sistemas dsi para micropilotes diseño y construcción · unidad de negocio – construción y...
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Sistemas DSI para
micropilotes
Diseño y Construcción
Octubre, 20 del 2016
Ms. Ing. Swarton Del Aguila
Agenda
Presentación empresa
Información preliminar micropilotes
Consideraciones de diseño
Tipos de sistemas DSI
Sistemas Dywidag y GEWI®
Sistemas autoperforantes DYWI® Drill
Referencias
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DSI Historia
DSI es sinónimo de continua innovación desde 1865.
1865
1950
1979
2000
2005
2006
2011
DYWIDAG es fundada por los Ingenieros Eugen Dyckerhoff y Gottlieb Widmann
DYWIDAG comienza negocios de sistemas de construcción
DSI es fundada para establecer y expandir el negocio internacional de Pos-Tensados
DYWIDAG y sistemas geotécnicos DYWIDAG
DSI ingresa a la indsutria minera con la adquisición de compañias en Australia. Además
adquiere compañías en Norte América, Sur América y Sur Africa en los siguientes años.
DSI establece su unidad de tunelería con la adquisición de dos compañías lideres en el
mercado en Austria y Estados Unidos
DSI inicia en el negocio de Accesorios del Concreto con la adquisición de tres compañías
en Francia, posicionándose como el lider en el mercado. Después le siguió una
adquisición en Alemania.
El inversionista privado Triton se convierte en el principal accionista de DSI
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Un jugador verdaderamente global: DSI está presente en todos los continentes
Nuestro lema: Local Presence – Global Competence
DSI Entities Licensees, Agents, Partners
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Numerosos registros de patentes son prueba de nuestro
enfoque continuo en I + D!
Construcción
Post-Tensado
Geotecnia
Accesorios de
concreto
Obras
subterráneas
Minería
Tunelería
83 patentes básicas
193 patentes registradas en todo el mundo
5
88 patentes básicas
268 patentes registradas en todo el mundo
Unidad de negocio – Construción y Geotecnia
Visión General
DSI suministra sistemas geotécnicos en todo el mundo. Los mercados principales
son Europa Occidental, América del Norte, Central y del Sur, Oriente Medio y los
mercados seleccionados de Asia.
DSI ofrece sistemas geotécnicos completos que incluyen componentes como:
Anclajes de cables y de barras
Pernos para suelos y rocas
Micropilotes
Excavaciones
Estabilizacion de Taludes
DYWIDAG Bar Anchors
DYWIDAG Strand Anchors
DYWI® Drill Hollow Bar
THREADBAR®
DYWIDAG Rock Bolts & Soil Nails
GEWI® Piles
DYNA Force® Load Monitoring
System
Cimentaciones
Estructuras Hidraulicas y Marinas
Pilas de hierro dúctil
Tirantes
Acerca de
Principales
Productos
Aplicaciones
Donde
Marcas
Claves
Nuestros productos y sistemas geotécnicos ayudan a estabilizar los suelos y / o
asegurar una transferencia de cargas distribuida uniformemente en el suelo. Todos los
sistemas están disponibles para aplicaciones temporales, permanentes y semi-
permanentes.
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CSAM - Branches & Markets
7
Información preliminar micropilotes
Definición y proceso de trabajo.
• Características:
• Elementos de alta resistencia en diámetros
pequeños (entre 2’’ y 12’’) conformados por
acero y una lechada de cemento.
• Diseñados con el acero como principal
responsable de resistir la carga estructural.
• Trabajan principalmente por fuste, motivo por el
cual la inyección juega un papel fundamental.
• Elementos que trabajan a compresión y tensión.
• Proceso general de trabajo:
• Diseño preliminar.
• Micropilotes de prueba de verificación.
• Revisión de diseño de acuerdo a la prueba.
• Instalación de los micropilotes.
• Prueba de carga de trabajo.
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Información preliminar micropilotes
Principales ventajas de los micropilotes con sistemas DSI:
Capacidad de adaptación y aplicación
Posibilidad de realizar pruebas de carga antes de poner en servicio la estructura
Roscas robustas que soportan el transporte en zonas de difícil acceso
Sistemas de rosca continua que permiten trabajar a cualquier longitud para adaptarse a las características de
diseño particulares
La instalación se puede realizar con equipo livianos y en algunos casos transportados por helicóptero.
Mínimo impacto ambiental
Mejora de la eficiencia en el diseño
Rentabilidad
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Aplicaciones mas comunes
Ministerio de Fomento de España, Guía para el proyecto y ejecución de micropilotes en obras de carretera
Federal Highway Administration - FHWA, Micropile Design and Construction
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Consideraciones para diseño
Método de diseño para fundaciones de estructuras – FHWA 2005
Paso 1. Evaluar requerimientos del
proyecto y factibilidad de los micropilotes
Paso 2. Revisar la información disponible y
los datos geotécnicos.
Paso 3. Desarrollar combinaciones de
carga aplicable
Paso 4. Diseño Preliminar
Paso 5 y 6. Diseño estructural de las zonas
encamisada y no encamisada.
Paso 7. Revisión del diseño
Paso 8. Evaluar capacidad geotécnica
Paso 9. Estimar asentamientos
Paso 10. Diseño de la conexión
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Diseño de micropilotes
1163
Diseño preliminar: evaluación preliminar del sistema
• Determinar los requerimientos de carga.
• Evaluar la capacidad estructural del conjunto barra-lechada.
• Evaluar la capacidad geotécnica del micropilote.
• Espaciamiento.
• Longitud.
• Sección transversal.
• Selección del tipo de sistema.
Consideraciones para diseño
Evaluar la capacidad geotécnica del micropilote
• Establecer estrato de la zona de adherencia.
• Seleccionar el esfuerzo de adherencia último y calcular la longitud.
• Evaluar la capacidad a la compresión del grupo de micropilotes.
• Evaluar la capacidad al arranque del grupo de micropilotes.
• Longitud de los micropilotes.
• Sección transversal de los micropilotes.
• Selección del tipo de micropilote.
Estimar los asentamientos
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 50 100 150
pil
e h
ead
sett
lem
en
t (m
m)
Axial load (kN)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 5 10 15
so
il d
isp
lacem
en
t (m
m)
Radial distance from pile axis (m)
At the pile head
At the pile base
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Consideraciones para diseño
Diseño de la conexión
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Pruebas de carga
• Compresión:
ASTM D1143 – Duración de la
prueba ≈ 1/2 día.
• Tensión:
ASTM D3689 – Rápido y
estándar.
• Laterales:
D3966 – Estándar y ASTM
cíclico.
dependiendo de las necesidades del Se pueden realizar varios tipos de pruebas
proyecto:
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Pruebas de carga
Pruebas de verificación:
• Permiten optimizar los diseños de la
fundación para disminuir riesgos y costos.
parámetros
la extracción
• Verificación de los
geotécnicos (resistencia a
real).
• Verificación del cumplimiento del tipo de
inyección.
• Revisar asentamientos admisibles.
• Evaluar la capacidad a la compresión del
grupo de micropilotes (cargas totales).
• Evaluar la capacidad al arranque del
grupo de micropilotes (sólo se considera
la resistencia del acero).
la sección • Calcular la longitud y
transversal requeridas.
• Selección del tipo de sistema.
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Pruebas de carga
Términos de acuerdo al manual de la FHWA.
Prueba de carga de trabajo
Micropilotes cargados para verificar
que lo realizado en el trabajo cumpla
con lo especificado (debe hacerse al
5% de los micropilotes).
Típicamente se realizan múltiples
pruebas muy rápidamente.
Pruebas a tensión o compresión
dependiendo de la aplicación.
Se debe llevar a 1,6 veces la carga de
trabajo.
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Sistemas DSI para micropilotes
GEWI® Piles: el sistema de micropilotes Dywidag
GEWI® Pile es un micropilote perforado con núcleo de acero
conformado por una barra GEWI® o Dywidag de alta
resistencia de rosca continua. El núcleo de acero está
recubierto por una inyección de lechada la cual actúa tanto
como protección contra la corrosión como medio de
transferencia de carga al suelo o roca.
DYWI® Drill: sistema de micropilotes de barras huecas
autoperforantes. El sistema lo completa una broca de un único
uso.
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Tipos de sistemas para micropilotes
Sistemas tipo GEWI® y Dywidag
• Barras macizas de acero de alta resistencia de rosca continua y robusta.
• Accesorios: tuercas, platinas y acoples.
• Longitudes de 11,8m de fábrica con posibilidad de ser cortadas a cualquier
longitud. Unión a través de acoples.
22
Sistema tipo GEWI®
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Perforación e instalación sistemas Dywidag y GEWI®
Consideraciones preliminares – Diámetro mínimo
Diámetros mínimos de perforación para micropilotes de una (1) sola barra en mm.
Diámetro de la barra
Micropilote sin protección a la corrosión o simple
Micropilote con doble protección a la corrosión
Sin acoples Con acoples Sin acoples Con acoples
32 70 90 95 105 36 75 100 95 105 50 85 115 140 150
2246
Protección contra la corrosión Dywidag y GEWI®
Para los micropilotes sometidos a compresión únicamente, se acepta como medida de protección contra la
corrosión el concepto de acero de sacrificio, el cual consiste en descontar parte de la sección del acero de
la barra que se supone se degradará de acuerdo al tiempo de vida útil de la estructura y la agresividad del
terreno. Para los micropilotes con barras GEWI® se consideran los siguientes valores:
Pérdida de diámetro (mm)
Ambiente 60 años 120 años
No Agresivo 0.8 1.4
Medianamente agresivo 1.5 2.5
Agresivo 2.8 4.9
3217
Protección contra la corrosión sistemas Dywidag y GEWI®
3228
En caso de que no se desee descontar esta fracción de acero en el diseño o los micropilotes se encuentren
sometidos en algún momento a cargas de tracción o alternantes, se pueden considerar otros mecanismos
de protección contra la corrosión.
SCP (Simple Corrosion
Protection): Consiste en cubrir la
superficie de la barra con una
capa de pintura epóxica.
DCP (Double Corrosion
Protection): Consiste en cubrir la
barra con una vaina corrugada y
una inyección de lechada entre
estas.
Galvanización: Con este
tratamiento se retrasa la acción
de la corrosión y se aumenta la
vida de servicio del elemento así:
20 años en medios no agresivos,
10 años en medianamente
agresivos y 6 años en agresivos.
Sistemas Dywidag y GEWI®: inyección
La inyección se realiza mediante una línea de inyección paralela a la barra. Esta inyección puede hacerse
unitaria o repetitiva mediante el uso de tuberías con válvulas y obturadores. Las inyecciones repetitivas y
repetitiva y selectiva permiten incrementar los valores de adherencia entre el micropilote y el terreno y de
esta forma aprovechar toda la resistencia del elemento. Esta puede realizarse a través de una única línea
de inyección o de múltiples líneas de inyección.
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Tipos de sistemas para micropilotes
Sistema tipo DYWI® Drill
• Sistema autoperforante con broca de un solo uso.
• Barras huecas de acero de alta resistencia de rosca continua y robusta.
• Accesorios: brocas (10 tipos diferentes), tuercas, platinas y acoples.
• Longitudes de 3m y 4m de fábrica. Unión a través de acoples.
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Micropilotes Autoperforantes DYWI DRILL
Sistema autoperforante de barra hueca y broca de un solo uso DYWI®DRILL
*
31
*
* En stock permanente
Proceso constructivo
Sistema tipo DYWI® Drill
•Perforación, instalación de la barra e
inyección simultanea*. Ideal un equipo
roto percusor (con martillo en cabeza).
*La inyección se puede realizar de forma
simultanea con la perforación o al final de la
misma.
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Diámetros de perforación por tipo de terreno
Estudio realizado por DSI en Europa
33
Protección contra la corrosión DYWI® Drill
3334
Para el sistema DYWI® Drill, en micropilotes que se encuentran únicamente a
compresión, se considera el mismo concepto de acero de sacrificio que para las
barras GEWI®, sin embargo, la pérdida de sección es mayor que para estas últimas
considerando un elemento con la misma capacidad de carga, ya que el área en
contacto es superior al tratarse de un elemento tubular.
Inyección DYWI® Drill
3306
A diferencia del sistema tipo GEWI® con este sistema no es posible ejecutar inyecciones repetitivas o
repetitivas selectivas con la misma eficiencia. Se recomienda para mejorar la adherencia la inyección
simultánea o el uso de acoples de inyección.
Micropilotes DYWI® DRILL – Proceso de inyección
manual o La instalación Autoperforante se puede realizar de manera
semiautomática, dependiendo del equipo de perforación disponible.
Características:
La perforación e inyección en
un solo paso garantizan una
mezcla óptima con grava
suelta o suelo inestable
Infiltración del medio de
inyección en el suelo
circundante
Distribución mejorada y
uniforme del medio de
inyección en toda la longitud
de instalación
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Micropilotes DYWI® DRILL – Proceso de inyección
Instalación Autoperforante e inyección posterior
Características:
El acero de perforación es el
mismo acero de refuerzo lo
que hace mas ágil el proceso y
evita la necesidad de
encamisar
La inyección se realiza a
través de la perforación
central por lo que no se
requiere línea de inyección
adicional
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Perforación e instalación
1389
Líneas de equipos TEI
Accesorios de perforación
Perforadores acceso limitado
Componentes perforación
Instalación con equipo MP
2400
Sistema DYWI® Drill: perforación e instalación
Inyección
inyectar
con la
Adapatador de
Rotatoria: permite
simultaneamente
perforación
La instalación se debe realizar con equipos de perforación preferiblemente
con martillo en cabeza.
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Sistema DYWI® Drill: Aplicaciones para Micropilotes
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Sistema DYWI® Drill: Influencia Micropilotes en taludes
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Sección sin refuerzo:
Sistema DYWI® Drill: Influencia Micropilotes en taludes
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Sección con refuerzo de cortina de micropilotes:
Referencias – Suramérica – Colombia
Aplicación – Puertos
Micropilotes autoperforantes para anclar un puerto
en Barranquilla
El Puerto Compas en Barranquilla, Colombia, requería
una ampliación como parte del plan de expansión de sus
propietarios. A la orilla del Río Magdalena, el puerto tenía
un limitante de espacio para utilizar un sistema de
anclajes convencional. Por ese motivo se llevó a cabo
una línea de micropilotes a tensión y a compresión con
sistemas R38-550 y R51-800 respectivamente. Los
micropilotes están embebidos en una viga que a la vez
se amarró a través de unos tensores con barras
DYWIDAG 32 que fueron unidos a un tablestacado.
con barras
autoperforantes R38-550 en longitudes entre 16 y 18
metros. Suministro de 70 micropilotes con barras
autoperforantes R51-800 de 15 metros. Suministro de
barras DYWIDAG de Ø 32mm para los tensores.
i Servicios DSI
Suministro de 70 micropilotes
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Referencias – Norteamérica – EE.UU.
Aplicación – Rehabilitación y refuerzo
20 turbinas eólicas estabilizados con micropilotes
en Texas
En los Estados Unidos, se siguen construyendo turbinas
eólicas para generar energía. Además de los problemas
de la ingeniería mecánica, se debe solucionar el
problema técnico del anclaje de las torres en el suelo. En
uno de estos sistemas de anclaje, se utilizan anillos
doblemente concéntricos de barras verticales como
anclajes de suelo y pernos de suelo para las torres en
acero. Este sistema patentado es económico y rápido.
Sin embargo, algunas de estas fundaciones fallaron y
tuvieron que ser reparados con pilotes GEWI®. La razón
para el fallo era la resistencia pasiva a la compresión
generada por la oscilacion de las torres eólicas, a la que
las capas superiores del suelo no podían resistir. Por
eso, se instalaron 12 micropilotes con 3 barras GEWI®
alrededor de cada turbina eólica.
Servicios DSI
Suministro de 240 micropilotes en longitudes de 13,7 m,
Ø 63,5 St 555/700 (Grade 80); suministro de chapas
distanciadoras ranuradas y de distanciadores
i
46
Referencias – APAC – Corea
Aplicación – Obras comerciales e industriales
Anclajes permanentes GEWI® estabilizan
moderna central eléctrica en Incheon City
La central de coque Youngheung en Incheon City, cerca
de Seúl, Corea del Sur, fue construida para asegurar el
suministro de energía para la region de Chungnam.
Para estabilizar las cimentaciones de los secciones 5 y
6, DSI Corea suministró anclajes permanentes GEWI® de
doble protección anticorrosiva. Los anclajes fueron
diseñados como anclajes pasivos podiendo compensar
tanto fuerzas de tracción como fuerzas de compresión
de manera excelente.
En el marco de los trabajos de cimentación para las
secciones 5 y 6, se instalaron 336 anclajes permanentes
GEWI® con doble protección anticorrosiva en longitudes
de 8 m.
Servicios DSI
Producción y suministro de 336 anclajes permanentes
GEWI® de doble protección anticorrosiva.
i
47
Referencias – APAC – Nueva Caledonia
Aplicación – Obras comerciales e industriales
DSI suministra pilotes GEWI® para una de las más
grandes minas del mundo en el Pacífico del Sur
El proyecto Koniambo Nickel en Nueva Caledonia es un
proyecto mayor en el que se explota níquel. Se
excavaron 7 millones de m³ de tierra para este proyecto.
Para el desarrollo de los anclajes tesados permanentes
y de los micropilotes necesarios para la construcción de
la fábrica metalúrgica y de la central eléctrica, DSI
Australia colaboró estrechamente con la empresa
general.
En total, DSI Australia suministró 100 micropilotes
GEWI®, Ø 63,5 mm, así como más de 1.040 anclajes
permanentes GEWI® con doble protección anticorrosiva,
Ø 63,5 mm.
Servicios DSI
Suministro de 100 micropilotes GEWI®, Ø 63,5 mm y de
1.040 anclajes permanentes GEWI® con doble
protección anticorrosiva, Ø 63,5 mm
i
48
Referencias – EMEA – Canadá
Aplicación - Fundaciones
Barras Dywidag controlan subpresiones en Canadá
En el verano del año 2000 inició la expansión de la
planta Guelph para el tratamiento de aguas residuales.
La capacidad en el nivel terciario se amplió a 64 millones
de litros por día. La propuesta alternativa por DSI
Canadá para evitar el levantamiento fue el suministro de
anclajes DYWIDAG revestidos con epoxi para la
construcción de los clarificadores primarios, tanque de
aireación y clarificador final.
Servicios DSI
Suministro e instalación de 1,750 anclajes de 3,7m de
longitud.
i
50
Referencias – EMEA – Países Bajos
Aplicación – Trabajos de cimentación
Pilotes GEWI® estabilizan conexión de autopista
importante en Holanda
La autopista A4 es una conexión importante entre
Amsterdam y Den Haag que se está ampliando. El
proyecto también incluye la construcción de dos
acueductos. El primer acueducto se ubica al lado del
canal Ringvaart. DSI Países Bajos suministró unos
1.500 pilotes GEWI® para esta parte del proyecto.
Acutalmente también se están realizando los trabajos en
la primera parte del segundo acueducto en el río Oude
Rijn. Debido a la napa freática y para proteger la
autopista de las fuerzas de subpresión, DSI suministró
8.500 pilotes GEWI®.
Servicios DSI
Suministro de 10.000 pilotes GEWI® con 20.000 anclajes
i
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Referencias – EMEA – Países Bajos
Aplicación – Trabajos de cimentación
Protección eficaz contra fuerzas de subpresión
mediante pilotes GEWI® en el túnel Sluiskil
El nuevo túnel Sluiskil permite la circunnavegación de un
puente giratorio sobrecargado. Las rampas de acceso y
salida para el túnel se realizan en zanjas que también
sirven como galerías de arranque y de destino para la
perforadora de túnel utilizada.
Los fondos de hormigón debajo de la napa freática
debieron ser estabilizados contra fuerzas de subpresión
a causa de las altas presiones de agua. DSI produjó y
suministró un total de 999 pilotes GEWI® con placas de
anclaje. Para anclar las pantallas de tablestacas, DSI
también suministró 279 anclajes de torones DYWIDAG
temporales en longitudes de 36 m y 29 anclajes de barra
DYWIDAG desmontables, 47 WR en longitudes de 56 m.
Servicios DSI
Producción y suministro de 999 pilotes GEWI®, Ø 63,5
anclajes de cable
anclajes de barra
mm, con vaínas especiales;
DYWIDAG temporales y 29
DYWIDAG, 47 WR
i
55
Referencias – EMEA – Países Bajos
Protección eficaz contra fuerzas de subpresión mediante pilotes GEWI® en el túnel
Sluiskil
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Referencias – EMEA – Países Bajos
Protección eficaz contra fuerzas de subpresión mediante pilotes GEWI® en el túnel
Sluiskil
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Referencias de micropilotes GEWI® Piles
Mall comercial Concepción - Chile Instalación industrial - Chile
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Referencias – Sudamérica – Perú
Aplicación – Trabajos de Cimentación
Micropilotes Planta Minera – GEWI® 50mm - TOQUEPALA.
Servicios DSI
.
i
900 ml de Barrass GEWI®, Ø 50 mm, incluyendo accesorios incluido la protección epoxica.
Se tuvo que aumentar la profundidad de cimentación debido a rellenos en un sector de la Mina. Se planteo la solución de micropilotes de 300mm con refuerzo de una barra Gewi® 50mm. Ademas tuvieron proteccion SCP.
Referencias de micropilotes DYWI® Drill
2528
Fundaciones para subestación eléctrica - Londres
Referencias de micropilotes en líneas de transmisión
2539
“Micropile foundation design minimizes enviromental impact for Southern California Edison Project”.
Foundation Drilling. Nov/Dic. 2012
Línea de transmisión de 500 kV a través de terrenos manejados por el Servicio Forestal de los Estados Unidos.
Referencias de micropilotes en líneas de transmisión
2640
“Micropile foundation design minimizes enviromental impact for Southern California Edison Project”.
Foundation Drilling. Nov/Dic. 2012
Se utilizaron equipos livianos para ser transportados por helicópteros. Se ejecutaron un total de 224 fundaciones con micropilotes en diversos tipos de terrenos.
Local Presence – Global Competence
Ms. Ing. Swarton Del Aguila S.
E_mail: [email protected]
Teléfono: 224-5454
¡Muchas Gracias!