8. Factores Que Determinan El Tipo de Cimentación

1

Estudios geotcnicos y cimentaciones: DB-SE-C: CimientosFactores que determinan el

tipo de cimentacin

Pilar Rodrguez-MonteverdeDr. Arquitecto

UPM

CONDICIONANTES ESTUDIOS GEOTECNICOS PROYECTO DE EDIFICIO

TIPO DE TERRENO

TERRENO GRANULAR(ARENAS, GRAVAS)

TERRENO ARCILLOSO(LIMOS, ARCILLAS)

ROCA AFLORANTE O A PEQUEA

RESISTENCIA

BAJA ALTAMEDIA

DEFORMABILIDAD

BAJA MEDIA ALTA

TOLERANCIA DEL EDIFICIO

AMPLIA ESTRICTA

CIMENTACION PROFUNDA(PILOTES)

CIMENTACION SUPERFICIAL

ESQUEMA DE DECISION(Excluidos terrenos problemticos)

(ZAPATAS O LOSAS)

2

SUPERFICIAL ZAPATAS AISLADASCOMBINADASCONTINUASARRIOSTRADAS

LOSAS DE CANTO CONSTANTEREGRUESADASALIGERADAS

SEMIPROFUNDA POZOSPROFUNDA PILOTES PREFABRICADOS

HORMIGONADOS "IN SITU"MICROPILOTES HORMIGONADOS "IN SITU"

TIPOLOGIA DE CIMENTACIONES

Tipos de cimentacin

Tipos

3

ELU y ELS

CIMIENTOS PROFUNDOS DEFINICION

Base de apoyo. Profundidad: 8 Dimetros

USO El terreno de apoyo no es

accesible Hay que limitar asientos

1

2

3

4

5

6

7

8

4

CIMIENTOS PROFUNDOSClasificacin: Por su tipo y distribucin

Pilote aislado Grupo de pilotes

Zonas pilotadas

Micropilotes

CIMIENTOS PROFUNDOSClasificacin: Por su forma de trabajo

Pilote por fuste o pilote flotante

No alcanza un firme. Trabaja sobre todo por fuste

5

CIMIENTOS PROFUNDOSClasificacin: Por su forma de trabajo

Pilote por punta o pilote columna

Alcanza un firme Trabaja sobre todo por punta

CIMIENTO PROFUNDOClasificacin: Por su forma de trabajo

Pilote por fuste o pilote flotante

Pilote por punta o pilote columna

6

CIMIENTO PROFUNDOClasificacin: Por el tipo de:

Con arriostramiento

Aislados

NOCon arriostramientoSI

AisladosAislados

Aislados

< 0,45 m0,45 400 kN/m2 Duro

PARAMETROS GEOTECNICOS A CONSIDERAR

Parmetros geotcnicos

7

INFLUENCIA ENTRE LA CIMENTACIN Y EL EDIFICIO

Profundidad del firme Firme superficial Roca superficial Firme a 4 5 m Estrato firme de espesor limitado Firme profundo

Existencia a no de stanosNivel freticoEdificios medianeros

Factores condicionantes

Factores condicionantesINFLUENCIA DEL TIPO DE EDIFICIO

Terreno deformable: Estructura flexibleTerreno poco deformable: Estructura rgida

CONDICIONANTES ECONOMICOSSeleccin de la tcnica en funcin del tipo de terreno

Repercusin aceptable: 3-8% del P.E.M. Edificios singulares o terrenos problemticos: Hasta 20

% del P.E.M.Edificio ligero, hasta 3 plantasEdificio de gran altura

8

Tabla 2.2. Valores lmite basados en la distorsin angular

Tipo de estructura Limite

Estructuras isostticas y muros de contencin 1/300

Estructuras reticuladas con tabiquera de separacin 1/500

Estructuras de paneles prefabricados 1/700

Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia arriba 1/1000

Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia abajo 1/2000

Tabla 2.3. Valores lmite basados en la distorsin horizontal


Muros de carga 1/2000

Limitacin de asiento del CTE

CONDICIONANTES DE LOS EDIFICIOS PRXIMOSEdificios antiguos con cimentacin someraEdificios ligeros sobre pilotesEdificios con cargas muy diferentes

CONDICIONANTES DEL TIPO DE LA CIMENTACIONCimentacin superficial por zapatas

Terreno de resistencia media a alta Presiones de trabajo usuales 100 300 kN/m2 Sup. de ocupacin de las zapatas en planta < 50 % sup.

en planta del edificio Escasa influencia del Nivel Fretico


9

ELEMENTOS DE CONTENCIONEleccin del Empuje del terreno

Basados en la rotacin del elemento: Estado de rotura

Dependen del desplazamiento del terreno

410-2210-2Cohesivo blando

210-210-2Cohesivo duro

610-2410-3Granular suelto

210-210-3Granular denso

Estadopasivo

Estadoactivo

Rotacin x/HTipo de suelo y

compacidad o consistencia

CONDICIONANTES DEL TIPO DE LA CIMENTACIONCimentacin por losa

Terreno de resistencia media a baja (qadm < 150 kN/m2) Edificios de cargas importantes Sup. de ocupacin de las zapatas en planta > 50 % sup.

en planta del edificio Stanos estancos bajo Nivel Fretico Reduccin de asientos diferenciales Cimentacin compensada


10

CONDICIONANTES DEL TIPO DE LA CIMENTACIONCimentacin por pilotes

Firme no alcanzable por cimentacin superficial (Prof. > 5 m)

Limitacin de asientos Permeabilidad del terreno que impide la cimentacin

superficial Cargas fuertes y concentradas Incidencia de las cimentaciones vecinas


ASPECTOS DE LA CIMENTACINASPECTO GEOTCNICO

Transmitir al terreno las acciones de la estructura sin romper el terreno

Transmitir al terreno las acciones de la estructura con deformaciones tolerables

ASPECTO MECANICO Resistencia de las reacciones del terreno a las que est

sometida


11

ASPECTOS DE LA CIMENTACINASPECTO CONSTRUCTIVO

Construida correctamente y con los materiales adecuados frente a la agresividad del terreno

Estar protegida frente a las modificaciones naturales y artificiales del entorno


DIMENSIONADOSuelos arcillosos

Dimensiones en funcin de la capacidad portante del terreno a carga rpida

Comprobacin a largo plazo Reajuste de las dimensiones, si es necesario Clculo de los asientos previsibles para las dimensiones

de la cimentacin Reajuste, si es necesario, de las dimensiones en funcin

de asientos mximos tolerables


12

DIMENSIONADOSuelos granulares

Dimensiones en funcin de los asientos mximos tolerables

Comprobacin de las dimensiones en funcin de la capacidad portante del terreno

Reajuste de las dimensiones, si es necesario


DB-SE-C4. Cimentaciones directas

1. Definiciones y tipologas2. Anlisis y dimensionado3. Presin admisible y de hundimiento

4. Asientos5. Condiciones constructivas6. Control

++= tisdN*B21tisdNqtisdNcq KqqqqqK0cccccKh

2kN/m25

tS*B3

D1N12admq SPT

+=

uspd qKq =

13

A) SUELO ARCILLOSOS BLANDOS SATURACIN CONSISTENCIA BLANDA LEVANTAMIENTO DEL FONDO DE EXCAVACION

B) SUELOS ARCILLOSOS DUROSPEQUEO CAUDAL DEL AGUAFRANJA DEBILITADAARCILLAS EXPANSIVAS

C) SUELOS ARENOSOS GRANDES FILTRACIONES

- BOMBEOS- DRENAJES- PANTALLAS

Influencia del Nivel fretico

ANTIGUOS, CON CIMENTACN SOMERA- NO PILOTES HINCADOS- EXCAVACIONES DE STANOS PANTALLAS- MODIFICACIONES NIVEL FRETICO

EDIFICIOS ADYACENTES CON CARGAS MUY DIFERENTES- PROBLEMAS CON LAS LOSAS

EDIFICIOS PILOTADOS: SOLICITACIONES PARSITAS- ROZAMIENTO NEGATIVO- EMPUJES HORIZONTALES

Influencia de los edificios prximos

14

TERRENOS HETEROGNEOS VARIABILIDAD VERTICAL

CAPACIDAD CRECIENTE CON PROFUNDIDAD CAPAS DURAS-BLANDAS ALTERADAS CAPA BLANDA PROFUNDA CAPA RIGIDA SUPERFICIAL SOBRE CAPA BLANDA

VARIABILIDAD HORIZONTAL ZONAS / PUNTOS DEBILES ESTRATOD IMBRICADOS LENTEJONES CUIDADO CIMENTACIONES POR LOSA

Influencia de los terrenos heterogneos

RELLENOS ARTIFICIALES COMPACTADOSEN GENERAL: NO RECOMENDABLE

CARGAS UNITARIAS BAJAS (1-1,5 kp/cm2) CIMENTACIONES NO INDIVIDUALES ZAPATAS

CORRIDAS (LOSAS) MATERIAL DE RELLENO ADECUADO COMPACTACIN ADECUADA SUELOS COLAPSABLES POR INUNDACIN CUIDADO AL AGUA FILTRACIONES

Rellenos artificiales

15

SUELO CON MATERIA ORGNICA SUELOS COLAPSABLES SUELOS EXPANSIVOS TERRENOS KARSTICOS (SOLUBLES) RELLENOS Y VERTIDOS LADERAS INESTABLES TERRENOS AGRESIVOS ZONAS SSMICAS ZONAS DE SUBSIDENCIA

Terrenos especialmente problemticos

Terrenos especialmente problemticosRELLENOS GRUESOSRELLENOS COMPACTADOS CONTROLADOSCUIDADO SATURACIN / INUNDACIN

SUELOS CON MATERIA ORGNICA10% MO20% MO

SUELOS COLAPSABLESASIENTOS GRANDES BRUSCOS - INUNDACIN

SUELOS EXPANSIVOSCIMENTACIN SEMIPROFUNDA-POZOS MEDIDAS COMPLEMENTARIAS

TERRENOS CRSTICOSCAVIDADES HUECOS-ZONAS BLANDAS

16

VERTIDOS Y ECHADIZOSLADERAS INESTABLESSUELOS AGRESIVOS AL HORMIGNEFECTOS TRMICOS

FRIO HELADACALOR

AREAS SSMICASARRIOSTRAMIENTO

AREAS DE SUBSIDENCIAMINERANIVEL FREATICO

Terrenos especialmente problemticos

Sismo

Fabricas con problemas:Mampostera en seco, adobe o tapial Fabricas de ladrillo, bloques de mortero, etc.

de ms de 4 alturas si 0,08 g > ab > 0,12 g. Fbricas de ladrillo, bloques de mortero, etc.

De ms de 2 alturas si ab, > 0,12 g

ab Aceleracin ssmica bsica procedente de un mapa de peligrosidad ssmica.

17

SismoAceleracin ssmica de clculo, ac:

S - Coeficiente de amplificacin del terreno - Coeficiente adimensional de riesgoab - Aceleracin ssmica bsica

procedente de un mapa de peligrosidad ssmica.

bc aSa =


S - Coeficiente de amplificacin del terreno - Coeficiente adimensional de riesgo

Depende de:- La vida til del edificio, probabilidad de exceder ac- La importancia del edificio

- Importancia normal -Importancia especial

ab - Aceleracin ssmica bsica.

bc aSa =

0,1= 3,1=

18


S - Coeficiente de amplificacin del terrenoPara:- ab 0,1 g- 0,1g < ab < 0,4g

- 0,4g ab

bc aSa =

+=

25,1C11,0

ga33,3

25,1CS b

25,1CS =

0,1S =

SismoAceleracin ssmica de clculo, ac:C - Coeficiente del terreno

2,01,61,31,0CVs < 200 m/s200 < Vs 400 m/s400 < Vs 750 m/sVs >750 m/s

qu < 100 kN/m2100 < qu 400

KN/m2qu > 400 kN/m2

Suelo cohesivo blandoSuelo cohesivo de firme a muy firmeCohesivo muy duroSuelo cementado

N SPT < 1011 < NSPT 3031 < NSPT 50NSPT > 50Suelo granular sueltoSuelo granular medioSuelo granular denso

Suelo granular muy denso

Roca muy fragturadaRoca compactaTerreno IVTerreno IIITerreno IITerreno I

Valor de C, en funcin de la velocidad de propagacin de ondas de cizalla, Vs

19

SismoAceleracin ssmica de clculo, ac:C - Coeficiente del terreno

Como media ponderada del valor de cada uno de los terrenos hasta 30 m de profundidad

30eC

C ii=

SismoCriterios de diseo de cimentacin:Criterios generales No utilizar diferentes tipos de cimentacin Apoyar en un terreno homogneo Anlisis de licuefaccin: cuando hay arenas

sueltas NF Cimentacin profunda en zonas licuables

20

SismoCriterios de diseo de cimentacin:Criterios de atado Atado en dos direcciones: Para ac 0,16 g Vigas de hormign en dos

direcciones Para ac < 0,16 g es suficiente la solera de 15

cm de espesor o 1/50 de la luz

18,0 m

EDIFICIO ENTRE MEDIANERAS

12,0 m

5,0 5,0 5,0 5,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

PATIO+ 1 2

STANOS

MEDIANERAMEDIANERA

MEDIANERA

CALLE

N2

1N

+ 2STANOS

10 PLANTAS

10 PLANTAS+ 2 STANOS

PATIO+ 1 2

STANOS

21

1 STANO+

4 PLANTAS

2 PLANTAS(SIN STANO)

10,0

10,0 10,0

22,0

2

EDIFICIO AISLADO

1N

N5,0

10,010,0

5,0

6,0

6,0

5,0 5,0

m 5

2

3

4

0

1RELLENO

ROCA

CONDICIONANTES:Roca superficialProfundidad irregular

22

m

RGRAVAS

10

18

25

50

N.F. 12

15

2

4

3

N

60

1

ARENA

8

7

6

5

10

9

TIERRA VEGETALCONDICIONANTES:Nivel freticoArena floja-media

9

10m

TIERRA VEGETAL

50

6

78

86

4

12

105

1

235

340

0N

ARENA COMPACTA

ARENA FLOJA

15

12

CONDICIONANTES:Terreno compacto: espesor limitadoTerreno flojo

23

N.F.

m

q (kN/m )

10007

100

8005

6

2

ARCILLA BLANDA3100

4120

TIERRA VEGETAL0

1

50

u2

ARCILLA DURA

CONDICIONANTES:Terreno arcilloso blando-medioNivel fretico

100

ARCILLA DURA

1206

72000

m

4

580

ARCILLA BLANDA

TIERRA VEGETAL

2450

350

q (kN/m )2

1

0 u

300

PEUELA

CONDICIONANTES:Terreno arcilloso duro: espesor limitadoTerreno arcillosos blando-medio

24

80

100

MARGA

350

m

7

6

ARCILLA

605

4 FANGO

503

2

RELLENO

u0

1

2q (kN/m )

8

10

9

11

12

250

300

300

350

1000

CONDICIONANTES:Relleno superficialTerreno blandoNivel fretico

6

m

26

14

24

22

20

16

18

20

30

45

50

N.F.

4

2

8

6

12

10

2

0

10

12

10

16

N0

30

28

R

R

RELLENO

ARCILLA

ARENA

GRAVAS

q =80 kN/m

q =120 kN/m

q =100 kN/m

u

u

u

2

2

2

CONDICIONANTES:Relleno superficialTerreno arcilloso blando-medioNivel freticoTerreno granular

25

18

16

FIRME

10

12

14

6

8

N.F.

2

4

20

22

0

24

26

RELLENO

R

R

1

R

2

4

6

R

0

3

8

m

N

CONDICIONANTES:RellenoNivel freticoProfundidad irregular

6

m 26

14

24

22

20

16

18

N.F.4

2

8

6

12

10

8

50

R

N0

ALUVIAL

GRAVAS

KARSTIFICADOSYESOS

YESOS

CONDICIONANTES:Nivel freticoTerreno karstificado

26

10

8

9

7

17

11

13

12

15

16

14

17,00-17,60SPT

16,00-16,50TP

7,50-8,10SPT

5,00

Arena

tosquizasArenas

de miga

arenosasArcillas

SPT

MI 10,00-10,50

TP 14,50-15,00

12,00-12,60

CORTE VERTICALESTRATIFICADO

5

(m)PROF.

4

2

1

3

CHAMARTN

6

BORRO

20

S.P.T.

flojasArenas

fbricas

Rellenos

Hormign

MUESTREO Y

2,00-2,60SPT

TIPO COTAS

ENSAYOS IN SITU

TIPO

DESCRIPCION

5,50-6,10SPT

40

N/20 cm

1008060

N/30 cm

Lmite lquido

Indi

c e d

e pl

astic

idad

% R

ETEN

IDO

% Q

UE

P ASA

TAMAO DE LAS PARTICULAS EN mm

10

8

9

7

17

11

13

12

15

16

14

17,00-17,60SPT

16,00-16,50TP

7,50-8,10SPT

5,00

Arena

tosquizasArenas

de miga

arenosasArcillas

SPT

MI 10,00-10,50

TP 14,50-15,00

12,00-12,60


5

(m)PROF.

4

2

1

3

CHAMARTN

6

BORRO

20

S.P.T.

flojasArenas

fbricas

Rellenos

Hormign

MUESTREO Y

2,00-2,60SPT

TIPO COTAS

ENSAYOS IN SITU

TIPO

DESCRIPCION

5,50-6,10SPT

40

N/20 cm

1008060

N/30 cm

27

17

Tosco

Tosco

Arena

arenoso

tosquiza

7

SPT

TP

SPT

TP

11

13

12

15

16

14

10

8

9

16,00-16,60

14,00-14,50

13,00

11,50-12,10

8,00-8,50

ENSAYOS IN SITUMUESTREO Y

Arenatosquiza

Arena de miga

vegetalTierra

RETIRO

SPT

SPT

TIPO

6

5


(m)PROF. TIPO

4

2

1

3

DESCRIPCION

4,00-4,60

3,00

1,20-1,80

100

S.P.T.BORRO

COTAS

N/20 cmN/30 cm

80604020

Lmite lquido

Ind i

ce d

e pl

astic

idad

% R

ETE N

IDO


% Q

UE

P ASA

17

Tosco

Tosco

Arena

arenoso

tosquiza

7

SPT

TP

SPT

TP

11

13

12

15

16

14

10

8

9

16,00-16,60

14,00-14,50

13,00

11,50-12,10

8,00-8,50


Arenatosquiza

Arena de miga

vegetalTierra

RETIRO

SPT

SPT

TIPO

6

5


(m)PROF. TIPO

4

2

1

3

DESCRIPCION

4,00-4,60

3,00

1,20-1,80

100

S.P.T.BORRO

COTAS

N/20 cmN/30 cm

80604020

28

yesferosalgoPeuelas

blandasArcillas

17

7

11

13

12

15

16

14

10

8

9

7,00-7,60SPT

13,00-13,50

10,00-10,50

16,00-16,50TP

MI

TP

de gravasnivelesflojas conArenas

arenosaArcilla

DESCRIPCION

6

5


(m)PROF. TIPO

4

2

1

3

USERAN/20 cmN/30 cm

80


TIPO

S.P.T.BORRO

COTAS604020

1,00-1,60

4,00-4,60

TP

SPT

5,00

100

Lmite lquido

Indi

ce d

e pl

astic

idad

% R

ETEN

IDO


% Q

UE

P ASA

yesferosalgoPeuelas

blandasArcillas

17

7

11

13

12

15

16

14

10

8

9

7,00-7,60SPT

13,00-13,50

10,00-10,50

16,00-16,50TP

MI

TP

de gravasnivelesflojas conArenas

arenosaArcilla

DESCRIPCION

6

5


(m)PROF. TIPO

4

2

1

3

USERAN/20 cmN/30 cm

80


TIPO

S.P.T.BORRO

COTAS604020

1,00-1,60

4,00-4,60

TP

SPT

5,00

100

29

DB-SE-C4. Cimentaciones directas

1. Definiciones y tipologas2. Anlisis y dimensionado3. Presin admisible y de hundimiento

4. Asientos5. Condiciones constructivas6. Control

++= tisdN*B21tisdNqtisdNcq KqqqqqK0cccccKh

2kN/m25

tS*B3

D1N12admq SPT

+=

uspd qKq =

d Factor de profundidad

s Factor de forma

++= sdN*B21sdNqsdNcq KqqqK0cccKh

i Factor de inclinacin de la carga 1t Factor de proximidad a un talud 1

Presin de hundimiento

30

d Factor de profundidad Para D 2md=1

Para D > 2 m:

++= sdN*B21sdNqsdNcq KqqqK0cccKh


*)B/D(arctg34,01dc +=

1d:0para;*B

Darctan)sen1(NN

21d qk2

kc

qq ==+=

1d =

d Factor de profundidad


1d

1,3411,3411,3411,3411,3401,3401,3401,3391,3381,1091,00040

1,4111,4111,4111,4111,4111,4111,4101,4091,4081,1311,00035

1,4781,4781,4781,4781,4781,4771,4771,4761,4741,1531,00030

1,5381,5381,5371,5371,5371,5371,5361,5351,5331,1721,00025

1,5851,5851,5851,5851,5851,5841,5831,5821,5801,1871,00020

1,6101,6101,6101,6091,6091,6081,6081,6071,6041,1951,0000

dq ()

1,5491,5411,531,5171,51,4761,4431,3931,3141,1851dc

5,004,504,003,503,002,502,001,501,000,50D/B

dc

31

s Factor de forma++= sN*B2

1sNqsNcq KqqK0ccKh

Largo plazo


*L*B2,01sc +=

*L*Btg5,11s kq +=

*L*B3,01s =

s Factor de forma++= sN*B2

1sNqsNcq KqqK0ccKh

Largo plazo

Zap.cuadrada Zap. corrida

sc = 1,2 sc = 1

sq = 1+1,5tg sq = 1

s = 0,7 s = 1


32

s Factor de forma


1,0000,9700,9400,9100,8800,8500,8200,7900,7600,7300,700s

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,91B/Ls

1,0001,1261,2521,3781,5031,6291,7551,8812,0072,1332,259401,0001,1051,2101,3151,4201,5251,6301,7351,8401,9452,050351,0001,0871,1731,2601,3461,4331,5201,6061,6931,7791,866301,0001,0701,1401,2101,2801,3501,4201,4901,5601,6301,699251,0001,0551,1091,1641,2181,2731,3281,3821,4371,4911,546201,0001,0001,0001,0001,0001,0001,0001,0001,0001,0001,0000

()

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,91,000B/Lsq

1,0001,0201,0401,0601,0801,1001,1201,1401,1601,1801,200sc

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,91B/Lsc

s Factor de formaK0ccKh qsNcq +=

Corto plazo

Zap. corrida

sc = 1

sq = 1


33

s Factor de formaK0ccKh qsNcq +=

Corto plazo

Zap.cuadrada

sc = 1,2

sq = 1


2kN/m25

tS*B3

D1N12admq SPT

+=

2kN/m2

*B

0,3*B

25tS

*3B

D1N8admq SPT

++=

1.Para B < 1,2 m

2.Para B 1,2 m

Presin admisible

34

2*B

P2kN/m2

*B

0,3*B

25tS

*3B

D1N8admq SPT

++=

1.Para B 1,2 m

Presin admisible

3,0

25s

*B3D1N8

P*Bt

SPT

+

=

3,1....1*B3

D1

+

25st Asiento total en pulgadas

Zona de influencia

NSPT=25

NSPT=20

NSPT=15

NSPT=12

NSPT=10NSPT=Valor medio entre 0,5 B por encima y 2 B por debajo

165

2520151210NSPT =++++

=

35

S3S1

Smax

Smax

LS

max

=

Asientos

Tabla 2.2. Valores lmite basados en la distorsin angular


Estructuras isostticas y muros de contencin 1/300

Estructuras reticuladas con tabiquera de separacin 1/500

Estructuras de paneles prefabricados 1/700

Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia arriba 1/1000

Muros de carga sin armar con flexin cncava hacia abajo 1/2000

Tabla 2.3. Valores lmite basados en la distorsin horizontal


Muros de carga 1/2000

Limitacin de asiento del CTE

36

Asiento admisible

L = 6 mmm12500

6000500

Ls ===

mm24122s2st ==

1.Para B 1,2 m

Presin admisible

3,0

252415,1168

500.13,0

25s

*B3D1N8

P*Bt

SPT

=

+

=

3,1....1*B3

D1

+

25st Asiento total en pulgadas

m0,3*B =

37

EAEP

EPEPEP

MUROS DE SOTANOAcciones y solicitaciones a considerar

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8. Factores Que Determinan El Tipo de Cimentación