calculo de fosa

8/15/2019 calculo de fosa

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INGENIERÍA DE DETALLE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LAPLANTA DE FABRICACIÓN DE TUBOS DE CONCRETO

MEMORIA DE CÁLCULO. FOSA ZUBLIN

I1406-D01130-DMC010

0 13/07/15 Emisión Original Aprobada

B 30/04/15 Incorporac ión de ComentariosA 16/04/15 Emisión Inicial

Rev. Fecha Descripción de la Revisión

ELABORADO REVISADO APROBADO APROBADO CLIENTE

FIRMA

NOMBRE E. Rojas J . Aray E. Martínez D. González

000-FMT-012 REV. A 06/03/2015


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CONTENIDO

1. OBJETIVO .................................................................................................................................. 3

2. ALCANCE .................................................................................................................................. 3

3. UBICACIÓN ............................................................................................................................... 3

4. REFERENCIAS ............................................................................................................................. 4

5. CONDICIONES AMBIENTALES Y METEOROLÓGICAS .............................................................. 4

6. GENERAL ................................................................................................................................... 5

6.1. Unidades de Medida .................................................................................................................................. 5

7. CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES .......................................................................................... 5

7.1. General ........................................................................................................................................................ 5

7.2. Normas Panamá ......................................................................................................................................... 5

7.3. Normas Internacionales ............................................................................................................................. 6

8. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES ................................................................................... 6

9. CRITERIOS Y PREMISAS ............................................................................................................. 7

9.1. Fundación Fosa Zublin ................................................................................................................................ 7

9.1.1 Calculo estructural ...................................................................................................................................... 7

10. ANÁLISIS DE FUNDACIONES ................................................................................................... 10

10.1. Fosa zublin .................................................................................................................................................. 10

10.2. Losa de Fundación ................................................................................................................................... 16

11. ANEXOS .................................................................................................................................. 19


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1.

OBJETIVO

Presentar los parámetros y consideraciones tomados en cuenta para el diseño de la Fosa

Zublin, enmarcado en el desarrollo del proyecto “INGENIERÍA DE DETALLE PARA LA

CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE FABRICAC IÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE

CONCRETO”.

2.

ALCANCE

Comprende documentar los cálculos efectuados para dimensionar la estructura de la fosa

zublin, ubicada en el área de galpones, cumpliendo con los lineamientos establec idos para el

proyecto “INGENIERÍA DE DETALLE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE FABRICAC IÓN

DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONC RETO”:

3.

UBICACIÓN

La planta de fabricación de elementos estructurales se encuentra ubicada en la Provincia de

Panamá, Distrito Panamá, Corregimiento Pacora, de la República de Panamá. En la Figura 1 se

indica la ubicación geográfica del proyecto, y en la Tabla 1, las coordenadas UTM de puntos

de apoyo, referidas al DATUM SIRGAS-REGVEN.

Figura 1. Ubicación Geográfica del Proyecto.


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Tabla 1. Coordenadas UTM-REGVEN de Puntos de Apoyo

Punto Norte Este

V-12-1 1007457.36 684820.57

V-12-2 1007457.79 684912.17

V-12-3 1007230.00 685040.55

V-12-4 1007229.27 684938.69

V-10-1 1007227.33 684667.55

V-10-2 1007334.53 684629.29

V-10-3 1007336.39 684888.76

Tabla 2. Coordenadas UTM-REGVEN de Fosa ZublinPunto Norte Este

P-1 1007386.71 684932.71

P-2 1007374.63 684929.19

4.

REFERENCIAS

Tabla 3. Documentos y Planos de Referencia

Código Título

I1406-D00130-PPF001 Implantación de Fundaciones

I1406-D00130-PPF006 Fosa Zublin. Planta y Detalles

5.

CONDICIONES AMBIENTALES Y METEOROLÓGICAS

Tabla 4. Condiciones Ambientales y Meteorológicas

Parámetro Valor

Temperatura Máxima Ambiental 33.8 °C

Temperatura Mínima Ambiental 20 °C

Temperatura Ambiental Promedio 26.9 °C

Humedad Relativa Promedio Mensual Registrado 75 %

Humedad Relativa Máxima Registrada 88.3 %

Humedad Relativa Mínima Registrada 61.7 %

Pluviosidad Promedio Anual 1907.20 mm

Pluviosidad Máxima Anual 1924.10 mm

Pluviosidad Mínima Anual 1890.30 mm


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Parámetro Valor

Evaporac ión Promedio Mensual Registrada -

Evaporac ión Máxima Mensual Registrada -Viento Velocidad Media Anual 20 km/h

Viento Velocidad Máxima Sostenida 50 km/h

Viento Dirección Predominante -

Radiac ión Máxima 1-

Fuente: www.wikipedia.com

6. GENERAL

6.1.

Unidades de Medida

Tabla 5. Unidades de Medida

Descripción Unidades

Longitud Metro (m)

Área Metro Cuadrado (m2)

Fuerza Kilogramos (kg)

Momento Kilogramos – metros (kg-m)

Fuente: Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá 2004 (REP-04).

7.

CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES

7.1. General

En forma enunciativa más no limitativa se consideran las últimas ediciones de los códigos y

normas indicados a continuación:

Leyes.

Reglamentos.

Códigos, estándares y prácticas recomendadas internacionales (Ejemplo: ASME, API, ANSI,

NFPA, ACI.)

7.2. Normas Panamá

Reglamento para el Diseño Estructural en la República de Panamá 2004 (REP-04).

1 Nota: Estos valores serán ajustados una vez se tenga el estudio de suelos del área de ejecución delproyecto.


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7.3. Normas Internacionales

AC I-318-08 Building code requirements for structural concrete.

8.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Las características de los materiales que a continuación se muestra, son las que se han

considerado para el cá lculo del modelo estructural y hojas de cálculo.

Concreto

− Densidad del Concreto: Wc = 2500 kg/m3.

− Módulo de Elasticidad: Ec = (Wc)1.5 x 0.043√f’c

−

Relación de Poisson: µ = 0,20

− Concreto Estructural : f’c = 28 MPa.

− Concreto Pobre: f’c = 18 MPa.

Acero de Refuerzo

El acero de refuerzo debe cumplir con los requerimientos del código ASTM A615. Grado

60.

− Densidad del Acero: Ws = 7850 kg/m3.

− Resistenc ia a la tracción: fy = 420 MPa.

− Alargamiento Nominal en 20 mm: 12%

− Relación de Poisson: µ = 0,20

Terreno de Fundación

Para el terreno de implantación de fundaciones se toman los siguientes datos, de

acuerdo al estudio de suelos suministrado:

−

Capacidad Resistente del Suelo: 1,20 kg/ cm2.

− Coeficiente de Resorte o Balastro: 0,60 kg/ cm2/cm.

− Peso específico del suelo: 1600 kg/m3.


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9.

CRITERIOS Y PREMISAS

A continuación se indican los criterios y metodología a utilizar para el diseño de la fosa zublin

en el área de galpones.

9.1. Fundación Fosa Zublin

Los pasos que se siguieron para el cálculo de la fosa zublin, son los siguientes:

Preparación de Información Base: Con base a la ubicación del área de galpones sobre la

topografía modificada, se ubicó la fosa del equipo zublin.

Cálculo Estructural: De acuerdo a las dimensiones de la fosa, se chequea las presiones del

suelo, y las fuerzas de empuje actuantes en las paredes de las mismas.

9.1.1 Calculo estructural

Para la obtención de los esfuerzos actuantes en el suelo y el valor máximo de momento y corte

que actúan en la losa de piso y paredes de la fosa; las acciones de las fuerzas actuantes

como empuje de tierras y fluidos, han sido determinadas a través de hojas de cálculo.

Para el momento máximo determinado, se ha verificado el espesor de pared y losas de piso

de la fosa, por medio de la siguiente ecuación:

≥ 0,1448 ∗ ∗ (1) Donde:

Mu = Momento máximo determinado, (kg-m).

Fy = Esfuerzo cedente del acero, (kg/ cm2).

f′c = Resistencia del concreto a la compresión, (kg/cm2).b = Ancho del elemento, (cm).

El área de acero se determina de acuerdo a la siguiente ecuación:

= 0,9 ∗ ∗ ≥ = 14 ∗ ∗ (2)

Donde:

d = Altura útil de la sección, (cm).

As = Área de acero de refuerzo, (cm2).


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Determinación de Empuje de Tierras y Fluidos

El cálculo de los empujes de tierra sobre las paredes de la fosa están determinados mediante

las siguientes ecuaciones, aplicables a suelos no cohesivos:

El coeficiente del empuje de tierras para suelos no cohesivos resulta:

Figura 2. Empuje de Tierra Sobre las Paredes de la Fosa

=

2

�45°

− 2

(3)

= ∗ ∗ (4) El empuje Ea para un ancho unitario de muro se obtiene:

= ∗ 22 ∗ (5)

Donde:

Ka= Coeficiente de empuje ac tivo, (adimensional).

σa= Presión del suelo por metro, (kg/cm2/m).

Ea= Resultante del empuje activo (kg).H = Altura de la pared (m).

ϕ = Ángulo de fricción interna del suelo. γs= Peso unitario del suelo, (kg/m3).

La resultante Ea está aplicada a 1/3H medidos desde la base de la pared.

H

H/3


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Adicionalmente, sobre la cuña del suelo que produce empujes en los muros de contención,

actúan cargas distribuidas que provocan empujes adicionales sobre las paredes. Estas

sobrecargas son oc asionadas por el paso de vehículos o de cualquier agente externo cercano

al área de implantac ión de la fosa.

Sobrecarga Uniformemente Distribuida: En el caso de una sobrecarga uniformemente

distribuida q, la resultante del empuje activo adicional E’a, está ubicada en la mitad de la

altura de la pared.

Figura 3. Empuje de Tierra Uniformemente Distribuida sobre Paredes

′ = ∗ ∗ (6)

En este caso, q se halla aplicada a una longitud igual o mayor a L, y los esfuerzos σa resultan: = ∗ ∗ + ∗ (7)

Donde:

E′a= Empuje por sobre carga (kg).q = Carga distribuida (kg/m).

H


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En el caso de empuje por fluidos resulta:

Figura 4.Empuje de Tierra de una Sobrecarga Uniformemente Distribuida

= ∗ (8) El empuje E para un ancho unitario de pared se obtiene:

= ∗ 2 2

(9)

Donde:

σ =Presión del fluido por metro, (kg/ cm2/m).

E =Resultante del empuje por fluido, (kg).H =Altura de la pared (m).

γ =Peso unitario del fluido, (kg/m3).La resultante E está aplicada a 1/3 de H medido desde la base de la pared.

10.

ANÁLISIS DE FUNDACIONES

10.1. Fosa zublin

Las características del suelo de fundación para esta estructura serán las descritas en el informe

del estudio de suelos, el cual no se tiene por el momento; dada esa razón, los datos del suelo

para los fines del cálculo estructural se asumen de la siguiente forma:

•

Capacidad admisible RS adm = 1,20 kg/cm2

• Peso Unitario del Suelo GS = 1600 kg/m3

El cálculo de las fundaciones se muestra a continuación:

H

H/3


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CLIENTE:

PROYECTO No.: I1406

FECHA *13/07/2015TITULO: INGENIERÍA DE DETALLE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE FABRICACIÓN DE ELEMENTOS REV. No.: 0

ESTRUCTURALES DE CONCRETO ELAB: E. Rojas

DOC: Memoria de Cálculo. Fosa Zublin REV.: J. Aray

280 kg/cm2

4.200,00 kg/cm2

2.500,00 kg/m3

1.600,00 kg/m3

1.000,00 kg/m3

36 °

1,20 kg/cm2

0,00 kg/m2

0,00 kg/m2

0,00 kg/m2

0,00 Kg (No existe bomba)

2.- Predimensionamiento de la Fosa:

H = 1,80 m

2,1.-Dimension es en Planta:

(Incluye las paredes) L = 6,80 m L1 = 6,20 m

(Incluye las paredes) A = 4,00 m A1 = 3,40 m

EPAREDES = 0,30 m

ELOSA = 0,80 m

ETAPA = 0,00 m

L1 x A1 x H ===> 37,94 m

3.- Chequeo de las Presiones en el Suelo:

Peso de la Fosa = (Volúmen de la Tapa + Volúmen de las Paredes + Volúmen de la Losa Piso) x Peso del Concreto

Vólumen de las Paredes = 2*(H*L*EPAREDES+A*H*EPAREDES) 11,66 m3

Volumen de la Losa de Piso = (L+0,20*2)*(A+0,20*2) 25,34 m3

Volumen de la Tapa = L*A*ETAPA 0,00 m3

Kg

250 Kg / m2 Área de la Tapa = L x A = 0,00 m2

Area de la tapa x 250 Kg / m2 Kg

Área de Apoyo de la Losa =( A+0,20*2) x(L+0,20*2)= cm2

Kg

0,29 kg/cm2

< 1,20 kg/cm2

Cumple!

Peso Sobrecarga 2 = Área de la Tapa x

Peso de la Bomba (wb) =

VFosa =

FOSA ZUBLIN

Peso Sobrecarg. 2 =

Presiones en el Suelo =

Peso por Sobrecarga 1 (w) =

(Sobrecarga por Tapa de Concreto)

92.520,00

Concreto f´c =

Peso del Concreto =

Ángulo de fricción (Ф) =

Peso Promedio del Suelo (δsuelo) =

Peso de Agua δAG =

Presiones en el Suelo =∑Pesos / Área de Losa

VIMAR

92520,00(Vol paredes+Vol losa de pi so+ Vol tapa)*Peso concretoPeso de la Fosa =

0,00

1.- Datos:

316.800,00


Peso de la Tapa (wt) =

Acero de Refuerzo f y =

Capac. Portante de Suelo (Rs) =

∑Pesos = Peso de la Fosa + Peso Sobrecarga 2 + Peso de la Tapa =

(Sobrecarga por Aproximación de Camiones de Vacio "Vacum")

(Sobrecarga por Paso Peatonal)

Datos suministrados por el Estudio de Suelos


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Por lo tanto, las dimensiones se ajustan a las presiones requeridas por el suelo de fundación y serán las siguientes:

Largo (L) = 6.80 m d = H-rec(7.5 cm) 22.50 cm

Ancho (A) = 4.00 m

2.10 m

Espesor = 0.30 m

0.30

A = 4.00

0.30

Y3

2.10

Y2

Y1

0.80

0.20 6.80 0.20

Profundidad (P) =

PLANTA

0.30L1 = 6.20

L = 6.80

0.30

A1 = 3.40

ELEVACIÓN

FE TERRENO

FE

FE ACTIVO

c


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4.- Cálculo de las Fuerzas de Empuje Actuantes:

; Ka =

Ka = 0,260Kg/m

Kg/m

Kg/m

ubicación de la fuerza (Y1)= (1/3)x H Y1= m desde la base del muro

ubicación de la fuerza (Y2)= (1/2)x H Y2=

F EMPUJE ACTIVO SISMICO = Segun Mononobe Okabe kg/m

ubicación de la fuerza (Y3)= (2/3)x H Y3= m. Desde la base del muro

5.- Chequeo del Corte en Paredes: REPRESENTACIÓN DE LAS FUERZAS

C:G. aplicación de la resultante: 0,681 m

La resultante de la fza total: 456,673 kg

291,92 0,00

Simplificando el Cálculo Tenemos

Vu ≈

Vu ≈ 685,01 Kg

Vc =

Vc = 16.961,19 > 685,01

Mu

Cumple por Corte

6.- Cálculo del Momento y Acero en Paredes: VuMu = 1,4 x ( FE TERR x h/3 ) + 1,70 x ( FE SOBR x h/2 ) + FE ACTIVO x (2/3)xH

Mu = 1.170,06 Kg-m

Ju = Ju = 0,971

ρ= Cuantía Mecánica = 14/fy

As = 1,42 cm2

AsMIN = 14 x b x d b=100 cm AsMIN = 51,00 cm2

Controla el Diseño

Fy

por metro 5/8 "51,00 cm2

26 15 cm

1-0,59 ρ * Fy / f'c =

N° Cabillas =

1,5 x F RESULTANTE TOTAL

Mu

1/2 x δsuelo x h2 x Ka

F SOBRECARGA =

915,92

0,60

0,93

F RESULTANTE1 = FE TERRENO + F SOBRECARGA

Diámetro a Usar=

Usar Φ = 5/8" @Verticales

Ka x Sobrecarga x h F SOBRECARGA =

915,92

Φ x 0,53 x √f'c x b x d

915,92

0,00

FE TERRENO =

As =Φ x Fy x J u x d

F EMPUJE ACTIVO = 291,92

FE TERRENO = Tg2 (45°- Φ/2)

0,90

F RESULTANTE 1 =

As CONTROLA =


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ASH = ASH = 11,81 cm2

5/8 "

11,81 cm2

6 15 cm

7.- Chequeo de la Losa de Piso: 8.646,75

1.170,06 Kg/m

Largo x Altura x Espesor x Δc + Peso de la Tapa

qU

Peso Paredes = 21.420,00 Kg

Largo x Ancho x Altura x δL

0,00 Kg V

8.646,75

бu = ∑Pesos

Área 1.170,06

Mбu = 787,50 kg/m2

qU = бu x Largo

qU = 5.670,00 kg/m

7.1.- Chequeo por Co rte y Flexión:

Nota: Se tomará el co rte Máximo

VU = 8646,75 Kg

< vC =

vU = 0,19 kg/cm2

< vC = 8,87 kg/cm2

μ = 0,114

d ≥ 2,06 cm < cm

El Espesor Cump le por Flexión!!!

0.0025 x b x d

d ≥

VU

Mu

N° Cabillas = Horizontales

8.646,75

Peso Paredes =

22,50

1.170,06

Cumple por Corte!!!

0,53 x √f´c

Diametro a Usar=

Usar Φ = 5/8 @

1.170,06

8.646,75

7,20

Peso Líquido =

Peso Líquido =

5.670,00

16.734,21

μ x f´c x By

ASH =

Acero Horizon tal

vU =0,85 x By x d


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7.2.- Cálculo de Acero :

Ju = 0,971

As+ = 20,27 cm2

As MIN As MIN = 192,00 cm2

1 "192,00 cm2

38 Cabillas 35 cm (Ambos Sentidos)N° Cabillas =

Diametro a Usar =

(14/Fy) x b x h

Usar Φ = 1" @

As SUPERIOR =

Mu

Φ x Fy x J u x dAs+

=

Ф1 @35cms(Ambos Sentidos)

Ф5/8@15cms

0,30 0,30

0,30

0,20 0,206,80

Ф3/8@15cms 1,80

Ф5/8@15cms


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Nota: Para detalle de fosa y distribución de acero, ver Anexo 1.

10.2. Losa de Fundación

A continuación se muestra el cálculo de la losa de fundación que estará ubicada alrededor

de la fosa Zublin.

7.2.- Cálculo de Acero :

Ju = 0,971

As+ = 20,27 cm2

As MIN As MIN = 192,00 cm2

5/8 "192,00 cm2


Diametro a Usar =

(14/Fy) x b x h

Usar Φ = 1" @

As SUPERIOR =

Mu

Φ x Fy x J u x dAs+

=

Ф1 @35cms(Ambos Sentidos)

Ф5/8@15cms

0,30 0,30

0,30

0,20 0,206,80

Ф3/8@15cms 1,80

Ф5/8@15cms


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CLIENTE:

PROYECTO No.: I1406FECHA *13/07/2015

TITULO: INGENIERÍA DE DETALLE PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA DE FABRICACIÓN DE ELEMENTOS REV. No.: 0

ESTRUCTURALES DE C ONCRETO ELAB: E. Rojas

DOC: Memoria de Cálculo. Fosa Zublin REV.: J. Aray

280 kg/cm2

4.200,00 kg/cm2

2.500,00 kg/m3

1.600,00 kg/m3

0,00 kg/m3

36 °

1,20 kg/cm2

10.000,00 kg/m2

0,00 kg/m2

0,00 kg/m2

0,00 Kg (No existe bomba)

2.- Predimensionamiento de la Losa:

H = 0,25 m

2,1.-Dimension es en Planta:

L = 1,00 m L1 = 0,00 m

A = 1,00 m A1 = 0,00 m

ELOSA = 0,25 m

Por lo tanto, las dimensiones se ajustan a las presiones requeridas por el suelo de fundación y serán las siguientes:

Largo (L) = 1,00 m d = H-rec(7.5 cm) 15,00 cm

Ancho (A) = 1,00 m

0,20 m

Espesor = 0,20 m

L= 1,00

A = 1,00

(Sobrecarga por Camiones)

(Sobrecarga por Paso Peatonal)

Datos Suministrados por el Estudio de Suelos

VIMAR

1.- Datos:


Peso de la Tapa (wt) =

Acero de Refuerzo f y =

Capac. Portante de Suelo (Rs) =

Concreto f´c =

Peso del Concreto =

Ángulo de fricción (Ф) =

Peso Promedio del Suelo (δsuelo) =

Peso de Agua δAG =

LOSA


(Sobrecarga por Tapa de Concreto)Peso de la Bomba (wb) =

Profundidad (P) =

PLANTA

c


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0.25

1.00

7.- Chequeo de la Lo sa de Piso: 5,000.00

272.5 Kg/m

Largo x Altura x Espesor x Δc + Peso de la Tapa

qUPeso Paredes = 0.00 Kg

Largo x Ancho x Altura x δL

0.00 Kg V

5,000.00

бu = ∑Pesos

Área 272.5

Mбu = #¡DIV/0! kg/m2

qU = бu x Largo

qU = #¡DIV/0! kg/m

3- Chequeo por Corte y Flexión:

Nota: Se tomará el corte Máximo

VU = 5000.00 Kg

< vC =

vU = 2.36 kg/cm2

< vC = 8.87 kg/cm2

μ = 0,|114

d ≥ 2.59 cm < cm

El Espesor Cump le por Flexión!!!

vU =0,85 x By x d

μ x f´c x By

272.46

5,000.00

1.00

Peso Líquido =

Peso Líquido =

10,000.00

1,522.46

ELEVACIÓN

Peso Paredes =

15.00

272.46

Cumple por Corte!!!

0,53 x √f´c

d ≥

VU

Mu

5,000.00


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11.

ANEXOS

3.1.- Cálculo d e Acero:

Ju = 0.971

As+ = 2.77 cm2

As MIN As MIN = 18.75 cm2

1 "18.75 cm2


Diametro a Usar =

(14/Fy) x b x h

Usar Φ = 1" @

As SUPERIOR =

As+

=Mu

Φ x Fy x J u x d


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ANEXO

FOSA ZUBLIN. PLANTA Y DETALLES


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calculo de fosa

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