CONSOLIDACIÓN (1).pptx

7/25/2019 CONSOLIDACIN (1).pptx

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CONSOLIDACIN DESUELOS


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INTRODUCCIONRelaciones esfuerzo - deformacin

Dificultad en la determinacin, cuantificacine interpretacin en suelos

Todos los materiales sufre deformacin cuando estn sometidos a cargas

La deformacin depende

Magnitud

Tipo

Duracin

PropiedadesMecnicas del

Material

Carga


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ComportamientoMecnico del Suelo

Papel Fundamental !ras Ci"iles

C#SL$D%C$

%S'#T%M$'#T

PrioridadFundamental

Fundaciones

El Suelo tiene caractersticas y comportamiento menos uniforme que otros

materiales.Esto hace menos predecile el comportamiento de los suelos


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DEFORMACIONES EN EL SUELO

(n suelo puede presentar deformaciones permanentes o no, a

causa de las cargas )ue soporta* Las deformaciones pueden ser+

Deformacin elstica+

'l suelo puede reco!rar forma dimensiones originales, cuando cesala fuerza de deformacin


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Deformacin Plstica+

Se da corrimiento de la masa del suelo pero larelacin de "acos permanece ms o menos

constante*

%l retirar las cargas el suelo )ueda deformado,pero su "olumen casi se mantiene*

Deformacin 'lasto Plstica+

'n este caso, e.iste Reduccin de "olumen enel suelo sometido a carga, la deformacin se

conser"a despu/s de esa accin*'sta deformacin puede ser porC#SL$D%C$ o por CMP%CT%C$*


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Deformacin Plasto elasto plstica+

La deformacin de un suelo es

producto del proceso dee.traccin del aire, agua de losporos reacomodo de laspartculas*


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CONCE!TO CONSO"ID#CI$N

Incremento de esfuer%o pro&ocado por la construcci'n de cimentaciones u

otras car(as comprime los estratos de suelo. "a compresi'n es causada por)a. Deformaci'n de partculas de suelo.

. Reacomodo de !artculas del suelo.

c. E*pulsi'n de a(ua o aire de los espacios &acos.


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CO+!RESI,I"ID#D

Compresi!ilidad Propiedad del suelo de Reducir su

tama0o

Suelo Fuerza de Compresin Los espacios "acos

Reacomodo de suspartculas solidas

se le aplicase

reducen

por

La compresin

De las partculas

Del agua

$nsignificante


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El #sentamiento es definido como la compresi'n de una masa de suelodeido a la aplicaci'n de car(as- se di&ide en tres amplias cate(oras)

. #SENT#+IENTO IN+EDI#TO

/. #SENT#+IENTO CONSO"ID#CION !RI+#RI#

Deformaci'n el0stica del suelo seco y de suelos h1medos y saturados sincamio en el contenido de a(ua 2teora de la elasticidad3

#SENT#+IENTOS

Resultado de camio de &olumen en suelos saturados cohesi&os deido a lae*pulsi'n de a(ua que ocupa los espacios &acos

4. #SENT#+IENTO CONSO"ID#CION SECUND#RI#

Se presenta en suelos saturados cohesi&os y resultado del a5uste pl0stico dela estructura del suelo.


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DIFERENCIA ENTRE COMPACTACIN YCONSOLIDACIN

!ara entender las diferencias entre CO+!#CT#CI$N y CONSO"ID#CI$N

se muestra el dia(rama de fases


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POR QUE SE HACE NECESARIO CONOCER LACONSOLIDACIN

6 "a teora de consolidaci'n nospermite estimar 2o predecir3 lama(nitud de los asentamientos yla &elocidad 2tiempo3 en queellos se producir0n

6 "os asentamientos diferencialespueden lle(ar a producir el

colapso de la estructura


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TEORIA DE CONSOLIDACINUNIDIMENSIONAL

Se denomina CONSO"ID#CION DE UN SUE"O al proceso dereducci'n de &olumen de los suelos finos cohesi&os 2#rcillas y "imos!l0sticos3 7 pro&ocado por la actuaci'n de solicitaciones 2car(as3sore su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo(eneralmente lar(o.

Se producen asentamientos7 es decir hundimientos &erticales7 en lasconstrucciones que pueden lle(ar a romper si se producen con (ranamplitud.


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ANALOGIA DEL PISTON CON ORIFICIOESTRECHO

Conforme al a(ua sale por elestrecho orificio del pist'n7 elmuelle se deforma- los esfuer%os7

antes soportados por el a(ua7 lossoporta ahora el muelle)

P 1 M 2 3 analoga

1 42 (

El esqueleto mineral se puede asociar con un resorte o muelle que se

comprime por las car(as impuestas al terreno.


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ENSAYO DE CONSOLIDACIN O EDOMTRICO(NORMA ASTM D2435)

Pistn de carga

Extensmetro

Comparadorq

Recipiente anular

Muestra

Anillo rgido

Piedra porosa

Piedra porosa

Es un aparato de laoratorio 1til para conocer la compresiilidad de un

suelo que &a a ser o5eto de una consolidaci'n


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METODOLOGA DEL ENSAYO EDOMTRICO

o +uestra saturadao Se aplica car(a 2q3o Se mide deformaci'n &ertical a lo lar(o del tiempoo Cuando &elocidad de consolidaci'n 8 9inal del procesoo Se determina deformaci'n unitaria 2e3 o relaci'n de &acos 2e3

en funci'n del tiempo 2t3- se ori(ina la Cur&a de Consolidaci'n


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Consolidometro

Ed'metro


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CURVA DE CONSOLIDACIN

No es lineal con el tiempo

La velocidad de la

consolidacin es variable

con el tiempo


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CARACTERSTICAS DE LA CURVA DE CONSOLIDACIN

Consolidaci'n Inicial)Reducci'n de &acos por eliminaci'n de aire

La velocidad de consolidacin se expresa mediante el Coeficiente de

Consolidacin (Cv)

Cvno es constante durante la consolidacin y depende de la sobrecargaaplicada y de la conductividad hidrulica del suelo

Consolidaci'n Secundaria) Reacomodo de las partculas s'lidas a5otensi'n efecti&a constante

Consolidaci'n !rimaria) Reducci'n de &acos por eliminaci'n dea(ua


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METODOLOGA DEL ENSAYO DE CONSOLIDACIN

Se repite metodolo(a de ensayo aplicando un incremento de

car(a 2:q3) Es!"#$ %& !'!

Se aplican escalones de descar(a medidos en &$s*#$ &+&*,! () y sedetermina la R&"!*#$ %& ,!-.s +*$!" (&)para cada escal'n

Se aplica %&'&/&$. %& !'! (Es!"#$ %& %&s!'!) y se mide larecuperaci'n el0stica de &olumen

Se aplican &arios escalones de car(a) para cada uno se determina nue&arelaci'n de &acos 2e3

!ara el escal'n de car(a medido en &$s*#$ &+&*,! () se determina la

R&"!*#$ %& ,!-.s +*$!" (&)

Se otiene C0',! %& C.$s."*%!*#$para nue&o &s!"#$ %& !'!


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Curva de Compresibilidad

Tramo casi horizontal al

principio y de curvatura

creciente

Tramo recto

Tramo de recargacasi horizontal al

principio y de

curvatura creciente

Tramo de descarga

recto

Tramo recto


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CARACTERSTICAS DE LA CURVA DECOMPRESI1ILIDAD

Tramo de Recarga; tramo de curvatura creciente, se presenta

cuando aplicada < histricamente sufridas

Tramo Virgen; tramo recto, se presenta cuando aplicada

histricamente sufridas

!ramo de descarga" #ineal por$ue recuperacin es el%stica

&Pendiente' de !ramo de Recarga Pendiente de !ramo de descarga


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Cur&a de Compresiilidad 2Escala Natural3


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Recordando

Se puede definir)

6 Coeficiente de Compresiilidad !endiente de la recta tan(ente a la Cur&ade Compresiilidad

o

6 Coeficiente de Compresiilidad ;olumetrica

(v

d

dea

=(

ve

a

=


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Cur&a de Compresiilidad 2Escala Semilo(aritmica3

Pendiente del Tramo virgen: ndice de Compresin (Cc)

=

(

(

loginicial

final

finalinicialc

eeC

=(

)

(*

*)

log

eeC

c


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Pendiente del Tramo descarga: ndice de Hinchamiento oExpansin (Cs)

=

(

(

logfinal

inicial

inicialfinals eeC

=

(

*

(

)

)*

log

eeC

s


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GRAFICAS DE PRESIN RELACIN DE VACIOS

"ue(o de las (raficas de Tiempo < Deformaci'n para diferentes car(as losmismos que se otienen en laoratorio7 se hace necesario estudiar la relaci'n de

&acos con la presi'n

Relaci'n de &acos inicial


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Camio en la Relaci'nde &acos- deido al

= incremento decar(a

Nue&a Relaci'n de&acos- despu>s de =

incremento de car(a


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Camio en la Relaci'nde &acos- deido al /=

incremento de car(a

Nue&a Relaci'n de&acos- despu>s de /=incremento de car(a

ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS Y


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ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS YPRECONSOLIDADAS

Esta en funci'n a los incrementos de car(a ydescar(a

Nos conduce a dos definiciones de la arcillaen funci'n a sus esfuer%os hist'ricos

34 N.'/!"/&$& C.$s."*%!%!s la presi'nde sorecar(a efecti&a actual es la presi'nm0*ima a la que el suelo fue sometido en elpasado

24 P'&.$s."*%!%!s la presi'n desorecar(a efecti&a actual es menor que laque el suelo e*perimento en el pasado- aesta presi'n del pasado la llamamos&s+0&'6. %& 7'&.$s."*%!*#$ o !resi'n

+0*ima del !asado

PRE N DE PRE N D N


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PRESIN DE PRE CONSOLIDACIN+0*ima presi'n a la estu&o sometido el suelo a lo lar(o de su historia (eol'(ica

El coeficiente de preconsolidaci'n

2OCR3 se define como

Donde)

!resi'n de preconsolidaci'n deun esp>cimen

!resi'n &ertical efecti&apresente

DETERMINACIN DE LA PRESION DE


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DETERMINACIN DE LA PRESION DEPRECONSOLIDACIN

METODO GRAFICO (C!s!'!$%& 839)

. ;isualmente se estalece un punto ?!@de radio de cur&atura mnimo de(rafica

/. Diu5e la lnea hori%ontal ?!:@

4. Diu5e la linea ?!@ tan(ente en !

A. Diu5e la lnea ?!%@ que es isectri%del 0n(ulo :!

B. !royecte la porci'n de la recta ?;@ de la (rafica hacia atr0spara intersecar ?!%@ en +"a ascisa del punto +es la presi'n

de precosolidaci'n

El procedimiento es el si(uiente)

COEFICIENTE DE PRECONSOLIDACIN (OCR


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COEFICIENTE DE PRECONSOLIDACIN (OCR todo del "o(aritmo del Tiempo


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a. E*tender las porciones de la recta de las consolidaciones primaria ysecundaria hasta que se intersequen en el #. "aordenada de # es representada por esdecir7 la deformaci'n del 88M de laconsolidaci'n primaria

. "a porci'n de cur&a inicial de la (raficadeformaci'n &ersus lo( tse apro*ima a la deuna par0ola en escala natural. Seleccionandotiempos sore la porci'n de la cur&a

de tal manera que . Efectuar ladiferencia de la deformaci'n de la muestradurante el tiempo i(ual a O

c. Tra%ar la lnea hori%ontal DE demanera que la distancia &ertical ,Desi(ual a . "a deformaci'ncorrespondiente a la lnea DEes de2es decir7 la deformaci'n porConsolidaci'n !rimaria es 8M 3.

. +>todo del "o(aritmo del Tiempo


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deformaci'n al B8M de consolidaci'n primaria y laascisa representa el tiempo correspondiente

d. "a ordenada del punto 9 sore la cur&a de consolidaci'n representa la

)

e. !ara un (rado de consolidaci'n promediode B8M - de la tala tenemos)

o

Donde) Trayectoria de drena5e

promedio mas lar(a durante laconsolidaci'n

/. +>todo de la ra% cuadrada


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a. Se diu5a una lnea #, a tra&>s de la porci'n prematura de la cur&a

. Se diu5a una lnea #C y la cur&a de tal que"a ascisa del punto D7 resulta de la intersecci'n de #C y

la cur&a de consolidaci'n7 da la ra% cuadrada del tiempopara una consolidaci'n del P8M

c. !ara P8M de consolidaci'n por loque)

o

Se encuentra de manerasimilar como se hi%o en elm>todo de lo(aritmo tiempo

E5emplo de #plicaci'n


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Un terrapl>n de 48m de ancho y Bm de altura7 para una &a7 que se construir0 enL meses7 se cimenta sore un con(lomerado arcilloso de Am de potencia y cuyoasamento es una arenisca mal cementada.

- Calcule el asentamiento 1ltimo del terrapl>n- Calcule el asentamiento total Stal finali%ar la construcci'n si el proceso es

(radual y continuo

"as propiedades de la arcilla

con cantos rodados es)

"a car(a aplicada en la superficie por el peso del terrapl>n esta dado por


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Como el con(lomerado arcilloso es un suelo !RECONSO"ID#DO7 permanecesensilemente Constante en toda la profundidad de la capa7 y el &alor dado es&0lido 2como promedio3 para el ran(o de esfuer%os aplicados.

reempla%ando

Como la arcilla con cantos rodados se encuentra reposa sore arenisca ytami>n en la parte superior drenando por amos sectores- entonces se tieneun drena5e dole.

Como la arcilla con cantos rodados se encuentra reposa sore arenisca y


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m n n n u n p n ytami>n en la parte superior drenando por amos sectores- entonces se tieneun drena5e dole.

"a &erdadera consolidaci'n al final de la construcci'n se apro*imara a aquellad i 0 l d l t l> l t l i t t d > d A


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que producir0 la car(a del terrapl>n completo en un solo instante despu>s de Ameses- con este tiempo al final de la construcci'n se otiene

Con este dato se otiene el (rado de consolidaci'n

El asentamiento por consolidaci'nfinal al final de la construcci'n

El asentamiento despu>s de laconstrucci'n y que no producir0prolema al(uno a lar(o pla%o

PRECOMPRESIN @ CONSIDERACIONES GENERALES


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"a precompresi'n del suelo se usa para minimi%ar el asentamiento que ocurrir0despu>s de terminada la construcci'n. Tami>n conocida como recar(a

#sentamiento m0*imo por consolidaci'n primaria causada por car(a estructural

#sentamiento causado por la car(a y recar(a estructural

Donde)



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Donde)

I$'&/&$. . V!'*!*#$ %&" &s+0&'6.,&'*!" %&:*%. ! "! !'! &s'00'!"

I$'&/&$. . ,!'*!*#$ %&" &s+0&'6.,&'*!" %&:*%. !" *$'&/&$. %&"'&""&$.

Donde) As&$!/*&$. %&:*%. ! !'! &s'00'!"

As&$!/*&$. %&:*%. ! !'! &s'00'!" B'&""&$.



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Deri&aci'n de ecuaciones para otener y

Ecuaciones +atem0ticas

Definici'n de (rado de consolidaci'n promedio 2U3

sustituyendo

reordenando


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Donde)

Incremento o ;ariaci'n deesfuer%o &ertical deido alincremento de relleno

Incremento o ;ariaci'n deesfuer%o &ertical deido a car(aestructural

Esfuer%o o !resi'n efecti&ainicial &ertical

!asos)


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. Calculo del asentamiento primario deconsolidaci'n causada por car(aestructural

/. Calculo del asentamiento primario deconsolidaci'n causada por car(aestructural mas la recar(a 2relleno3

4. Calculo del (rado de consolidaci'npromedio U- se indica

Tami>n se puede utili%ar el dia(ramamostrado para calcular el (rado deconsolidaci'n promedio

Ecuaci'n del (rado de consolidaci'n del plano medio


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trayectoria m0*ima de drena5e2Q/3 para drena5e en dos

direcciones y Q para drena5e en unadirecci'n

Diferencia entre rado de Consolidaci'n !romedio y rado de Consolidaci'n a+edio !lano


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+edio !lano

El retiro de la recar(apuede causar unasentamiento

Un enfoque conser&ador)se asumen que U es el(rado de consolidaci'n amedio plano


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rado de Consolidaci'n a+edio !lano

DRENES DE ARENA


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El uso de drenes de arena es otra manera de acelerar el asentamiento porconsolidaci'n de estratos de arcilla landa normalmente consolidados y alcan%aruna precompresi'n antes de la construcci'n de la cimentaci'n

radio del dren de arena di0metro efecti&o

DRENES DE ARENA


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Drenes de arena < +>todo de ,arrenado. Colocar el arreno en el punto de uicaci'n deldren

/. Colocar el tornillo sin fin del arreno para alcan%ar la profundidad de diseJo

4. Rotar el arreno hasta alcan%ar la profundidad de diseJo- retirando el materialinadecuado

A. Inyectar arena en lu(ar del material e*trado

!ara determinar el (rado promedio de consolidaci'n esta dado por )


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R#DO !RO+EDIO DE CONSO"ID#CI$N DE,IDO # SO"O DREN#ER#DI#"

"a teora se asa en la suposici'n de que no hay drena5e en la direcci'n&ertical

rado promedio de consolidaci'n deidoa drena5e radial solamente

di0metro efecti&o

radio del dren de arena


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Coeficiente de consolidaci'npara drena5e radial

9actor tiempo para consolidaci'npara drena5e radial

Coeficiente de permeailidad hori%ontal Relaci'n de &acos inicial

;ariaci'n de con para &arios &alores de n


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;ariaci'n de con para &arios &alores de n


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R#DO !RO+EDIO DE CONSO"ID#CI$N DE,IDO UNIC#+ENTE #DREN E ;ERT C "


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DREN#E ;ERTIC#"

R#DO !RO+EDIO DE CONSO"ID#CI$N DE,IDO # DREN#E ;ERTIC#" R#DI#"


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R#DI#"

Donde)

rado de consolidaci'n promediodeido a drena5e &ertical y radial

rado de consolidaci'n promediodeido a drena5e &ertical

rado de consolidaci'n promediodeido a drena5e radial

E5emplo de #plicaci'n

U l> l d B 48 d h


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Un terrapl>n para una &a con una altura de Bm y 48m de ancho7 se construyesore un deposito de arcilla alu&ial normalmente consolidada de F m de espesor7el cual reposa sore A m de arena que descansa sore el lecho rocoso. El ni&el

fre0tico se encuentra a una profundidad de mEl terrapl>n se construir0 en meses y el acaado se har0 aJo despu>s de suterminaci'n. Si el asentamiento m0*imo tolerale despu>s de colocar el acaadode la superficie es de A8 mm7 diseJar un sistema de drena5es &erticales de arenacon los cuales pueda cumplirse esta condici'n .

!ara el relleno)


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"a car(a aplicada en la superficie por el peso del terrapl>n esta dado por


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El ancho del terrapl>n es (rande comparado con el espesor de la arcilla y portanto el incremento del esfuer%o &ertical en la arcilla es constante con laprofundidad

El esfuer%o &ertical efecti&o inicial en el plano medio de la capa de arcilla esta

dado por )

El esfuer%o &ertical efecti&o final es )

El asentamiento final por consolaci'n esta dado por )


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Entonces el asentamiento necesario pre&io al acaado de la superficie BLF

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