ponencia-cimentaciones-en-arena

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UNIDAD 4UNIDAD 4
SELECCISELECCIÓÓN DEL TIPO DE CIMENTACION Y N DEL TIPO DE CIMENTACION Y 
BASES PARA EL PROYECTOBASES PARA EL PROYECTO
CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y 
LIMO NO PLASTICOLIMO NO PLASTICO
COLEGIO OFICIAL DE ARQUITECTOS DE CADIZ
Enrique Vazquez Vicente
Prof. Asoc. Universidad de Sevilla
TALLER 2. ESTRUCTURAS
Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Suelos granulares o sin cohesiSuelos granulares o sin cohesióón o gruesos:n o gruesos:
Suelos con partSuelos con partíículas de tamaculas de tamañño superior a 0,06 mm.o superior a 0,06 mm.
Es el tamaEs el tamañño a partir del que los granos son visibles.o a partir del que los granos son visibles.
Son las gravas y las arenas.Son las gravas y las arenas.
Suelos cohesivos o coherentes o finos:Suelos cohesivos o coherentes o finos:
Suelos con partSuelos con partíículas de tamaculas de tamañño inferior a 0,06 mm.o inferior a 0,06 mm.
Son los limos y las arcillas.Son los limos y las arcillas.
CohesiCohesióón:n: Resistencia al corte del terreno cuando la presiResistencia al corte del terreno cuando la presióón n 
normal efectiva es nula.normal efectiva es nula.
Los suelos granulares y los coherentes tienen diferentes Los suelos granulares y los coherentes tienen diferentes 
comportamientos en muchos aspectos. Por eso la meccomportamientos en muchos aspectos. Por eso la mecáánica del nica del 
suelo da mucha msuelo da mucha máás importancia a la clasificacis importancia a la clasificacióón de suelos n de suelos 
segsegúún el taman el tamañño de las parto de las partíículas que segculas que segúún el origen.n el origen.
DEFINICIONES CONTENIDAS EN EL CTE
Grava: FracciGrava: Fraccióón de suelos cuyas partn de suelos cuyas partíículas tienen un tamaculas tienen un tamañño o 
comprendido entre 2 comprendido entre 2 mmmm y 60 mm. Fina hasta 6 y 60 mm. Fina hasta 6 mmmm; media ; media 
hasta 20 hasta 20 mmmm; gruesa por encima de 20 mm.; gruesa por encima de 20 mm.
Arena: FracciArena: Fraccióón de suelo cuyas partn de suelo cuyas partíículas tienen un tamaculas tienen un tamañño o 
comprendido entre 0,06 comprendido entre 0,06 mmmm y 2 mm. Fina hasta 0,2 y 2 mm. Fina hasta 0,2 mmmm; ; 
media hasta 0,6 media hasta 0,6 mmmm; gruesa por encima de 0,6 mm.; gruesa por encima de 0,6 mm.
Limo:Limo: FracciFraccióón de suelo cuyas partn de suelo cuyas partíículas pasan por el tamiz 0,06 culas pasan por el tamiz 0,06 
UNE y son de tamaUNE y son de tamañño superior a 0,002 mm. Si se pueden o superior a 0,002 mm. Si se pueden 
determinar unos ldeterminar unos líímites plmites pláástico y lstico y lííquido su comportamiento quido su comportamiento 
es similar al de las arcillas. Si no se puede determinar su es similar al de las arcillas. Si no se puede determinar su 
plasticidad su comportamiento es similar al de plasticidad su comportamiento es similar al de lasarenaslasarenas..
Arcillas: FracciArcillas: Fraccióón de suelo con las partn de suelo con las partíículas de tamaculas de tamañño inferior a 0,002 o inferior a 0,002 
mmmm y en las que se las puede determinar un ly en las que se las puede determinar un líímite plmite pláástico y stico y 
un lun líímite lmite lííquido.quido.
TIPOS DE SUELO SEGÚN CTE
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
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Suelo cohesivoSuelo cohesivo: Cuando la proporci: Cuando la proporcióón en el peso del contenido de finos n en el peso del contenido de finos 
que tengan plasticidad es igual o superior al 35%.que tengan plasticidad es igual o superior al 35%.
Suelo granularSuelo granular: Cuando la proporci: Cuando la proporcióón en peso del contenido de arenas y n en peso del contenido de arenas y 
gravas es mayor del 65%.gravas es mayor del 65%.
DEFINICIONES CONTENIDAS EN EL CTE
Los suelos casi siempre tienen partLos suelos casi siempre tienen partíículas de tamaculas de tamañños diferentes. Las os diferentes. Las 
partpartíículas que mculas que máás influyen en el comportamiento del suelo son las ms influyen en el comportamiento del suelo son las máás s 
finas.finas.
CTE DBCTE DB--SESE--C (art. 2.1) El comportamiento de la cimentaciC (art. 2.1) El comportamiento de la cimentacióón debe n debe 
comprobarse frente a la capacidad portante (Resistencia y comprobarse frente a la capacidad portante (Resistencia y 
estabilidad) y la aptitud al servicio. A estos efectos se distinestabilidad) y la aptitud al servicio. A estos efectos se distinguirguiráá, , 
respectivamente, entre estados lrespectivamente, entre estados líímites mites úúltimos y estados lltimos y estados líímites de mites de 
servicio.servicio.
Estados lEstados líímites mites úúltimos (4.2.2.1)ltimos (4.2.2.1)
HundimientoHundimiento
DeslizamientoDeslizamiento
VuelcoVuelco
Estabilidad GlobalEstabilidad Global
Capacidad estructural del cimientoCapacidad estructural del cimiento
Estados LEstados Líímites de servicio (4.2.2.2)mites de servicio (4.2.2.2)
Los movimientos del terreno serLos movimientos del terreno seráán admisibles para el edificio a construirn admisibles para el edificio a construir
Los movimientos inducidos en el entorno no afectarLos movimientos inducidos en el entorno no afectaráán a los edificios n a los edificios 
colindantescolindantes
CRITERIOS DE DIMENSIONADO
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TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Figuras tomadas de: “Principios de ingeniería de Cimentaciones” Braja M. Das. 4ª Edicion. International Thomson Editores. 
TIPOS DE FALLA EN EL SUELO
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Figuras tomadas de: “Principios de ingeniería de Cimentaciones” Braja M. Das. 4ª Edicion. International Thomson Editores. 
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Tabla tomada de: “Geotecnia y Cimientos III. 1ª Parte” Jiménez Salas, J.A. Editorial Rueda. 
Tabla tomada del CTE
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Figuras tomadas de: “Ingeniería de Cimentaciones” Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999 
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MODELO DE TERZAGHI
Figura tomada de: “Ingeniería de Cimentaciones” Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999 
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Modelo de Modelo de TerzaghiTerzaghi (1943)(1943)
Modelo de Modelo de MeyerhofMeyerhof (1963)(1963)
FormulaciFormulacióón CTE (art. 4.3.2.1)n CTE (art. 4.3.2.1)
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CALCULO SIMPLIFICADO SEGÚN CTE
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Si tomamos la expresiSi tomamos la expresióón de n de TerzaghiTerzaghi::
Y la expresamos de forma:Y la expresamos de forma:
Para un factor de seguridad F:Para un factor de seguridad F:
Para un valor particular Para un valor particular DfDf / B y un deposito de / B y un deposito de 
arena dado, la expresiarena dado, la expresióón dentro de los corchetes n dentro de los corchetes 
es constante. Ases constante. Asíí, la relaci, la relacióón entre el ancho de la n entre el ancho de la 
zapata y la presizapatay la presióón neta del suelo n neta del suelo qqaa para un para un 
factor de seguridad dado, puede expresarse por factor de seguridad dado, puede expresarse por 
medio de grmedio de grááficas.ficas.
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Figura tomada de: “Ingeniería de Cimentaciones” Peck, Hanson & Thornburn. Editorial Limusa. 1999 
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Si tomamos la expresiSi tomamos la expresióón de n de TerzaghiTerzaghi::
Vemos que para Vemos que para suelos sin cohesisuelos sin cohesióónn: : c c = 0= 0
Por lo que Por lo que qquu depende de la profundidad y del ancho de la cimentacidepende de la profundidad y del ancho de la cimentacióónn. . 
Por el contrario para Por el contrario para suelos coherentessuelos coherentes: : ØØ = 0= 0..
Para este valor de Para este valor de ØØ, N, Nγγ = 0.= 0.
Por lo que Por lo que qquu no depende del ancho de la cimentacino depende del ancho de la cimentacióónn. . 
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PARAMETROS A EMPLEAR EN EL CÁLCULO
CTE DBCTE DB--SESE--C (art. 4.2.3.1) Para la verificaciC (art. 4.2.3.1) Para la verificacióón del estado ln del estado líímite mite 
úúltimo frente al hundimiento en suelos serltimo frente al hundimiento en suelos seráá necesario contar con necesario contar con 
una estimaciuna estimacióón fiable de la resistencia al corte caractern fiable de la resistencia al corte caracteríística de las stica de las 
unidades geotunidades geotéécnicas relevantes. Dicha resistencia vendrcnicas relevantes. Dicha resistencia vendráá
expresada, en texpresada, en téérminos de tensiones efectivas, por el rminos de tensiones efectivas, por el áángulo de ngulo de 
rozamiento interno (rozamiento interno (φφ’’) y la cohesi) y la cohesióón (cn (c’’), preferiblemente ), preferiblemente 
obtenidos mediante ensayos de corte obtenidos mediante ensayos de corte triaxialestriaxiales (CU (CU óó CD). No CD). No 
obstante, se podrobstante, se podráá recurrir a las siguientes simplificaciones:recurrir a las siguientes simplificaciones:
En suelos granulares limpios y sin cohesiEn suelos granulares limpios y sin cohesióón que no contengan mn que no contengan máás de s de 
un 30% en peso de partun 30% en peso de partíículas de mculas de máás de 20 s de 20 mmmm de dide diáámetro, se metro, se 
podrpodráá estimar el estimar el áángulo de rozamiento interno a partir de mngulo de rozamiento interno a partir de méétodos todos 
indirectos tales como el golpeo del ensayo SPT o la resistencia indirectos tales como el golpeo del ensayo SPT o la resistencia por la por la 
punta del punta del penetrpenetróómetrometro estestáático, tico, qcqc segsegúún la tabla 4.1 (Figura D.1).n la tabla 4.1 (Figura D.1).
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
CORRELACIONES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS GEOTÉCNICOS
CTE DB-SE-C
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EJEMPLOEJEMPLO
ESTADOS LIMITES DE SERVICIO
4.2.3.2 Estados límite de servicio
1. Para la verificación de los estados límite de servicio será necesario contar con parámetros 
representativos de la deformabilidad del terreno. Normalmente dependerán del tipo de terreno en 
estudio y del método seleccionado para la estimación de asientos (véase apartado 4.4).
2. En la estimación de asientos diferenciales, dependiendo del tipo estructural se debe prestar 
especial atención a las consideraciones incluidas en el apartado 4.2.1.2.
3. En el caso en que el tipo de terreno haga prever asientos diferidos a largo plazo será necesario 
llevar a cabo un estudio específico sobre la magnitud de los asientos y el tiempo que tardarán en 
producirse.
4. En situaciones de poco riesgo en las que exista experiencia local abundante, la comprobación de 
los estados límite de servicio puede no requerir más información del terreno, aparte de las 
comprobaciones de los perfiles geotécnicos, que las condiciones hidrogeológicas y las 
propiedades índice básicas, necesarias para asegurar la similitud del caso considerado y los 
casos sobre los que se tiene experiencia. En cualquier caso, cuando se utilice este procedimiento 
para avalar la seguridad de la cimentación en estudio, debe dejarse constancia explícita de los 
parámetros geotécnicos, solicitaciones sobre la cimentación y tipos de cimiento.
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ESTADOS LIMITES DE SERVICIO
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Cuando la superficie del terreno sea marcadamente horizontal (peCuando la superficie del terreno sea marcadamente horizontal (pendiente ndiente 
inferior al 10%), la inclinaciinferior al 10%), la inclinacióón con la vertical de la resultante de las acciones n con la vertical de la resultante de las acciones 
sea menor del 10% y se admita la produccisea menor del 10% y se admita la produccióón de asientos de hasta 25 n de asientos de hasta 25 mmmm, , 
la la presionpresion vertical admisible de servicio podrvertical admisible de servicio podráá calcularse mediante las calcularse mediante las 
expresiones del art. 4.3.3 basadas en el golpeo Nexpresiones del art. 4.3.3 basadas en el golpeo NSPTSPT..
Para estimar el asiento en suelos granulares con una proporciPara estimar el asiento en suelos granulares con una proporcióón en peso de n en peso de 
partpartíículas de mas de 20 culas de mas de 20 mmmm inferior al 30%, podrinferior al 30%, podráá utilizarse las expresiones utilizarse las expresiones 
de de BurlandBurland y y BurbidgeBurbidge del anejo F.1.2.2del anejo F.1.2.2
Para suelos granulares con una proporciPara suelos granulares con una proporcióón en peso de partn en peso de partíículas de mas de culas de mas de 
20 20 mmmm superior al 30%, el anejo F.1.2.3 recomienda el uso de superior al 30%, el anejo F.1.2.3 recomienda el uso de 
formulaciones elformulaciones eláásticas. En estos casos, el modulo de elasticidad debersticas. En estos casos, el modulo de elasticidad deberáá
ser obtenido mediante ensayos o estar basados en correlaciones (ser obtenidomediante ensayos o estar basados en correlaciones (tabla tabla 
D.23) segD.23) segúún la importancia del edificio.n la importancia del edificio.
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PresiPresióón de vertical admisible de servicio (art. 4.3.3)n de vertical admisible de servicio (art. 4.3.3)
RESUMEN TENSION ADMISIBLE EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES 
EN TERRENO GRANULAR
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PresiPresióón de hundimiento (art. 4.3.2.1)n de hundimiento (art. 4.3.2.1)
PresiPresióón de vertical admisible de servicio (art. 4.3.3)n de vertical admisible de servicio (art. 4.3.3)
En suelos granulares, la presiEn suelos granulares, la presióón vertical admisible de servicio suele n vertical admisible de servicio suele 
encontrarse limitada por condiciones de asiento, mencontrarse limitada por condiciones de asiento, máás que por s que por 
hundimiento.hundimiento.
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PresiPresióón admisible (rama inclinada, por hundimiento)n admisible (rama inclinada, por hundimiento)
Presiones en zapatas poco profundas sobre arena D/B=1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50
B (m)
qa
dm
 (K
N
/m
²)
N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40
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PresiPresióón admisible (rama inclinada, por hundimiento)n admisible (rama inclinada, por hundimiento)
Presiones en zapatas poco profundas sobre arena. D/B=0,50
0
100
200
300
400
500
600
700
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50
B (m)
qa
dm
 (K
N
/m
²)
N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
PresiPresióón admisible (rama inclinada, por hundimiento)n admisible (rama inclinada, por hundimiento)
Presiones en zapatas poco profundas sobre arena. D/B=0,25
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,10 2,30 2,50
B (m)
qa
dm
 (K
N
/m
²)
N=5 N=10 N=15 N=20 N=30 N=40 N=50
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
EJEMPLOEJEMPLO
NNd,Ad,A = 250 KN= 250 KN
NNd,Bd,B = 440 KN= 440 KN
NNSPTSPT = 25= 25
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Debido al gran tamaDebido al gran tamañño de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridado de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridad
contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es siempre muy grande.siempre muy grande.
Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de la losa, con lo que puede la losa, con lo que puede 
afectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casoafectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casos contar con la rigidez de s contar con la rigidez de 
estos estratos que pudieran ser muy compresibles.estos estratos que pudieran ser muy compresibles.
LOSAS
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Debido al gran tamaDebido al gran tamañño de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridado de las losas comparado con las zapatas, el factor de seguridad
contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es contra una falla por capacidad de carga de la arena inferior es siempre muy grande.siempre muy grande.
Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de Sin embargo, el bulbo de presiones adquiere las proporciones de la losa, con lo que puede la losa, con lo que puede 
afectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casoafectar a suelos bastante profundos. Es importante en estos casos contar con la rigidez de s contar con la rigidez de 
estos estratos que pudieran ser muy compresibles.estos estratos que pudieran ser muy compresibles.
LOSAS
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Existen diversas teorExisten diversas teoríías para correlacionar as para correlacionar 
el modulo de balasto en placa de carga de el modulo de balasto en placa de carga de 
30x30 30x30 cmcm con el modulo a aplicar para el con el modulo a aplicar para el 
ccáálculo de una losa de grandes lculo de una losa de grandes 
dimensiones.dimensiones.
En suelos granulares, los distintos mEn suelos granulares, los distintos méétodos todos 
dan resultados muy parecidos, ya que el dan resultados muy parecidos, ya que el 
factor de correccifactor de correccióón de Kn de K3030 va a moverse va a moverse 
entre 1 para zapatas muy pequeentre 1 para zapatas muy pequeññas y 0.5 as y 0.5 
para losas de grandes dimensiones.para losas de grandes dimensiones.
No ocurre lo mismo en suelos cohesivos, No ocurre lo mismo en suelos cohesivos, 
donde si aplicamos las formulas donde si aplicamos las formulas 
convencionales, el factor de correcciconvencionales, el factor de correccióón de n de 
KK3030 va a moverse entre 1 para zapatas muy va a moverse entre 1 para zapatas muy 
pequepequeññas y 0.005 para losas de grandes as y 0.005 para losas de grandes 
dimensiones.dimensiones.
BALASTO
TALLER 2. ESTRUCTURAS: Estudios Geotécnicos y Cimentaciones DB SE-C. CIMENTACIONES SOBRE ARENA Y LIMO NO PLASTICO 
Anejo F.2.2.1 MAnejo F.2.2.1 Méétodos basados en el ensayo SPTtodos basados en el ensayo SPT
El mEl méétodo de evaluacitodo de evaluacióón de la seguridad frente a hundimiento de pilotes basado en el n de la seguridad frente a hundimiento de pilotes basado en el 
SPT es vSPT es váálido para pilotes perforados y para pilotes hincados en suelos glido para pilotes perforados y para pilotes hincados en suelos granulares, ranulares, 
que no tengan gran proporcique no tengan gran proporcióón de gravas gruesas cantos n de gravas gruesas cantos óó bolos (<30% de tamabolos (<30% de tamañño o 
mayor de 2 mayor de 2 cmcm) que pueda desvirtuar el resultado del ensayo, en base a la ) que pueda desvirtuar el resultado del ensayo, en base a la 
heterogeneidad de los registros obtenidos.heterogeneidad de los registros obtenidos.
PILOTES
La resistencia caracterLa resistencia caracteríística al hundimiento de un pilote aislado se considerarstica al hundimiento de un pilote aislado se consideraráá dividida dividida 
en dos partes (ven dos partes (vééase Figura 5.5): resistencia por punta y resistencia por fuste (ase Figura 5.5): resistencia por punta y resistencia por fuste (art. art. 
5.3.4.1.1).5.3.4.1.1).
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