COMPONENTES_ESTRUCTURALES_QUE_GARANTIZAN_LA_SISMO_RESISTENCIA.pdf

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CENTRO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE CASAS SISMO RESISTENTES DE UNO Y DOS PISOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA GUÍA DE ESTUDIO COMPONENTES ESTRUCTURALES QUE GARANTIZAN LA SISMO RESISTENCIA 2002 WWW.TODOARQUITECTURA.COM - la comunidad para estudiantes y profesionales. Arq. y Diseño.

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  • CENTRO NACIONAL DE LA CONSTRUCCIN

    CONSTRUCCIN DE CASAS SISMO RESISTENTES DE UNO Y DOS PISOS

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

    GUA DE ESTUDIO

    COMPONENTES ESTRUCTURALES QUE GARANTIZAN LA SISMO RESISTENCIA

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    WWW.TODOARQUITECTURA.COM- Ttulo: Curso: Construccin de casas sismorresistentes de uno y dos pisos 5/14- Descripcin: Quinta parte del curso completo y gratuito de capacitacin en la construccin de casas sismorresistentes de uno y dos pisos dictado por el de Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, de Colombia. El mismo se rige segn las Normas Colombianas de Diseo y Construccin sismorresistente NSR-98 en el captulo E.Este curso posee soporte completo, asesora e incluye entrega de Ttulo por parte de los organizadores. Para mas informacin, visita la seccin de cursos / tutoriales de www.todoarquitectura.com - Autor: SENA Antioquia- Pas: Colombia- Universidad: Universidad Nacional de Colombia

    Si encuentras este material de utilidad, por favor colabora para asi poder seguir creciendo y ser de ayuda para todos.-----------------------------------------(c) 2002 TodoArquitectura.com

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    GUA DE ESTUDIO

    Componentes estructurales que garantizan la sismo resistencia

    CONSTRUCCIN

    Especialidad Construccin Bloque modular Arquitectura sismo resistente.

    Mdulo instruccional Componentes estructurales que garantizan la Sismo resistencia Unidad Nro. 5

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    GRUPO DE TRABAJO Coordinacin General: Armando Gmez C.

    SENA Regional Antioquia Contenidos Tcnicos: Jos Adn Aristizbal B. SENA Regional Antioquia Mario Gonzlez R. Universidad Nacional Medelln Revisin General: Martha Luca Ruiz A.

    SENA Regional Antioquia Edicin Grfica: Teresita Aristizbal SENA Regional Antioquia Adecuacin Pedaggica Derechos Reservados a Favor del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA

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    TABLA DE CONTENIDO Pgina OBJETIVOS DE LA GUA ............................................................................................5

    OBJETIVO GENERAL ..............................................................................................5 OBJETIVOS ESPECFICOS ...................................................................................5

    INTRODUCCIN............................................................................................................6 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE............................................................................7 MEDIOS DE APOYO ....................................................................................................8 DESARROLLO DE TEMAS.........................................................................................9

    Leccin Uno................................................................................................................9 ESTRUCTURA...........................................................................................................9 CONFINAMIENTO HORIZONTAL..........................................................................10 COLOCACIN DE VIGAS DE AMARRE ............................................................12 Leccin 2 ..................................................................................................................13 VIGA DE CIMENTACIN .......................................................................................13 VIGA DE AMARRE .................................................................................................15 CINTAS DE AMARRE ............................................................................................17 AMARRE DE MUROS PARAPETOS Y MUROS DE BALCN.......................17 AMARRE DE MUROS NO ESTRUCTURALES..................................................18 A MUROS DE LADRILLO DE PERFORACIN VERTICAL............................18 Leccin 3 ..................................................................................................................20 CONFINAMIENTO VERTICAL...............................................................................20 COLUMNAS.............................................................................................................20 UBICACIN DE LAS COLUMNAS.......................................................................20 DIMENSIONES ........................................................................................................22 DETALLES DE COLOCACIN DE REFUERZO VERTICAL...........................23 Leccin 4 ..................................................................................................................24 LOSAS DE ENTREPISO........................................................................................24 Leccin 5 ..................................................................................................................27 CUBIERTAS O TECHOS .......................................................................................27

    VOCABULARIO ...........................................................................................................28 EVALUACIN..............................................................................................................30 BIBLIOGRAFA ............................................................................................................32

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    OBJETIVOS DE LA GUA

    OBJETIVO GENERAL

    Mediante esta gua y sus contenidos se busca suministrar la informacin que le permita al estudiante comprender los elementos estructurales de una casa y la forma como est amarrado todo el conjunto de muros.

    OBJETIVOS ESPECFICOS

    Del trabajo guiado con el estudiante, se espera que: Comprenda la importancia que tienen los cimientos Identifique los tipos de vigas que se colocan en los muros Identifique qu son los confinamientos de un muro Identifique en dnde se colocan las vigas y las cintas de amarre en un muro Identifique el grueso que deben tener los muros segn la zona de amenaza

    ssmica en que es solicitada la edificacin.

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    INTRODUCCIN

    Despus de los ltimos terremotos y a partir de 1984, se viene creando una gran conciencia sobre la importancia de dotar de una resistencia adecuada las viviendas que se construyen, para que sean capaces de resistir los movimientos ssmicos. Con los terremotos que han sucedido, se ha comprobado que no slo se afectan los edificios altos, sino tambin las viviendas de uno y dos pisos donde vive la mayor parte de los habitantes que tiene Colombia. A travs de esta gua, queremos darle los conocimientos necesarios para que su vivienda sea construida de tal forma que se comporte adecuadamente, utilizando ciertos elementos estructurales como son las vigas y las columnas. Estas disposiciones aqu consignadas, son tomadas de la Norma Colombiana de Diseo y Construccin Sismo resistente NSR-98, en el captulo E. Estudie con mucho cuidado el contenido de esta gua y observe en su comunidad cuntas viviendas cumplen estas recomendaciones; si no es as, trate de convencer a sus propietarios de la importancia de dotarlas de los elementos necesarios. "Si le proporcionamos a un hombre una casa segura, proporcionars una vivienda para su familia, pero si le enseas a construir su propia casa de una forma segura, habrs proporcionado una vivienda para su familia y probablemente tambin a las familias de sus hijos, de sus parientes y de sus amigos."(Ian Davis)

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    ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

    Para la mejor comprensin del tema sobre los componentes estructurales que garantizan la sismo resistencia, le sugerimos: 1. Leer detenidamente esta gua y analizar los objetivos, pues stos son el punto

    de partida. 2. Si a medida que va estudiando los temas de la gua encuentra palabras que

    no conoce, consulte el vocabulario incluido al final de esta gua; aquellas palabras que no encuentre ah, bsquelas en un diccionario.

    3. Responda las preguntas que se le hacen en la evaluacin final y envelas a su tutor para que las corrija y evale.

    4. Una vez completado exitosamente todo el proceso, podr continuar en el nivel siguiente.

    5. Observe en su barrio qu casas tienen las vigas de amarre de fundacin, viga superior y columnas de confinamiento.

    6. Coloque varios libros uno encima de otro, y todos a su vez, sobre una tabla; luego mueva la tabla hacia delante y hacia atrs; ver que los libros se caen porque se deslizan unos sobre otros. Pero, si amarra los libros con un hilo o piola en la direccin en que mueve la tabla, observar que el hilo no permite que los libros resbalen y caigan, eso mismo le sucede a un muro de ladrillos si se le colocan vigas y columnas de confinamiento; stas no dejan que los ladrillos se deslicen unos sobre otros durante un sismo.

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    MEDIOS DE APOYO

    1. Temticas desarrolladas en cada gua. 2. Videos que pasarn por televisin en el CANAL-U 3. Consultas y asesoras telefnicas con su tutor 4. Tutoras presenciales y grupales. 5. Prcticas personales y grupales. 6. Bibliografa recomendada.

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    DESARROLLO DE TEMAS

    Leccin Uno

    ESTRUCTURA

    Son los elementos construidos para que soporten las cargas en una edificacin, en el caso de edificaciones menores, stos son los muros estructurales, las vigas de fundacin, las vigas de amarre, las columnas o columnetas de confinamiento, las cintas de amarre y los techos o cubiertas.

    Figura 1

    Los muros estructurales de carga deben ser confinados o amarrados horizontalmente cada 25 veces el espesor del muro, mediante la colocacin de vigas de amarre a esa altura. Ver figura 2.

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    Figura 2

    CONFINAMIENTO HORIZONTAL

    Siempre se debe iniciar la edificacin sobre una viga de amarre de concreto reforzado en forma de anillo, que trabaja como un diafragma y sirve como cimentacin, a la cual ser anclado el acero para las columnas de confinamiento. Ver figuras 3 y 4.

    Figura 3

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    Figura 4

    Para calcular la altura mxima a la que se pueden colocar las vigas de amarre, se procede de la siguiente manera:

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    12 Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia

    Ejemplo: A un muro que tenga 10 centmetros de grueso, que es el caso de una casa de un piso, tendrn que colocrsele unas vigas de amarre, mximo a 250 cms de altura o 2.50 mts; esto se debe a lo siguiente: H = altura mxima de muro T = grueso del muro 25 una constante para confinamiento horizontal La frmula para calcular la mxima altura quedara: H = 25 x T cm. H = 25x 10 cm. H = 250 cm.

    COLOCACIN DE VIGAS DE AMARRE

    En general, las vigas de amarre horizontales se deben colocar: 1. En las cimentaciones, en todos los casos. 2. A la altura del entrepiso, en las casas de 2 pisos, teniendo en cuenta qu esta

    viga se puede colocar embebida en la losa de entrepiso 3. A la altura de enrase de cubierta, en todos los casos. Esta viga debe

    conformar un diafragma horizontal, es decir cerrado todo su permetro. 4. A nivel de las vertientes, en la terminacin de muros de culata, se colocan

    cintas de amarre formando un diafragma. 5. Como remate en forma de cinta de amarre en los muros parapeto Ver figura 5

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    13 Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia

    Figura 5

    Leccin 2

    VIGA DE CIMENTACIN

    La viga de amarre para cimentacin de una casa de un piso, debe tener una seccin mnima de 25 x 25 centmetros, asentada sobre 5 cms de material seleccionado colocado encima suelo natural, con 4 varillas lisas de dimetro de 3/8" o 10 mm de 240 Mpa (2400 kg/cm2) de resistencia. Ver figura 5a y estribos como muestra la figura 5d.

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    Figura 5

    Si la casa va a tener dos pisos, la viga de cimentacin debe tener 30 x 30 centmetros, asentada sobre 5 cms de material seleccionado, colocado encima del suelo natural, con 4 varillas corrugadas, de dimetro o 12 mm, y de 420 Mpa (4200 Kgs/cms2)de resistencia. Ver figura 5b.

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    Figura 5b

    VIGA DE AMARRE

    Las vigas de amarre superior, tendrn un grueso igual al del muro y una altura mnima de 15 cms, con 4 varillas de 3/8 lisas de 240 Mpa (2400 Kg/cm2), para un ancho mnimo de 11 cms; para anchos menores, 2 varillas corrugadas de 1/2 y de 420 Mpa (4200 Kgs/cm2); cuando la viga vaya al mismo nivel de la losa, puede ser embebida en ella. (Ver Figura 5c) y con estribos cada 10 cms en los extremos de la viga en un tramo de 50 cms; en el centro se reparten a 20 cms ( ver figura 5d). Cuando la viga de amarre cumpla la funcin de dintel o apoyo para losa, sta tendr que tener ms hierro, por las cargas adicionales que tiene que soportar.

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    Figura 5c

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    CINTAS DE AMARRE

    Las cintas de amarre son elementos estructurales que amarran los muros de culata; tendrn como ancho mnimo el del muro y una altura mnima de 10 cms, con 2 barras longitudinales de dimetro 3/8 o de 10 mm, de 240 Mpa (2400 kgs/cm2). Tambin, en lugar de colocar las dos varillas de 3/8, se puede colocar una corrugada, de dimetro y de 420 Mpa (4200 kgs/cm2). Pueden utilizarse ladrillos en forma de canal para fundir la cinta. Ver figura 5e.

    Figura 5e

    AMARRE DE MUROS PARAPETOS Y MUROS DE BALCN

    Este tipo de muros se debe amarrar mediante columnetas, separadas no ms de 10 veces su espesor y rematarlos con una cinta de confinamiento en la parte superior. Ejemplo: Si el muro tiene de grueso 10 cms, la separacin de las columnetas ser 100 cms, o sea cada 1 metro. Ver figura 5f.

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    Figura 5f

    AMARRE DE MUROS NO ESTRUCTURALES

    Los muros no estructurales, interiores o de fachada, deben amarrarse o trabarse con los muros perpendiculares a su plano y a los muros diafragmas, de la siguiente forma:

    A MUROS DE LADRILLO DE PERFORACIN VERTICAL

    1. Mediante traba fsica de las piezas. Ver figura 6.

    Figura 6

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    19 Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia

    2. Mecnico: Con conectores segn especifique el calculista. Ver figura 7. En este caso, las celdas son llenadas con mortero tipo gruting en dosificacin 1:3; para amarrar bien el conector, se debe tener en cuenta que quede rodeado totalmente por el mortero.

    Figura 7

    B. AMARRE PARA LADRILLO DE PERFORACIN HORIZONTAL 1. Mediante conectores. Figura 8.

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    Figura 8

    Leccin 3

    CONFINAMIENTO VERTICAL

    COLUMNAS

    Las columnas de confinamiento o amarre vertical son una parte de la estructura de hormign reforzado, que amarra los muros para que no se corran en caso de un movimiento ssmico.

    UBICACIN DE LAS COLUMNAS

    Las columnas de confinamiento se colocan en los extremos de los muros estructurales o de carga, en la interseccin de dos muros estructurales y en lugares intermedios a distancias no mayores de 35 veces el espesor del muro, o 1,5 veces la distancia vertical entre elementos horizontales de confinamiento, pero no mayor a 4 mts. Ver figura 9.

    Figura 9

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    Figura 9a

    Ejemplo : Si tenemos un muro de 10 para colocarle columnas de confinamiento procedemos as: Grueso de muro por 35 Grueso de muro 10 Constante 35 10 x 35 = 350 cms o 3,50 metros Vemos que esta distancia es menor de 4 metros o sea que las columnas quedarn a 3.50 una de otra y si tengo las vigas de confinamiento cada 2.50, puedo ver a qu distancia sera recomendables las columnas. Distancia de amarre horizontal 2.50 Constante 1.5 2.50 x 1.5 = 3.75 mts

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    22 Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia

    En este caso, colocara las columnas a 3.75 que es menor que los 4 mts que tenemos como referencia mxima, En conclusin puedo colocar columnas a 3,50 o a 3.75 mts pero al tomar la ltima decisin se toma la menor o sea 3.50 mts. Esto quiere decir que colocamos las columnas realmente cada 3.50 metros.

    DIMENSIONES

    Las columnas de confinamiento llamadas tambin columnetas, deben tener una seccin transversal mnima de 200 cms2 con un espesor igual al del muro que lo confina y con un refuerzo de 4 barras de 3/8 lisas o 10 mm (figura 11). Tambin puede reemplazarse este refuerzo por 3 varillas corrugadas de o 12 mm con estribos cerrados de dimetro o 6 mm colocados, los 6 primeros a 10 cms en los lados adyacentes a las vigas de amarre y el resto a 20 cms en el centro de la columna (ver figura 12). El concreto utilizado para vigas y columnas debe tener una resistencia mnima de 17.5 Mpa (175 Kg/cm2).

    Figura 11

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    DETALLES DE COLOCACIN DE REFUERZO VERTICAL

    Detalle de colocacin de refuerzo en una columneta de confinamiento en esquina utilizando bloque de perforacin vertical para conformar la columna y utilizando las 3 varillas de dimetro en vez de las cuatro de 3/8.

    Colocacin de refuerzo con 4 barras de 3/8 en una columna de esquina.

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    Figura 13

    Leccin 4

    LOSAS DE ENTREPISO

    Es una estructura que separa horizontalmente un nivel o piso de otro, la cual sirve de techo para el primer nivel y de piso para el segundo, cumpliendo que trabaja como un diafragma rgido. Puede construirse en: Hormign reforzado, fundido monolticamente. Figura 14 Hormign aligerado con casetn de madera, ladrillo, icopor o metlicos. Fig

    15. Placas prefabricadas de hormign.

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    Losa Monoltica es la que se funde con hormign y barras de acero formando una parrilla en las dos direcciones y vigas de amarre sobre los muros.

    Figura 14

    Losa aligerada: es la que se realiza colocando en los intermedios de los nervios estructurales, bloques, ladrillos, casetones (cajones) de madera, metlicos o de icopor, con el fin de reducir el peso de la estructura y el acero en barras concentrado en puntos llamados nervios.

    Figura 15

    Losa prefabricada: Es la que se construye en obra o fuera de sta, utilizando los mismos materiales que las losas anteriores y luego de un tiempo en el cual ha endurecido el hormign, son montadas a los muros fundiendo despus la viga de amarre perimetral.

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    Para que las losas de entrepiso se comporten como un diafragma y tengan buena rigidez en su propio plano, deben cumplir con unos gruesos mnimos segn la luz y la forma de apoyo; as no se producirn vibraciones al caminar sobre ellas.

    Figura 16

    Ejemplo: Si tenemos que hacer un voladizo con una luz de 1.50 realizando una losa maciza o monoltica, el grueso que debemos darle a la losa ser igual a L/10. L=1.50 mts Constante 10 H=1.50/10 H=15 centmetros La losa tendr de grueso mnimo 15 centmetros. Ahora si la losa es aligerada, el grueso ser L/8 y nos quedara: H= 1.5/8 H=18.75 centmetros. Redondeando el grueso quedar en 19 cms. Como los ladrillos toletes tienen 15 cms de grueso, se colocan estos como aligerantes y se funde una capa de hormign de 4 centmetros recubriendo los ladrillos para un total de 19 centmetros.

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    Si la losa que vamos a fundir es maciza y simplemente apoyada, con una luz de 3.50 metros o sea que no tiene sino dos apoyos, el grueso H sera igual a H=L/20 L=3.50 mts Constante 20 H=3.50/20 H=17.5 centmetros Si la losa fuera aligerada, el grueso sera H=L/16 H=3.50/16 H=21.87 redondeando seria 22 cms Cuando la losa tiene un extremo continuo o sea que tiene 3 apoyos, el grueso sera H=L/24 para losas macizas y para losas aligeradas sera H=L/18.5, siempre tomando la luz mayor. Ejemplo: Si tengo 2 luces, una de 3.5 mts y otra de 4 mts para una losa maciza, tomo para el clculo la luz mayor o sea los 4 mts as: H=L/24 H=4/24 H=16.6 centmetros redondeando queda 17 cms Si es nervada sera : H=L/18.5 H=4/18.5 H=21.6 centmetros, redondeando quedara en 22 cms.

    Leccin 5

    CUBIERTAS O TECHOS

    Los elementos portantes de la cubierta, de cualquier material, deben conformar un conjunto estable para cargas laterales. Por lo tanto, se deben colocar sistemas de anclaje en los apoyos y suficientes elementos de arriostramiento como vigas tirantes, contravientos o riostras, correas, alfardas, puntales, que garanticen la estabilidad del conjunto. Las soleras se deben anclar a las vigas de amarre de los muros cargueros y deben tener suficiente resistencia para transmitir las cargas al muro. Figura 17.

    Figura 17

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    VOCABULARIO

    ACERO: Aleacin o unin de hierro ms carbono, que tiene mayor resistencia que el hierro. Comnmente la gente lo llama hierro para la losa. ADITIVO: Sustancia qumica que se le agrega al hormign para cambiar sus propiedades. Por ejemplo, aditivo para hacer el hormign ms resistente. ALIGERAR: Rebajar, bajar, disminuir peso. BARRA: Varilla de acero. CASETN: Cajn de madera comn o de esterilla de guadua porn metal. CONECTOR: Barra de acero que se utiliza para trabar los muros. CONFINAMIENTO: Amarre perimetral de muros. DIMETRO: Distancia entre puntos opuestos de una circunferencia, medida sobre una lnea que pasa por el centro. DINTEL: Viga que se coloca en la parte superior de puertas y ventanas. EMBEBIDA: Sumergida, metida adentro. ESTRIBO: Varilla de hierro figurada en forma de rectngulo. GRAUTING: Hormign fluido o acuoso, rico en cemento

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    HORMIGN: Mezcla de cemento, arena, triturado, agua y algunas veces un aditivo para cambiar su propiedad. LOSA: Estructura plana horizontal de hormign reforzado que separa un nivel de la edificacin de otro o que puede servir de cubierta. Es llamada por el comn de la gente, plancha. LUZ: Distancia que separa dos columnas o muros. Se mide de centro a centro de los apoyos. MACIZA : De un solo material. Homognea, que funciona como un todo. MONOLTICA: De una sola pieza MPa: Mega Pascal igual a 10 Kilogramos fuerza/cm2 PARAPETO: Muro en ladrillo que sobrepasa la altura del techo de una vivienda o sirve de pasamanos en una losa de terraza. RIOSTRA: Diagonal que se coloca en los techos para estabilizar y hacer rgida su estructura. TERRAZA: Losa que sirve de cubierta a una vivienda.

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    EVALUACIN

    Responda con sus propias palabras segn lo estudiado, las siguientes preguntas: 1. Qu son las estructuras de hormign reforzado? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. A qu distancia vertical se colocan las vigas de amarre? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. Cuntas barras de acero y de que dimetro se colocan para una viga de cimentacin que carga 2 pisos? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. En qu puntos se colocan columnas de confinamiento? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 5. Cul es la distancia mxima a la cual se pueden colocar las columnas de

    confinamiento? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________

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    6. Qu es una losa de entrepiso? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 7. Qu es una losa de terraza? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 8. Cuntas barras y de qu dimetro, lleva una columna de confinamiento? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 9. Qu grueso debe tener una losa simplemente apoyada y aligerada en ladrillo que tiene de luz 3.20 mts? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ 10. Qu papel desempea una riostra en la estructura de un techo? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________

    Suerte!

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    32 Centro Nacional de la Construccin Medelln Colombia

    BIBLIOGRAFA

    Asociacin Colombiana de Ingeniera Ssmica. Normas Colombianas de

    Diseo y Construccin Sismo resistente. Ley 400 de 1997. Tomo 1 1998. Sarria Molina, Alberto. Ingeniera Ssmica. Ediciones Unidas. Universidad de

    los Andes. Bogot. Colombia. 1990. Asociacin Colombiana de Ingeniera Ssmica. Manual para Construcciones

    de uno y dos pisos. 1984. Meja C., Luis Gonzalo. Manual de Especificaciones Mnimas para Viviendas

    de uno y dos Pisos. 1998. SENA. Asociacin de Ingeniera Ssmica. Manual de Construcciones Menores

    Sismo resistentes. 1990. SENA. Varios autores. Cartillas de Autoconstruccin. 1984, 1990. Material bajado de Internet.

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