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SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina StevensonArquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UKEspecialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK
INTRODUCCIONSistemas de Construcción y Estimación –
Prof: Carolina Stevenson
CONTENIDO
Aspectos generales
Tipos de sueloEstudio de suelosActividades preliminaresMovimiento de tierras
Relación con la topografía
INTRODUCCIONSistemas de Construcción y Estimación –
Prof: Carolina Stevenson
¿ Que voy a construir…
y…donde?
SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La relación del terreno con el edificio y su implantación, su orientación, las vistas, el respeto por el paisaje, ha sido y es, una constante a lo largo de la historia de la arquitectura.
Petra, Jordania
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Proceso de configuración o desarrollo formal de un proyecto arquitectónico. Tomado de “Construir la arquitectura”, Desplazes (2010).
TIPOLOGIA
TECTONICA
TOPOLOGIA
Espacio
Orienta
ci
ón
Lugar
Contexto
País
ReligiónCiudadEconomía
TopografíaPaisaje
Terreno
Forma del
proyecto
Prog
ram
a
Prom
oció
n
EcologíaArte
Socied
ad
Hom
bre
Cul
tura
Filo
sofía
Identi
dad
Funci
ón
Polít
ica
Época
Energía
Procedim
ient
o
Producción
Mate
ria
Técnica
Tecnología
Cie
ncia
Coste
s
Estructura
Siste
ma
Porta
nte
Construcción
Proceso constructivo
Dur
abili
dad
INTRODUCCIONSistemas de Construcción y Estimación –
Prof: Carolina Stevenson
Estudio de la topografía
Estudio del lugar
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…el terreno es el encargado de recibir las cargas del edificio que se transmiten a través de la cimentación, estas cargas modifican el estado de equilibrio del mismo…
SUELOSSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Cargas transmitidas por la estructura a la cimentaciónFuerzas del terreno que asumen las cargas transmitidas por la cimentación
Acción + Reacción = 0
Reacción
Acción
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Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)
Proyecto Arquitectónico
Proyecto Estructural
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EL SUELO: Conjunto de materiales originados por la meteorización
Núcleo interior
Núcleo exterior
Manto
Corteza
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Meteorización: consiste en la alteración que experimentan las rocas en contacto con el agua, el aire y los seres vivos. Puede ser física o QuímicaErosión: consiste en el desgaste y fragmentación de los materiales de la superficie terrestre por acción del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el nombre de detritos.
Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro.Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales transportados, reciben el nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las rocas sedimentarias.
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Èl lecho rocoso empieza a desintegrarse
La materia organiza facilita la desintegración
Se forman los horizontes
El suelo desarrollado sustenta una vegetación densa
TIEMPO
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Los suelos se forman en la superficie de la tierra, donde la roca dura o los sedimentos bandos y sueltos superficiales son transformados por numerosos procesos físicos, químicos y bilógicos, dependientes de la proximidad de la atmosfera.
Perfil del suelo
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Son más fértiles que los claros . Pero también un suelo oscuro puede significar exceso de humedad no siendo indicador de fertilidad.
Contienen grandes cantidades de óxidos de hierro, lo que significa que es un terreno drenado, fértil y no muy húmedo.
Son poco fértiles debido a que los óxidos de hierro han reaccionado frente al agua, convirtiéndolos en una zona mal drenada.
Grises pueden tener poco hierro u oxígeno y poseer muchas sales alcalinas como carbonato de calcio.
VARIEDAD
CARACTERISTICAS
Según los minerales y elementos orgánicos que tenga el suelo, dependerá la fertilidad y características químicas. A través del color podemos conocer la variedad frente a la que estemos.
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Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que no tienen nutrientes.Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.
Suelos mixtos: tiene características intermedias entre los suelos arenosos y los suelos arcillosos.
Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el agua y son excelentes para el cultivo.
SUELOS IDEALES PARA CULTIVO
Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no retienen el agua y no son buenos para el cultivo.
SUELOS IDEALES PARA LA CONSTRUCCION
SUELOS QUE NECESITAN TRATAMIENTOSuelos arcillosos: Están formados por granos finos de color amarillento y retinen el agua formando charcos. Si se mezclan con humus pueden ser buenos para cultivar.
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Los suelos se depositan en capas heterogéneas que conforman la superficie del terreno, y se clasifican según el tamaño de sus partículas.
Suelo orgánico/Relleno/Capa VegetalArcillasLimosArenasGravas
Rocas
Suelos Finos-----------Suelos Granulares
--------
Suelos Gruesos
ó
-------------------------
definición
definición
definición
definición
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Suelo Orgánico/RellenoSon terrenos, en general, no aptos para cimentar sobre ellos. Entre ellos se encuentran los fangos inorgánicos, los terrenos orgánicos y los terrenos de relleno. Estos últimos podrían ser aptos para cimentar si poseen buena compactación.
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Los rellenos artificiales hacen suelos heterogéneos y de alta deformabilidad.
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Suelos FinosTambién llamados suelos cohesivos o coherentes son aquellos cuyo porcentaje en finos es superior al 35% en peso y están formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden deshacerse con los dedos.
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ARCILLAS (C) Partículas microscópicas, alargadas y muy delgadas, con tamaños menores a 0.005 mm. Sus propiedades son diferentes a las de la roca madre, y tienen propiedades cohesivas. Inestables ante la presencia del agua.
Intercalaciones de Limos y arenas
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ARCILLAS EXPANSIVAS Son arcillas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre una fuerte expansión que produce daños en elementos estructurales y de cerramiento, sobre todo en zonas con condiciones climáticas con largas o intermitentes periodos de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a una considerable distancia de la superficie, la expansión y contracción se reduce considerablemente.
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LIMOS (M)Partículas entre 0.075 y 0.005 mm de tamaño. Conforman depósitos blandos y se encuentran mezclados con arenas y gravas.Volver
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Suelos Ganulares o GruesosSon terrenos cuyo porcentaje de finos es inferior al 35% en peso. Están formados principalmente por áridos, grava, arena y limo inorgánico, pudiendo tener arcilla en cantidad moderada, no tienen cohesión (adherencia) entre sus partículas y son permeables al agua. Su resistencia se debe al rozamiento interno entre sus granos. Por tanto, su capacidad portante, o aptitud para soportar las cargas, crece al aumentar el tamaño de los granos, la compacidad y profundidad en que esté situado el estrato.
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ARENAS (S)Partículas entre 4.7 y 0.075 mm de tamaño. Su firmeza depende del grado de compactación y de la presencia de agua (nivel freático).
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GRAVAS (G)Partículas producto de la meteorización física (erosión, abrasión) de la roca madre. Su tamaño está comprendido entre 75 y 4.7 milímetros.
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ROCAS (R)Agregado de minerales unidos por elevadas fuerzas cohesivas. El mejor terreno de cimentación, resiste mucho a compresión y no presentan, en general problemas de asientos.
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ROCAS SEDIMENTARIAS
ROCAS IGNEAS
ROCAS METAMORFICAS
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Tipos de Rocas (según su origen)
IGNEAS
METAMORFICAS
SEDIMENTARIAS
Volcánicas
Plutónicas
Textura Foliada
Textura no foliada
Detríticas
QuímicasOrganógenas
granito
andesita
pómez
basalto
gabro
peridotita
sienita
pizarra
gneis
Micaesquisto
mármol
cuarcita
yeso
halita
arenisca
conglomerado
arcilla
Caliza conchífera
Carbón. Lignito
Petróleo.
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Universidad de Los Andes. Departamento de Arquitectura
GRADO DENOMINACIÓN CRITERIO DE RECONOCIMIENTO
I Roca sana o frescaLa roca no presenta signos visibles de meteorización, pueden existir ligeras pérdidas de color o pequeñas manchas de óxidos en los planos de discontinuidad.
II Roca ligeramente meteorizada
La roca y los planos de discontinuidad presentan signos de decoloración. Toda la roca ha podido perder su color debido a la meteorización y superficialmente ser más débil que la roca sana.
III Roca moderadamente meteorizada
Menos de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma continua o en zonas aisladas.
IV Roca meteorizada o muy meteorizada
Más de la mitad del material está descompuesto a suelo. Aparece roca sana o ligeramente meteorizada de forma discontinua.
V Roca completamente meteorizada
Todo el material está descompuesto a un suelo. La estructura original de la roca se mantiene intacta.
VI Suelo residualLa roca está totalmente descompuesta en un suelo y no puede reconocerse ni la textura ni la estructura original. El material permanece in situ y existe en cambio de volumen importante.
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PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN
TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)
ROCAS -Rocas ígneas y metamórficas. Granito, diorito, basalto, gnesis.
- Rocas metamórficas foliadas sanas. Esquistos, pizarras.
- Rocas sedimentarias sanas. Pizarras cementadas, limolitas, areniscas, calizas sin karstificar, conglomerados cementados.
- Rocas arcillos sanas.
- Rocas diaclasadas de cualquier tipo con esciamiento de discontinuidades superior a 0.30 m, excepto rocas arcillosas.
- Calizas areniscas y rocas pizarrosas con pequeño espaciamiento de los planos de estratificación.
- Rocas muy diaclasadas o meteorizadas.
10
3
1 a 4
0.5 a 1
1
Investigado in situ
Investigado in situ
Mpa= Mega Pascal =10 Kilogramos fuerza/cm2 ; 1 MPa = 10Kgf/cm2
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PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIÓN
TERRENO TIPOS Y CONDICIONES PRESIÓN ADM. (Mpa)
SUELOS GRANULARES
(% FINOS INFERIOR AL
35% EN PESO)
-Gravas y mezclas de arena y grava, muy densas.
-Gravas y mezclas de grava y arena medianamente densas a densas.
-Gravas y mezclas de arena y grava, sueltas.
-Arena muy densa
-Arena medianamente densa.
-Arena suelta.
>0.6
0.2 a 0.6
<0.2
>0.3
0.1 a 0.3
<0.1
SUELOS FINOS (% FINOS
SUPERIOR AL 35% EN PESO)
- Arcillas duras
-Arcillas muy firmes
-Arcillas firmes
-Arcillas y limos blandos
-Arcillas y limos muy blandos
0.3 a 0.6
0.15 a 0.3
0.175 a 0.15
<0.075
SUELOS ORGÁNICOS
Estudio Especial
RELLENOS Estudio Especial
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EstratificaciónA la secuencia de los depósitos que van formando los suelos, se les denominan estratos, estos son variados en composición, espesor, posición y profundidad.
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Se entiende como el nivel en el cual se encuentran las fuentes acuíferas subterráneas presentes en cualquier terreno. Dependiendo del tipo de suelo, su altura y su proximidad a fuentes hídricas, este nivel se puede encontrar a diferentes profundidades (desde pocos cm a varios metros debajo de la superficie) .
NIVEL FREÁTICO:
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PRESENCIA DE AGUA EN LOS SUELOS:
DRENAJE: Eliminación de agua de superficie por infiltración, permeabilidad y escurrimiento.
INFILTRACIÓN: Velocidad con que entra el agua en el suelo.PERMEABILIDAD: Movimiento del agua en flujo saturado en
cada uno de los estratos del suelo.ESCURRIMIENTO: Eliminación del agua superficial debida al
relieve.
El agua circula por el espacio poroso, queda retenida en los “huecos” del suelo y está en constante competencia con depósitos de aire por espacio.
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PROBLEMAS: humedad, inundación desecamiento
-Impermeabilización- Bombeo del Agua y devolverla al suelo mediante filtración- Dejar pasos de agua al interior de la estructura y luego conducir filtrar el agua de nuevo hacia el suelo
ALTERNATIVAS
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Estudio de Suelos y Cimentación
Tomado de : Control integral de la edificación, Puyana (1991)
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-revisión de los informes previos del lugar-observaciones del terreno mediante satélites y fotografías aéreas.-consulta de mapas geológicos o de microzonificación e información estadística-sondeos de muestreo -pruebas de resistencia experimentales
Estudio PreliminarManual (barreno) mecánico (trípode)
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Microzonificación Sísmica de Bogotá
Microzonificación Sísmica (Bogotá)
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ROCAS GRAVAS ARENAS LIMOS ARCILLAS
ARCILLOLITA ROJA
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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DESECAMIENTO DE LA SÁBANA DE BOGOTÁ:
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ESTUDIO DE SUELOS DETALLADOOBJETIVOS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO:
1. Determinar la adecuación del terreno al proyecto2. Determinar un sistema de cimentación adecuado y económico3. Determinar las dificultades que pueden surgir durante el proceso de la construcción4. Determinar la posible aparición y/o causa de todos los cambios en las condiciones del subsuelo
zapatas pilotes placa flotante
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Calicatas o catas: excavaciones de profundidad pequeña a media,
realizadas normalmente con pala retroexcavadora.Sondeos: perforaciones de pequeño diámetro (65 -140 mm) de
profundidades superiores a las de las calicatas
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Calicatas
- MUESTRAS ALTERADAS: Muestras del suelo obtenidas con sondas manuales. El método de extracción altera la estructura natural del subsuelo. Son útiles para la evaluación visual de los estratos, la estimación del contenido de humedad y ciertos ensayos de laboratorio.- MUESTRAS INALTERADAS: Muestras extraídas por medio de trépanos huecos. Permiten conservar la estructura y propiedades naturales del subsuelo. Método idóneo para subsuelos rocosos o arcillosos.
Muestra alterada Muestra inalterada
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OBTENCION DE MUESTRAS DEL SUELO Sondeos
Alcanzar profundidades superiores a las que se consiguen con calicatas.
Reconocer el terreno bajo el nivel freático.Atravesar capas rocosas o de suelo muy resistente.Realizar ensayos "in situ" específicos, como el ensayo de
penetración estándar SPT, presiómetro, molinete, permeabilidad "in situ", etc.
Tubos Shelby
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Ensayo de Penetración EstándarConsiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca. Esto permite determinar la resistencia del suelo a la penetración.
70
cm
Sondeo con máquina
Sondeo manual
Ensayo SPT
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ENSAYOS GEOTÉCNICOS DE LABORATORIO Pruebas realizadas para la determinación de las características
geotécnicas de un terreno, se clasifican en:
Ensayos de identificaciónFísicos: granulometría, plasticidad o peso específico de partículas.Químicos: contenido en sulfatos, carbonatos o materia orgánica.Ensayos de estado: humedad natural, peso específico seco o aparente. Ensayos de permeabilidad: en permeámetros de carga constante, de carga variable o en célula triaxial.Ensayos de cambio de volumen:Ensayos de resistencia: compresión simple, corte directo (CD, CU, UU), compresión triaxial (CD, CU, UU).Ensayos sobre rocas: compresión simple, carga puntual, corte directo, índice de durabilidad , compresión triaxial.Ensayos químicos sobre agua freática: obtención de pH, de contenido en sales solubles o de elementos contaminantes.
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CAPÍTULO
Estudios y DiseñosPreliminaresCimentaciones SuperestructurasCerramientos ExterioresCerramientos InterioresCubiertaInstalaciones e InfraestructuraCarpinteríaAcabadosEquipos de Apoyo InfraestructuraObras ExterioresOtras Actividades
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CAMPAMENTO DE OBRAEl tamaño del campamento depende de la magnitud de la obra. Debe funcionar simultáneamente para el almacenamiento de material y herramienta, y como vestuario. Debe contar con servicios sanitarios básicos, luz, teléfono y una oficina provisional. Igualmente se debe prever que su localización no interfiera con la actividad de la construcción del edificio y que su estructura garantice la seguridad de sus ocupantes.
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CERRAMIENTO PROVISIONAL
Se debe construir un cerramiento provisional con una estructura que garantice la seguridad de la obra y de los transeúntes. Esto con el fin de delimitar el perímetro de intervención y llevar acabo actividades catalogadas como de alto riesgo (construcción, demolición) en un área controlada.
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REPLANTEO PREVIO:Situar el edificio en la parcela o lote. Determinar con exactitud su ubicación tomando puntos de referencia de elementos inamovibles en el sitio.
REPLANTEO PRINCIPAL:Situar las cimentación y los arranques de estructura.
REPLANTEO SECUNDARIO:Se realiza a lo largo de la ejecución de la obra. Para cualquier elemento que se vaya a construir se debe realizar un replanteo previo. El replanteo secundario se realiza hasta culminar la obra.LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
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LOCALIZACIÓN Y REPLANTEO
Plano de definición de ejes
Detalle de módulo estructural
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estacas
teodolito
plomadamacetapiqueta
escuadra metálica cinta de medir
hilo
niveljalones
LOCALIZACIÓN
ALINEAMIENTO
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NIVELACION:Definir la diferencia de altura entre dos o varios puntos.
- Nivel de burbuja- Goma flexible- Regla de nivelar- Nivel de anteojo- Teodolito
APLOMAR:Definir la verticalidad de cualquier elemento. El más utilizado es la plomada y el nivel.
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MOVIMIENTO DE TIERRAS
EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO:Son excavaciones que se realizan sin restricciones de espacio
EXCAVACIONES EN ZANJA:Excavaciones restringidas en su ancho. Este tipo de excavaciones presenta problemas de empuje lateral, el cual se aumenta al profundizar.
EXCAVACIÓN SEGÚN TIPO DE SUELO:Dependiendo de la composición del suelo donde se vaya a excavar, debe haber una aproximación con especificaciones técnicas para garantizar la seguridad y la eficacia de la excavación.
SISTEMA DE PUNTALES
ZANJAS
Acodalamiento horizontal
Acodalamiento vertical
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EFECTO DE REBOTE DEL SUELO:
Debido a la meteorización y a la comprensión de partículas en el suelo, al realizar una excavación, las cargas de compresión que asumía el material comprimido genera fuerzas de empuje que bien pueden derribar las paredes de una excavación y/o generar un efecto de “rebote” que bien puede curvar el fondo y romper placas de contra piso que no sean capazas de asumir tal empuje.
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TRASLADO DE TIERRA
Se debe garantizar la eficacia del proceso mediante la elaboración de un plan de traslado y manejo (responsable disposición) de material y la coordinación de actores de la actividad.
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EXCAVACIONES - TALUDES, RELLENOS Y PROTECCIÓN DE EXCAVACIÓN
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EXCAVACIÓN MECÁNICA
http://construccion.arquitectura.uniandes.edu.co/
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