada (embebida) se inspeccionará nuevamente y se volverá a limpiar cuando sea necesario.

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En el momento de colocar el concreto el refuerzo debe estar libre de lodo, aceite u otros recubrimientos no metálicos que puedan afectar adversamente su capacidad de adherencia.

El acero de refuerzo con oxido, o con escamas de laminación - será considerado satisfactorio - si una muestra del mismo es limpiada con escobilla de acero tiene las dimensiones, incluyendo la altura de corrugación y el peso nominales, en todo caso debe eliminarse las escamas superficiales.

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Véase el acero corrugado algunos tramos tienen están oxidados u otros no.

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Ningún fierro debe pesar menos del 6% del peso nominal, para lo cual se puede pesar 1mt. de una muestra y si pesa menos de 6% en teoría se debería rechazar; sin embargo en la practica podría contrarrestarse esta pérdida de área con un menor espaciamiento entre las varillas, o en la utilización de varillas adicionales - aun de menor diámetro - previo rediseño.

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6.3 HABILITACION DEL ACERO DE REFUERZO Se debe cortar y doblar de acuerdo a las

indicaciones de los planos y normas vigentes, deben doblarse por acción mecánica, es decir en frío.

Las varillas parcialmente embebidas en el concreto no deben doblarse, excepto si lo autoriza la supervisión.

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Las varillas que han sido dobladas, no podrán ser enderezadas, ni podrán doblarse sin eliminar previamente la zona que fue sometida a este proceso de doblado, salvo en determinados casos y con autorización de la supervisión (como en el caso del acero en placas que pasa a ser el refuerzo de losas, o en escaleras).

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6.3.1 TOLERANCIAS a) A lo largo del corte: +- 2.5 cm.

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b) En las dimensiones extremas de estribos, anillo y espirales: +- 1.25 cm.

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c) Otros dobleces: +- 2.5cm.

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6.3.2 GANCHO STANDARD Significa uno de los siguientes dobleces:

a) Doblez de 180º + 4 Фb, pero no menos de 6.5 cm en el extremo libre de la barra, mínimo. No está permitido por el RNE, pero sí por el ACI, para zonas “no sísmicas”.

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b) Doblez de 90º + 12 фb, en el extremo libre de la barra, mínimo. No está permitido por el RNC, si por el ACI para zonas “no sísmicas”.

c) Para estribos, un doblez de 135º + 10 фb, mínimo.

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Trampa para doblar el fierro

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Trampa para doblar el fierro

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Empleo de trampa y grifa

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Empleo de trampa y grifa

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6.3.3 DIAMETRO MINIMO DE DOBLADO

El diámetro mínimo de doblado medido al interior de la barra, excepto en el caso de estribos, no será menor que:

- Para barras de Ø 3/8” a Ø 1” : 6 Øb.

- Para barras mayor a Ø 1” : 8 Øb.

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Para el caso de estribos el diámetro mínimo doblado, medido en el interior de la barra, no será menor de 4 Øb para

< ø 5/8” , si el diámetro es mayor se aplicarán los valores del párrafo anterior.

Todos los doblados se harán en frío, a menos que haya indicación contraria del proyectista.

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6.4 COLOCACION DEL ACERO DE REFUERZO

La colocación será efectuada de acuerdo a los planos y lo indicado a continuación:

6.4.1 TOLERANCIAS

a) Distancia mínima a la superficie: +- 0.5 cm.

b) Mínimo espaciamiento entre varillas: +- 0.5 cm.

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c) Varillas superiores en losas y vigas:

Elementos de espesor menor de 20 cm: 0.5 cm.

Elementos de espesor mayor de 20 cm, pero no mayor de 60 cm: 1.0cm.

Elementos de espesor mayor de 60 cm : 1.5 cm.

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d) En el cruce de elementos estructurales: +- 5.0 cm.

e) En la longitud de los dobleces y los cortes de refuerzo debe ser +- 5 cm. Excepto en los extremos discontinuos de los elementos, en los que la tolerancia debe ser +- 1.5 cm.

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Empleo del tortol (atortolar el acero

de refuerzo)

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6.4.2 RECUBRIMIENTOS DEL ACERO DE REFUERZO La función del recubrimiento es

proteger al acero de la acción de los sismos, el fuego y el intemperismo, por tanto es imprescindible se respete la medida indicada según el tipo de solicitación.

El recubrimiento se mide de la superficie del elemento estructural a la parte exterior de los estribos, no es del eje del refuerzo principal del transversal.

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Para concreto vaciado “in situ” se recomienda los siguientes recubrimientos mínimos (en realidad el proyectista debe fijarlos en el proyecto):

1- Concreto vaciado contra el terreno y permanentemente expuesto a el: 7.5 cm (para evitar la contaminación).

2- Concreto expuesto a la acción del terreno o al intemperismo (cuando hay solado o falsa zapata):

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Barras de Ø 5/8” o menores: 4cm. Barras de Ø ¾ “ o mayores

: 5cm.

3- Concreto no expuesto al intemperismo ni en contacto con el terreno:

Losas, aligerados y placas: 2.0 – 2.5 cm. Vigas, columnas y placas:

medido al estribo: 4 cm.

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Cáscaras y losas plegadas (nervadas):

Barras de Ø 5/8” o menores: 1.5 cm. Barras de Ø ¾” o mayores: 2.0 cm.

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En ambientes corrosivos o en otras condiciones severas de exposición debe aumentarse el recubrimiento, teniendo en cuenta la densidad y porosidad del concreto; en caso contrario debe emplearse otro sistema de protección, en simultaneidad.

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Cuando existe un riesgo importante de incendio, los recubrimientos mínimos de concreto indicados deben aumentarse, el fuego intenso (mayor de 800 ºC en el exterior y 600 ºC en el interior) durante mas de 1.5 horas causa serios daños en la estructura. En cualquier caso el recubrimiento nunca será menor del Φb + 0.5 cm.

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6.4.3 ESPACIAMIENTO DEL REFUERZO La distancia mínima libre entre barras

paralelas de refuerzo colocadas en una capa será mayor o igual que (se tomará la mayor de las tres condiciones):

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Ø nominal de la barra (Øb). 2.5 cm. 4/3 veces el tamaño nominal del agregado grueso.

Esta ultima condición puede obviarse si a criterio de la supervisión la trabajabilidad del concreto y los métodos de consolidación son tales que permiten que el concreto se coloque sin “cangrejeras”.

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Cuando el refuerzo paralelo se coloca en dos o mas capas, la distancia libre entre capas debe ser no menos de 2.5 cm.

En columnas con estribos o con espirales, la distancia libre entre barras longitudinales no será menor de una vez y media el diámetro de la barra, ni 4 cm.

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En muros y losas, exceptuando las losas nervadas, la separación del refuerzo principal por flexión será igual o menor a tres veces el espesor del elemento sin exceder de 45 cm.

La limitación de separación entre varillas también se aplica a la separación libre entre un traslape y los traslapes o varillas adyacentes.

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6.4.4 EMPALME POR TRASLAPE DEL ACERO DE REFUERZO

Considera los cálculos de longitud de anclaje en tracción, longitud de anclaje por compresión y la longitud de desarrollo, tomándose la mayor de las tres.

Es posible hacer los traslapes en cualquier sección, sin embargo esto traería como consecuencia que la longitud de traslape sea mayor en la zona de mayor esfuerzo, y menor en la menor esfuerzo, esta diferencia puede ser hasta de 70%.

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Por tanto es preferible escoger para

los empalmes secciones de menor esfuerzo, limitar el numero de barras a empalmar por sección; el proyectista opta por esta solución, salvo casos especiales.

Queda entonces la posibilidad que en una situación especial en la obra pueda cambiarse la longitud de traslape, y numero de barras a empalmar en una sección determinada, cambio hecho por el proyectista.

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Los empalmes tienen entonces longitudes

que dependen de la ubicación en el elemento estructural, además del diámetro de las varillas, del tipo de acero y calidad del concreto..

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A continuación a modo de ejemplo vamos a dar varios cuadros donde se indica los traslapes para acero grado 60 y en diferentes elementos estructurales, esto nos servirá para tomar un buen criterio, en la práctica el proyectista debe darnos cuadros similares en cada proyecto.

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6.4.5 EMPALME POR SOLDADURA No se deben usar varillas trabajadas en

frio o varillas que no sean de acero soldable, en el caso del acero fabricado en el Perú “no es soldable” el fabricado a partir del año 1985 aproximadamente, (salvo el que sigue la Norma ASTM A 706).

El acero grado 60 producidos en el Perú tiene un alto carbono (0.4% aprox.) y requiere para ser soldado que se tome precauciones de manera de evitar su fragilizacion.

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Se debe tomar las siguientes recomendaciones:

Debe usarse electrodos de bajo contenido de hidrogeno ya que estos permiten soldar a temperaturas bajas. Se recomienda el uso de electrodos de la serie E70 del tipo UNIVERS E70 o SUPERCITO E7018 y deben estar completamente secos.

Luego de su preparación y su presentación se precalentará la varilla a 100ºC aproximadamente.

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La secuencia de soldadura será tal que genere el menor calor posible. Por tanto es conveniente efectuar la soldadura formando cordones sucesivos y utilizando electrodos de Ø 1/8” con un amperaje de 90 A hasta el cordón Nº 10 y terminar con electrodos de Ø 5/32” y 12 amperios.

Después de cada cordón deberá limpiarse

completamente la escoria de la superficie antes de proseguir el soldado.

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En los planos debe indicarse las varillas que van ser soldadas y el procedimiento a emplear, siguiendo las normas ASTM A 706, AWS D12.1 o ASTM 615.

Si el empalme es por varillas soldadas a tope debe tener para desarrollar en tracción por lo menos el 125% del limite de fluencia especificado para la varilla de refuerzo, para que en las zonas cercanas se alcance el 100% de fy.

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No se permitirá soldar las varillas que se intercepten únicamente con la finalidad de sujetar el acero de refuerzo, salvo que lo autorice la supervisión o el proyectista.

La malla soldada de alambre liso

empleada como refuerzo debe cumplir la norma ASTM A 185.

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Las intersecciones soldadas no deben espaciarse mas de 30 cm. en la dirección de la fuerza calculada, excepto para alambres utilizados como estribos.

La malla soldada de alambre corrugado,

empleada como refuerzo de concreto, deberá cumplir con los requisitos de la norma ASTM A 497.

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Las intersecciones soldadas no deben espaciarse mas de 40 cm . En la dirección de la fuerza calculada, excepto para alambres empleados como estribos.

Los trabajos de soldadura serán

realizados por mano de obra especializada, aprobado por la supervisión, y es recomendable hacer un examen de competencia.

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La calidad de la soldadura en toda la unión no debe tener poros, discontinuidades, u otros defectos similares.

Los detalles que se muestran a continuación no son todos específicamente para empalmes por soldadura en acero de refuerzo del Concreto Armado, mas bien se muestran soluciones con perfiles que eventualmente a criterio del proyectista entrarían en la solución de empalmes en el Concreto Armado.

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EQUIPO MECANICO

PARA CORTAR (CIZALLA) Y

DOBLAR (DOBLADORA) EL ACERO DE

REFUERZO

EPIEEEE ( (888

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EQUIPO MECANICO

PARA CORTAR

(CIZALLA) Y DOBLAR

(DOBLADORA) EL ACERO DE

REFUERZO

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6.5 ELEMENTOS EMBEBIDOS EN EL CONCRETO Las estructuras de concreto armado

pueden tener elementos dentro de él (embebidos), todos ellos deben estar ubicados en su posición final antes de la colocación del concreto, estos elementos no deben disminuir la resistencia de las estructuras.

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Los materiales con que se fabrican los elementos embebidos no deben poder reaccionar químicamente con este ni afectarles en forma alguna.

Los elementos de aluminio deberán estar recubiertos adecuadamente, a fin de evitar la reacción concreto-aluminio a la acción electrolítica entre el aluminio y el acero.

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Las superficies que no requieran

adherencia pueden estar revestidas con brea, asfaltos o materiales similares.

Las tuberías, conductos y uniones que están embebidos en una columna no deberán desplazar mas de 4% del área de la sección transversal de la misma, y que se utiliza para el calculo de la resistencia que se requiere como protección contra incendios. 111

6.6 DETALLES TÍPICOS PARA AMPLIACIÓN DE ESTRUCTURAS Se tiene 2 casos: • LA AMPLIACIÓN VERTICAL:

Es decir para columnas y placas; se tendrá que dejar por lo menos la longitud para empalme por traslape y recubrir a esta armadura con concreto pobre.

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Se podría optar también por cubrirla con plástico, o con bolsas de papel, o aplicarles una lechada de agua- cemento, pero estas soluciones son pasajeras y poco efectivas.

Sin embargo el uso de papel – a pesar de

estar difundida - no es recomendable para evitar la exposición de la armadura al medio ambiente, por la lluvias o humedad del medio ambiente.

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Cuando se necesite realizar la ampliación

se picará el concreto pobre, se traslapará la armadura y se procederá conforme lo indicado para juntas en elementos verticales, entendiéndose que el tiempo transcurrido ha representado por lo menos algunos meses la unión mediante resinas epódicas y no solo la lechada de agua-cemento, como en las juntas de construcción.

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Eventualmente se aceptaría el empalme

por soldadura, con la salvedad de la “no soldabilidad” del acero de refuerzo fabricado actualmente en el Perú, y en cualquier caso su dificultad en el chequeo del engorroso procedimiento.

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LA AMPLIACIÓN HORIZONTAL:

Es decir para vigas y losas, si es factible se puede dejar la armadura por lo menos con la longitud de traslape, recubriéndola convenientemente.

Si no se puede dejar la armadura en el caso de vigas es conveniente dejar un “rebajo” en el concreto y dejar allí empotrada una plancha metálica, para después soldar la armadura del elemento horizontal a la plancha, y “apoyar” el concreto en elemento ya vaciado.

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ESTOS ESQUEMAS PUEDEN SER LAS SOLUCIONES ADOPTADAS POR EL PROYECTISTA

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ESTE DETALLE

PUEDE SER LA SOLUCION

ADOPTADA POR EL

PROYECTISTA

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Dado el tiempo transcurrido entre uno y

otro vaciado se debe aplicar resina epódica en la unión previa limpieza de la zona a empalmar.

En cualquiera de los casos si la ampliación está prevista en el proyecto debe mostrarse tanto los detalles como las especificaciones técnicas, si no lo fuera deben solicitarse ambos al proyectista.

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6.7 HABILITACION EN PLANTA

La Habilitación de acero de refuerzo en planta, logra ahorro en material al haber menos traslape al fabricarse barras hasta de 18 mts, menor espacio para almacenamiento, mayor control y optimización del tiempo, sin embargo debe comprobarse de acuerdo al volumen de obra su implicancia económica financiera (obras muy pequeñas es probable no reciban este beneficio).

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