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DISEÑO Y MODELACION DE CHIMENEAS INDUSTRIALES?????

Solo Temas sobre Sap2000. Programa Ideal para puentes, o cualquier tipo de estructura.
Reglas del Foro Bueno, esta no es una regla, solo se recomienda que si expresas alguna duda en algun modelo que estes realizando, adjuntes el archivo de tu modelo (.SDB) comprimido. Si es sobre algun mensaje de error en el programa, entonces se recomienda que primero le apliques el ultimo parche, el cual tu distribuidor debera proporcionarte.

DISEÑO Y MODELACION DE CHIMENEAS INDUSTRIALES?????

Notapor jhing » Mar Ago 01, 2006 8:38 am

Estimados. necesito analizar y diseñar una chimenea industrial de 52 m. de alto con un diametro de 1.6 m. para esto necesito modelarlo en sap2000. Agradeceria a la persona que me pueda ayudar con informasion para diseñar esta chimenea. me interesa sobre todo lo referente a las cargas de viento y temperatura.

Saludos y gracias
jhing
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Chimenea

Notapor Ipal » Mar Ago 01, 2006 3:08 pm

Hola,

para poder ayudarte mejor te agradeceria que fueras mas explicito con llos datos iniciales del proyecto, los datos minimos para arrancar con el proyecto serian:

- altura
- diametro
-material
- si la chimenea sostiene los conductos de gases, o la misma chimenea conduce los gases, si la chimenea sostiene los ductos, cuantos son y sis son externos o internos
- con que accesorios sera equipada
-relaciones quimicas de los gases (tipo de gases)
-relaciones de temperatura entre los conductos y las chimeneas
-relacion de presiones de los gases
-tiempo de vida de la chimenea
-tipo de succion: natural o artificial
- entrada de gases axial o transversal
- etc.

algunos de estos datos los obtienes del ingeniero industrial de la planta


por lo pronto te comento que si es de acero, es posible que desde el punto de vista estructural los esfuerzos por fatiga debido a las vibraciones transversales a la direccion del viento dominen el diseno, por lo que tendras que escoger bien los detalles de soldadura ademas de que las anclas del pie de la chimenea deberan ser presforsados, te recomiendo te leas el EC 1 (para las cargas por viento) y el EC 3 (para contrucciones de acero), si la chimenea solo es para sostener los ductos estos cuentan con buena isolacion termica, la temperatura no jugara un papel importante, pues la chimenea se podra deformar libremente en direccion radial y transversal, te cuelgo una grafica donde se comparan los resultados del calculo de los momentos y desplazamientos debido a las vibraciones transversales a la direccion del viento, estas fueron calculados por diferentes autores y utilizando diferentes normas, podras observar que los momentos varian de 1.0 a 20 MNm y los desplazamientos de 0.07 a 1.35m, esto para una chimenea de altura igual a 100 m, diametro = 3.0 m y frecuencia= 0.31 Hz,

saludos
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Notapor jhing » Mar Ago 01, 2006 3:29 pm

Aun no tengo todos los datos del proyecto, pero cuando los tenga los mensionare. Me dijeron que por mientras tenia que estudiar la norma internacional CICIND. Agradeceria mucho si alguien pudiera publicar algun ejemplo de aplicasion de esta norma y Tambien un modelo en sap2000.

Saludos y Espero sus respuestas.
jhing
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Re: DISEÑO Y MODELACION DE CHIMENEAS INDUSTRIALES?????

Notapor ilustrador2003 » Mar Ago 01, 2006 3:42 pm

jhing escribió:Estimados. necesito analizar y diseñar una chimenea industrial de 52 m. de alto con un diametro de 1.6 m. para esto necesito modelarlo en sap2000. Agradeceria a la persona que me pueda ayudar con informasion para diseñar esta chimenea. me interesa sobre todo lo referente a las cargas de viento y temperatura.

Saludos y gracias

jhing:

Estoy de acuerdo con ipal, además de utilizar el SAP2000, con los siguientes pasos:

1.- elegir tus unidades de trabajo.
2.- entrar con new model
3.- elegir cylinder
3.1.- number of circumferential spaces usar 16
3.2.- number of height spaces usar: 4 ( los cuales estimo que sean la variación de los espesores de placa de acero)
3.3.- cylinder height, usar: 1.22 metros (ya que las placas que se fabrican son por ejemplo de 4' igual a 1.22 metros de ancho, tambièn dependerá de la roladora que tengas a tu disposición)
3.4.- radius, usar: 0.80 metros ( o bien dependerá de que el diámetro de la chimenea varie con respecto a la altura que es lo más común),
Esto es para iniciar tu modelo con sap2000, además de utilizar el elemento shell, para conformarlo.
Con un poco de más de tiempo de mi parte te puedo asesorar, para tu modelo, detalles constructivos y planos.
saludos
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Notapor jhing » Mar Ago 01, 2006 3:53 pm

Estimados ademas me gustaria que me indicaran como aplicar las cargas de viento en un modelo de elementos finitos de una chimenea.

Ya que he visto algo de la distribusion de fuerzas que se producen en el exterior e interior de la chimenea, y estas son variables con unas zonas en compresion y otras en succion. lo cual segun un codigo de diseño siguen una distribusion dada por algunos parametros de la serie de fourier, me gustaria saber si existe alguna simplificasion.


Saludos
jhing
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Notapor jhing » Mié Ago 02, 2006 6:50 am

Respondiendo a sus interogantes les puedo indicar que esta chimenea esta en etapa de prediseño para tener solo una estimasion de los espesores de acro de la chimenea. pero les puedo indicar lo siguente:
- La misma chimenea conduce los gases
- Tiempo de vida de 20 años.
- Lo de la composision quimica, temperatura y presion, son importantes pero me parece que no condicionan el diseño.
- Succion Natural
- Entrada de gases Axial
- y velocidad del viento 140 Km/hr
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Chimenea

Notapor Ipal » Mié Ago 02, 2006 9:24 am

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Notapor Ipal » Vie Ago 04, 2006 3:30 am

jhing escribió:Estimados ademas me gustaria que me indicaran como aplicar las cargas de viento en un modelo de elementos finitos de una chimenea.

Ya que he visto algo de la distribusion de fuerzas que se producen en el exterior e interior de la chimenea, y estas son variables con unas zonas en compresion y otras en succion. lo cual segun un codigo de diseño siguen una distribusion dada por algunos parametros de la serie de fourier, me gustaria saber si existe alguna simplificasion.


Saludos


Hola, en las DIN y en el EC 3, existe una simplificación, pienso que en las normas que mencionas también debería existir una simplificación similar, para que te des una idea te preparé un texto rápidamente, espero te sea de utilidad, saludos[/img]
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Notapor jhing » Sab Ago 05, 2006 7:01 pm

Estimados. me gustaria realizar las siguentes consultas:
- La primera es referente a la norma que estoy ocupando para diseñar la chimenea industrial. en esta en una primera parte sale la forma de calcular la presion del viento sobre la chimenea, despues en una segunta parte sale otra para distribuir una presion de viento que se calcula de otra forma distinta a la primera ya calculada( esta segunda forma es la clasica 1/2*ro*v2). en esta distribucion aparecen valores de succion y compresion sobre la chimenea, mi pregunta esta es la forma de distribuir la presion de viento sobre una chimenea, con zonas en conpresiones y otras en succiones???? o solo se aplica la presion de viento directamente en la zona de la chimenea donde actua el viento???(sin considerar la succion)

- Cuales son las principales verificasiones que deben realizarse

La Norma Que estoy ocupando es la indicada en otro mensaje mas ariba.

Saludos y gracias
jhing
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Notapor jhing » Lun Ago 07, 2006 4:34 pm

Alguien me podria indicar entre que espesores podria variar mi diseño aproximadamente.

Saludos
jhing
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Notapor ilustrador2003 » Lun Ago 07, 2006 9:51 pm

jhing escribió:Alguien me podria indicar entre que espesores podria variar mi diseño aproximadamente.

Saludos

jhung:
Te comento, de las chimeneas que me ha tocado analizar:
Dividir la altura de 52 metros entre 4 espacios, de abajo hacia arriba:
Tramo Análisis Real
1º Tramo: 3/8" 1/2"
2º Tramo: 5/16" 3/8"
3º Tramo: 1/4" 5/16"
4º Tramo: 1/8" 1/4"

Dependiendo en tu caso, ya sea por los efectos de viento o bien de sísmo podría llegar a requierir hasta un espesor ligeramente mayor de 1/2" en la parte inferior.
Además de que te pregunte que diámetros tiene tu chimenea, (nunca recibi respuesta), yo creo que tus diámetros son aproximadamente de; Inferior = 3.50 a 4.00 metros
Superior = 2.40 a 2.60 metros.

Comento que tal vez se requieran conexiones atornilladas entre algunas secciones o por lo menos Proporcionar atiesadores circunferenciales a base de ángulo de por lo menos 2 1/2" x 5/16", ésto cuando el espesor de pared sea menor a 1/300 del diámetro exterior, en las partes superiores.

Un punto importante es; Checar los desplazamientos horizontales.

Por favor comentalo,
saludos
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Notapor jhing » Mar Ago 08, 2006 6:56 am

Gracias por la respuesta. Mira el diametro de diseño chimenea es de 160 cm. constante en toda su altura(52 m.). De acuerdo a mi diseño me dan los siguentes espesores. 3; 2.5; 2; 1 cm desde la base, con estos espesores se cumplen las tensiones pero no las deformasiones en la parte superior de la chimenea, por lo que tendre que aumentar los espesores aun mas, lo que encuantro muy poco real y practico????
El limite fijado para los desplazamiento por la norma CICIND es de el 25% del Diametro.

Agradeceria comenten mi situacion, a mi parecer el diametro es muy pequeño en la base, por lo que el diseño requiere de un aumento de la rigidez en esta zona para soportar las tensiones y deformasiones dictadas por la norma. y la unica forma de proporsionar rigidez es aumentando el espesor de una manera extrema...


Saludos y gracias a todos por sus respuestas.

- Me gustaria que alguien indicara cuales son las verificasiones tipicas en una chimenea ??? y la forma de aplicasion de las cargas de viento sobre esta????
jhing
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Notapor ilustrador2003 » Mar Ago 08, 2006 10:13 am

jhing escribió:Gracias por la respuesta. Mira el diametro de diseño chimenea es de 160 cm. constante en toda su altura(52 m.). De acuerdo a mi diseño me dan los siguentes espesores. 3; 2.5; 2; 1 cm desde la base, con estos espesores se cumplen las tensiones pero no las deformasiones en la parte superior de la chimenea, por lo que tendre que aumentar los espesores aun mas, lo que encuantro muy poco real y practico????
El limite fijado para los desplazamiento por la norma CICIND es de el 25% del Diametro.

Agradeceria comenten mi situacion, a mi parecer el diametro es muy pequeño en la base, por lo que el diseño requiere de un aumento de la rigidez en esta zona para soportar las tensiones y deformasiones dictadas por la norma. y la unica forma de proporsionar rigidez es aumentando el espesor de una manera extrema...


Saludos y gracias a todos por sus respuestas.

- Me gustaria que alguien indicara cuales son las verificasiones tipicas en una chimenea ??? y la forma de aplicasion de las cargas de viento sobre esta????

jhing:
Pregunto, si tu diseñaste también la chimenea, quiero decir proponer el diámetro de 160 cm, ya que te recomiendo que la parte inferior deberá de ser mayor el diámetro, por ejemplo 360 cm, e ir reduciendolo hasta finalizar en 160 cm. en la parte superior. ésto te permitira reducir tanto espesores como desplazamientos.
Estamos escaneando las normas de la Comisión Federal de Electricidad aquí en México, para mandartelas.
saludos y comenta.
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Notapor jhing » Mar Ago 08, 2006 10:42 am

Lo que estoy haciendo es un prediseño, las condiciones de borde como la altura y el diametro fue estipulado por el cliente, en una primera etapa se pidio un diametro de 1.6 m. constante en toda su altura. luego se abrio la posibilidad de comenzar con un diametro mayor en la base y en una altura de aprox. 3.5 m. llegar al diametro de 1.6 m. pero lo que sucede es que los esfuerzos maximos se transladan y siguien apareciendo los mismos problemas de antes. a mi parecer el cambio de seccion es muy brusco.
En cuanto a las cargas de viento las estoy aplicando como cargas por unidad de area sobre la mitad del manto de la chimenea. Estas cargas las obtuve de la norma internacional CICIND. las he comparado con las cargas de viento de un proyecto realizado con las del UBC y estas son mucho menores???? para que tengan un horden de magnitud estan van desde 190 kg/m2 en la base a 580 kg/m2 en la parte superior.

Saludos y Espero comentarios
jhing
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Notapor mauricio » Mar Ago 08, 2006 1:13 pm

Hola:

Primera vez que estoy en esto......

Algunas notas:

- El principal problema de las chimeneas es que con el viento pueden entrar en resonancia. Según la chimenea existe un viento crítico con el cual esta entra en resonancia.

- La Nch Industrial 2369, en sus anexos hay referencia a la experiencia en Chile al respecto.

- Si tiene varias entradas (destases), un modelo shell estaría bien.

- Otra cosa importante, según el Momento sísmico en la base, es definir la conexión apernada a la fundación, también a diseñar.

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Notapor ilustrador2003 » Mar Ago 08, 2006 2:01 pm

mauricio escribió:Hola:

Primera vez que estoy en esto......

Algunas notas:

- El principal problema de las chimeneas es que con el viento pueden entrar en resonancia. Según la chimenea existe un viento crítico con el cual esta entra en resonancia.

- La Nch Industrial 2369, en sus anexos hay referencia a la experiencia en Chile al respecto.

- Si tiene varias entradas (destases), un modelo shell estaría bien.

- Otra cosa importante, según el Momento sísmico en la base, es definir la conexión apernada a la fundación, también a diseñar.

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jhing/Mauricio:
Mauricio tiene razón, ya que hay que revizar los efectos de vortices, en la parte superior de la chimenea.
Te mando un buen artículo sobre la rtevición de chimeneas, comentalo y saludos.
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Notapor ilustrador2003 » Mar Ago 08, 2006 3:08 pm

jhing escribió:Alguien me podria indicar entre que espesores podria variar mi diseño aproximadamente.

Saludos

jhing:
Te mando un ejemplo de chimenea (medidas), comentalo
saludos
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Notapor ilustrador2003 » Mié Ago 09, 2006 3:19 am

ilustrador2003 escribió:
mauricio escribió:Hola:

Primera vez que estoy en esto......

Algunas notas:

- El principal problema de las chimeneas es que con el viento pueden entrar en resonancia. Según la chimenea existe un viento crítico con el cual esta entra en resonancia.

- La Nch Industrial 2369, en sus anexos hay referencia a la experiencia en Chile al respecto.

- Si tiene varias entradas (destases), un modelo shell estaría bien.

- Otra cosa importante, según el Momento sísmico en la base, es definir la conexión apernada a la fundación, también a diseñar.

Atte

Mauricio

jhing/Mauricio:
Mauricio tiene razón, ya que hay que revizar los efectos de vortices, en la parte superior de la chimenea.
Te mando un buen artículo sobre la rtevición de chimeneas, comentalo y saludos.

jhing:
Pregunto:
1.- Si tienes las normas de sísmo y viento de tu país Chile, Nch 2369, serías tan amable de mandarmelas.
2.- Tu distribución de presiones por viento o análisis por viento
3.- Tu análisis por sísmo
4.- Podrías mandarlas, para comentarlas.
comenta.
saludos
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Notapor PedroHMC » Mié Ago 09, 2006 9:53 am

Saludos...

Aqui puedes encontrar la Nch 2369, espero te sirva

norma-industrial-sismica-nch2369of2003-vt1400.html?highlight=nch+2369
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Notapor jhing » Mié Ago 09, 2006 11:52 am

Aqui van las normas de viento y sismo.

En mi diseño solo considere el viento como caso desfavorable, el sismo no lo analize. en la norma chilena solo aparece una distribucion de factores de succion y compresion sobre cilindros lo que a mi parecer solo es una verificasion de la parte superior de la chimenea por efectos de vortices de viento al su alrededor, lo que se produce es un ovalamiento de la seccion de la chimenea. pero edemas deberia verificarse las tensiones en la base, producto de los momentos flectores provocados por la accion directa del viento como una carga por unidad de area, aplicados sobre la mitad del manto de la chimenea.
Referente a la resonasia.
Los vortices generan vibrasiones sobre la chimenea las cuales podrian generar resonancia si es que sino se agregan estabilizadores aerodinamicos (helicoides).... Ademas se presentan vibrasiones de las placas las cuales tambien podrian entrer en resonancia si es que no se proporsionaran anillos rigidizadores....

mi forma de aplicar las cargas es la siguente:

- Genere una planilla en excel en la que obtengo la expresion para la presion de viento de diseño, la cual esta en funsion de la altura de la chimenea. despues genero un grafico altura v/s presion de viento.
para luego aproximar una recta he ingresar al sap2000 los joint patters con esta expresion.
- me gustaria indicar que la incorporacion de estabilizadores helicoidales produce un aumento de la veocidad de arrastre, lo cual en el codigo se ve reflejado en el aumento del factor de forma que se calcula con el numero de reinal.

Por ultimo me gustaria que me ayudaran a averiguar una duda que tengo.

en la verificasion de si la chimenea necesita estabilizadores helicoidales aparece una expresion:

mo=int(0,h)m(z)*u(z)/int(0,h)u(z)

donde:
int: integral(de , a)
h: altura de la chimenea
m(z): maza a la altura z
u(z): the mode shape of the first resonance frequency

Por favor comentar esta expresion y como calcularla.

saludos
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Notapor Ipal » Jue Ago 10, 2006 4:27 am

jhing escribió:Respondiendo a sus interogantes les puedo indicar que esta chimenea esta en etapa de prediseño para tener solo una estimasion de los espesores de acro de la chimenea. pero les puedo indicar lo siguente:
- La misma chimenea conduce los gases
Entonces tendras que considerar las supresiones originadas por el flujo de los gases

- Tiempo de vida de 20 años.

- Lo de la composision quimica, temperatura y presion, son importantes pero me parece que no condicionan el diseño.

De que combustion se originan los gases, es decir de la composicion quimica y capacidad de agresión de los gases de derminara el tipo y calidad del acero, es decir, con esta informacion se podra estimar el espesor que se le debera de agregar al fuste de la chimenea por corrosion o si los gases son muy agresivos, sera necerario utilizar acero inoxidable que seria carisimo por los espesores y la inadecuada capacidad a la fatiga de este material, por lo que mas barato seria una chimenea con un conduto interno cubierto con un aislante termico, asi se separarian las solicitudes quimico-termicas de las estructurales.

- Succion Natural
- Entrada de gases Axial
- y velocidad del viento 140 Km/hr


Algunos reglamentos por simplificacion permiten una carga constante en toda la altura de la chimenea hasta una altura de 50 m, esta carga se calcula medediante una formula, tal vez en el reglamento que utilizas viene algo parecido, saludos
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Cargas

Notapor Ipal » Jue Ago 10, 2006 5:03 am

Las cargas que se consideran son:

Permanentes
- Peso propio
- Presfuerzo (en el caso que la chimenea este anclada con cables, esto normalmente para chimeneas altas > de 120 m)

Variables
- Cargas de viento
- Vivas y de nieve (por ejemplo en las plataformas de trabajo y/o descanso)
- Hielo (en regiones con temperaturas cerca de los 0°, el factor de arrastre por viento aumenta)
- Temperatura (calentamiento desigual por rayos solares no es necesario considerarlo)
-Subpresion y sobrepresion
-Cargas durante la construccion
-Cambios en las condiones de apoyo (por ejemplo asentamientos desiguales)

Accidentales
-Sismo (normalmente no domina el diseno, solo cuando se tienen cargas propias considerables como depositos), viento y sismo no necesitan combinarse
-Impacto de cargas moviles (por ejemplo montacargas)

Saludos
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Notapor ilustrador2003 » Jue Ago 10, 2006 7:46 am

PedroHMC escribió:Saludos...

Aqui puedes encontrar la Nch 2369, espero te sirva

norma-industrial-sismica-nch2369of2003-vt1400.html?highlight=nch+2369

PedroHMC:
Gracias por la norma (es de sísmo), y gracias a; jhing. que incluye las de viento.
saludos
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Notapor ilustrador2003 » Jue Ago 10, 2006 8:01 am

jhing escribió:Aqui van las normas de viento y sismo.

En mi diseño solo considere el viento como caso desfavorable, el sismo no lo analize. en la norma chilena solo aparece una distribucion de factores de succion y compresion sobre cilindros lo que a mi parecer solo es una verificasion de la parte superior de la chimenea por efectos de vortices de viento al su alrededor, lo que se produce es un ovalamiento de la seccion de la chimenea. pero edemas deberia verificarse las tensiones en la base, producto de los momentos flectores provocados por la accion directa del viento como una carga por unidad de area, aplicados sobre la mitad del manto de la chimenea.
Referente a la resonasia.
Los vortices generan vibrasiones sobre la chimenea las cuales podrian generar resonancia si es que sino se agregan estabilizadores aerodinamicos (helicoides).... Ademas se presentan vibrasiones de las placas las cuales tambien podrian entrer en resonancia si es que no se proporsionaran anillos rigidizadores....

mi forma de aplicar las cargas es la siguente:

- Genere una planilla en excel en la que obtengo la expresion para la presion de viento de diseño, la cual esta en funsion de la altura de la chimenea. despues genero un grafico altura v/s presion de viento.
para luego aproximar una recta he ingresar al sap2000 los joint patters con esta expresion.
- me gustaria indicar que la incorporacion de estabilizadores helicoidales produce un aumento de la veocidad de arrastre, lo cual en el codigo se ve reflejado en el aumento del factor de forma que se calcula con el numero de reinal.

Por ultimo me gustaria que me ayudaran a averiguar una duda que tengo.

en la verificasion de si la chimenea necesita estabilizadores helicoidales aparece una expresion:

mo=int(0,h)m(z)*u(z)/int(0,h)u(z)

donde:
int: integral(de , a)
h: altura de la chimenea
m(z): maza a la altura z
u(z): the mode shape of the first resonance frequency

Por favor comentar esta expresion y como calcularla.

saludos

jhing: Gracias por las normas.

jhing, ipal, PedroHMC, mauricio y foristas:
Les propongo la aportación de toda la información a nuestro alcance, con el objetivo de alarar dudas y aportar ideas a los interezados.
Principiando por:
1.- Normatividad, para el análisis y diseño de Chimeneas. (de todos los paises o internacionales)
2.- Ejemplo de memorias de cálculo
3.- Planos estructurales
4.- Procedimientos, etc.
por favor comenten.
saludos
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Notapor jhing » Jue Ago 10, 2006 2:38 pm

Me parece super bien por que tengo muchas dudas sobre la aplicacion del codigo CICIND ya que las cargas de viento que resultan de la aplicasion de este codigo son muy altas.

Estimados si alguien tubiera la norma antes indicada, seria de mucha utilidad que se publicara para discutir los puntos mas importantes.


SALUDOS Y GRACIAS
jhing
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