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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO HORMIGON ARMADO II DISEÑO DE HORMIGON ARMADO DE UN EDIFICIO RESIDENCIAL DE 5 P PISOS

ESTUDIANTE: Leonardo Jesus Abrigo Medina DOCENTE: Ing. Marcelo Zarate Encalada, Msg.

Domingo, 30 de Agosto del 2020 MACHALA - EL ORO - ECUADOR

1. TEMA DISEÑO DE HORMIGON ARMADO DE UN EDIFICIO RESIDENCIAL DE 5 PISOS EN LA CIUDAD DE CUENCA DESTINADO A SERVICIOS DE HOTELERIA CON UNA CATEGORIA DE TRES ESTRELLAS MEDIANTE LA UTILIZACION DE DIVERSOS PROGRAMAS COMPETENTES.

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2. INTRODUCCIÓN Actualmente uno de los mayores protagonistas para los diferentes usos en las edificaciones es el hormigón armado, convirtiéndose en un elemento estructural con gran relevancia en la mayoría de viviendas, por tal motivo su demanda ha sido cada vez más grande, presentando una mejor acogida en el mercado. La presente investigación implica el desarrollo de un diseño integral (estructural y arquitectónico) aplicado a un edificio residencial de 5 pisos ubicado en la ciudad de Cuenca, por tal motivo la elaboración del mismo tiene por objetivo, ejecutar diversos temas de estudios adquiridos en la asignatura de Hormigón Armado II para un diseño definitivo de un edificio de cinco plantas basado en las normas de diseño geométrico y distribución de áreas de la Norma Ecuatoriana de la Construcción (Nec-2015) y la ACI 318-08 (Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural). La edificación que se desarrollara en este proyecto, incluye desde la ubicación a la implantación del edificio, enfocándose en el análisis, revisión y verificación mediante el cumpliendo de las Normas Ecuatorianas de Construcción analizando las dimensiones de vigas, columnas y pórticos. En el siguiente informe técnico se describirán las fases de análisis partiendo de un prediseño y consideraciones a tomarse fundamentadas en el reglamento vigente para la obtención de construcción hasta obtener un modelo estructural funcional que se pueda construir.

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3. PROBLEMÁTICA El turismo es aquel que se entiende como parte de un fenómeno social de desplazamiento de personas de un lugar a otro con el objetivo de recrearse, divertirse y trabajar, por lo tanto, necesita de la utilización de los diversos recursos requeridos para captar la atención de la demanda. Además, para dicha actividad es necesario lograr que el producto se promocione, se venda y se posicione, pretendiendo que se convierta en un destino comprometedor, el cual, debe corresponder a la calidad que hoy en día los usuarios demandan. Para este tipo de actividad se propone la creación de un hotel en la Ciudad de Cuenca, ya que no existen muchas edificaciones destinadas a hospedajes en el sector del Barrio la República, con el objetivo de prestar un servicio de habitación y alimentación, siendo esta una idea rentable para una posible construcción a futuro. Además, nuestro país se encuentra en una zona sísmica, razón por la cual es indispensable poseer una adecuada capacidad para el desarrollo del análisis y diseño estructural utilizando los parámetros estimados en las normas que se encuentran vigentes en nuestro país.

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4. JUSTIFICACION La ciudad de Cuenca cuenta con diversos tipos de alojamientos, localizados en una zona céntrica, debido a la alta afluencia de turistas que se concentran en esta zona de la ciudad, por tal razón se analiza la existencia de un alto nivel de factibilidad en la localización mencionada, pretendiendo persuadir y fidelizar a los turistas minimizando la importancia y preferencia de los servicios prestados en las zonas exteriores que presentan piscinas y diversos tipos de canchas. De acuerdo al PIB, el marco turístico abarca su mayor porcentaje con respecto a otras actividades que representa esta ciudad, destacándose una mayor afluencia de turistas en las fechas importantes donde una de las principales fiestas es el huaynacapazo, actividad que se desarrolla dentro del rango geográfico donde se realizara la creación del hotel. Además existe una gran viabilidad en el proyecto de la construcción del Hotel “Parissi”, debido a que dichos turistas pueden presenciar recorridos por el museo, visitas al supermercado, universidades o solicitar atención en las diversas Clínicas.

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5. OBJETIVOS 5.1 OBJETIVO GENERAL Desarrollar un diseño integral en edificios de hormigón armado de 5 pisos construido en la ciudad de cuenca, mediante un análisis minucioso de cargas dentro de la normativa vigente NEC. 5.2 OBJETIVO ESPECIFICO •

Analizar e interpretar los resultados de la base de datos para el desarrollo del diseño integral del edificio.

•

Realizar un prediseño estructural de la obra, mediante consideraciones técnicas y formulas empíricas, para un análisis posterior.

•

Calcular cargas vivas y muertas latentes en una edificación, mediante un análisis de cargas partiendo del prediseño arquitectónico, para reforzar debidamente cada elemento estructural.

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6. MARCO TEORICO 6.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION A mediados del siglo XX en el Ecuador la incipiente actividad turística se centraba principalmente en turismo emisor; el escaso turismo receptivo se direccionaba a Galápagos, Quito y Guayaquil y en menor escala a Cuenca. (A., 1995) “Cuenca empieza a desarrollarse en el año 80, comenzando el turismo receptivo, con la principal atracción que era Ingapirca como sitio de entrada, con Aeropuerto local, de tal forma se fueron abriendo otros campos como Chordeleg, Gualaceo”. (Comunicación personal, Rivadeneira Peña, 2016) “La mayoría de personas que llegan por vía aérea, lo hacen atraídos por las ruinas de Ingapirca, mientras que a la mayoría de personas que llegan con los mismos fines por vía terrestre, las atrae la propia Ciudad de Cuenca y el balneario de Baños Gualaceo y Chordeleg, aunque en un rango menor” (A., 1995)

Hay eventos que llevarían a dar un auge económico, convirtiéndose al mismo tiempo en un empuje para el realce del mismo hotel y con más establecimientos comerciales se inauguren (Dávila Andrade)

A partir de la declaratorio de Cuenca como Patrimonio Cultural de la Humanidad por la UNESCO (1999), el boom turístico es abundante, así; establecimientos de alojamiento, restaurantes, agencias operadoras, y servicios vinculados con el turismo en general empiezan a tomar fuerza con el pasar de los años y a consolidarse en el mercado turístico. Las Universidades empiezan a difundir carreras vinculadas al turismo y gastronomía. A esto, también se sumará la creación del Ministerio de Turismo.

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6.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO Para la construcción del proyecto se dispone un terreno rectangular de 1.237 m2 de área de los cuales 420 m2 están destinados para área de construcción, el restante servirá de áreas verdes. El hotel cuenta con 5 plantas, 1 estacionamiento subterráneo y terraza accesible para actividades recreativas. La edificación está diseñada; en planta baja una recepción y un restaurant para más de 50 personas, en plantas destinadas para hospedaje para un total de 60 personas además de ello el personal administrativo y de limpieza para un total aproximado de 120 personas en total.

6.3 UBICACIÓN

El proyecto se llevará a cabo en la ciudad de Cuenca, en el barrio La República, ubicado en las calles Huayna-Capac y Mariscal Sucre esq. Alado del Hipermercado Coral.

Fuente: Google Earth

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PUNTOS

ZONA

COORDENADAS

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17M

722656.71 m E

9679231.57 m S

2

17M

722631.29 m E

9679238.82 m S

3

17M

722636.02 m E

9679285.25 m S

4

17M

722657.25 m E

9679279.37 m S

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6.4 BASES TEORICAS SISMO RESISTENCIA Pórtico especial sismo resistente Estructura formada por columnas y vigas descolgadas del sistema de piso, que resiste cargas verticales y de origen sísmico, en la cual tanto el pórtico como la conexión viga-columna son capaces de resistir tales fuerzas y está especialmente diseñado y detallado para presentar un comportamiento estructural dúctil. NEC-SE-DS: Cargas Sísmicas: Diseño Sismo Resistente SISMO DE DISEÑO Evento sísmico que tiene una probabilidad del 10% de ser exhibido en 50 años (periodo de retorno de 475 años), determinado a partir de un análisis de la peligrosidad sísmica del sitio de emplazamiento de la estructura o a partir de un mapa de peligro sísmico. Para caracterizar este evento, puede utilizarse un grupo de acelero gramas con propiedades 14 dinámicas representativas de los ambientes tectónicos, geológicos y geotécnicos del sitio, conforme lo establece esta norma. Los efectos dinámicos del sismo de diseño pueden modelarse mediante un espectro de respuesta para diseño, como el proporcionado en esta norma. NEC-SE-DS: Cargas Sísmicas: Diseño Sismo Resistente

MONITOREO SÍSMICO

Para la ciudad de Cuenca se cuenta con los resultados de un trabajo de vibración ambiental realizado por la Universidad de Cuenca. Este estudio fue realizado a partir de 171 puntos de medición a lo largo de toda la ciudad. (Pablo Quinde Martínez, Eduardo Reinoso Angulo, 2016)

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7. ESPECIFICACIONES DE USO A continuación, se describirán las ocupaciones de cada planta y en ellas su uso designado. 7.1. GARAJE SUBTERRÁNEO Cuarto de máquinas, vigilancia, baño, cisterna, calefón y ascensor. Cuenta con un área de 420 m2. Un cuarto de vigilancia en donde se encuentra una bodega. El garaje tiene una capacidad para 20 vehículos Acceso a ascensor.

7.2 PLANTA BAJA Lobby, recepción, cuarto de planchado, restaurant, escaleras de emergencia, baños y ascensor. Cuenta con un área de 412 m2 Una sala de recepción atendido por dos personales administrativos. Un Lobby de espera. Cuarto de lavado y planchado. Un restaurant con una capacidad para 50 personas, en la misma una cocina donde trabajaran 4 personas. Una escalera de emergencia. Servicios sanitarios de acceso común para toda la planta Acceso al ascensor y escaleras.

7.3 PLANTA ALTA 7 habitaciones, sala de estar y ascensor. Cuenta con un área de 422 m2

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7 habitaciones de las cuales 3 habitaciones son matrimoniales, 2 habitaciones individuales y 2 habitaciones triples, la capacidad máxima es de 14 personas por piso. Una sala de estar. Acceso a ascensor y escalera. Escalera de emergencias.

7.4 CUARTA PLANTA ALTA 3 habitaciones, sala de estar y ascensor. Cuenta con un área de 422 m2 2 suite y 1 Junior Suite con capacidad máxima de 17 personas Una sala de estar. Acceso a ascensor y escalera. Escalera de emergencias. Sala de hidromasaje- Spa Sauna

7.5 TERRAZA Salón de eventos, gimnasio y bar Cuenta con un área de 440 m2. Un gimnasio con capacidad de 20 personas. Una tienda departamental (paquetes turísticos). Un bar y bodega.

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8.

ESPECIFICAIONES TÉCNICAS

ACERO DE REFUERZO. - Todas las varillas empleadas para el refuerzo del concreto serán barras de acero según la especificación ASTM designación A 615, última revisión Grado 40 con una resistencia a la fluencia de 420 Mpa.

RESISTENCIA DE CONCRETO-La resistencia a la compresión especificada se medirá en cilindros de 15 x 30 cm a los 28 días de edad, de acuerdo con la especificación ASTM C-39, última revisión. (ASTM, Resistencia a la compresión del hormigón, 2006) El concreto empleado en la obra debe tener un revenimiento no mayor de 10 cm. y la mezcla debe ser de consistencia adecuada, sin exceso de agua, plástica y trabajable, a fin de permitir el vibrado y el llenado de los encofrados, sin dejar cavidades y vacíos. En la construcción de todos los elementos de concreto reforzado, detallados en los planos o mencionados en las especificaciones, se empleará concreto con una resistencia de f'c=28 Mpa, excepto la de las losas de piso, calles y aceras que será de f'c=21 Mpa. La resistencia del concreto de relleno de estructuras de mampostería será de f'c=18 Mpa. CEMENTO-El cemento que emplear en la obra será cemento Portland Tipo I, Normal, y debe cumplir con la especificación ASTM designación C-150, última revisión. (ASTM, Cemento Porland, 2005) Debe llegar al sitio de la construcción en los envases originales sin dañar, debe estar fresco, y no debe mostrar evidencias de endurecimiento. Se debe almacenar en bodega seca sobre tarimas de madera, a una altura mayor de 30 cm del suelo y en filas no mayores de 10 sacos.

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AGUA- El agua empleada en la mezcla de concreto debe ser potable, limpia y libre de grasas, aceites, materias orgánicas, álcalis, ácidos e impurezas que puedan afectar la resistencia y las propiedades físicas del concreto y del acero de refuerzo.

AGREGADOS- Los agregados empleados en la mezcla deben ser clasificados según su tamaño, y se deben almacenar en forma ordenada y separados según granulometría, evitando que se mezclen estos agregados deben cumplir con la especificación ASTM designación C-33, última revisión. (ASTM, Granulometria de los agregados , 1999)

AGREGADOS GRUESOS-El tamaño máximo del agregado será de 4.0 cm para placas y vigas de fundación y de 2.5 cm para los demás elementos estructurales. El agregado grueso deberá tener las características que se describen a continuación. El peso unitario en varillado deberá exceder los 1100 kg/m3 de acuerdo con ASTM C-29 y la pérdida por peso debido a abrasión será menor que el 50% según ASTM C-131. (ASTM, Ensayo de resistencia a abración, 1996) El material que pasa la malla #200 no debe exceder el 1% del peso, salvo si se tratase de polvo de piedra proveniente del triturado de roca o piedra, en cuyo caso se aceptará hasta un 5% del peso. La graduación del agregado grueso determinado según ASTM C-136. (ASTM, Ensayo granulometrico de agregados gruesos, 1996)

AGREGADOS FINOS. -La arena o agregado fino debe ser limpio, libre de impurezas, materia orgánica y limo. De existir impurezas o materia orgánica, se procederá a su lavado y antes de su utilización se deberá contar con la aprobación del Inspector. En la elaboración del hormigón se usará arena de río. El módulo de finura de las arenas deberá ser entre 2.5 y 3.3.

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EXCAVACIONES. - Se debe realizar la excavación requerida para la construcción de las zapatas de cimentación Se deberá botar el material de las excavaciones en un sitio apropiado. No se permite en ninguna circunstancia su reutilización como material de relleno. Los rellenos solamente podrán hacerse con material granular aprobado. El Contratista deberá realizar la excavación de las fundaciones y construirlas al nivel de desplante indicado en planos, sin embargo, en todos los casos deberá profundizarse hasta encontrar suelo firme. Adicionalmente, el Inspector podrá ordenar cambios en el nivel de desplante y profundizar más la excavación de la fundación si las condiciones de suelo encontradas en sitio son desfavorables o difieren de las supuestas en diseño, o si los resultados de un estudio de suelos posterior así lo recomiendan. Antes de proceder a la construcción de las placas de fundación, el Contratista debe obtener la aprobación del Inspector, quien determinará el nivel de desplante definitivo. La aprobación debe constar en Bitácora. Procederá a continuación para todas aquellas cimentaciones apoyadas directamente, a colocar una capa de concreto de 5cm de espesor con un f'c = 18 Mpa a manera de sello, con el propósito de proteger el suelo en que se cimentará la obra de los efectos de la intemperie, sol y lluvia, y para lograr una superficie de trabajo exenta de lodo y agua. Una vez concluida la construcción de la cimentación y la instalación de tuberías, deberán rellenar nuevamente las zonas excavadas y zanjas con material selecto, compactado con equipo mecánico en capas de espesor no mayor de 20 cm., para alcanzar un grado de compactación del 95% del Proctor Estándar en cada capa, salvo por los últimos 40 cm. de relleno donde la compactación deberá ser del 95% del Proctor Modificado (C.B.R.=30).

DESENCOFRADO. - El proceso de desencofrado de la formaleta se iniciará cuando el hormigón haya endurecido lo suficiente, de manera que su seguridad estructural, rigidez y apariencia no se vean afectados y de acuerdo con la siguiente tabla:

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Tabla: Fraguado de elementos de hormigón.

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9. RESULTADOS 9.1 DOTACIÓN DE AGUA POTABLE De acuerdo a la Normativa Hidro-Sanitaria, del capítulo 16 NEC 201, para evitar un exceso de cargas proporcionadas por un tanque elevado, se preverá para el inmueble un sistema de bombeo e hidroneumáticos, del cual se diseñará y dimensionará su capacidad una vez validados los planos arquitectónicos del inmueble. (NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN, 2011) La ventaja de este sistema es de evitar de agregar una extinción estructural en la terraza el cual opacaría la estética del inmueble.

El hotel tiene una capacidad máxima de 120 personas y en una capacidad máxima de 60 personas por día por ende tendrá un volumen de dotación en una aproximación de 11 metros cúbicos. Para el cálculo del volumen total del depósito se destina para el tipo de inmueble y sus áreas de uso, de acuerdo a la tabla 16.2. Dotaciones para edificaciones de uso específico, en el Anexo. Tipo de edificación

Unidad

Bloques de viviendas

L/habitante/día

Dotación

200 a 350

Bares, cafeterías y restaurantes

L/m2 área útil /día

Hoteles hasta 3 estrellas

L/ocupante/día

150 a 400

Lavanderías y tintorerías

L/kg de ropa

30 a 50

Salas de fiesta y casinos

L/ m2 área útil /día

20 a 40

Servicios sanitarios públicos

L/mueble

300

40 a 60

Tabla 16.2. Dotaciones para edificaciones de uso específico sanitario/día

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10. CONCLUSIONES •

En el presente proyecto se puede concluir que la ubicación del edificio de hormigón armado presenta una alta factibilidad debido a su alta afluencia de turistas en dicha localización.

•

Como consecuencia de lo expuesto en el informe el hormigón armado es uno de los materiales con mayor acogida en la actualidad para la construcción de edificaciones, presentando una gran relevancia en la mayoría de viviendas cuya demanda resulta ser elevada.

•

La hotelería en Cuenca constituye una fuente de información para los afanosos del turismo y las tendencias que se marcan en diferentes momentos, constituyendo un proceso el desarrollo hotelero y el turismo en Cuenca.

•

Se puede concluir que para el desarrollo del diseño integral del edificio es de suma importancia la aplicación de Las Normas Norma Ecuatoriana de la Construcción (Nec2015) y la ACI 318-08 (Requisitos de Reglamento Para Concreto Estructural), para un mejor desempeño como profesional.

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9. RECOMENDACIONES •

Realizar un análisis y aplicación amplia a las Normas NEC y ACI para mejores resultados y tener mejores conocimientos con un enfoque practico vinculándose al área profesional competente.

•

Utilizar estratégicamente las ventajas que proporciona el hormigón cuya vida útil es muy elevada en la edificación e infraestructuras, convirtiéndolos en un material muy sostenible al reducir los costes de conservación y mantenimiento.

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10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

A., A. (1995). Breve Historia Económica del Ecuador. Quito. Editora Nacional. ASTM. (1996). Ensayo de resistencia a abración. EEUU: ASTM C-131. ASTM. (1996). Ensayo granulometrico de agregados gruesos. EEUU: ASTM C-136. ASTM. (1999). Granulometria de los agregados . EEUU: ASTM C-33. ASTM. (2005). Cemento Porland. E.E.U.U.: ASTM C-150. ASTM. (2006). Resistencia a la compresión del hormigón. E.E.U.U: ASTM C-39. Construcción, N. E. (2015). Hormigón Armado. Quito: NEC. Construccion, N. E. (2015). Peligros Sismicos. Quito: NEC P-S. Dávila Andrade, C. (s.f.). Visión y elogio del río Paute. Tomo II. Cuenca. Editores y Publicistas. Institute, A. (2008). Especificaciones para el concreto estructural para edificios . E.E.U.U.: Comite ACI 301. NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN. (2011). En NEC-11 (págs. 16,17). ECUADOR. Obtenido de https://inmobiliariadja.files.wordpress.com/2016/09/nec2011-cap-16-normahidrosanitaria-nhe-agua-021412.pdf Pablo Quinde Martínez, Eduardo Reinoso Angulo. (2016). Estudio de peligro sísmico de Ecuador y propuesta de espectros de diseño para la Ciudad de Cuenca. México: ISSN 0185-092X.

Obtenido

de

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-

092X2016000100001#f10 SotoBarquero, I. J. (2002). Especificaiones Técnicas para obras . Costa Rica: Universidad de Costa rica .

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11. ANEXOS

Anexo I.-Nomas NEC-SE-CG-Cargas-Sísmicas. 4. Apéndice: valores de las cargas muertas y vivas

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4.2. Carga viva: sobrecargas mínimas

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Anexo II .-Nomas NEC-SE-HM-Hormigón-Armado Diámetros del acero de refuerzo

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Anexo III .-Calefones Especificaciones Técnicas •

Almacenamiento: Sin tanque, calentamiento Instantáneo a Inducción

•

Voltaje (V): 220V – 240V (Solo funcionan con este voltaje)

•

Tecnología: Patente Alemana, Bajo consumo de energía.

•

Dimensiones:

380mm

*

245mm

*

85mm.

Anexo IV .-Nomas NTE-INEN-3139-ASCENSORES 4. REQUISITOS 4.1 Requisitos generales Todos los niveles accesibles de un edificio público o privado con acceso al público deben contar a más de las escaleras con otro elemento de circulación vertical accesible ya sea ascensor, rampa, mecanismos elevadores, entre otros. En todos los niveles de un edificio público o privado, con acceso al público, se debe contar con al menos un ascensor que cumpla con los requisitos de esta norma, cuyo espacio de maniobra y funcionalidad permita a los usuarios el embarque y desembarque de manera fácil y segura.

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Las plazas de estacionamiento preferencial deben estar ubicadas lo más cerca del ascensor. Las puertas de cabina (interiores) y de hall (exteriores) sean laterales o centrales deben ser de apertura y de cierre automático; bajo ninguna circunstancia estas puertas deben ser de apertura y de cierre manual. Cuando los cerramientos exteriores de la caja del ascensor tengan acceso parcial o total, estos deben impedir la introducción de partes del cuerpo humano (extremidades, manos, pies, cabeza) u objetos para evitar posibles accidentes

Anexo VI.- Dotaciones

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.- Anexo VII.- OTRAS INSTALACIONES: 1. Sanitarias: Comprende las instalaciones de agua potable, pluviales y servidas. 2. Eléctricas: Instalaciones de iluminación y potencia del edificio.

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