calculo final del diseÑo de pav. rigido psj. keros.xls
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DISEÑO DE PAVIMENTO RIGIDO METODO (AASHTO
Para un periodo de diseo de !" aos
Des#rip#i$n S%&'oo Vaor
Nivel de confiabilidad 85% DATO
Standart Normal Desviate -1.037
Standart Desviation 0.370 DATO
Serviciabilidad Inicial 4.20 DATO
Serviciabilidad inal 2.00 DATO
!S"# 1.00!$0 DATO TRAI*O MEDIO
&oeficiente de Drena'e &d 1.15 DATO
()rdida de serviciabilidad *(SI 2.20
actor de transferencia de car+a , 3.20 DATO
&/lclo del mdlo de reaccin de la sbrasante ,e'oramiento de la Sb asante con &630%
sando el "baco 3.30 de la 9ia "as:to
6 ;.00 ci DATO
dlo de elasticidad del concreto DATO
f?c 6 210.00
!c 6 3.1148!$0
dlo de rotra del concreto S?c 6 54.413
De+er&ina#i$n de espesor de osa re,ueridotili@ando la si+iente ecacion >ara la solcion del nomo+rama de diseAo
DATO
D 6 2.58; >l+ In+resar Balor
.000 6 .000 &ando se cm>le la i+alda
D 6 .58 cm ,!s>esor de la #osa de &oncreto EericD 6 15.00 cm ,!s>esor de la #osa de &oncreto (ro>
! Sb base 6 15.00 cm ,!s>esor de la Sb ase
F
So
(i
(t
Ec=57000∗√ f ' c
S ' C =8−10∗√ f ' c
log10 W 18=Z R So+7.35*log10( D+1)−0.06+log10[ ΔPSI 4 .5−1 .5 ]1+
1.624∗107
( D+1 )8.46
+(4.22−0.32∗ pt )*log10 [ S ' c∗Cd ( D0.75−1.132)
215.63∗J [ D0.75−18.42( E c/ K )0.25 ] ]
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93)
+=cm2
>si
>si
,C
osto
∗Cd ( D0.75−1.132 )
∗J [ D 0.75−18.42( E c/ K )0.25 ] ]
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DISEÑO DE PAVIMENTO
Distrito G antaro
(rovinciaG a'a
De>artamentoG nHn
e+in G nHn
Da+os.Easa de crecimiento del tr/fico ,%
3
Tipo de Ve/i#uo
E0e Tande&
IMD1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2
Peso Peso Peso Peso Peso Peso Peso
s 2 !'es 2 7.0 11.0 ;s 3 !'es 3 7.0 1.0
&amin 2 !'es &2 7.0 11.0 15
&amin 3 !'es ,tandem &3 7.0 18.0
Serviciabilidad Inicial 4.0
Serviciabilidad inal 2.5
10.0
(eriodo de DiseAo 15.0
20.0
MATERIAES *OMPONENTES
& Sb rasante 22-18.5-18-14.5-11.8
dlo de !lasticidad concreto asf/ltico 320000 >si& ase 100 %
& Sb base 40 %
f?c &oncreto 280 eta "sf/ltica m3 185&oncreto f?c6280
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DISEÑO DE PAVIMENTO E4I5E METODO (AASHTO)
Paso N6-"! An7isis de Tr78i#o #7#uo de ESA
actor de !ivalencia >or !'e ,!S"#
mla sim>lificada ""SJEC
K Sim>le de eda Sim>le ,(=.L4
K Sim>le de eda Doble ,(=8.2L4
K Eandem ,(=15L4
K Eridem ,(=23L4
IDG Mndice medio diario
DG actor de distribcion direccional ,solo na direccion
D 6 0.5
#G actor de distribcion >or carril ,>ara n carril r G Easa de &recimiento ve:
# 6 1.0 G (eriodo de diseAo
,9,OG actor de crecimiento
VEHI*:O ESAPara !" aos Para !; aos
(G)(
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Para un periodo de diseo de !" aos
Des#rip#i$n S%&'oo Vaor
Nivel de confiabilidad ;0%
Standart Normal Desviate -1.282
Desviacin !standar 0.45
Serviciabilidad inicial 4.0
Serviciabilidad final 2.5
Paso N6-"2 *7#uo de M$duo de Resien#ia (Mr)
(araG
&P7.2% r61500Q&
7.2%P&P20%
&20% r6432Q#n,&$241
*5R de a Su' Rasan+eSeBCn e pro#edi&ien+o de &+odo de Ins+i+u+o de As8a+o se #7#ua un aor per#en+i
*5R
22.0 1313 1 1=5Q100 20
18.5 1;;8; 2 2=15Q100 40
18.0 1;3 3 3=15Q100 0
14.5 1701 4 5=15Q100 80
11.8 14;23 5 =15Q100 100
Es+ru#+ura Mr(psiase 2013Sb ase 11;;Sb asante 17750
(ara n valor de & de si+al a ,% 3.;
Se+Rn la metodolo+ia >ara n tr/fico maor de 10 a la 5 le corres>onde n >ercentil ,% de 75
F
So(
i
(t
r63000Q& 0.5
MR (psi)
NC&ero de aores&aFores o iBuaes a Mr
de aores&aFores o iBuaes ()
8 0 0 0
1 0 0 0 0
1 2 0 0 0
1 4 0 0 0
1 6 0 0 0
1 8 0 0 0
2 0 0 0 0
2 2 0 0 0
2 4 0 0 0
2 6 0 0 0
2 8 0 0 0
3 0 0 0 0
0
20
40
60
80
100
1; 20
2; 40
3; 60
4; 80
5; 100
Mr (psi)
p o r c e n t a j e i g u a l o m a y o r
q u e
75%
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*7#uo de PSI
Serviciabilidad inicial 4.0
Serviciabilidad final 2.5
PSI !>;
Paso N6-"3 *7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o
(ara reali@ar este c/lclo se tili@a el dlo de esiliencia de la sb rasante
Da+os
;0% *(SI 1.5
r 17750
5.30!$05
So 0.45
-1.282 *(SI G ()rdida de serviciab
SN 2.21
G dlo de esilienc
;>2 = ;>2 SNG NRmero !strctral
SN = 2>2?!
Paso N6-" *7#uo de os espesores de #ada #apa
a1a2a3G &oeficiente de ca>a
D1D2D3G !s>esor de ca>a ,>l+adas
m2m3G &oeficiente de drena'e de la ca>a
Drena0e
0.08 1.00 3.00 la tablaN
0.15 0.;0 .00
0.04 0.;0 1.8
2.21 6 1.11
Fórmulas Utilizadas
U18
F G Standart Normal Desv
SoG Desviacin !standar
F
U18
G Er/fico en !'es !iv
*oe8i#ien+eEs+ru#+ura
Espesor de #apa(puBadas)
&ar>eta a16 D
16
ase a26 m
26 D
26
Sb ase a36 m
36 D
36
Ingresar valores de SNpara el tanteo hasta quese cupla la !gualdad
%ase &ranular a2#$
2#
Su' %ase &ranular
a3#$3#3
se da valores a$
1#$
2#$
3 hasta que
se cupla la!gualdad
LogW 18=Z R∗S0+9 . 3 6∗ Log(SN +1 )−0 . 2 0+
Log [ Δ4 . 20 . 4 0+
109
( SN
SN =1∗ D1+2∗ D2∗!2+3∗ D3∗!3
ES"#− RASAN$E=100∗C#R . . . . . . . . . . . . . . %C .# . R .=&' ( )
ES"#−#ASE=10
( 3+0 .8390.227 ).
14.223343. . . . . . . .(
Kgf
c!( )
E#ASE=10
( 2+0 .9770 .249 ).
14.223343. . . . . . . .(
Kgf
c!( )
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:sando Espesores M%ni&os
&ar>eta 6 3.0 2.21 V 0.38Q3.5$0.14Q0.;Qase 6 .0 2.21 1.0515 Si *u&p
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Para un periodo de diseo de !; aos
PSI = !>;
*7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o
(ara reali@ar este c/lclo se tili@a el dlo de esiliencia de la sb rasante
Da+os
;0%
*(SI 1.5
r 17750
3.7!$05
So 0.45
-1.282
SN 2.123
;>;?; = ;>;?;
SN = 2>!23
*7#uo de os espesores de #ada #apa
Drena0e
0.38 1.00 7.00
0.14 0.;0 12.00
0.12 0.;0 15.00
2.123 6 5.7;2
sando !s>esores Hnimos&ar>eta 6 4.0 2.123 V 0.38Q4$0.
ase 6 .0 2.123 2.27"n/lisis !conmicoG &osto vs NS.
Se constre n cadro resmen en el cal se >resentan varios tanteos de es>esores de ca>a
con la finalidad de esco+er la alternativa mas econmica.
(rimera "lternativa Se+nda "lternativa Eercera "lternativa
*apa *os+o (SJ>) *os+o (SJ>) *os+o (S
&ar>eta 4 740 13.5 24;7.5 4 740
ase 330 330 8 440
Sb ase 32.5 1300 0.0 0 30.0 1200
To+a = 23" To+a = 2K2K To+a = 23K"
&arta "lternativa Winta "lternativa SeXta "lternativa
*apa *os+o (SJ>) *os+o (SJ>) *os+o (S
&ar>eta 1110 7 12;5 7 12;5
ase 8 440 10 550 12 0
Sb ase 23.0 ;20 17.5 700 15.0 00
To+a = 2" To+a = 2;; To+a = 2;;;
U18
F
*oe8i#ien+eEs+ru#+ura
Espesor de #apa(puBadas)
&ar>eta a16 D
16
ase a26 m
26 D
26
Sb ase a36 m
36 D
36
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Ingresar valores de SNpara el tanteo hasta quese cupla la !gualdad
se da valores a$
1#$
2#$
3 hasta que
se cupla la!gualdad
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Para un periodo de diseo de 2" aos
PSI = !>;
*7#uo de NC&ero Es+ru#+ura de Pai&en+o
(ara reali@ar este c/lclo se tili@a el dlo de esiliencia de la sb rasante
Da+os
;0%
*(SI 1.5
r 17750
5.30!$05
So 0.45
-1.282
SN 2.2
;>2 = ;>2
SN = 2>2?
*7#uo de os espesores de #ada #apa
Drena0e
0.38 1.00 4.00
0.14 0.;0 .00
0.12 0.;0 3.00
2.21 6 .14
sando !s>esores Hnimos
&ar>eta 6 4.0 2.123 V 0.38Q4$0.ase 6 .0 2.123 2.27
"n/lisis !conmicoG &osto vs NS.
Se constre n cadro resmen en el cal se >resentan varios tanteos de es>esores de ca>a
con la finalidad de esco+er la alternativa mas econmica.
(rimera "lternativa Se+nda "lternativa Eercera "lternativa
*apa *os+o (SJ>) *os+o (SJ>) *os+o (S
&ar>eta 4 740 14 25;0 1110
ase 330 330 10 550Sb ase 3.0 1440 0.0 0 24.0 ;0
To+a = 2;!" To+a = 292" To+a = 2?2"
&arta "lternativa Winta "lternativa SeXta "lternativa
*apa *os+o (SJ>) *os+o (SJ>) *os+o (S
&ar>eta 5 ;25 8 1480 1110ase 12 0 12 0 14 770Sb ase 25.5 1020 14.5 580 1;.5 780
To+a = 2?"; To+a = 22" To+a = 2??"
U18
F
*oe8i#ien+eEs+ru#+ura
Espesor de #apa(puBadas)
&ar>eta a16 D
16
ase a26 m
26 D
26
Sb ase a36 m
36 D
36
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Espesor(puB)
Ingresar valores de SNpara el tanteo hasta quese cupla la !gualdad
se da valores a$
1#$
2#$
3 hasta que
se cupla la!gualdad
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CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FL,DiseAos C>timos )todo "as:to
*apaPeriodos de Diseo
!" Aos !; Aos 2" Aos&ar>eta 3.5Y 4.0Y 4.0Y
ase .0Y .0Y .0YSb ase 30.5Y 32.5Y 3.0Y
!n el cadro anterior se mestran los es>esores de diseAo del pav!ento (e)!'le >ara losde diseAo es im>ortante mensionar e en el an/lisis com>arativo con res>ecto al diseAo siem>re econmico el de es>esores mHnimos >ara base car>eta n +ran es>esor de sb base esto debi
base no es m eXi+ente en canto a los materiales ss >ro>iedades e lo conforman como s &
!s im>ortante mensionar e en el diseAo del >avimento se observa e la Sb ase >osee n +radebido a e el tr/fico de diseAo !S"# es bastante elevado >or otro lado el & del terreno de
rasante es m ba'o como consecencia el dlo deesiliencia de la sb base tiene n valor blo cal trae como consecencia e >ara >oder cm>lir con el NRmero !strtral ,NS e se reel >avimento so>orte el !S"# de diseAo se necesitan +randes es>esores de las ca>as e conform
>avimento.
!n la eleccin de la alternativa de diseAo mas adecada no siem>re reslta ser la me'or la mas ece >ara :acer n an/lisis mas com>leto se necesita tener en centa todos los >arametros e inteen el diseAo sino tambien en el >roceso constrctivo del >avimento es >or esta ra@on e se tomoo>timo al e reslto el mas economico desde el >nto de vista solo de materiales mantenimiencenta con mas datos >ara :acer n analisis mas com>leto. #o cal iere decir e tambien es imen centa los demas diseAos de es>esores del >avimento ane teoricamente no sean los mas ece >odrian ser modificados al intervenir otros >arametros tales comoG clima dis>onibilidad de m
tecnolo+ia adecada etc.
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ar
a 2" aos
ESA
1.;;!$05
0.00!$00
3.31!$05
0.00!$00
;>3"E@";
=(1+r ) y−1
r
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>ara n & 100% >ara n & 40%
sante
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adtes
"arpeta a1#$
1
0+
Log [ Δ PSI 4 .2−1 . 5 ]0 . 4 0+
1094
( SN +1)5 . 19+2 . 3 2∗ LogM R−8 . 0 7
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.;Q
No *u&pe
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.;QNo *u&pe
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IBLE
>eriodosase la sbde diseAo.
>esor estoacin ,sb
,5850 >si >ara e
ica aen no soloo el diseAo
a e no setante tener
icos aiales
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&"#&#C D!# E"I&C D! DIS!ZC !"# &CN !# !ECDC D!# INSEIEEC D!# "S"#EC
Easas de crecimiento del tr/fico ,%ses 3&amiones 3(eriodo de diseAo 20 aAos r G Easa de &re
G (eriodo de
E0e Tande&
IMD
E0e Tande&1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2 1 ! 1 2 1 3 1 ! 1 2
Peso (+n) Peso Peso Peso Peso Peso Peso a#+or de E,uiaen#ia de *arBa2 7.0 11.0 ; 0.580 1.1103 7.0 1.0&2 7.0 11.0 15 0.580 1.110&3 7.0 18.0&4 0.0E2S2 2S2 0.0E2S2 2S3 0.0E3S2 3S2 0.0E3S3 3S3 0.0&2-2 2E2 0.0
&3-2 3E2 0.0&3-3 3E3 0.0
Tipo deVe/i#uo
E0e Si&peDean+ero
E0e Si&pePos+erior E0e
Tride&E0e Si&peDean+ero
E0e Si&pePos+erior E0
Trid
a#+or *a&ionG !s el nmero de a>licaciones eivalentes a na car+a >or e'e sim>le de80 n ,18000 lb en na >asada de n ve:iclo dadoa#+or de E,uiaen#ia de *arBaG !s el nmero de a>licaciones eivalentes a na car+a
>or e'e sim>le de 80 n ,18000 lb en na >asada de n e'e dado.Nu&ero de Ve/i#uosG !s el nmero total de ve:iclos considerados
(G ) (Y )=
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ar
(G)("KE@"
(G ) (Y )=(1+r ) y−1
r
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DISEÑO DE PAVIMENTO E4I5E MLTODO DE INSTIT:O DE ASATO
*7#uo para un periodo de diseo de !" aos
Datos:
Para&e+ros psi MPa &CSEC S=.
5850.00 40.33&ar>eta "sf/lticaase 9ranlar
!S"# 1.08!$04 Sb ase 9ranlar
"S! 9ranlar
Ta'a N6VI-3 Espesor &ini&o so're una 'ase Branuar
*ondi#i$n de Tr78i#o
Fonas de >areo caminos rrales de ba'o volmen 75mm,3Y
Erafico mediano de camiones 100mm,4YErafico alto de camiones 125mm,5Y o m/s
*7#uo para un periodo de diseo de !" aos
"lternativa &arta de DiseAo
I "-17 1;.0 13.0 .0 2735.0
II "-18 24.0 12.0 12.0 2880.0
*7#uo para un periodo de diseo de !; aos
!S"# 6 8.72!$0
"lternativa &arta de DiseAo
I "-17 20.5 14.5 .0 3012.5
II "-18 25.5 13.5 12.0 3157.5
*7#uo para un periodo de diseo de 2" aos
!S"# 6 1.3!$07
"lternativa &arta de DiseAo
I "-17 21.5 15.5 .0 31;7.5
II "-18 2.5 14.5 12.0 3342.5
CUADRO RESUMEN DE LAS ALTERNATIVAS MAS ECONÓMICAS PAVIMENTO FLEXIBLE
,DiseAos C>timos )todo del Institto del "sfalto
*apaPeriodos de Diseo
!" Aos !; Aos 2" Aos&ar>eta 13.0Y 14.5Y 15.5Y
9 l 0Y 0Y 0Y
dlo de esilienciade la Sb asante
Tr78i#oEA
Espesor &%ni&ode * As8a+i#o
104 o menos
!ntre 104 10
10 a mas
!s>esor Eotal,>l+
!s>esor de&T "sfT ,>l+
!s>esor base+ranlar ,>l+
&osto Eotal,S=.
!s>esor Eotal,>l+
!s>esor de&T "sfT ,>l+
!s>esor base+ranlar ,>l+
&osto Eotal,S=.
!s>esor Eotal,>l+
!s>esor de&T "sfT ,>l+
!s>esor base+ranlar ,>l+
&osto Eotal,S=.
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185 >or m255
40
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80 0.125 3.5 .0 31.0;0 0.135 3.5 .0 30.5100 0.140 3.5 .0 30.5
& ,%de la ase 9ranlar
Nmero!strctralde la ase
!s>esor de&ar>eta,>l+
!s>esor base +ranlar
,>l+
!s>esor sb base +ranlar
,>l+
Segnda Modificaci!n: Variamos el !" de la base manteniendo constantes las propiedades de las dem#s capas, conobservar la influencia que tiene la variacion de este par#metro
75 80 85 ;0 ;5 100 105
0.120
0.130
0.140
0.150
Varia#i$n de NS de a 5ase en 8un#ion de su *5R
& de ase 9ranlar ,%
N S 4 a s e 9 r a n 0 l a r
#a variacion de este >ar/metro mestra e tan sensible reslta tener n & menor al 100% >ara la ase 9ranlar sel +rafico e a menor & el nRmero estrctral dismine disminendo de este modo el a>orte estrctral de la se reiere de maor es>esor de esta ca>a >ara lo+rar el a>orte estrctral reerido o en todo caso se reerir/ de n
la car>eta asf/ltica de la sb base +ranlar
"l i+al e en los casos anterioresmHnimos >ara car>eta base +ranlel es>esor de la sb base +ranlar el a>orte estrctral de la base se redmas ca>as.
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Eenemos los datos con los cales se >rocedio al diseAo de los es>esores del >avimentocon los cales se obtvieron los si+ienets es>esores >ara n >eriodo de diseAo de 10 aAos
dlo de esiliencia 5850 >si& sb rasante 3.; %
NRmero !strctral ,NS 5.34
!s>esores de DiseAo
&ar>eta 3.5Yase YSb ase 30.5Y
& ,% NS3.; 5850 5.34 ;000 4.18 115;1 4.20
10 13401 3.;812 15087 3.8015 17441 3.58
& ,% NS &ar>eta ase Sb ase
3.; 5850 5.34 3.5 .0 30.5 ;000 4.1 3.5 .0 23.58 115;1 4.20 3.5 .0 1;.5
10 13401 3.;8 3.5 .0 17.512 15087 3.80 3.5 .0 1.015 17441 3.58 3.5 .0 14.0
Tercera Modificaci!n: $hora procedemos a la modificación del !" de la sub rasante % por ende se modificar# el mresiliencia de la sub rasante, debido a que este es un par#metro que modifica el n&mero estructural.
5000 8000 11000 14000 17000 20000
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
Varia#i$n de( NS de( PaEi&en+o #on Respe#+o a( Mr de (a
r de la sb asante
N S d e l ( a v i m e n t o
20.0
25.0
30.0
35.0Varia#i$n de Espesores de *apa #on Respe#+o a Mr de a Su' Rasan+e
r65850
r6;000
r6115;1
r613401
d e & a > a , ( 0 l + . !n el +r/fico se >ede observar la variacion
a e se me'ora el estado de la sb rasante+ranlar no sfren modificacion en s es>escon es>esores minimos.
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5000 7000 ;000 11000 13000
0.0
5.0
10.0
15.0
r615087
r617441
r de Sb asante
! s > e s o r e s
"l me'orar el & de la sb rasante :aceca>as dismina >or ende se reiera decon el NS reerido >ara so>ortar el trafico
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a
luencia que
pe+a
ltico el cal trae como
debido a e se estaro lado como la car>etae +eranlar ocrre lo
de sb base +ranlarcosto de la misma ocrrira
!ste cadro se :ace con la finalidad
de encotrar la relacion e tiene eles>esor de la sb base debido alcambio en el modlo de elasticidaddel asfalto debido a e se estatraba'ando con es>esores mHnimoses e estos no sfren modificacionen s es>esor.
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el fin de
>ede notar enase >or lo tantomaor es>esor de
se est/ traba'ando con es>esoresr es >or eso e solo se modificaa e debido a la dismincin eniere de mas es>esores de las
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dulo de
u' Rasan+e
e sfre la sb base +ranlar debidon este caso la car>eta la baseor debido a e se esta traba'ando
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&osto Inicial
(av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido21;8 3;50 42000 4800 441;8 8750
81;8 135501281;8 183501701;8 231502121;8 27;502541;8 32750
2;1;8 375503381;8 423503801;8 471504221;8 51;50
&osto Inicial
(av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido (av. leXible (av. H+ido21;8 3;50 42000 4800 21;8 8750
21;8 480048004800480048004800480048004800
&osto antenimiento"nal=m
&osto Inicialm/s antenimiento
&osto antenimiento"nal=m
&osto Inicialm/s antenimiento
0 2 4 8 10 12
0
1000
2000
3000
4000
5000
000
7000
8000
;000
10000ssss
&olmn !
s
s
s
s
s
s
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"Aos
12345
78;10
"Aos
1234578;10
1280
230400
>l+0.1524 m
7.21.0;728
0 2 4 80
100000
200000
300000
400000
500000 ssss
s s s s s s
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230.45.1
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10 12
&olmn!
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