EL PENSAMIENTO ESTRUCTURAL EN EL PROCESO DE DISEÑO.pdf

7/30/2019 EL PENSAMIENTO ESTRUCTURAL EN EL PROCESO DE DISEO.pdf

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EL PENSAMIENTO ESTRUCTURAL EN EL PROCESO DE DISEO

Arquitecta Sara Gonorazky Steren

Especialista en Docencia Universitaria.Crdoba

Profesora Titular Estructuras II B - Diseo de Estructuras de Grandes LucesFacultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseo. Universidad Nacional de Crdoba.

Arquitecta Maria del Carmen Fernndez SaizCrdoba

Profesora Adjunta Arquitectura VI - Asesor Diseo EstructuralProfesora Asistente Estructuras de Grandes Luces.

Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseo. Universidad Nacional de Crdoba.

Ingeniera Civil Silvina Ins PradosCrdoba

Profesora Adjunta Estructuras II BFacultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseo. Universidad Nacional de Crdoba.

Resumen

El presente trabajo plantea la dialctica que se pretende transferir al futuroprofesional arquitecto en la comprensin del protagonismo estructural a partir del

estudio cualitativo de obras relevantes y en la transferencia al propio procesocreativo, graduando las complejidades funcionales con las estructurales.

La arquitectura es un producto cultural caracterizado por su complejidad. En ellainteractan entre otras, condicionantes como: funcin, capacidad resistente y valoresttico o morfolgico. Toda eleccin en uno de estos campos compromete elresultado final, de ah la importancia en la incorporacin de la variable estructuraldesde el inicio del proceso proyectual.

Iniciamos el proceso de enseanza en el tercer nivel de la carrera y contina enmaterias electivas. Consiste en el anlisis crtico del esquema estructural en el

contexto de una obra de arquitectura, para luego establecer criterios de diseo quese aplicarn en el proyecto de una tipologa arquitectnica desarrollando unmecanismo estructural eficiente y compatible con el partido arquitectnico. Incorporala utilizacin de softwares accesibles para predimensionar la estructura y el estudiode detalles que posibiliten la materializacin de la obra. Se espera lograr en elejercicio profesional una fluida comunicacin con el ingeniero o arquitecto a cargodel desarrollo del diseo estructural.


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Abstract

This paper presents the dialectic intended to be transfered to the future professionalarchitect in the understanding of the role played by the structural system, based on a

qualitative study of relevant projects and in the transference to the creative processitself, graduating the functional complexities with the structural complexities.

Architecture is a cultural product characterized by its complexity. Many conditioningfactors such as function, strength capacity, aesthetics and morphological valueinteract in it.

The teaching process is initiated in the third course of the career and continues onselective fields of study. It consists of the critical analysis of the structural schemeunderstood within the context of an architectural project, with the objective ofestablishing design criterion that will be used to obtain an efficient structural

mechanism compatible with the architectural package.The teaching process incorporates the use of software in order to pre-dimension thestructure, and it incorporates also the study of details that will make thematerialization of the project possible. The achievement of a fluid communicationwith the engineer or architect responsible for the structural project is expected.


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IntroduccinEn este trabajo se relata la propuesta del proceso enseanza-aprendizaje que

desde nuestras ctedras de Estructuras encaramos en la Facultad de Arquitecturade la UNC.

Sostenemos que el proceso proyectual es un proceso de integracin dediversos conocimientos en el que una de las variables a considerar es el diseo dela estructura. Variable que puede ser generadora de espacios, definiendo la escala,modulando la luz, proponiendo un lenguaje o erigirse como hecho escultrico, etc.

Es un proceso evolutivo, no lineal, que comienza con croquis volumtricos,esquemas funcionales y estructurales y puede sufrir ajustes, idas y vueltas, comocualquier otro. Cada paso, an aquellos que parecen improductivos, es informativo ycontribuye al avance en los siguientes. De ninguna manera la estructura puede serignorada o impuesta al final del proceso proyectual.

Las vas de acceso al diseo arquitectnico y al estructural en particular sonvariadas. La experiencia que relatamos a continuacin es la que venimosdesarrollando desde hace varios aos y que, como todo proceso, sufremodificaciones y adaptaciones segn los conocimientos y aptitudes que los alumnosmuestran y que cambia segn las cohortes anuales que acceden a estos niveles.

Se describen los trabajos que realizan los alumnos, proponiendo un correlatoen el nivel 3 (Estructuras II) y el nivel 5 (Estructuras de Grandes Luces)

1. Reconocimiento de la variable Tecnolgica-Estructural en el proceso deDiseo

9Anlisis de obras construidas

El objetivo es que el alumno comprenda el mecanismo estructural en elcontexto de la obra de arquitectura y el reconocimiento de la variable tecnolgica ylas distintas ponderaciones en relacin a la idea generadora del proyecto.

Reconocer el mecanismo estructural es detectar el conjunto de elementosestructurales del edificio que permiten la materializacin del mismo. Abarca la

enumeracin o seleccin de los necesarios y diferentes componentes de laestructura. Involucra el diseo y disposicin de los planos resistentes tanto verticalescomo horizontales, su ubicacin, dimensiones, forma y materiales determinados demanera de cumplir adecuadamente con requisitos tales como: estabilidad, rigidez,resistencia, proporciones adecuadas acorde a condicionantes funcionales,morfolgicas, constructibilidad, etc.

Para los alumnos del tercer ao de la carrera (Estructuras II), las obras aestudiar son seleccionadas por el equipo docente, graduando la complejidad de lasmismas y circunscriptas para la temtica de reticulados.

En base a las piezas grficas entregadas, los grupos de trabajo profundizan la

bsqueda de antecedentes y realizan un anlisis grfico que es expuesto en panelespara todos los integrantes de cada comisin.


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Para comprender la tridimensionalidad de la obra y la estabilidad espacial delconjunto, los alumnos trabajan con maquetas de estudio.

La modalidad adoptada de critica colectiva, consiste en una breve

explicacin por parte de los alumnos de la tarea realizada con conduccin docente.Se evala la seleccin que realiza el grupo de las piezas grficas que msacertadamente permiten conocer la obra, el comportamiento estructural e inferir loscriterios de diseo adoptados por los proyectistas.

Los siguientes trabajos son muestra de lo expresado. (Fig. 1 a Fig. 7)

Fig. 1 Panel alumnos Estructuras II B - Centro de Atencin de Emergencias (Chile)

Fig. 2 Maqueta de la obra.


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Fig. 3 Estudio del mecanismo estructural para acciones verticales y horizontales.

Los alumnos establecen relaciones entre luz a cubrir y altura del reticulado,variaciones de la geometra en funcin del diagrama de momento flector, diseo delos elementos estructurales segn el tipo de solicitacin a que estn sometidos, etc.

Fig.4 Panel alumnos Estructuras II B - Aeropuerto de San Francisco.


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Fig. 5 Maquetas de la obra

Fig. 6 Panel alumnos Estructuras II B - Pabelln Reino Unido- Expo Sevilla/92

Fig. 7 Maquetas de la obra.


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En la materia electiva Diseo de Estructuras de Grandes Luces, son losalumnos quienes seleccionan las obras a analizar. Pertenecen al quinto nivel y yahan completado los conocimientos estructurales de la currcula e incursionan en unamateria electiva por propia decisin.

La formacin que poseen les permite una investigacin y anlisis de la obra ysu estructura con mayor profundidad. Entre los recursos con que cuenta nuestraFacultad estn softwares especficos para la resolucin de estructuras que permiterealizar el modelado de la misma para la obtencin de las principales solicitacionesy verificacin de deformaciones y secciones.

Se presentan anlisis de obras construidas realizados por alumnos en los quese pondera: la lectura de la obra, la obtencin de detalles y medidas reales pararealizar la maqueta de estudio, el modelado utilizando un software especfico y laelaboracin de conclusiones sobre el comportamiento estructural de los principales

elementos.

9 La Ciudad de las Ciencias, Valencia. Arquitecto Santiago Calatrava. (Fig. 8).

Fig. 8 Elementos del proceso de anlisis de los alumnos sobre la Ciudad de la Ciencia de Calatrava.


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9 Aeropuerto de Kuala Lumpur, Malasia. Arquitecto Kisho Kurokawa. (Fig. 9)

Fig.9 Anlisis del Aeropuerto de Kuala Lumpur: Maqueta y modelacin con estudio de los descensos,solicitaciones y reacciones de la estructura y su verificacin.

9 Sede del Parlamento de Escocia. Arqtos. Miralles y Tagliabue. (Fig. 10)

Fig. 10 Estudio de la sede del Parlamento de Escocia, de los arquitectos espaoles Miralles yTagliabue.

Es importante que los alumnos evalen no slo el comportamiento estructuralsino las soluciones de los detalles constructivos en los que la creatividad estmanifiesta. Tal es el caso de esta estructura (Fig. 10) que puede parecer simple,pero que encierra una original propuesta en la generacin del espacio interior y undepurado estudio del detalle.


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2. El pensamiento estructural en el proceso proyectual

9 Diseo de un objeto arquitectnico en el que la Estructura desempeeun rol protagnico.

En esta etapa se intenta estimular la capacidad creativa y que el alumnoconstruya su propio proceso proyectual a partir del conocimiento de las cualidadesde la forma y de los materiales incorporados durante la primera etapa, perofundamentalmente tambin como ejercicio de transferencia de los conocimientosespecficos que un arquitecto debe poseer en el campo estructural. Es decir,transferir los conceptos incorporados en el desarrollo de un ejercicio concreto yfactible.

2. a. El proceso proyectual de alumnos del tercer ao de la carrera, en la materiaEstructuras II B

Se propone un ejercicio en el que el programa incluye la ubicacin, el destino,la superficie y la tipologa estructural y constructiva.

El proceso de diseo contempla las siguientes etapas no necesariamentecorrelativas.

9 Anlisis del sitio: conexiones, orientaciones, ejes principales, etc.9 Planteo de ideas de partido volumtricas considerando el impacto de la obra

en el entorno.9 Propuesta de alternativas estructurales seleccionando la ms adecuada para

la materializacin de la idea planteada.9 Diseo y dimensionado de los principales elementos como verificacin de la

transferencia de los contenidos propios de la materia.9 Estudio de los detalles constructivos, ya sea desde del punto de vista del

diseo como tambin atendiendo las exigencias del proceso constructivo ymontaje de la estructura.

El tema propuesto en el ciclo lectivo en curso (2008), fue el Diseo de unsaln de usos mltiples en el terreno perteneciente al rea deportiva de CiudadUniversitaria. Se deba proyectar un espacio multifuncin que posibilite larealizacin de actividades tanto deportivas como sociales.

Se relata el proceso de dos grupos de alumnos destacando que con idnticaspremisas y sitio, ms la condicionante de la tipologa estructural a utilizar(estructuras reticuladas), la respuesta de diseo es totalmente distinta.

Las piezas grficas expuestas corresponden a los propios alumnos,observndose una notable heterogeneidad entre las capacidades de expresin en elnivel III de la carrera.

Grupo 1 (Fig. 11 a Fig. 15)

Prisma rectangular elevado, definido por dos vigas reticuladas de gran altura,cuyos apoyos en V se generan como continuidad de las diagonales del reticulado.


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El partido surge a partir de la combinacin de formas geomtricas regulares.

1) Idea de partido. Primeros bosquejos. (Fig. 11)

Fig. 11 Paneles elaborados por el grupo. Relacin con el entorno. Prefiguraciones.

2) Planteo de la materializacin estructural. Dialctica imagen comportamientoestructural. (Fig. 12)

Fig. 12 Grficos de alumnos. Estudio y definicin geomtrica de los planos resistentes.

3) Resolucin estructural. (Fig. 13)

Fig. 13 Memoria de clculo del reticulado principal.


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4) Maqueta de estudio e Imgenes. (Fig. 14)

Fig. 14 Croquis y maqueta de estudio.

Grupo 2 (Fig. 15 a Fig. 22)

Volumetra compleja definida por diferentes reticulados curvos. La bsqueda

de la forma condicion el diseo de la estructura.1) Idea de partido. Primeros bosquejos. Materializacin de la idea. (Fig. 15 y Fig.16)

Fig. 15 Paneles elaborados por el grupo. Memoria Descriptiva. Prefiguraciones.


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Fig. 16 Paneles elaborados por el grupo. Plantas, cortes, vistas, volumetra, maqueta de estudio.

2) Planteo de la materializacin estructural. Dialctica imagen comportamientoestructural. (Fig. 17 y Fig. 18)

Fig.17 Estudio de la Estabilidad Espacial del Conjunto.

Fig.18 Determinacin de Planos resistentes.


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3) Resolucin estructural. (Fig. 19 y Fig. 20)

Fig. 19 Esquema estructural viga curva.

Fig. 20 Esquema estructural viga reticulada.

Predimensionado de la viga de cordones paralelos (Fig.20) Cordn Inferior B6=240kN (Traccin) Cordn Superior B18=270kN (Compresin) Montantes B26=100kN (Compresin) Diagonales B27=99kN (Traccin), B29=99kN (Compresin)Se adopta una seccin tubular de 140 x 100mm, e=6.35mm; y una seccin tubularde 40 x 80 mm, e=3.2mm, para diagonales y montantes.

4) Maqueta de estudio e Imgenes. (Fig. 21).

Fig. 21 Maqueta virtual

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RA

RB

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62926

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2. b. El proceso proyectual en alumnos de la Materia Electiva Diseo deEstructuras de Grandes Luces

Si bien los objetivos son los mismos, el desarrollo del ejercicio proyectual

difiere segn el nivel en que se encuentra el alumno en la carrera. El alumno quecursa quinto ao, ya ha completado todo el ciclo formativo de la carrera y posee unbagaje de conocimientos que lo habilitan para el desafi de abordar temas de mayorcomplejidad tanto en lo arquitectnico como urbano y estructural.

La problemtica de las estructuras de Grandes Luces lleva implcita lacomplejidad que acompaa el cambio de escala en sus aspectos funcional, urbano ytecnolgico y fundamentalmente el protagonismo que adquiere la variableestructural.

La forma de abordar el diseo puede ser a partir de la reelaboracin deproyectos ya realizados en las materias de Arquitectura, o el planteo de un nuevotema-problema.

El proceso incluye las siguientes variables.

9 Definicin del Tema-ProblemaPuede considerarse que el proceso de diseo de una obra de arquitectura comienzacon las primeras ideas que llevan a la definicin acerca del tema-problema.9 Estudio de la tipologa arquitectnica. Elaboracin del Programa.

Define condicionantes de dimensiones, alturas, relaciones funcionales, luces libresde apoyos, relacin con el exterior, flujos, etc.

9 Elaboracin de Premisas de DiseoSe realiza una ponderacin de las distintas condicionantes asignando a cada una elprotagonismo correspondiente en el proyecto.El lugar de emplazamiento del objetoarquitectnico plantea condicionantes significativas, como morfolgicas, designificado, accesibilidad, relacin con el entorno, recursos materiales y de mano deobra.

9 Investigacin sobre la tectnica del proyectoBsqueda de antecedentes sobre sistemas constructivos y tipologas estructuralesfactibles en relacin al diseo.

9

Indagar en la forma para llegar a la estructuraPara definir un determinado mecanismo estructural es necesario definir sugeometra. En este aspecto se profundiza sobre leyes de generacin geomtrica,fsica, y la relacin entre la forma y la estructura.

9 Desarrollo del proyectoEl desarrollo de planos de obra y detalles constructivos tambin debe contemplarseconsiderndolos como parte del problema de diseo.


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Se presentan trabajos desarrollados por los alumnos, en una sntesis de laspiezas grficas presentadas para completar el ciclo lectivo correspondiente. (Fig. 22a Fig. 28).

Fig. 22 Hangar para Boeing 747. Arquitectura. Piezas graficas

Fig. 23 Hangar para Boeing 747. Planta de Arquitectura. Zonificacin

Fig. 24 Variacin de la geometra de la estructura principal

Se verifica en cada uno de los trabajos que el diseo de la estructura surgecomo la ms adecuada respuesta del diseador ante un sistema de premisas ycondicionantes que se plantean para el objeto arquitectnico entendido como unaglobalidad.


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Adems, se introduce al alumno en la utilizacin de softwares especficoscomo herramientas de diseo estructural, que posibilitan la obtencin de geometrascomplejas, y la verificacin de determinado mecanismo estructural o sus alternativasen una propuesta de diseo integral. Al mismo tiempo se imparte el concepto de que

estos softwares son herramientas que nunca pueden sustituir la creatividad y quean cuando permiten obtener rpidamente la solucin, esta no deja de estarcondicionada a un elemento no menos importante cual es la correcta modelacin dela estructura.

Presentamos un trabajo cuyo proceso de diseo surge a partir de las primerasideas de Gaud, sobre el funicular de las cargas, transferidas a los mtodos ymodelos actuales. (Fig. 25 a Fig. 30)

A partir de la deformacin simulada de una lmina plana, lograda con lautilizacin de herramientas computacionales, se pueden disear formas complejas

en sucesivos ajustes de la geometra hasta obtener aquella estructura que resultems eficiente en su comportamiento desde el punto de vista de las deformaciones(descensos) y de las tensiones lmites.

Fig. 25 Iglesia en Chile. Croquis preliminares

Fig. 26 Iglesia en Chile. Estudio de la incidencia de la luz natural

Fig. 27 Iglesia en Chile. Estudio en planta

IDEA DE PARTIDO: SE BASO EN LA IGLESIA BENEDICTINA DE CHILE.

ALUMNOS: Vernica Niedf eld, Pablo Lo renzo, Paulo Ba rbaresi - AO 2003TITULAR : Arq. Moisset, Daniel - J.T.P. : Arq. Fernandez, M. Del Carmen -

M E M O R I A

TOMAMOS DE LA PLANTA LA ORGANIZACIN FUNCIONAL TRATANDO DE LOGRAR UNAFUSION ENTRE LA RACIONALIDAD DE SU FUNCION Y LA PLASTICIDAD ESTRUCTURALDENOTANDO UNA INTEGRACIN DE F ORMA, ESTRUCTURA Y ESPACIO.

ESQUEMA DE LA CASCARA

POSIBLE CUBIERTAESQUEMA ESPACIAL

CORTE

ESTUDIO DE LA FORMA

entrepiso

ADAPTACION DEL ESQUEMA FUNCIONAL A LA CASCARA


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Fig. 28 Arquitectura y Detalles

Fig. 29 Bsqueda de la geometra con Software de elementos finitos

Fig. 30 Verificacin de deformaciones y tensiones con Software

VERIFICACION DE LA MALL A DEFORMADA PORALGOR

DATOS:

SECCION EN BORDE: 50mm.SECCION EN EL RESTO: 40mmNUMERO DE APOYOS: 4 NUDOS POR CADA APOYOMANTO DE CARGA: 150Kg/m2MOD. DE ELASTICIDAD: 100 N/m2

TENSIONES

VERIFICAVERIFICA

VERIFICA

VERIFICA

DESPL. 2.7cm. < DESPL. ADM 4cm.

TENS. 1 e+8 < TENS. ADM 1.5 e+8

DESPLAZAMIENTOS

8m

8m

O B S E R V A C I O N: Logramos la deformacin deseada en uno de los laterales, ya que por eldiseo de la malla, los mayores desplazamientos se originaron en ese lado. No obstante, falta altura en el

resto de la estructura, lo cual debemos proseguir con las deformaciones.

ALUMNOS: Vernica Niedf eld, Pablo Lorenzo, Paul o Barbaresi - AO 2003TITULAR : Arq. Moisset, Daniel - J.T.P. : Arq. Fernandez, M. Del Carmen -

APOYOS FIJOS

APOYOS MOVILES

IMPORTAMOS UNA MALLA PLANA DESDE AUTOCAD.COLOCAMOS APOYOS FIJOS EN LOS EXTREMOS Y LOS APOYOS MOVILES EN EL RESTO DE LOS NODOS DE LA MALLA.APLICAMOS EN EL PROCESO DE DEFORMACION LASCARGAS GRAVITATORIAS CON UN MULTIPLICADOR: 2.500 A 10 SEG.SE DETIENE A LOS 2SEG. DEL PROCESO DE ANALISIS, PORQUE ALCANZA LA ALTURA DESEADA EN UNO DE SUS LATERALES.

A L G O R

R E S U LT A D O S

D A T O S1

PASOS

8m8m

ALUMNOS: Vernica Niedf eld, Pablo Lorenzo, Paul o Barbaresi - AO 2003TITULAR : Arq. Moisset, Daniel - J.T.P. : Arq. Fernandez, M. Del Carmen -

APOYOS FIJOS

APOYOS MOVILES

A L G O R

R E S U LT A D O S

D A T O S

CONGELAMOS LA MALLA DEFORMADA EN EL PASO N1.LA EXPORTAMOS A UN NUEVO ARCHIVO, PARA SER UTILIZADA CON SUS ALTURAS YA OBTENIDAS POR EL PASO ANTERIOR .INCORPORAMOS SOBRE EL LATERAL DEFORMADO CON LA ALTURA DESEADA, UNA HILERA DE APOYOS FIJOS, PARA ALCANZAR ENEL RESTO DE LOS LATERALES LA COTA DE PROYECTO.PROCESO DE DEFORMACION DE CARGAS GRAVITATORIAS CON UN MULTIPLICADOR: 3.500 A LOS 10 SEG.

8m 8m

O B S E R V A C I O N : CON LA APLICACIN DEAPOYOS FIJOS EN UNO DE SUS LADOS, NOS PERMITE DEFORMARCON MAYOR LIBERTAD LA CASCARA, OBTENIENDO LAS ALTURAS CORRESPONDIENTES AL RESTO DELOS LATERALES .

2

PASOS


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CONCLUSIONES

El aprovechamiento de conocimientos previos, la motivacin y laresignificacin fueron fundamentales para el desarrollo de las actividades

propuestas.La estructura puede servir para algo ms que para transferir cargas entrminos de eficiencia estructural, por ejemplo ser generadora de espacios, definir laescala, modular la luz, definir un lenguaje, erigirse como hecho escultrico, etc.Estamos convencidos de que la manera de ensear nuestra especialidad en lacarrera de arquitectura es a partir de sta premisa.

Para el diseador la estructura no debera ser limitante de la creatividad, perosi lo es el desconocimiento de los conceptos bsicos sobre comportamientoestructural.

Es indispensable entonces que el alumno reciba, adems de los contenidosbsicos propios de cada nivel de la carrera, una formacin que le permita elaborar

criterios de diseo estructural y transferirlos a su propio proyecto.La metodologa descripta posibilita que el alumno sea el verdadero agente y

el responsable ltimo de su propio proceso de aprendizaje.El proceso de enseanza-aprendizaje se enriquece con la interaccin entre el

docente y los estudiantes y se vuelve ms atractivo para los futuros arquitectos.

Agradecimientos

A los Profesores de la Ctedra de Estructuras II B, Ing. Horacio Altamirano,Inga. Liliana Papalardo, Arqta. Guadalupe lvarez y Arqto. Toms Verdinelli porquesin su aporte los alumnos no hubieran alcanzado el nivel esperado.

A todos los alumnos que nos enriquecieron con su aporte a travs de losaos, y en especial a los que desarrollaron los trabajos expuestos.

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