Diseño de Anclaje, Volcan 150

8/16/2019 Diseño de Anclaje, Volcan 150

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DISEÑO DEL SISTEMA DE ANCLAJE PARA UN EDIFDE OFICINAS UBICADO EN VOLCAN No. 150, COLONIA LO

DE CHAPULTEPEC, DELEGACION MIGUEL HIDALMEXICO, D.F.

OBRA: GDI -2012-03

Diseño elaborado para: Arq. Salomon Kibrit

25 DE FEBRERO DE 20


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VOLCAN No. 150,MIGUEL HIDALGO, MEXICO, D.F.

2

1. INTRODUCCION.

Localización: El Arq. Salomon Kibri t solicitó a Geodesarrollo Integral, el Diseño Geotécnico delSistema de Anclaje que será necesario colocar para alojar los sótanos del Edificio de Oficinas , quese construirá en Volcán No. 150, colonia Lomas de Chapultepec, delegación Miguel Hidalgo,México D.F..

En la figura siguiente se muestra un croquis de localización del sitio.

N Predio

CROQUIS DE LOCALIZACION

1.2 Características del predio. El proyecto se desarrolla sobre un predio que presenta, en planta,forma trapezoidal, el cual había estado ocupado por un estacionamiento a cielo abierto, así comouna casa habitación.

Su topografía, a simple vista, es sensiblemente horizontal, a nivel de banqueta de las calles

perimetrales, Volcán y Arboleda. .

De lo que se observó, durante los trabajos de campo, las colindancias inmediatas, presentan un buen comportamiento estructural y geotécnico, sin embargo se sugiere efectuar un LevantamientoNotarizado del estado físico que presentan, antes de efectuar cualquier trabajo dentro del predio.


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1.3 Colindancias. El predio presenta las siguientes colindancias:

Al norte: Casa Habitación, la cual cuenta con planta baja, un nivel y azotea y colinda deforma inmediata con nuestro predio por medio de una barda divisoria.

Edificio de Departamentos, estructura que cuenta con aparentemente planta baja,tres niveles y azotea y colinda de forma inmediata con nuestro predio por medio desu repaldo.

Al sur: Calle Volcán , la cual colinda de forma inmediata con nuestro predio por medio desu banqueta con ancho aproximado de 2.0 m.

Al oriente: Tres casas habitación, las cuales cuentan con planta baja, un nivel y azotea,colindando todas de forma inmediata con nuestro predio por medio de su respaldo.

Al poniente: Calle Arboleda, la cual colinda de forma inmediata con nuestro predio por mediode su banqueta con ancho aproximado de 1.5 m.

En la figura de la página siguiente se muestra la disposición de las colindancias con respecto anuestro predio:

FORMA Y ORIENTACIÓN DEL PREDIO

N

A R B O

L E D A

C A L L

E V O L

C A N

C A LLE MO N T E S U R A

LE S

2505 m 2


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4

1.4 Características del proyecto. El proyecto contempla la construcción de un Edificio para uso deoficinas, conformado por:

Planta Sótano 7. NTP 23.00 Planta Sótano 6. NTP 19.75 Planta Sótano 5. NTP 16.50 Planta Sótano 4. NTP 13.25 Planta Sótano 3. NTP 10.00 Planta Sótano 2. NTP 6.75 Planta Sótano 1. NTP 3.50

Planta Baja por arriba del nivel de banqueta. NTP + 1.50

Planta Nivel 1. NPT + 6.00 Planta Nivel 2. NPT +10.50

Planta Nivel 3. NPT +15.00 Planta Nivel 4. NPT +19.50

Planta de Azotea NPT +24.00A continuación se muestran las principales plantas que conforman el proyecto así como un cortetransversal del mismo

DISPOSICION DE LAS COLINDANCIAS

N

A R B O

L E D A

C A L L

E V O L

C A N

C A LLE M O N T E S U R ALE S


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1

2

3

4

5

6

A B C D E F

PLANTA SOTANO TIPO

1

2

3

4

5

6

A B C D E F

PLANTA BAJA


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1

2

3

4

5

6

A B C D E F

PLANTA NIVELES TIPO

1

2

3

4

5

6

A B C D E F

PLANTA DE AZOTEA


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1.5 Características de los cortes. Considerando que el nivel 0.00 del proyecto arquitectónico, seubica a nivel de banqueta de la calle de Volcán , se estima que los cortes requeridos para alojar lossótanos serán del orden de 25.0 m de altura vertical máxima hacia los linderos, considerando eldesplante de la cimentación del muro perimetral.

1.6 Objetivo. Con objeto de proporcionar el Diseño Geotécnico del Sistema de Anclaje que seránecesario colocar para aloja los sótanos del proyecto, se elaboró éste Documento, que tomó encuenta:

a) Información bibliográfica de la zona donde se ubica el predio.

b) Resultados de los tr abajos de campo.c) Resultados de los trabajos de laboratorio.

d) Cálculos y análisis de resultados.

ABCDEF

PLANTA DE AZOTEA


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2. CONDICIONES GEOLOGICAS Y GEOTECNICAS DEL SITIO.

2.1 Zonificación geotécnica. De acuerdo con los criterios más recientes para la zonificacióngeotécnica y considerando lo establecido en el artículo 170 del Reglamento de Construccionespara el Distrito Federal (RCDF, ref. 1) y sus Normas Técnicas Complementarias para Diseño yConstrucción de Cimentaciones (NTCDCC, ref. 2), el predio en estudio se ubica en la denominadaZona I (de Lomas).

Los materiales que integran ésta zona, están formados por tobas de buena calidad, producto demateriales piroclásticos provenientes de la Sierra de las Cruces, de los cuales debe cuidarse que lastobas resistentes, no se encuentren fracturadas, ya que pueden originar fallas locales y localizarposibles horizontes de arenas pumíticas a la mitad de los cortes.

En la figura siguiente se muestra la zonificación geotécnica de la Ciudad de México y la ubicaciónexácta de nuestro predio:

PREDIO


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2.2 Trabajos de campo. Considerando el entorno físico, ubicación del sitio y loscriterios propuestos por el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal(RCDF, ref. 1 y 2), la exploración del subsuelo consistió en efectuar:

Una recopilación de toda la información cercana al predio , tanto bibliográfica, como deestudios de mecánica de suelos ya ejecutados, tomando en cuenta la experiencia de éstacompañía en la zona y la de otros constructores.

Un sondeo mixto, SM-1 a 45 .25 m ejecutando la prueba dinámica de penetración estándar, deacuerdo a la Norma ASTM D-1586, obteniendo muestras representativas alteradas a cada60 cm y midiendo simultáneamente el índice de resistencia a la penetración estándar de másde 50 golpes para penetrar los 30 cm intermedios del penetrómetro.

En todos los casos en que la resistencia a la penetración estándar fue mayor de 50 golpes, seavanzó con broca tricónica hasta completar 60 cm de perforación.

En éste sondeo la prueba de penetración estándar se combinó con la obtención de muestrasinalteradas provenientes de Tubos Denison.

UBICACIÓN DEL SONDEO

N

A R B O

L E D A

C A L L

E V O L

C A N

C A LLE M O N TE S

U R ALE S

SIMBOLOGIASONDEO MIXTO SM

SM-1


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2.3 Trabajos de laboratorio. Las muestras alteradas e inalteradas de suelo, debidamente protegidase identificadas, se transportaron al Laboratorio Central donde se les efectuaron las siguientes

pruebas para determinar sus propiedades índices y mecánicas:

Clasificación visual y al tacto, en estados húmedo y seco.

Contenido natural de agua.

Límites de consistencia.

Granulometría por mallas y/o porcentaje de finos.

Densidad de sólidos.

En las muestras inalteradas, además de las anteriores pruebas, se realizaron:

Compresión axial no confinada.

Compresión triaxial no consolidada no drenada.

Peso volumétrico natural.

Consolidación estándar.

Todas las pruebas se ejecutaron observando los lineamientos establecidos en el Manual dePruebas de Laboratorio de la Secretaría de Recursos Hidráulicos .

En el Anexo I, se muestra, el perfíl estratigráfico del sondeo, con algunos de sus respectivosresultados de laboratorio: granulometrías, resultados de las pruebas de compresión triaxial, etc.

2.4 Condición piezométrica. El nivel de agua freática no se detectó, para la fecha en que seefectuaron los trabajos de campo ( noviembre de 2012 ), sin embargo, debe considerarse que puedeexistir agua, originada por lluvia o fugas e infiltraciones que se generan en los sistemasdelegacionales de agua potable y drenaje.

En caso de detectarse fugas de agua, deberán canalizarse adecuadamente por medio de drenescolocados en la cara de los cortes, que la supervisión de mecánica de suelos ubicará segúnconvenga.


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2.5 Interpretación estratigráfica. La estratigrafía del sitio, definida mediante los trabajos decampo, laboratorio e información recabada de la zona, se describe a continuación:

PROFUNDIDAD MEDIA( m ) DESCRIPCION

0.00 1.00 Costra Superficial integrada por un limo arenoso café claro,alterado, cuya consistencia es suave y presenta un contenido deagua medio es de 20 %, con un índice de resistencia a lapenetración estándar es de 10 golpes.

1.00 - 45.25MAXIMA

PROFUNDIDAD EXPLORADA Depósitos de Lomas conformados por tobas limosas con gravillascolor café claro de consistencia dura en general, que presenta lasiguiente estratificación:

De 1.0 a 12.0 m, se detectó un limo arenoso color café claro, congravillas aisladas, soldadas perfectamente a la matriz del suelo,su contenido de agua medio es de 15 % y su resistencia a lapenetración estándar media es de más de 50 golpes, cabemencionar que entre los 7 a 10 m de profundidad, pueden existir

que contener con concreto lanzado de forma adecuada.

De 12.0 a 16.0 m, se detectó una arena gruesa limosa concartacterísticas de púmitica , color café blanquecino, con uncontenido de agua medio de 35 % y resistencia a la penetraciónestándar media es de más de 35 golpes.

De 16.0 a 23.0 m, se detectó un limo arenoso color café claro ,con gravillas aisladas, soldadas perfectamente a la matriz delsuelo, su contenido de agua medio es de 35 % y su resistencia a lapenetración estándar media es de más de 33 golpes.

De 23.0 a 29.0 m, gravas mezcladas en arena limosa café claro. su contenido de agua medio es de 15 % y su resistencia a lapenetración estándar media es de más de 40 golpes.

De 29.0 a 32.0 m, se detectó gravas mezcladas con arena limosacolor café blanquecino poco pumitico, con un contenido de aguamedio de 18 % y resistencia a la penetración estándar media de35 golpes.

De 32.0 a 45.25 m, se detectó una arena gruesa limosa con uncontenido de agua medio de 15 % y resistencia a la penetraciónestándar media es de más de 50 golpes.


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3. ANALISIS Y DISEÑO GEOTECNICO DE LA EXCAVACION.

Considerando que el nivel 0.00 del proyecto arquitectónico, se ubica a nivel de banqueta de lacalle de Volcán , se estima que los cortes requeridos para alojar los sótanos serán del orden de25.0 m de altura vertical hacia los linderos, teniendo en cuenta el desplante de la cimentación delmuro perimetral.

El sistema de contención será resuelto a base de un sistema de anclaje, reaccionando contra el

do a la influencia que unsismo pueda llegar a tener sobre el corte.

3.1 Parámetros del diseño preliminar. Una vez obtenidas todas las propiedades índice ymecánicas de los estratos más representativos, se elaboró una caracterización estratigráfica desdeel nivel de banqueta hasta la máxima profundidad explorada, para realizar los análisis geotécnicosmás convenientes, los cuales se indican en la siguiente tabla:

TABLA IDe(m)

A(m)

Cohesión(ton/m 2 )

Angulo de fricción( º)

Peso volumétrico( m , ton/m 3 )

0.00 1.20 1.5 20 1.601.20 12.00 4.5 32 1.7112.00 16.00 2.5 27 1.2316.00 29.00 5.2 33 1.8529.00 32.00 2.3 31 1.40

32.00 45.25 6.0 34 1.80

4.2 Estabilidad de cortes.

Los análisis de estabilidad se efectuaron considerando:

a) Que los materiales existentes hasta la máxima profundidad de excavación se comportaráncomo suelos cohesivo-friccionantes.

b) Que presentarán, en el eventual momento de la falla, grietas verticales de profundidad ydisposición variables generando una cuña deslizante, con una superficie de falla

sensiblemente plana.

c) Que los valores de los parámetros de resistencia de cada estrato que se afecta con laexcavación, son los indicados en la Tabla I, además 16 % de incremento al peso por efecto desismo y 5 y 1.5 ton/m 2 de sobrecarga en la corona de los cortes para colindancias con casas ycalles, respectivamente.


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d) La siguiente expresión:

A

R S F .. (1)

donde:

F.S.:

Factor de seguridad contra falla por deslizamiento.

: Resistencia al esfuerzo cortante (función de la cohesión y el ángulo de friccióninterna del suelo a lo largo de la superficie de falla supuesta).

: Esfuerzo cortante actuante a lo largo de la superficie de falla (función de lageometría de la cuña supuesta, sobrecargas y efecto del sismo).

Considerando los resultados obtenidos del análisis ( factores de seguridad menores que la unidad,es decir falla incipiente ), se juzga que para garantizar la excavación tanto de las paredes como delas estructuras colindantes, la excavación deberá contemplar la colocación de un sistema de

anclaje temporal , reaccionando , que serán construidas, conforme sevaya excavando y tensando, por líneas.

La construcción de éste sistema, podrá efectuarse por medio de:

a) Concreto lanzado en toda la superficie de los cortes armandolas con acero y colandolas lanzado concreto para rellenarlas en el espesor que

ncretopero en un espesor menor, contra una malla electrosoldada 6x6-10/10, fijada al corte pormedio de tramos de varilla de 50 cm de largo, hincadas a golpe.

b) armándolas con acero y colandolas en elsitio.

E a malla electrosoldada 6x6-10/10, fijada al corte por medio

de tramos de varilla de 50 cm de largo, hincadas a golpe.

El empleo de cada una de las dos soluciones dadas, está dada en función del tiempo y la economíade que se disponga, ya que la opción b) es más económica pero más tardada.

3.2 Diseño del sistema de anclaje. Las anclas para la estabilización de los cortes, se diseñaron para soportar la distribución de presiones indicada a continuación:


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Debido a que el sistema de anclaje es para trabajo temporal , se propone utilizar anclas de tensiónen barrenos de 5 pulgadas, inyectadas en su bulbo, a 15 kg/cm 2.

Longitud del bulbo . Con las anteriores suposiciones, el cálculo de la longitud del bulbo resistente,se obtuvo empleando la siguiente expresión:

(2)

donde:Lb : Longitud del bulbo resistente.T a : Capacidad de trabajo del ancla, 120 ton.D : Diámetro del barreno, 0.127 m.N : Presión de inyección, 15 kg/cm 2 .

: Angulo de fricción interna del material, promedio, en grados, Tabla I. : Relación de la circunferencia al diámetro.

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Longitud por adherencia . La revisión de las longitudes por adherencia de las anclas, de acuerdocon el criterio del manual del ACI ( ref. 5 ), se calcularon con las siguientes expresiones:

a) Adherencia mortero-suelo:

! ' (

# $

)* (3)

donde:V : .P : Perímetro del barreno, en m.

150 kg/cm .T a : Capacidad de trabajo del ancla, 120 ton.

a) Adherencia mortero-acero.

(4)

+ , $%& - ' .

%/ (5

donde:D e : Diametro equivalente de los cables, en m.

n : Número de cables del ancla.U p : Cortante equivalente lechada-acero, en kg/cm 2 .

Con base en todo lo anterior, se obtuvieron los resultados indicados en la siguiente Tabla II.

TABLA I I .NIVEL DE

ANCLANIVEL DELA LI NEA

LONGITUD, m No. DETORONES

DIAMETRO DELBARRENOBULBO TOTAL

Nivel 1 -2.00 12.00 26.00 8 Nivel 2 -5.25 12.00 24.00 8 Nivel 3 -8.50 12.00 22.00 8 Nivel 4 -11.75 12.00 20.00 8 Nivel 5 -15.00 12.00 18.00 8 Nivel 6 -18.25 12.00 16.00 8 Nivel 7 -21.50 12.00 14.00 8

! ' $ # $0 %/ + ,


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Cada ancla transmitirá al terreno una presión de contacto tributaria del orden de 120 ton/m 2,aproximadamente que es adecuada para el terreno, por lo que se recomienda que la reacción localcontra el terreno, sea por medio de para evit

Cabe mencionar que el nivel de la primera línea de anclas podrá ajustarse, una vez que se conozcacon certeza el nivel de desplante de la cimentación de las estructuras colindantes y la disposiciónde las instalaciones urbanas en la periferia del predio.

Descripción de la solución de anclaje . Como se observa el sistema de anclaje está integrado por7 líneas de anclas tensadas a 120 ton de capacidad unitaria, colocadas con inclinación de 5° respecto a la horizontal, dispuestas y separadas a cada 3 x 3.25 m (horizontal vertical).

Las anclas se formarán a base de cables de acero de preesfuerzo ( torón) de (1.52 cm ) dediámetro, instalados en perforaciones de 5 pulgadas (12.7 cm) de diámetro, con inclinación de 5ºrespecto a la horizontal, de tal manera que cada ancla estará integrada por ocho cables de sietealambres lisos de acero cada uno, de bajo relajamiento y de grado 270, los cuales trabajarán con unesfuerzo de tensión aproximado a 0.65


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El bulbo resistente se formará con lechada de cemento, inyectada a una presión de 15 kg/cm 2, parasoportar una capacidad de trabajo de 120 ton , (ocho torones de 0.6 pulgadas).

Las características estructurales de las de reacción deberán ser dadas por el estructurista,considerando que las anclas transmitirán al terreno una presión de contacto local del orden de120 ton/m 2, aproximadamente, que es adecuada para las características del suelo, dichas

.

Anclas en relleno superficial . Se prevé tener rellenos orgánicos en la corona de los cortes, por lo

intemperismo y colocarse anclas pasivas cortas , solo si fuera necesario, de 8.00 m de longitud,

Estas anclas serán tensadas a 10 ton y colocadas a 15° de inclinación con respecto a la horizontal,

suelos en campo decidirá el empleo de este sistema.

Drenes. Todos los cortes deberán tener un drenaje eficiente por detrás de la protección contraintemprismo, ya que debe considerarse que puede existir agua entre la superficie y los 2.00 m de

profundidad, originada por lluvia o fugas e infiltraciones que se generan en los sistemasdelegacionales de agua potable y drenaje.

Con la finalidad de garantizar un drenaje adecuado, se colocarán drenes con una separacióncontinua a cada 3 x 3 m en toda la cara de los cortes y podrán incrementarse en función de que lasupervisión de mecánica de suelos detecte algún flujo de agua inadecuado.

Dichos drenes estarán integrados por tramos de 20 cm de tubo de PVC medio de quedar amarrados a la malla elctrosoldada.

Cualquier situación no contemplada en la descripción del sistema de anclaje, deberá ser comentadacon el consultor de Mecánica de Suelos para su atención.

La compañía que contratista que ejecute los trabajos de anclaje, deberá garantizar que el sistemade anclaje esté trabajando durante todo el proceso de excavación y construcción de los sótanos,

-

Para lo anterior deberá dejar en todas las anclas al menos 1.5 m de longitud de torones para poderefectuar el re-tensado. En caso de que un ancla no diera su capacidad de trabajo, por causas de

proceso constructivo, deberá restituirse la presión de contacto de diseño por medio de la m de distancia del ancla que no

funcionó.


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A continuación se describe gráficamente la solución de anclaje recomendada, considerando que lasuperficie de las banquetas de las vialidades, están a un mismo nivel, en caso de que haya undesnivel extraordinario entre éstas, se ajustará solo el nivel de cada una de las anclas de la primeralínea, las demás quedarán a los niveles indicados.


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V OL C A NNo.1 5 0 ,

1 9

L T = 1 4.00m

L T = 15.20m

L T = 1 7. 40m

L T = 19.50m

L T = 21.60m

L T = 23. 70m

L T =26.00m


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L T = 1 4.00m

L T = 15.20m

L T = 1 7. 40m

L T = 19.50m

L T = 21.60m

L T = 23. 70m

L T =26.00m


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L T = 1 4.00m

L T = 15.20m

L T = 1 7. 40m

L T = 19.50m

L T = 21.60m

L T = 23. 70m

L T =26.00m


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V OL C A NNo1 5 0

2 2

L T = 1 4 .00m

L T = 15.20m

L T = 1 7 . 4 0m

L T = 19.50m

L T = 21 .60m

L T = 23. 7 0m

L T =26.00m


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4. COMENTARIOS FINALES.

A solicitud del Arq. Salomon Kibrit, se elaboró el presente Diseño del Sistema de anclaje, para el

edificio para oficinas, que se construirá en Volcán No. 150, colonia Lomas de Chapultepec,delegación Miguel Hidalgo, México D.F.

El presente documento reporta solo algunos resultados de campo y laboratorio que vendráncontenidos en el Estudio de Mecánica de Suelos definitivo.

El informe definitivo que concentra todos los datos del proyecto ( geología, resultado de lostrabajos de campo, perfiles estratigraficos, resultados de las pruebas de laboratorio, etc.), seentregará una vez que se hayan tenido las reuniones necesarias con el estructurista, parauniformizar el criterio de diseño.

Cualquier comentario acerca de las conclusiones aquí reportadas, deberán ser comentadas con elconsultor de mecánica de suelos para su consideración.

Toda la información y resultados del presente Reporte solo se aplican al proyecto descrito y porningún motivo podrán extrapolarse; cualquier cambio en el proyecto deberá informarse aGeodesarrollo Integral, para realizar los ajustes necesarios.

Geodesarrollo Integral, no se hace responsable por el mal uso de la información presentada enéste documento, soluciones emitidas o aplicación de los resultados a proyectos distintos al aquídescrito.

Las modificaciones arquitectónicas y estructurales del proyecto o cimentación así como cualquiercambio en la magnitud y distribución de las acciones deberán ser comentadas con ésta compañiade mecánica de suelos para su consideración.

A T E N T A M E N T E

ING. DAVID MENDEZ CAPORALDirector General

Geodesarrollo Integral


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REFERENCIAS

1. , Gaceta Oficial, D.D.F.,México, enero de 2004.

2. , Gaceta Oficial, D.D.F., México, octubre del 2004.

3. , Dirección de Proyectos, Secretaría de RecursosHidráulicos, Quinta edición, México, 1970

4. Tamez E., TGC Geotecnia S.A. de C.V., México, 2001.


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ANEXO I

PERFIL ESTRATIGRAFICO CON ALGUNOSRESULTADOS DE PRUEBAS DE LABORATORIO.


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VOLCAN No. 150,MIGUEL HIDALGO MEXICO D F

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