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EDIFICACION EN EL MEDIO URBANO
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La edificación en zona urbana plantea frecuentemente problemas especiales debido a la proximidad de otras
estructuras. La repercusión o los efectos que en los vecinos puedan tener los trabajos de la nueva obra,
tanto en la estabilidad como en los asientos adquieren una importancia fundamental
Las acciones que emprendemos sobre el terreno, como las operaciones de construcción, provocarán
inevitablemente movimientos en el terreno, que han de ser compatibles con las características de las estructuras
cercanas
Se deben fijar criterios relativos a la afectación de las propiedades y construcciones vecinas determinando de que forma es mejor y mas seguro llevar a cabo la construcción.
Lo importante es reconocer los problemas potenciales y definir los criterios del comportamiento aceptable compatible con el
entorno.No es un trabajo individual sino que es necesario diseñar los
pasos a seguir ateniendo a las características del terreno, con la consulta de calculistas, geólogos e incluso con el contratista principal del cual se aprovecha su experiencia en situaciones
similares.Se debe conocer y forma parte del problema los tipos de
cimentación profundidad etc de los edificios vecinos
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Algunas condiciones y restricciones a ser consideradas en toda intervención con respecto al suelo
Características del proyecto
Topografía del terreno
Estructuras contiguas
Restricciones de espacio
Tamaño y profundidad de la excavación
Tipo de suelo
Equipo y maquinaria disponible o en condiciones de ser usadas
Presencia de aguas subterráneas
Seguridad en las excavaciones4
Cáusa de los daños mas comunes en edificios vecinos
Descalce de cimentaciones superficiales
Movimientos del terreno consecuencias de la excavación del terreno
Reduccion de la capacidad portante del terreno por elevación de la napa freática
Incremento de los asentamientos por rebajamiento del nivel freático
Erosión por arrastre de finos
Transmisión de cargas a suelos muy profundos
Asiento del nuevo edificio que puede arrastrar al edificio existente
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Las consecuencias legales
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Los posibles daños en las edificaciones próximas, nos lleva a plantear la necesidad de que la normativa contemplara el problema en forma mas general, obligando a que los proyectos de fundación tuviera en cuenta la influencia de obras futuras; y no caer en el simplismo de que toda la responsabilidad es del que construye.El Código del Ayuntamiento de Nueva York fija el siguiente criterio: “Si la nueva excavación es de menos de tres metros, los propietarios de las casas adyacentes son responsables de los daños que puedan provocarse en sus edificios. Si la excavación es superior a tres metros, toda la responsabilidad de los daños recae sobre la nueva obra”Si bién peca de excesiva simplificación , muestra la necesidad de legislar sobre este punto teniendo en cuenta los derechos de las partes involucradas
Excavaciones en el medio urbano
Provoca alteraciónes de tensiónes en el suelo y esta alteración del equilibrio conduce a deformaciones del terreno
contiguo, lo cual trae consigo el peligro de que las edificaciones vecinas resulten afectadas por la deformación del terreno o por el colapso del mismo
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…….La estrategia a utilizar dependerá del suelo
que encontremos
EXCAVACIÓN A CIELO ABIERTO
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Hu
nd
imie
nto
Combadura
0,4 ≈ 0,7 h
h
El retiro de pesos sustanciales de tierra modifica las tensiones existentes en el
espacio circundante.
La superficie del suelo en los alrededores de la excavación sufre un asiento vertical, incluso en los casos en que los movimientos horizontales hacia el interior son disminuidos por la presencia
de un muro o pared de sostenimiento.
El asentamiento
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El asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto, condiciones de servicio y daños a la estructura. Los tipos de asentamiento son:
Asentamiento uniforme
Asentamiento no-uniforme
Asentamiento diferente que sufre giro
Cimientacion rígidaCimientacion flexible
Smax
Smin
Existen asentamientos máximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se caracteriza por la distorsión angular
El asentamiento diferencial entre dos puntos dividido por la distancia entre ellos, se usa habitualmente como un índice de daño potencial, al establecer los movimientos permisibles de los edificios
Definimos como distorsión angular al cociente entre el asentamiento diferencial entre dos columnas vecinas y la distancia entre ejes.
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Consecuencias del asentamiento diferencial
Asientos admisibles: Los asientos admisibles son los asientos ( totales y diferenciales ) máximos que tolera la estructura, incluyendo entrepisos y tabiques, sin que se produzcan daños, como fisuras, descensos o giros que inutilicen la obra.
Distorsiones angulares límites. Gráficos de Bjerrum (1963) basado en datos presentados
por Skempton y Mac Donald (1956)
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Código Técnico – EspañaLey 38/1999, Ordenación de la Edificación
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Valores límite basados en la distorsión angular
Tipo de estructura Límite
Estructuras isostáticas y muros de contención 1/300
Estructuras reticuladas con tabiquería de separación 1/500
Estructuras de paneles prefabricados 1/700
Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia arriba 1/1000
Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia abajo 1/2000
Valores límites basados en la distorsión horizontal
Tipo de estructura Límite
Muros de carga 1/2000
Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la tensión del terreno bajo las diferentes cimentaciones sea la misma. No obstante, como el terreno no es homogéneo ni las dimensiones de las cimentaciones son constantes, siempre se producirán inevitablemente asientos diferenciales.Los asientos diferenciales son función de los asientos totales. Los asientos diferenciales oscilan entre los 2/3 y 3/4 del asiento máximo total.
Los asentamientos diferenciales Las estructuras muy flexibles, se acomodan al suelo
Las estructuras muy rígidas se mueven como cuerpo rígido (traslación y rotación)
Las estructuras intermedias en general sufren deformaciones ( estructuras hiperestáticas) y se producen esfuerzos que pueden ser muy importantes
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Los asentamientos pueden producir:
1 Descenso uniforme
2 Rotación rígida
3 Flexión
4 Corte
5 Torsión
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Descenso uniforme Rotación rígida Flexión Torsión y corte
L
El asentamiento diferencial puede estimarse como ¾ del asentamiento máximo calculado
Algunas definiciones previas
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ExcavaciónLa excavación es el movimiento de tierras realizado a cielo abierto y por medios manuales, utilizando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras, y cuyo objeto consiste en alcanzar el plano de arranque de la edificación, es decir las cimentaciones.
La excavación puede ser:
DesmonteEl desmonte es el movimiento de todas las tierras que se encuentran por encima de la rasante del plano de arranque de la edificación.
VaciadoEl vaciado se realiza cuando el plano de arranque de la edificación se encuentra por debajo del terreno.
TerraplenadoEl terraplenado se realiza cuando el terreno se encuentra por debajo del plano de arranque del edificio y es necesario llevarlo al mismo nivel.
Que es el suelo?
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Minerales varios
Min
era
les
vari
os
Min
era
les
vari
os
Sistema complejo formado por tres elementos•Aire•Agua•Minerales
GRANULARES COHESIVOS
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Fracción gruesa
Fracción fina
FRACCIÓN MAYOR A 0.075mm (TAMIZ #200) Análisis por vía seca - tamizado
FRACCIÓN MENOR A 0.075mm (TAMIZ #200) Análisis por vía humeda -hidrométro
Clasificación de los suelos por la proporción en la que se encuentran distribuidasSegún el tamaño pueden clasificarse en 3 grupos básicosARENAS, LIMO, ARCILLA
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Aspectos estructurales del suelo
Entre los factores que afectan la Estabilidad Estructural de los suelos
tenemos en primer lugar la Distribución de Partículas por Tamaño, que es
una de las características mas importantes por cuanto afecta innumerables
propiedades de los suelos, entre ellas: la superficie específica, la
consistencia, la estructura, la porosidad, la velocidad de infiltración, la
conductividad hidráulica, etc.
La distribución de partículas por tamaño, se refiere a las proporciones
relativas de arenas, limos y arcillas y, también, a las partículas o fragmentos
superiores a 2 mm, hasta llegar a los tamaños de gravillas y gravas o
fragmentos de mayor tamaño.
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LA ESTRUCTURA DEL SUELO
La distribución de Partículas por Tamaño afecta la estabilidad estructural notablemente, por cuanto condiciona la tendencia de las partículas a unirse entre si. Para que las partículas de un suelo puedan unirse , se requiere un cierto porcentaje
de partículas finas, muy finas y de tamaño arcilla. Los suelos excesivamente arenosos, y cuando su fracción arena es muy gruesa, > de 2 mm, poseen muy poca
"agregabilidad". Por el contrario, cuando los suelos poseen un alto contenido de arcilla, su agregabilidad es alta. No quiere decir esto que tengan estabilidad
estructural ya que dichos agregados podrían desbaratarse relativamente fácil en el agua. Cuando el suelo no tiene "agregabilidad", es difícil lograr su estabilidad
estructural, como es el caso con suelos formados por arenas gruesas.
La estructura del suelo depende de:•Tamaño de los granos del suelo•Forma de los granos del suelo•Distribución de los granos del suelo•Composición mineralógica
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Suelos cohesivos Suelos no cohesivos
SUELOS COHESIVOS. Partículas muy pequeñas, predominan los
efectos electroquímicos superficiales. Las partículas tienden a juntarse
(interacción agua-partícula). Suelos plásticos
SUELOS NO COHESIVOS: Las partículas del suelo no tienden a juntarse ni a
adherirse, sus partículas son relativamente grandes, también se los
conoce como suelos granulares o friccionantes (gravas, arenas)
SUELOS ORGÁNICOS: Suelos esponjosos, con grumos, comprensibles. No pueden soportar estructuras de ingeniería
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SEGÚN LOS FACTORES QUE DETERMINAN SU COMPORTAMIENTO
Suelos estructuralmente estables
Su comportamiento depende solo de las propiedades intrínsecos y de factores mecánicos
Suelos estructuralmenteinestables
Su comportamiento no sólo están en relación a las solicitaciones mecánicas, sino que están afectados por factores externos, químicos, ambientales etc.
SUBMURACIÓN
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Submuración son todos los trabajos de mampostería o estructuras que
se realizan bajo la cota del terreno.
Trabajos sobre los basamentos vecinos.
Existen casos de debilitamiento de las estructuras al realizar trabajos sobre los basamentos vecinos, por ejemplo en el caso de medianeras . Antes de realizar trabajos sobre la porción de base que invade el terreno se debe realizar con anterioridad el recalce de la estructura, en base a cálculos que tengan en cuenta el reemplazo correcto de la base a retirar o cortar.
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1 4 2 5 3 6 1
SECUENCIA DE EXCAVACIÓN Y RECALCE
Recalce: reparación que se hace en los cimientos de un edificio ya construido
Proporciona un nuevo apoyo, transitorio o permanente para las cargas verticales de una estructura. Pueden ser también necesarios para fuerzas horizontales. Son trabajos necesarios para evitar el asentamiento o eventualmente el colapso de las estructuras vecinas.
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Los recalces
Preventivos: protege a la estructura existente de los daños que puedan causar a las estructuras adyacentes o de las modificaciones efectuadas en el propio edificio
Correctivos: se utiliza para detener el asentamiento progresivo de un edificio o de columnas que provoquen un asentamiento diferencial en el interior de un edificio. De esta manera se gana tiempo para determinar la causa del asentamiento.
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INTERVENCIONES
1º - PREVENTIVOSDescargar la parte de la estructura que afecta a la cimentación
2º - CORRECTIVOS
Refuerzo
El área de apoyo es suficiente pero la cimentación es insuficiente•Mediante inyecciones•Mediante agregado de acero
Ampliación
La cimentación es la adecuada, le falta superficie de apoyo•Ampliación lateral de la cimentación•Ampliación por debajo de la cimentación
Sustitución
Excesivo deterioro•Sustitución de zapatas corridas•Sustitución de zapatas aisladas•Sustitución mediante puenteado
LOS RECALCES
Recalces preventivos- Apuntalamiento
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Los apuntalamientos tienen por objeto asegurar la estabilidad de un elemento que haya sufrido daños que lo hagan inestable o
cuando se van a ejecutar trabajos que pueden directa o indirectamente, afectar la estabilidad, integridad y acabados.
RECALCES
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Superficiales consisten en la transferencia de cargas a elementos de
cimentación de mayor superficie que los cimientos originales o apoyados en niveles inferiores; pero sin llegar a profundidades considerables.
•Aumentar las dimensiones del cimiento•Aumentar la profundidad de su plano de apoyo para transmitir las cargas a un estrato mas resistente•Mejorar la capacidad portante del suelo
Profundos•Pilotes•Pozos profundos•Micropilotes
El recalce consiste en llevar el plano de fundación de un cimiento a un nivel inferior. El trabajo supone en general, en excavar por debajo del cimiento.Presupone etapas:
•Apeo del edificio existente•Descalce ( excavación hasta el nivel deseado)•Ejecución del nuevo cimiento•Retiro de las obras provisorias
Sistemas de inyección mejora del terreno por la modificación de sus parámetros geotécnicos mediante la
introducción de un fluido.
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Jet - grouting Desagregación del suelo o de rocas pocas compactas, sustituyendolo por cemento con chorros de lechada de cemento ( Grout) a través de cañerías a velocidades muy altas
otros Inyecciones con lechadas de cemento, morteros o productos químicos especiales
1. Inyecciones de impregnación2. Inyecciones de compactación3. Relleno de huecos de gran
dimensión
Detalle de recalces
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Encofrado de la totalidad del recalce y hormigonado hasta el contacto. No es la forma mas conveniente si no se puede comprobar el llenado correcto y contínuo del hormigón. Es muy dificil resolver las uniones
Las condicionantes del sitio
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36m 24
m
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CALLE
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Tráfico urbano
Tráf
ico
urb
ano
Edificio existente
Ed
ific
io e
xis
ten
teEl terreno a intervenir
Afectada por las variaciones mas recientes del cauce del Rio Suquía. Hay tres estratos principales que en orden de aparición son:CAPA ALUVIONAL SUPERIOR
Compuesta por limos, limos-arcillosos y limo arenoso estratificadoDe mediana a baja capacidad portanteDe 2 a 3 metros de espesor
ALUVIÓN GRUESOCompuesto por arena, grava y cantos rodadosDe buena capacidad portante en general, excepto en lugares aislados, donde existen “bolsones” blandos de limo
ARCILLA LIMOSA MARRÓN ROJIZOSuelo ligeramente cementado con sales silicoférricas, insolubles en agua y por consiguiente estables si están saturadosMuy buena capacidad portante
-4.30M, PRESENCIA DE LA NAPA FREÁTICA
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Suelos aluviales
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Son depósitos transportados por el agua en movimiento y depositados cuando la velocidad del agua ha disminuido; estos materiales pueden ser de
origen fluvial o lacustre y puede contener partículas finas , gruesas o entremezcladas. Los depósitos generalmente aluviales, son estratificados
y la permeabilidad en sentido horizontal es mayor que en la dirección vertical
Cota de fundación -8.10m
2ºsubsuelo (-5.50m)
1ºsubsuelo
Planta baja
Corte esquemático transversal
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2.2
5m
Terreno del proyecto
LAS ESTRATEGIAS POSIBLES
Excavación con taludes libres
Sistemas con apuntalamientos y entibados
Pantallas y ménsulas
Anclajes de tracción
Especiales
BASE FIRME
CORONA DEL TALUD
ÁNGULO DEL TALUD
Alt
ura
CUERPO DEL TALUD
Talud cualquier superficie inclinada con respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra, sea en forma natural o
como consecuencia de la intervención humana en una obra de ingeniería. Los taludes se dividen en “naturales”, laderas o artificiales “cortes y terraplenes”
Base firme
Corona del talud
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Todo talud tiene tendencia a adoptar una forma mas estable
FUERZAS IMPLICADAS
DESEQUILIBRANTES EQUILIBRANTES
GravedadInfiltración
GeometríaResistencia al corte del suelo
Tipos de deslizamiento de los suelosDeslizamiento según líneas de rotura planas paralelas a la superficie exterior del terreno
Deslizamientos circulares
Estrato poco resistenteArcillas blandas, limo no plásticos, suelos con elevadas presión de poros
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Excavaciónes con taludes libres
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En un suelo con cohesión la estructura que se forma es debido principalmente a las fuerzas iónicas actuantes entre las partículas del suelo. El tamaño de las partículas hace que las fuerzas inter-partículas actuantes superen la fuerza gravitatoria actuante sobre cada partícula
Terrenos cohesivos
Cohesión
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Es la atracción entre partículas, originada por lasa fuerzas moleculares y las películas de agua. Por lo tanto, la cohesión de un suelo variará si cambia su
contenido de humedad. La cohesión se mide kg/cm2. Los suelos arcillosos tiene cohesión alta de 0,25 kg/cm2 a 1.5 kg/cm2, o más. Los suelos limosos tienen muy
poca, y en las arenas la cohesión es prácticamente nula.
c
Talud natural
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La estabilidad global de una determinada obra se pierde cuando la tensión de corte necesaria para mantenerla es superior a la resistencia al corte del
terreno. Ocurre en una superficie de rotura que divide a la obra en dos partes. La parte entre la superficie externa y la superficie de rotura desliza sobre el
resto
Cuando la superficie libre del terreno adopta cierta inclinación, naturalmente se ve sometido fuerzas internas que tienden a nivelarla.
Se deberá valorar el grado de seguridad (Fs) que tiene un talud determinado, dados los parámetros resistentes del suelo que lo compone y
la geometría del mismo.M
F
F1
A
B
G
Empuje pasivo
relleno
Empuje activo
Inclinados y escalonados
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La altura máxima teórica que puede tener un talud libre vertical en
condiciones estables está relacionada con las propiedades mecánicas y físicas
del suelo y en particular con su densidad, cohesión y fricción interna
hc =4c
Tan (45+/2)
= densidad del suelo
Estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de talud, entendiéndose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante dado cual será la inclinación apropiada en un corte o terraplen; casi siempre la mas apropiada será la que se sostiene en el tiempo necesario sin caerse
cohesión
I Local, círculo del taludII Pasa por el pié de taludIII De base falla por traslación sobre un plano débil fuera del pié de talud enla zona de baja pendiente
Línea de deslizamientos rotacionales
I
II
III
Corta al talud Se produce en suelos con alto ángulo de rozamientos (gravas y arenas) o en taludes muy inclinados
La superficie de rotura pasa por debajo del pié del talud. Se da en taludes tendidos, ángulos formados por el talud y la horizontal bajos o formados por suelos de bajo rozamiento interno, como arcillas y limos
I I I I I I
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La altura máxima teórica que puede tener un talud libre vertical en condiciones estables está relacionada con las propiedades mecánicas y físicas del suelo y en particular con su densidad, cohesión y fricción interna
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METOTODOS DE ESTABILIZACIÓN DE TALUDES
reducir la altura del talud
excavar según el ángulo que permita mantenerse, sin que el material tienda a deslizarse o desmoronarse
Excavar usando banquetas
Obras provisorias, entibación y apuntalamiento
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Entibación: son estructuras de sostenimiento de tierras de forma provisoria, durante el proceso de construcción.
Nivel freático
h
E= empotramiento
Muro pantalla con juntas
e=P2/3 * h
Estabilidad de pantallas en ménsulas
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PANTALLAS CON BANQUETAS PROVISIONALES
En la primera fase la excavación se ejecuta hasta una profundidad. El muro se comporta como autoportante. A continuación se prosigue la excavación en el centro del solar hasta llegar a la cota definitiva, dejando en la periferia una banqueta que sirve de entibación del muro.
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5.2.2.7 "ANCLAJES"5.2.2.7.1 Generalidades de los Anclajesa) Autorízase en las obras en construcción la utilización de anclajes de tracción para soporte de muros de submuración y entibamiento que traspasen los límites del predio, tanto en relación a los linderos como así en lo relativo a la línea oficial, en virtud de lo establecido en los artículos 5.2.2.2., 5.2.2.3 del presente Código.b) El sistema de anclajes deberá tender a resguardar y garantizar la seguridad de trabajadores, los linderos y la vía pública.
1.2 Estudios que acrediten la no interferencia con instalaciones y/o construcciones vecinas, públicas o privadas.
Código de Edificación de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires parágrafo 5.2.2.7 "ANCLAJES", punto 5.2.2.0 "EXCAVACIONES" del
Capítulo 5.2 DE LOS TERRAPLENAMIENTOS Y EXCAVACIONES, de la Sección V "DE LA EJECUCION DE LAS OBRAS"