Diseño de Puente de 10m
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
NOMBRE DEL PROYECTO: PUENTE CARROZABLE CUTURAPI VENTILLA HUACULLANI
LOCALIDAD: CUTURAPI
DISTRITO: CUTURAPI - YUNGUYO
LUZ DEL PUENTE ( L=>mts.) 12.00
PERALTE DE VIGA =>( H=L/15)= 0.80 (H=0.07*L) = 0.84
SE ADOPTARA H= 0.80 NOTA:
Todas las unidades deben estar en :
No DE VIGAS= 2 Metros y Toneladas
0.05 3.6 0.05 0.75
5.2 0.2
0.15
0.2
0.6 0.5
0.25 0.750 0.5 2.10 0.5 0.750 0.25
0.5 S= 2.60
4.60
S (espaciamiento de vigas de eje a eje) = 2.60
t (espesor de losa en metros) ADOPTADO= 0.2
S 1.8 2.1 2.4 2.7 3 4 4.5
t 0.16 0.165 0.18 0.19 0.20 0.22 0.25
a) DISEÑO A FLEXION DE VIGAS
CALCULO DEL MOMENTO ULTIMO MAXIMO
d1
SOBRE CARGA : AASHTO HS-36 0.6 1.8 0.70
d1= 0.70
2.60
Coef.Concentración de Carga = 1.23
N.R
B= 2.96 12
11.3 12.7
A= 0.61 A B C
C= 1.10
MOMENTO POR SOBRECARGA = 42 Ton-m / eje de rueda
POR SOBRECARGA EQUIVALENTE = 27 Ton-m / via de 3m de ancho
(P=9 Ton w=1 Ton/m)
SE ADOPTARA EL MAYOR VALOR ML= 42.0 Ton-m
MOMENTO POR IMPACTO = MI= 12.6 Ton-m
( I= 15.24/(L+38) )
I= 0.3 < 0.3
DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN PUENTE CARROZABLE
0.75
LOSA
DIAFRAGMA
4 1 16
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
MOMENTO POR PESO PROPIO
Metrado de Cargas
ASFALTO = 0.180
BARANDA = 0.300
LOSA = 1.248 9.05
VIGA = 0.720 3.017
VOLADO = 0.279
W = 2.727 Ton/m
CADA QUE DISTANCIA DE EJE A EJE 0.4
SE COLOCARAN LOS DIAFRAGMAS D= 3.8 mts. 0.2 0.2
( D < LUZ / 4 = 3.19 mts ) 3.8 3.8 3.8 3.8
ESPESOR DEL DIAFRAGMA E= 0.4 11.80
No DE DIAFRAGMAS = 4.00 (debe obtenerse un numero entero exacto)
Peso propio del diafragma= 0.50 Ton
Y= 1.90
d 1 = 1 0
d 2 = 2 1.9 0.50 0.50 ……. 0.50 0.50 0.50 …… 0.50 0.50
d 3 = 2 1.9
d 4 = 1 0
###### w= 2.73
###### d1 d2 d3 d….. d d3 d2 d1
######
######
######
3.8
MOMENTO POR CARGA MUERTA MD = 51 Ton-m
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA
MU=1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) => MU= 185 Ton-m d= 62
f 'c= 210 kg/cm2 ¿N° DE CAPAS DE VARILLAS (3 o 4)?= 3
Fy= 4200 kg/cm2
b= 200 cm ° ° ° ° ° ° ° °
d= 62 cm ° ° ° ° ° ° ° °
° ° ° ° ° ° ° °
w= 0.139 &= 0.007 < 75&b= 0.021 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 85.947 cm2 17 VARILLAS DE 1" As,min= 41.3 cm2
As principal(+) = 85.9 cm2
ACERO PARA MOMENTOS NEGATIVOS
M(-)= 61.6666667
w= 0.0436 &= 0.0022 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 27.00468609 cm2 <> 5 VARILLAS DE 1"
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
A B
6 var 1" 6 var 1"
2 var 5/8" 2 var 5/8"
2 var 5/8" 2 var 5/8"
2.4 m
5 var 1¨
6 var 1" 6 var 1"
6 var 1" 6 var 1"
A B corte corte
B-B A-A
VERIFICANDO SI SE COMPORTA COMO VIGA " T " ó RECTANGULAR
b= 2.60 b= 2.60 < 3 VIGA RECTANGULAR
0.2 E.N
(b-bw)/2= 1.05 < 1.6 VIGA RECTANGULAR
C
bw= 0.5 (b-bw)/2= 1.05 < 1.05 VIGA RECTANGULAR
PROFUNDIDAD DEL EJE NEUTRO (C) 0.119
0.200
C= 0.119 < 0.200 VIGA RECTANGULAR
DISEÑO DE VIGA POR CORTE
Y= 0.333
d 1 = 0 0 0.50 0.50 0.50 …… …… …… …… 0.50 0.50
d 2 = 1 0.3333
d 3 = 2 0.6667
d 4 = 3 1 w= 2.73
d…. d2 d1
d….. d…. d….
d2
d3
d4
2
CORTANTE POR PESO PROPIO VD= 17 Ton
CORTANTE POR SOBRECARGA VL= 17 Ton
CORTANTE POR IMPACTO VI= 5.0 Ton
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA
VU=1.3( VD+1.67*( VL+VI ) ) => Vu= 69.862 Ton 5.667
5
Vcon= fi*(0,5*(f´c)^0,5+175*&*Vu*d/Mu 6.0
V que absorve el concreto => Vcon= 20.2 Ton
V que absorve acero = Vace= Vu - Vcon= Vace= 49.6 Ton
S= Av*fy*b/Vace
S= 11 cm
SE ADOPTARA S= 11 cm VAR. 1/2"
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
A B
6 var 1" 6 var 1"
2 var 5/8" 2 var 5/8"
VAR. 1/2" 1a .05, 15 a 0.11 ,6 a 0.20, r a 0.30 /e
2 var 5/8" 2 var 5/8"
2.4 m
5 var 1¨
6 var 1" 6 var 1"
6 var 1" 6 var 1"
A B corte corte
B-B A-A
b) DISEÑO DE LOSA (Tramo interior)
MOMENTO POR PESO PROPIO ( MD)
METRADO DE CARGAS
Peso propio= 0.5 Ton/m
Asfalto= 0.1 Ton/m
DIAGRAMA MOMENTOS POR PESO PROPIO
w= 0.6 Ton/m 0.26 0.26
NOTA:
Consideraremos un coeficiente de ( 1/10 ) para los LOSA
momentos positivos y negativos por peso propio 2.10
Luz entre vigas = 2.10
0.26
MD= 0.26 Ton-m
MOMENTO POR SOBRECARGA ( ML ) DIAGRAMA MOMENTOS POR SOBRE CARGA
2.00 2.00
ML=(L+0.61)P/9.74
ML= 2.226 LOSA
2.10
MOMENTO POSITIVO ML(+)= 1.78 Ton-m
MOMENTO NEGATIVO ML(-)= 2.00 Ton-m 1.78
MOMENTO DE IMPACTO (MI) DIAGRAMA MOMENTOS POR IMPACTO
0.76 0.76
I=15.24/(L+38) = 0.380049875
LOSA
2.10
MOMENTO POSITIVO MI(+)= 0.68 Ton-m
MOMENTO NEGATIVO MI(-)= 0.76 Ton-m
0.68
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA
DIAGRAMA MOMENTOS DE DISEÑO
MU( + ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 5.679 Ton-m 6.35 6.35
MU( - ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 6.35 Ton-m
LOSA
2.10
f 'c= 210 kg/cm2
Fy= 4200 kg/cm2
b= 100 cm 5.68
d= 17 cm
ACERO PARA MOMENTOS POSITIVOS
w= 0.111 &= 0.006 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 9.4566 cm2 VAR, 5/8" @ 21 cm As,min= 5.7 cm2
As principal(+) = 9.5 cm2
VIG
A
VIG
A
VIG
A
VIG
A
VIG
A
VIG
A
VIG
A
VIG
A
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
ACERO PARA MOMENTOS NEGATIVOS
w= 0.1254 &= 0.006 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 10.66224209 cm2 <> VAR, 5/8" @ 19 cm
Acero por temperatura => As temp= 0.0018*b*d
As temp= 3.06 cm2
VAR, 1/2" @ 42
Acero positivo de reparto perpendicular al principal => As rpp(+)= (121/luz puente^0.5)*As principal(+)
As rpp(+)= 3.30 cm2
VAR, 1/2" @ 38 cms,
VAR, 1/2" @ 42 cm
VAR, 1/2" @ 38 cm VAR, 5/8" @ 19 cm
VAR, 5/8" @ 21 cm
c) DISEÑO DEL VOLADO
Metrado de cargas
pesos brazos momentos (Ton-m)
losa = 0.375 0.625 0.234375
trapecio = 0.291 2.225 0.64664063
Asfalto= 0.18 0.9 0.162
Baranda= 0.15 1.7 0.255
MD= 1.30 Ton -m
MOMENTO POR SOBRECARGA
E=0.8*X+1.143
X= 0.00
E= 1.143
Mv= P.X/E
Mv= 0
Mv= ML= 0 Ton-m
MOMENTO POR IMPACTO
MI= 0 Ton-m
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DIAGRAMA MOMENTOS DE DISEÑO
Mu= 2 Ton-m
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA
MU( + ) = 1.3( MD+1.67*( ML+MI ) ) = 2 Ton-m
f 'c= 210 kg/cm2
Fy= 4200 kg/cm2
b= 100 cm
d= 17 cm
ACERO PARA MOMENTOS POSITIVOS
w= 0.037 &= 0.002 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 3.1824 cm2 VAR. 5/8" @ 35 cms As,min= 5.7 cm2
VAR. 5/8" @ 35 cms
d) DISEÑO DEL DIAFRAGMA
METRADOS
Asfalto= 0.32 t/m
losa= 1.59 t/m
viga= 0.50 t/m
WD= 2.41 t/m
DIAGRAMA MOMENTOS DE DISEÑO
WL= 3.19 t/m 0.15 0.15
WU= 9.36 t/m
LOSA
Mu(-)= 0.15 ton-m
Mu(+)= 0.17 ton-m
0.17
DISEÑO POR METODO A LA ROTURA
f 'c= 210 kg/cm2
Fy= 4200 kg/cm2
b= 380 cm
d= 62.0 cm
ACERO PARA MOMENTOS POSITIVOS
w= 0.000 &= 0.000 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 0.0713 cm2 ó Asmin= 8.27 cm2
SE ADOPTARA As= 8.27 cm2
4 VARILLAS DE 5/8"
VIG
A
VIG
A
DIAFRAGMA
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
ACERO PARA MOMENTOS NEGATIVOS
f 'c= 210 kg/cm2
Fy= 4200 kg/cm2
b= 40 cm
d= 62 cm
w= 5E-04 &= 0.000 < 75&b= 0.02125 ( FALLA DUCTIL )
As(cm2)= 0.06 cm2 ó Asmin= 8.27 cm2
QUE CANTIDAD DE ACERO ADOPTA: 8.27 cm2
4 VARILLAS DE 5/8"
B
4 varillas 5/8" ° ° ° °
2 varillas 5/8" ° °
VAR. 3/8" 1a .05, 9 a 0.10 , r a 0.20 /e 2 varillas 5/8" ° °
4 varilas 5/8" ° ° ° °
B corte
B-B
VERIFICANDO SI SE COMPORTA COMO VIGA " T " ó RECTANGULAR
b= 3.80
0.2 E.N
(b-bw)/2= 1.7 > 1.6 VIGA * T *
C
bw= 0.4 (b-bw)/2= 1.7 < 1.7 VIGA RECTANGULAR
PROFUNDIDAD DEL EJE NEUTRO (C) 0.006
0.200
C= 0.006 < 0.2 VIGA RETANGULAR
e) DISEÑO DE ESTRIBOS
DATOS PARA EL DISEÑO
FRICCION INTERNA
GRAVA 35°- 45°
ARENA FINA 30°- 35° 1.57
ARENA MEDIA 35°- 40°
ARENA GRUESA 35°- 40°
ARCILLA 6°- 7°
CAPACIDAD PORTANTE DEL TERRENO= 1.2 Kg/cm2 (verificar in situ)
ANGULO DE FRICCION INTERNA (&)= 32 º
PESO UNITARIO (PU)= 1.65 Ton/m3
CALIDAD CONCRETO (CIMENTACIONES) F'c= 140 Kg/cm2
CALIDAD CONCRETO (ELEVACIONES) F'c= 175 Kg/cm2
CONCRETO (VIGAS,LOSAS,DIFRAGMA) F'c= 210 Kg/cm2
REACCION DEL PUENTE CARGA MUERTA/m= 2.7 Ton/m
REACCION DEL PUENTE SOBRECARGA/ m= 2.9 Ton/m
TIPOS DE SUELOS PESO UNITARIO
(T/m3) ADMISIBLE (Kg/cm2)
CAPACIDAD PORTANTEANGULO DE
3.0 -6.0
0.5 -2.0
1.73 - 2.20 3.0 -8.0
0.5 -2.0
2.0 -3.0 1.57 - 1.73
1.57 - 1.73
1.75 - 2.05
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PUENTE CARROZABLE VENTILLA HUACULLANI
Longitud de Soporte
L,Smin= 0.37 m
A 0.5 A
0.6 0.8
TALUD ADOPTADO:
H : V <=> 1 : 14
:
b > 1.2 m V =3 3 =V
4.4
B B
1 1
H= 0.6m
C 0.6 C
b= 1.70
3.70
ANALISIS DE LA SECCION A-A
E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2
E= 0.406 ton
Ev= 0.11 ton
Eh= 0.39 ton
dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)
dh= 0.34666667 m
b= 0.5m
FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS Ev
pi(tn) xi(m) Mi™ E
P1 0.92 0.25 0.23
Ev 0.11 0.5 0.0559 0.8m P1 &/2 Eh
Tot, 1.032 0.2859
A dh A
Xv= 0.146 m b/2
Xv e
e=b/2-Xv
e= 0.10 m < 0.2 OK !
CHEQUEOS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b)
q1= 0.464 kg/cm2
q2= -0.051 kg/cm2
q1= 0.4637 < 70 kg/cm2 OK ! (esfuerzo de compresion del concreto)
q2= -0.051 < 70 kg/cm2 OK !
R
P
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CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO
F,S,D=Vconcrt/Eh= 0.85*0.5*f'c^0.5*b*d/ Eh (cortante del concreto/empuje horizontal)
F,S,D = 57.68 > 2 OK !
CHEQUEO AL VOLTEO
F,S,V = Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador=Mto.establ./Eh*dh
F,S,V = 2.115 > 1.25 OK ! (sin considerar el aporte de esfuerzo a la compresion del concreto
como momento estabilizante)
ANALISIS DE LA SECCION B-B
ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO
E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2
E= 4.8 ton
Ev= 1.33 ton
Eh= 4.63 ton
dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)
dh= 1.41866667 m
FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS 0.5
0.6
pi(tn) xi(m) Mi™
P1 4.37 1.45 6.3365
P2 4.14 0.9 3.726
P3 2.07 0.4 0.828 Ev
Ev 1.33 1.10 1.4603
Tot, 11.91 12.351 E
3.8 m
3m &/2 Eh
Xv= 0.486 m
P3
e=b/2-Xv < b/3
dh
e= 0.364 m < 0.57 m OK !
B B
CHEQUEOS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
0.21428571 m
q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) b= 1.7m
b/2
Xv e
q1= 1.601 kg/cm2
q2= 0.2 kg/cm2
q1= 1.6012 < 70 kg/cm2 OK ! (esfuerzo de compresion del concreto)
q2= 0.2003 < 70 kg/cm2 OK !
CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO
F,S,D=(suma Fv)*u/ (suma Fh)
F,S,D= 1.8003843 > 1.5 OK ! (sin considerar la adherencia de los concretos durante el proceso constructivo)
P1
P2
R
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CHEQUEO AL VOLTEO
F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador
F,S,V= 1.88044085 > 1.75 OK !
ESTRIBO CON PUENTE Y RELLENO SOBRECARGADO
E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2
E= 4.8 ton
Ev= 1.33 ton
Eh= 4.63 ton
dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)
dh= 1.41866667 m
R2(Fuerza de frenado)
9 Ton
R2= 5% de la s/c equivalente del camion HS-36
R2= 0.05*(Luz*1T/m2+9Ton)*n° vias/(ancho del puente*2) w= 1T/m2
12 m
R2= 0.16935484
R1 ( reaccion del puente por carga muerta)
R3 (reaccion del puente por sobre carga)
(Fza. Frenado) R2
FUERZAS HORIZONTALES DESESTABILIZADORAS
pi(tn) xi(m) Mi™ R1 o R3
Eh 4.63 1.4187 6.568 (Reacciones) 1.8m
R2 0.169 5.6 0.9484
Tot, 4.80 7.5164
FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS
pi(tn) xi(m) Mi™ Ev
R1 2.7 0.9 2.43
R3 2.9 0.9 2.61 E
Pvert, 11.91 1.05 12.503 3.8 m
Tot, 17.51 17.543 3m &/2 Eh
P3
Xv= 0.573 m
dh
e=b/2-Xv
B B
e= 0.277 m < 0.57 OK !
0.21428571 m
CHEQUEOS DE LOS FACTORES DE SEGURIDAD
b= 1.7m
b/2
q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) Xv e
q1= 2.038 kg/cm2
q2= -0.022 kg/cm2
q1= 2.0378 < 70 kg/cm2 OK ! (esfuerzo de compresion del concreto)
q2= -0.022 < 70 kg/cm2 OK !
CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO
F,S,D=(suma Fv)*u/(suma Fh)
F,S,D= 2.55367329 > 1.5 OK !
P1
P2
R
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CHEQUEO AL VOLTEO
F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador
F,S,V= 2.33394569 > 2 OK !
ANALISIS DE LA SECCION C-C
ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO
E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2
E= 6.2 ton
Ev= 1.72 ton
Eh= 6.00 ton
dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)
dh= 1.62380952 m
FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS
pi(tn) xi(m) Mi™
P1 4.37 2.45 10.707
P2 4.14 1.9 7.866
P3 2.07 1.4 2.898 P1
P4 5.106 1.85 9.4461 Ev
P5 6.08 3.2 19.456
Ev 1.72 3.70 6.37 E
Tot, 23.49 56.743 P2
3m &/2 Eh
Xv= 2.001 m P3
e=b/2-Xv < b/6 dh
e= 0.151 m < 0.62 m
1m H= 0.6m
CHEQUEOS DE
FACTORES DE SEGURIDAD C C
q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) 1.21428571428571m
1.81428571 m
q1= 0.79 kg/cm2 2.31428571 m
b= 3.31428571 m
q2= 0.48 kg/cm2 b/2
Xv e
q1= 0.79 < 1.2 kg/cm2 OK ! (capacidad portante admisible del terreno)
q2= 0.4796 < 1.2 kg/cm2 OK !
CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO
F,S,D=(suma Fv)*u/ (suma Fh)
F,S,D= 2.34718809 > 1.75 OK !
P1
P2
R P4
P
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CHEQUEO AL VOLTEO
F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizador
F,S,V= 5.82011868 > 2 OK !
ESTRIBO CON PUENTE Y RELLENO SOBRECARGADO
E=0,5*PU*h*(h+2*h´)*tan(45°-&/2)^2
E= 6.2 ton
Ev= 1.72 ton
Eh= 6.00 ton
dh= (h/3)*(h+3h´)/(h+2h´)
dh= 1.62380952 m
R2(Fuerza de frenado)
9 Ton
R2= 5% de la s/c equivalente del camion HS-36
R2= 0.05*(Luz*1T/m2+9Ton)*n° vias/(ancho del puente*2) w= 1T/m2
12 m
R2= 0.16935484
R1 ( reaccion del puente por carga muerta)
R3 (reaccion del puente por sobre carga)
(Fza. Frenado) R2
R1 o R3
FUERZAS HORIZONTALES DESESTABILIZADORAS (Reacciones) 1.8m
pi(tn) xi(m) Mi™
Eh 6.00 1.6238 9.7494
R2 0.169 6.2 1.05
Tot, 6.17 10.799
P1
Ev
FUERZAS VERTICALES ESTABILIZADORAS
E
pi(tn) xi(m) Mi™ P2
R1 2.7 1.9 5.13 4.4 m 3m m &/2 Eh
R3 2.9 1.9 5.51
Pvert, 23.49 1.95 45.801 P3
Tot, 29.09 56.441
dh
Xv= 1.569 m
1m H= 0.260869565217391m
e=b/2-Xv < b/6 P4
C C
e= 0.281 < 0.6167 OK!
1.21428571428571m
CHEQUEOS DE
FACTORES DE SEGURIDAD 1.81428571 m
2.31428571 m
q1,2=(Fv/b)*(1=6e/b) b= 3.31428571 m
b/2
Xv e
q1= 1.144 kg/cm2
q2= 0.428 kg/cm2
q1= 1.1443 < 1.18 kg/cm2 OK ! (capacidad portante del terreno)
q2= 0.4281 < 1.18 kg/cm2 OK ! (capacidad portante del terreno)
CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO
F,S,D=(suma Fv)*u/(suma Fh)
F,S,D= 2.82706976 > 1.5 OK !
CHEQUEO AL VOLTEO
F,S,V= Mto.estabilizante/Mto.desestabilizado
F,S,V= 5.22630032 > 2 OK !
P1
P2
R P4
P
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