1 Presentacion Panorama general
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TÚNELES CARRETEROS DISEÑO TÚNELES CARRETEROS DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN
PANORÁMA GENERALPANORÁMA GENERALM I JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINOM. en I. JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINO
11 – 12 de octubre
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a. Según su servicio:- Minería b. Según su localización:
Clasificación de los Túneles- Minería- Carreteros- Ferroviarios
M t
- Urbanos- Bajo el agua- De montaña- Metro
- Acueductos y drenajes- Cavernas
De montaña
c. Según entorno geológico:g g g- Túneles en roca- Túneles en suelos
Túneles con frentes mixtos- Túneles con frentes mixtos
Octubre 26, 2006. AMITOS
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1 L t i t T áfiETAPAS DEL PROYECTO
1. Levantamiento Topográfico2. Estudios Geológico y Geofísico3 Proyecto Geométrico3. Proyecto Geométrico4. Integración Geotécnica5 Análisis de Estabilidad de Taludes en los Tajos5. Análisis de Estabilidad de Taludes en los Tajos 6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de SostenimientosDiseño de Sostenimientos7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento 8. Obras Complementarias9. Proyecto de Iluminación y Ventilación10. Especificaciones de Construcción11. Catálogo de Conceptos
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TopografíaPROYECTOPROYECTO
Modelo Geológico
Proyecto Geométrico
EstudioG fí i
Estudio Geológico
gGeofísico
Clasificaciones
Obras de Acceso
Ensayos de laboratorio
Sondeos Geomecánicas
Modelo Geotécnicolaboratorio
PropiedadesGeomecánicas A áli i
PropiedadesGeomecánicasGeomecánicas
De los MaterialesAnálisis y
Diseño de lasExcavaciones
GeomecánicasDel Macizo
Construcción Proyecto Ejecutivo
Supervisión y Control Técnico Durante la obra
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Incertidumbre
¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?¿¡TÚNEL!?
Proyecto
Exploración
Proyecto
ExploraciónEstudios
Ingenieropreocupado
Ingenieroocupado
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LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL SEAFRONTA SIEMPRE CON UN GRADO DEINDETERMINACIÓN DEBIDO A LASDIFICULTADAS DE INVESTIGACIÓN YRECONOCIMIENTO DEL TERRENO ANTES Y
ÓDURANTE LA EXCAVACIÓN. POR ELLO ESIMPRESCINDIBLE REALIZAR UN CONTROLPERMANENTE DURANTE TODO ELPERMANENTE DURANTE TODO ELPROCESO CONSTRUCTIVO.
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EL POSEER AMPLIOS CONOCIMIENTOSEL POSEER AMPLIOS CONOCIMIENTOSGEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS Y DISPONERDE LAS MEJORES HERRAMIENTAS DECÁLCULO CON LOS PROGRAMAS MÁSAVANZADOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO, NO SONELEMENTOS SUFICIENTES PARAELEMENTOS SUFICIENTES PARAGARANTIZAR QUE SE ALCANCE EL OBJETIVO
ÑDE LOGRAR EL DISEÑO INTEGRADO,COHERENTE Y CONSOLIDADO DE UN TÚNEL.
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EN MÚLTIPLES CASOS, LOS DISEÑOS DELOS TÚNELES SE COMPLETAN Y ADECUANDURANTE LA CONSTRUCCIÓN PARADURANTE LA CONSTRUCCIÓN PARATOMAR EN CUENTA SITUACIONES NOPREVISTAS O CONDICIONES DISTINTAS ALAS ANTICIPADAS EN LOS ESTUDIOS.
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Estudios preliminaresEstudios preliminares
▪ Levantamiento Topográfico
▪ Estudio Geológico
▪ Estudio Geofísico
▪ Sondeos Exploratorios Directos
▪ Definición del Modelo Geológico Integrado
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TopografíaTopografía
Levantamiento topográfico
▪ De detalle en los emboquilles
▪ Altura y geometría de taludes: Replanteo del lugarAltura y geometría de taludes: Replanteo del lugar de emportalamiento.
▪ Condiciones topográficas del túnel (cobertura)
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1.1. Levantamiento TopográficoLevantamiento Topográfico
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Portal Durango Portal Durango
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Portal MazatlánPortal Mazatlán
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Perfil y planta topográficaPerfil y planta topográfica
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Secciones topográficasSecciones topográficas
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Geometría taludes de los tajosGeometría taludes de los tajos
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Métodos de Exploración Geológica2. Estudios Geológico y Geofísico2. Estudios Geológico y Geofísico
Métodos Indirectos
FotogeológicosMétodos Geofísicos
Métodos Directos
Levantamientos GeológicosgPozos a cielo abierto y trincherasTúneles y socavonesTúneles y socavonesSondeos exploratorios (perforaciones)
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Literatura e información existenteFotografía aérea y topografíaFotografía aérea y topografía
Principales accidentes geomorfológicos y geológicosgeomorfológicos y geológicos (fallas, contactos, estructuras
regionales etc )regionales, etc.)
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Fotointerpretación geológica
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ESTUDIO GEOLÓGICO A DETALLE
Tipo de materiales: Litología y composición contactosTipo de materiales: Litología y composición, contactoslitológicos, estratificación, estructuras sedimentarias.
Formaciones superficiales: Zonas de alteración, grado demeteorización; condiciones geomorfológicos, procesos yevolución morfológica del terreno.E t t ló i t t t tó i G d d Estructura geológica y contactos tectónicos: Grado defracturamiento, discontinuidades sistemáticas(estratificación, diaclasas, foliación), discontinuidades( , , ),singulares, (zonas de fallas y brechas), actividad tectónica yneotectónica.
í i d l i Características de la roca matriz. Descripción del macizo rocoso.D i ió d l di ti id d Descripción de las discontinuidades.
Propiedades del macizo rocoso.
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Datos hidrogeológicos e hidrológicos. Situación del nivel freáticoSituación del nivel freático. Inspección de pozos y manantiales. Localización de acuíferos, materiales permeables oLocalización de acuíferos, materiales permeables oimpermeables, zonas de encharcamiento.
Localización de zonas de recarga y drenaje. Zonas de inestabilidad del terreno. Indicios o señales de deslizamientos o desprendimientos. Áreas de erosión. Zonas afectadas por subsidencias, hundimientos y
id dcavidades.
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Descripción con detalle Descripción con detalle de tipo de junta, forma, abertura, relleno,
i t i id dpersistencia, rugosidad, alteración, presencia de agua, etc.)
Importante para:
g , )
Importante para:▪Clasificación geomecánica▪Estabilidad de bloques en los taludes▪Estabilidad de bloques en los taludes▪Estabilidad de cuñas en el interior del túnel
Diseño de refuerzo (anclaje)Diseño de refuerzo (anclaje)
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Toba lítica, color rojo ocre deAbundante flujo de agua rojo ocre de
mayor resistencia.
Toba lítica con
35°
Toba lítica con arcilla muy plástica poco resistente
Bloques desprendidos del frente por el gran flujo de
agua
768+954TOBA LÍTICARMR=25
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Transición entre toba lítica y andesita
Zona de falla
Andesita
35°
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RELLENO ARCILLA
PLASTICA
2 50 M
PLASTICA
2.50 MFLUJO DE AGUA
BLOQUES DE ROCA QUE SE
HAN
ANDESITACONTACTO LITOLOGIC
OHAN
DESPRENDIDO DE LA CLAVE (TOBA
LITICA)
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2.50 M
RELLENO ANDESITARELLENO ARCILLA
PLASTICA
ANDESITACONTACTO LITOLOGIC
O
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11 AGOSTO 768+953
RMR=25 CONTACTO LITOLOGIC
2.50 M
LITOLOGICO
F UJO DE AGUAFLUJO DE AGUA PUNTUAL
Enfilaje de 13 varillas de 3 m de longitud, 1 5” d di tcon 1.5” de diametro
ANDESITA
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13 AGOSTO
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![Page 38: 1 Presentacion Panorama general](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042608/568bd8721a28ab2034a36036/html5/thumbnails/38.jpg)
FLUJO DE AGUA
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13 AGOSTO
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![Page 41: 1 Presentacion Panorama general](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042608/568bd8721a28ab2034a36036/html5/thumbnails/41.jpg)
Métodos geofísicos de exploraciónMétodos geofísicos de exploración
▪Métodos sísmicos▪ Sísmica de refracción
í i d fl ió▪ Sísmica de reflexión
▪Métodos eléctricos▪Métodos eléctricos▪ Sondeos eléctricos verticales y de frecuencias (SEV
y SEF)y )
▪Métodos eléctromagnéticos▪ Georadar
Mét d i ét i▪Métodos gravimétricos
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Objetivos de los estudios geofísicos
1. Conocer la distribución de los diferentest i l i t t d l b l i f imateriales existentes del subsuelo e inferir
algunas de sus características def t i t lt ió id dfracturamiento, alteración y compacidad
2. Determinar los espesores de los diferentest i l tit l imateriales que constituyen el macizo rocoso
3. Espesor del material de baja calidad od i id ( d t l )descomprimido (zona de portales)
4. Correlacionar datos geofísicos cont í ti lit ló i té icaracterísticas litológicas y geotécnicas
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Sondeos electromagnéticos por frecuencias
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Perfiles GeosísmicosGeosísmicos
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Sondeos exploratorios directoresSondeos exploratorios directoresE i li Wi ki d l GW 15 d▪ Equipo ligero Winkie modelo GW‐15 de JKS. Testigo de 36 mmP i ió ll d difí ilPermitió llegar a zonas de difícil acceso
Equipo pesado (Difícil traslado)Equipo pesado (Difícil traslado)Testigo de 50 mm
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1 DE 1
SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES S4-T3TUNEL PICACHOS I
EL
FIN DEL SONDEO (25.05 metros)
TUN
E
N O T A S :
FIGURA 9
ARROYO SECO (TUNEL 3). AUTOPISTA DURANGO-MAZATLAN. TRAMO EL SALTO-RIO BALUARTE, DGO.PERFIL ESTRATIGRAFICO DEL SONDEO EXPLORATORIO S4-T3. PORTAL DE SALIDA (MAZATLAN) DEL TUNEL
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Planta y Perfil Geológico
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Modelo geológico integrado
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3. Proyecto Geométrico
Aspectos funcionales que influyen en ladefinición de la sección transversal de lostúneles carreteros
a) Tipo y calidad de rocaa) Tipo y calidad de roca.
b) Alineamiento horizontal y vertical, ancho de corona( )(carriles y acotamientos).
c) Gálibo y características del trazo
d) Sistemas de Iluminación y ventilación
) I t l i d id d d ie) Instalaciones de seguridad y de emergencia
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Sección Transversal
El diseño de la geometría de la secciónEl diseño de la geometría de la sección
suele obedecer más a aspectos propios
del túnel (geología, geotecnia,
procedimiento constructivo,
instalaciones, etc.), que a características
i d l tpropias de la carretera.
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Puentes TúnelesTerracerías C. Acceso C. Fed. 40
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á
4. Integración Geotécnica
Análisis de muestras y ensayos de laboratorio
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Ensayos de laboratoriocompresión triaxialcompresión simplecompresión simple
Tensión indirecta o brasileño
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Probetas preparadas
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Probetas ensayadas
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Caracterización GeotécnicaClasificaciones Geomecánicas
Tiene como finalidad obtener parámetrosTiene como finalidad obtener parámetrosgeomecánicos para su empleo en el diseño,proyecto y construcción de las obrasproyecto y construcción de las obrassubterráneas.
a) Rock Mass Rating o sistema RMR de Bieniawski.
b) Sistema Q, del Instituto Geotécnico Noruego, desarrollado por Barton, Lien y Lunde.
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Parámetros
RMR Rock Mass Rating
• Resistencia a la
Q Índice de calidad del macizo• RQD = Índice de calidad
de la roca• Resistencia a la compresión simple
• Índice de calidad de la
de la roca• Jn = Número de sistemas
de juntasroca RQD
• Separación entre discontinuidades
j• Jr = Índice de la rugosidad
de las fisuras• Ja = Número de ladiscontinuidades
• Estado de las discontinuidades
• Ja = Número de la alteración de las fisuras
• Jw= Factor de reducción • Presencia de agua• Corrección por
i t ió d l
por la presencia de agua en las juntasSRF F t d d ióorientación de la
discontinuidad• SRF = Factor de reducción
por esfuerzos
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Calidad del macizo rocoso con base en el índice RMR de Bieniawski
Q C A L I D A D E 0 0 0 1 0 0 1 R i l l
Calidad del macizo rocoso según la Q de Barton
E n t r e 0 . 0 0 1 y 0 . 0 1 R o c a e x c e p c i o n a l m e n t e m a l aE n t r e 0 . 0 1 y 0 . 1 R o c a e x t r e m a d a m e n t e m a l a E n t r e 0 . 1 y 1 . 0 R o c a m u y m a l a
E n t r e 1 y 4 R o c a m a l a E n t r e 4 y 1 0 R o c a m e d i aE n t r e 4 y 1 0 R o c a m e d i a
E n t r e 1 0 y 4 0 R o c a b u e n a E n t r e 4 0 y 1 0 0 R o c a m u y b u e n a
E n t r e 1 0 0 y 4 0 0 R o c a e x t r e m a d a m e n t e b u e n a E n t r e 4 0 0 y 1 0 0 0 R o c a e x c e p c i o n a l m e n t e b u e n a
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PERFIL GEOTPERFIL GEOTÉÉCNICOCNICOPlanta y perfil Geotécnico
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Planta y perfil Geotécnico
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PERFIL GEOTPERFIL GEOTÉÉCNICOCNICOModelos geomecánicos
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5. Análisis de estabilidad en los cortes de los tajos de acceso
Consideraciones:
j
a) Tipo y calidad de roca
b) Geometría (pendiente y altura)
c) Volumetría
d) Estabilidad
e) Tratamientose) Tratamientos
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6. Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos
Tipos de falla analizadas:
1 Falla por esfuerzos: ocurre cuando los esfuerzos1.Falla por esfuerzos: ocurre cuando los esfuerzosactuantes (inducidos por la excavación), superanlos esfuerzos resistentes propios de la roca. Lalos esfuerzos resistentes propios de la roca. Laroca se plastifica alrededor de la excavación.
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2. Falla Estructural: ocurre por la intersección dediscontinuidades formando bloques, proclives acaer hacía el interior del túnel. La falla puede ser
l ñplana o en cuña.
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Análisis, Definición de Fases de Excavación y Diseño de Sostenimientos
Malla de elementos finitos para la sección 668+520
Etapas de excavación
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D l i t h i t l ti lDesplazamientos horizontales y verticales
Puntos plásticos alrededor de la excavación
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MARZO 2011
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Perfiles OMEGA (THN)
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Perfiles OMEGA (THN)
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Tipos de Uniones
• Tipo G• Tipo G• Union Tipo Auxi
• Tipo Abarcon
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Tipos de Arriostramiento
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Chapa Bernold o Poligonal• La chapa Poligonal, se comenzó a usar para la
ejecución de túneles, como cimbra perdida, elsistema mas utilizado fue el Bernold, del cualtomo el nomb e es como act almente se latomo el nombre y es como actualmente se laconoce.
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Emportalamientos protegidos
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Malla de elementos finitos y etapas de excavación
Malla de elementos finitos y etapas de excavación
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Análisis de estabilidad de cuñas en el interior del túnel
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Análisis de estabilidad de cuñas en el interior del túnel
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Funcionamiento
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Instalación
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Malla de elementos finitos y etapas de excavación,
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ENFILAJE EJECUTADO CON JUMBO
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Enfilaje atuperforante
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TUNEL DE PIEDRA COLORADATUNEL DE PIEDRA COLORADA
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7. Análisis y Diseño Estructural del Revestimiento
Tipo de carga:Presiones de aflojamiento
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CONSIDERACIONES ESTÁTICAS Y SIMULACIÓN
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CONSIDERACIONES ESTÁTICAS Y SIMULACIÓN
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8. Obras Complementarias
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Túneles falsos
CHARCASLAS PALOMAS
COPALA II
COPALA I COPALA III
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8. Obras ComplementariasImpermeabilización del túnelImpermeabilización del túnel
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INSTALACIÓN DE LA GEOMEMBRANA
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Drenaje
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Pavimento
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Sistemas de Iluminación
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Sistema de ventilación
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Sistemas de Ventilación
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SISTEMA DE SEGURIDADSistemas de Seguridad y Señalamiento Caseta de Control
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Sistemas de Seguridad y Señalamiento Caseta de Control
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TÚNELES CARRETEROS DISEÑO TÚNELES CARRETEROS DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y SUPERVISIÓN
PANORÁMA GENERALPANORÁMA GENERALM I JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINOM. en I. JOSÉ FRANCISCO SUÁREZ FINO
11 – 12 de octubre