ensayo de la veleta

MECANICA DE SUELOS II

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ

1. INTRUDU INTRUDU CCION El ensayo de corte con veleta anos sirve para determinar la resistencia cortante no drenada del suelo y presenta una serie de ventajas tales como: en campo son moderadamente rápidas y económicas y se suelen usar ampliamente en programas de exploración de suelos en campo ,además de ser una excelente prueba para determinar las propiedades de arcillas sensitivas. Lo más primordial e importante es que la veleta puede ser transportada al campo evitando el transporte del suelo hasta el laboratorio lo que en muchos casos significa una inversión de tiempo y dinero. En el presente informe se detalla el procedimiento que deben de aplicarse para la correcta determinación de los resultados, cuenta además con un problema aplicativo para su mejor comprensión ,es necesaria además aclarar que este ensayo de corte de veleta tiene una una serie de inconvenientes con con algunos tipos de suelos, los cuales van a ser desarrollados con otros tipos de ensayos los que brevemente detallaremos.

ENSAYO DE LA VELETA Y EL PENETROMETRO

1



2. REFERENCI REFERENCIA A S NORMA TI TIVAS VAS -

AASHTO T223 ASTM D2573 MTC E 122-2000

NORMAS ASTM D - 2573. Determina la resistencia al corte del suelo suelo en situ. El método consiste consiste en insertar una veleta dentro el suelo y hacerla rotar hasta que el suelo falle al corte. Este método es ampliamente usado en una grán variedad de exploraciones debido a su facilidad de empleo, no pueden obtenerse muestras para el laboratorio. Parámetros como la resistencia no drenada, son determinadas obteniendo el torque en el momento de la falla, la dimensiones de la veleta, vel eta, etc. La veleta puede avanzar grandes profundidades con tan solo presionarla contra el suelo, pero como la veleta debe poseer paredes delgadas para disminuir la disturbación del suelo entonces solo debe ser aplicada a suelos cohesivos suaves y medianamante suaves.


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3. OBJ ETIVO

OBJETIVO GENERAL: -

Determinar la resistencia del corte en suelos cohesivos y saturados.

OBJETIVOS ESPECIFICO -Manipular de manera factible el equipo y realizar la lectura correspondiente. -Conocer el aparato y la aplicación respectiva de este ultimo. -Realizar un informe concreto y preciso sobre el tema.

4. VENTAJ A S Y DESVENTAJ A S DEL ENSAYO:

VENTAJAS: -

Permite obtener la resistencia no drenada de arcillas. Equipo y ensayos muy sencillos. Permite medir la sensitividad In situ. Hay muchas experiencia con su uso.

DESVENTAJAS: -

Su uso se limita a suelos blandos , arcillas y limos con suv‹200 KPa. Es lento y se empleado bastante tiempo, tomando en cuenta que deberá realizarse por tramos de 76 cm. El resultado es afectado por lentes de arena.


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5. MA RCO CONCEPTUAL La veleta es un instrumento de laboratorio utilizado para determinar el parámetro de resistencia al corte no drenado de un suelo, tiene la ventaja de poder ser aplicado directamente en campo lo cual evita el transporte una muestra de suelo. En el caso de suelos compuestos de limo y arcilla en especial los de alta sensibilidad, el efecto de las alteraciones durante el ensayo pueden ser bastante considerables en lo que respecta a la confiabilidad de los resultados medidos en el laboratorio, por lo cual este instrumento proporciona información bastante aproximada. (1)

Figura 1: Extremo inferior de la Veleta.

El ensayo de corte con vel eta consiste básicamente en coloca r una veleta de cuatro hojas dentro del suelo inalterado, y en girarla des de la superf icie para determinar la fuerza de torsión necesaria para lograr que una superficie cilíndrica sea cortada por la veleta; con esta fuerza de corte se hal la, entonces, la

resistencia

unitaria

de

dicha


superficie.

Es

de 4



importancia básica que la fricción de la varilla de la veleta y la del aparato sea n tenidas en cuenta porque de otra manera, la fr icción s ería inadecua da mente registra da como res instancia del suelo. Las medidas de fricció n bajo condiciones que no implican carga, como cuando se emplea un vástago liso en lugar de la veleta, o una veleta que per mita alguna rotación libre de la varil la antes de

someterla a carga, son satisfactorias

únicamente cuando el giro sea aplica do mediante u n momento balancea do que no s e traduzca en empuje lateral. A medida que las fuerzas de torsión s e haga n más grand es durant e

un

ensayo, un empuje latera l en

el instrumento s e traducirá en un

incremento de fr icción no

considerado en las lecturas iniciales s in carga. No s e recomiendan instrumentos que produzcan empuj e lateral. La varilla de la veleta debe tener suficiente rigidez para que no sufra torsión bajo condiciones de carga plena, de lo contrario, s e deberá hacer una corrección al dibujarlas curvas de Momento vs. Rotación.

En la Figura 1 s e muest ran los d os t ipos de veleta s normalizadas por este ensayo. Cada una te ndrá cuatr o hojas perpend iculares entre s í, su altu ra será el doble del diámetro. La s dimens iones de la veleta deberá n ser las especifica das en la Tabla 1.


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Figura 1. Tipos de veletas Diámetro (D)

Altura (H)

Espesor de la lámina

Diámetro de la varil la de la Veleta mm

mm (p ulg. )

mm (p ulg. )

mm (p ulg. )

(p ulg. )

AX

38.1(1 1/2)

76.2 (3)

1.59 (0.0625)

12.7 (0.5)

BX

50.8 (2)

102 (4)

1.59 (0.0625)

12.7 (0.5)

NX

63.5 (2 ½)

127 (5)

3.18 (0.125)

12.7 (0.5)

101.6 mm (4") (b )

92.1 (3 5/8)

184 (7 1/4)

3.18 (0.125)

12.7 (0.5)

Tamaño del Revestimiento

Tabla 1. Dimensión es aconsejables


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La esc ogencia del tamaño de la ve leta está relaciona da directamente e co n la resistencia del suelo qu e se va a ensayar; para suelos más blandos el diámetro de la veleta deberá ser mayor. Varillas de extensión

– La veleta se deberá operar desde la superficie

conectándola con varillas de torsión, de acero. Estas varillas deberán ser de un diámetro tal, que no sea excedido su límite elástico cuando la veleta sea sometida a su capacidad plena. Si es necesario determinar curvas de momento vs. Rotación, es esencial calibrar las varillas de rotación antes de emplearlas. La magnitud del giro de la varilla (si lo hubiera) se deberá establecer en grados por metros por unidad de momento. Esta corrección se hace progresivamente más importante a medida que aumenta la profundidad; la calibración se deberá efectuar por lo menos hasta la profundidad máxima esperada, para el ensayo.

Las varillas de torsión se deber án ajusta r mu y bien, para evitar cualquier posibili dad que el ajuste del acople, ocur ra cuando s e aplique la r otación, a l ejecutar el ensayo. Si s e emplea revestim iento para la veleta , las varillas de torsi ón s e deberá n equipa r con cojin etes bien lubricados en los sitios donde ellas pasen a través del mismo. Estos cojinetes deberán estar provistos de sellos que eviten la entrada de sue lo en ellos. Las varil las de giro s e deberán gui ar de tal manera , que


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s e evite el desarrollo de fricción entre ellas y las paredes del revestimiento o de la perforac ión. La fu erza de g iro s e deberá aplicar a las var illas, qui enes, a la vez, la tra nsmiten a la veleta. La precisión de la lectu ra del giro deberá ser tal, que no produzca una variación mayor de ± 1.20 kPa (± 25 lb/pie²) en la

resistencia al corte.

Es preferible aplicar la torsión a la veleta mediante un engranaje de transmis ion. E n aus encia de éste, s e puede aplicar directamente el

giro mediante u na llave de torsión o algo equivalente, con su

correspondien te dispo sitivo de medic ión. La duración del ensayo s e deberá controla r de acuerdo con las ex i g enc ias ind icadas.

6. EQUIPOS Y HERRA MIENTA S IMAGEN: 01

DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

VELETA: La veleta se compone Lo giramos directamente de una carcasa, un para hallar la resistencia muelle, una aspa plana, y un eje rígido. ante e momento del suelo.

AUTOR: Mamani Chambi Víctor Raúl IMAGEN: 02

DESCRIPCION:


USO EN ENSAYO:

8



PALA: Herramienta de mano utilizada para excavar o mover materiales con cohesión relativamente pequeña.

Lo empleamos para limpiar nuestra área de trabajo y perfilar y retirar el material excedente de la calicata donde vamos realizar el ensayo.


DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

ESTACAS DE MADERA : Objeto largo y con una Lo introducimos a las punta afilada que se cuatro esquinas de la clava en el suelo para calicata para así poder hacer cercados.

cercar con facilidad la cinta

de

seguridad

alrededor de la calicata.


DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

CINTA DE SEGURIDAD: Cinta de señalización para aplicaciones temporales o permanentes para la protección y seguridad.

Para cercar alrededor de la calicata y así realizar el ensayo sin ningún inconveniente que pueda existir alrededor de la calicata.

AUTOR: Mamani Chambi Víctor Raúl


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7. PROCEDIMIENTO El ensayo de la veleta se inició con la realización de la limpieza respectiva de la calicata y la clasificación de los suelos, para luego así perfilar la base de la calicata (nivel

de desplante).

Seguidamente armamos la veleta introduciendo la varilla de amplificación en el corcho de la veleta y así determinar la profundidad q deberá introducirse dicha

∅ = 2, ya que

veleta, para esto hicimos la medición del diámetro de la varilla (

la profundidad a introducir seria cinco veces el diámetro de la varilla (H=10cm).


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Entonces procedimos a elegir un punto en la base de la calicata e introducimos la veleta en la base de la calicata con una profundidad de 10cm e iniciamos a girar la veleta generando momento (corte) con una velocidad (v=0.1°/s) en sentido horario, esto se hará hasta que el suelo deje de resistirse, claramente una de las manecillas de la veleta regresara a su lugar de inicio, entonces solo ahí se podrá hacer la lectura respectiva.


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Y así se fue repitiendo cuatro veces el mismo proceso teniendo en cuenta que cada punto elegido deberá estar distante del otro a unos 76cm y se tomó apunte los datos que se lectura en el ensayo para así realizar los cálculos respectivos

8. A NA L ISIS Y RESULTA DOS

 =  /

S = Resistencia al corte de la arcilla en kPa (kg/cm2) T = momento de giro. K = Constante que depende de la dimensión y de la forma de la veleta. 

Donde el valor de “K” es la siguiente f ormula.

IMAGEN 1 UNITEC


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  =  =  ∗   ∗ 2 + 6  Donde “c” es una constante del aparato del suelo del aparato que esta en función al diámetro y altura de la veleta, cuando “H= 2D” se calcula con la si guiente formula.

 = 76 ∗  ∗  Donde: S = Resistencia al corte de la arcilla en kPa Mmax = momento de giro (N-m)(kg-m). D = diámetro de la veleta (cm) H = Altura de la veleta.

Para calcular el resultado final del corte, solo se hace un promedio aritmético de lo determinado por las ecuaciones planteadas. DATOS DE LA VELETA Diámetro de la Veleta 2 cm D Altura de la veleta H 4 cm

DATOS N°

LECTURA (N/m)

1 2 3 4

68 41 43 13

OBTENIDOS EN CAMPO:


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 =  +  + …+  RESOLUCION Aplicando la primero formula:

 ∗      = 10 ∗ 2 ∗1 + 3  ∗ 4  2  = 10 ∗ 2 ∗ (1 + 3 2∗ 4) = 2.932 ∗ 10− 3 Ensayo 1

÷ 9.81 = 2.36∗ 10 /  = 6800 2.932 ∗ 10− Ensayo 2

÷ 9.81 = 1.425 ∗ 10 /  = 4100 2.932 ∗ 10− Ensayo 3

÷ 9.81 = 1.494 ∗ 10 /  = 4300 2.932 ∗ 10− Ensayo 4

÷ 9.81 = 4.51 ∗10 /  = 1300 2.932 ∗10− APLICANDO LA SEGUNDA FORMULA ENSAYO 1

 = 6800 ÷ 49.81 2 = 23.640 /  ∗ 2 ∗ 2 + 6 ENSAYO 2


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 = 4100 ÷ 49.81 2 = 14.253 /  ∗ 2 ∗ 2 + 6 ENSAYO 3

 = 4300 ÷ 49.81 2 = 14.949 /  ∗ 2 ∗ 2 + 6 ENSAYO 4

 = 1300 ÷ 49.81 2 = 4.519 /  ∗ 2 ∗ 2 + 6 N°

FECHA

PROFUND.

LECTURA

RESISTENCIA

(N/m)

AL CORTE

1

17/5/2017

1.20

68

2

17/5/2017

1.20

41

3

17/5/2017

1.20

43

4

17/5/2017

1.20

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PROMEDIO DE CORTE:


23.640 14.253 14.949 4.519 14.34 kg /cm 2

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9. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES 



El ensayo con la veleta se realizan únicamente en suelos cohesivos inalterados. La práctica del ensayo de la veleta son utilizados para suelos cohesivo blando y saturado, ya que si se realizan en otros suelos los resultados los resultados serán muy variables.

No deben realizarse con ningún suelo que permita el drenaje o que se dilate durante el ensayo como son las arenas y los limos, o en suelos donde encontremos piedras y otros materiales que hagan que el ensayo falle

RECOCOMENDACIONES: - Se recomienda trabajar e suelos cohesivos ya que el instrumento es para este tipo de suelos. - La base de la Calicata en la que se realice el ensayo, debe estar limpio ya que el ensayo se realiza en la base. - Se debe introducir con cuidado el instrumento de la veleta, porque podría deteriorarse.


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1. INTROD UCCION Los ensayos geotécnicos in situ(en citio) constituyen una serie de técnica variada e independiente con un objeto común : determinar las características fificas y mecánicas de los estratos que componen el suelo a través de parámetros medidos en el propio medio natural Los ensayos o pruebas de penetración son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de reconocimiento geotécnico. Constituyendo un método sencillo e intuitivo de apreciar la consistencia de un terreno : forzar la penetración de un elemento ,relacionado dicha consistencia con la aparición de la resistencia que opone el terreno a la hinca de este elemento .igualmente ,puede deducirse de esta forma la cota e aparición de la resistencia que opone el terreno la hica de este elemento. Igualmente, puede deducirse de esta forma la cota de aparición de estrato duro (por ejemplo ,el sustrato rocoso) por la imposibilidad de penetrar más allá de dicha profundidad. Con los datos de resistencia a la penetración que se obtiene en un ensayo de estas característica, es posible, gracias a la experiencia geotécnica que nos determinara el uso del penetrometro, establecer una serie de correlaciones para distintos tipos de suelos (arcillas ,suelos adhesivos)


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2. REFERENCIA S NORMA TIVAS NTP 339.159 ASTM D 3441 DIN 4094 NORMAS ASTM D-1558 Fue desarrollado en un principio para ser utilizado por el personal de campo encargado de comprobar visualmente la clasificación de los suelos. Existe una estrecha relación entre las lecturas proporcionadas por la escala del penetrómetro y el tipo de suelo. Escala de lectura directa en toneladas/pie cuadrado y en Kg./cm2. Pistón de carga en acero inoxidable, rectificado y pulido. Resorte calibrado y cuerpo del penetrómetro enchapado para su resistencia a la oxidación y larga duración. Estuche de transporte cómodo con enganche al cinturón. Pie adaptador opcional para realizar ensayos de materiales muy blandos.


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3. OBJ ETIVO

OBJETIVO GENERAL: -

Determinar la resistencia del suelo a través de un equipo de uso dinámico y ligero llamado 8penetrometro) , y a la vez ver la capacidad de soporte In situ.

OBJETIVOS ESPECIFICO -Conocer el manejo adecuado del equipo PENETROMETRO - Determinar la clase de suelo en la ciudad Universitaria.


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4. MA RCO TEORICO

ENSAYOS DE PENETRACIÓN Los ensayos o pruebas de penetración son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. (2) Constituyen un método sencillo e intuitivo de apreciar la consistencia de un terreno: forzar la penetración de un elemento, relacionando dicha consistencia con la aparición de la resistencia que opone el terreno a la hinca de este elemento. Igualmente, puede deducirse de esta forma la cota de aparición de estrato duro (por ejemplo, el sustrato rocoso) por la imposibilidad de penetrar más allá de dicha profundidad. (1) Con los datos de resistencia a la penetración que se obtienen en un ensayo de estas características, es posible, gracias a la experiencia geotécnica, establecer una serie de correlaciones para distintos tipos de suelo, con el fin de conseguir caracterizarlo geotécnicamente. Aunque su utilidad sea grande, particularmente en la determinación de la profundidad de las capas competentes o de rechazo en la hinca, dicha técnica de reconocimiento del terreno de la que se obtiene de forma indirecta las características y propiedades del terreno, ha de ser por f uerza de poca precisión. Esto hace que haya quien no considere estos métodos, auténticos ensayos "in situ", denominándolos más bien como pruebas de penetración, o directamente con el término de "penetró metro".


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Excepto un tipo de prueba de penetración (SPT), que se realiza exclusivamente en la ejecución de sondeos, el resto de penetrómetros constituyen en sí mismos una actividad separada y concreta entre las desarrolladas en una campaña de reconocimiento. La relativa rapidez y economía de ejecución respecto a la realización de sondeos, hace que sean muy utilizados. Hay que llamar la atención, sin embargo, de que su uso es la detección de capas estratigráficas del terreno ya conocidas y delimitadas por la ejecución previa de sondeos o por una gran experiencia local si la obra es de poca importancia. Por ello, su empleo debe ser el de complementar una campaña en la que se haya reali zado (o previsto realizar) un número de sondeos apropiado para la caracterización de los distintos niveles de terreno, y en absoluto el de constituir el sistema básico o principal de reconocimiento. Según la forma de aplicar la energía para la hinca del útil de penetración, las pruebas de penetración pueden clasificarse en: Penetrómetros dinámicos, en los que la energía se aplica mediante golpeo o impacto con una maza. Penetrómetros estáticos, en los que la energía de hinca se aplica mediante presión.

ENSAYO DE PENETRACIÓN CON EL CONO: Consiste en introducir en el terreno una serie de varillas cilíndricas con un cono en la base. Si el penetrómetro es estático las varillas serán empujadas a una velocidad constante mediante un aparato transmisor, si es dinámico se procederá al hinque y posterior sobrepresión sobre la cabeza.


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Se realizarán mediciones, de manera continua o a intervalos de profundidad determinados, de la resistencia a la penetración del cono.

ENSAYO DE PENETRACIÓN CON (SPT): Consiste en introducir un tomamuestras el interior de un sondeo realizado previamente determinando la resistencia del suelo a la penetración, al tiempo que permite obtener una muestra representativa para su identificación, aunque con su estructura


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5. EQUIPOS Y HER RA MIENTA S IMAGEN: 01

DESCRIPCION:

PENETROMETRO DE BOLSILLO: El penetro metro de bolsillo se compone de una carcasa, un muelle, una punta de penetración plana, un anillo deslizante y una escala.

USO EN ENSAYO:

Lo utilizamos en nuestro ensayo para calcular la capacidad portante de un suelo cohesivo blando y saturado


DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

PALA:

Lo empleamos para limpiar nuestra área de trabajo y perfilar y retirar el material excedente de la calicata donde vamos realizar el ensayo.

Herramienta de mano utilizada para excavar o mover materiales con cohesión relativamente pequeña. AUTOR: Mamani Chambi Víctor Raúl IMAGEN: 03

DESCRIPCION:


USO EN ENSAYO:

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ESTACAS DE MADERA : Objeto largo y con una Lo introducimos a las punta afilada que se cuatro esquinas de la clava en el suelo para calicata para así poder hacer cercados.

cercar con facilidad la cinta

de

seguridad

alrededor de la calicata.


DESCRIPCION:

USO EN ENSAYO:

CINTA DE SEGURIDAD: Cinta de señalización para aplicaciones temporales o permanentes para la protección y seguridad.

Para cercar alrededor de la calicata y así realizar el ensayo sin ningún inconveniente que pueda existir alrededor de la calicata.

AUTOR: Mamani Chambi Víctor Raúl


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6. PROCEDIMIENTO El ensayo del penemómetro se inició primero con la ubicación del anillo deslizante en cero. Después elegimos un cierto punto en la base de la calicata para introducir el penemómetro solo hasta la altura que indica el marcador, ubicado en el tubo inferior del penemómetro, para luego así extraer el penemoómetro y realizar la lectura correspondiente, esto se fue repetido cuatro veces tomando cuatro puntos distintos ubicados en la base de la calicata teniendo en cuenta que dichos puntos deberán distanciarse del punto anterior a unos 6cm.


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Finalmente con los datos recolectados se prosiguió a realizar los cálculos respectivos

7. A NA LISIS Y RESULTA DOS N

FECHA

PROF.

LECTURA

CAPACIDAD

kg/cm2

PORTANTE

1

17/05/2017

1.20

2.25

2.25

2

7/05/2017

1.20

1.8

1.8

3

7/05/2017

1.20

2.7

2.7

4

7/05/2017

1.20

2.90

2.90

PROMEDIO: CAPACIDAD PORTANTE=


2.4125 kg/cm2

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8. CONCL USIONES Y RECOMENDA CIONES CONCLUSIONES   

El penetrometro de bolsillo permiten realizar mediciones poco profundas. El penetrometro de bolsillo nos permite calcular la capcidad portante de un suelo cohesivo blando y saturado. Un penetrometro es un aparato que penetra en el suelo para recabar una serie de informacion directas e indirectas.

RECOCOMENDACIONE:   

- Se recomienda trabajar e suelos cohesivos ya que el instrumento es para este tipo de suelos. - La base de la Calicata en la que se realice el enayo, debe estar limpio ya que el ensayo se realiza en la base.

- Poner el anillo en cero, si no fuese así el resultado podría variar.


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B IB L IOG RA FÍA

1. ingenierocivilinfo.com. ingenierocivilinfo.com. [En línea] 18 de 8 de 2014. [Citado

el:

23

de

mayo

de

2017.]

http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/03/ensayo-de-la-veleta-determinar.html. 2. Jose, Harris. Shared.com. [En línea] 12 de junio de 2014. [Citado el: 24 de mayo

de

2017.]

http://www.4shared.com/folder/4AFWZ4Vk/Normas_UNE__De_HarrisJose_.ht ml.


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ensayo de la veleta

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