07 Clase04 FIUBA Materiales 2013

8/19/2019 07 Clase04 FIUBA Materiales 2013

1/20

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1

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O

N

I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

F I

MATERIALES:EL HORMIGÓN y EL ACERO

HORMIGÓN I (74.01 y 94.01)

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N

I

El objetivo de esta clase es repasar el

comportamiento de los materiales que componen el

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1 orm g n arma o ,

enfocando el tema desde el punto de vista

estructural, es decir, pensando en cómo incide ese

comportamiento en una estructura y presentando

F I

MATERIALES: EL HORMIGÓN y EL ACERO Lámina 2

.


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2

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E s

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-

H O R M I G O

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I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

EL HORMIGÓN

F I


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E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL

s3

20

25

30

n s a y o s

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

s3

DISPERSIÓN DE RESULTADOS

0

5

10

15

1 5 . 5

1 7 .

2

1 9 .

0

2 0 . 7

2 2 .

1

2 3 .

4

2 4 .

8

2 6 .

2

2 7 .

6

2 9 .

0

3 0 .

3

3 1 . 7

3 3 .

1

3 4 . 5

3 5 .

9

3 7 .

2

3 8 .

6

4 0 .

0

4 1 .

4

fci [MPa]

N °

F I



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3

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-

H O R M I G O

N

I


s3ZONA DEENDURECIMIENTO(HARDENING)

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

s3

ZONA DE ABLANDAMIENTO

(SOFTENING)

F I


e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I


[Sfer et al., 2002]

HORMIGÓN:MATERIAL COMPUESTO

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

F I



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H O R M I G O

N

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN

QUÉ SUCEDE SI ENSAYAMOS A 28 DÍAS O A 90 DÍAS?

QUÉ SUCEDE SI UTILIZAMOS OTRAS FORMAS O TAMAÑOS DEPROBETAS?

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

QUÉ SUCEDE SI CAMBIAMOS EL DISPOSITIVO DE ENSAYO?

O SI CAMBIAMOS LA TEMPERATURA DE ENSAYO…

F I


….

CAMBIA LA CURVA OBTENIDA !!

e s y

E s

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t u r a s

-

H O R M I G O N I

en una estructura:

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

F I



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H O R M I G O

N

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A TRACCIÓN

s3

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

s3

t f

F I


HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL

[ANSARI-LI-2000]

e s y

E s

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t u r a s

-

H O R M I G O N I


H-41MPa

f’ c= 41.00 MPa (6000psi) f’ t= 3.04 MPa ( 441psi )

s

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

s3

Gf I

F I


HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL

[NAVALURKAR – Phd thesis-1996]


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6

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-

H O R M I G O

N

I


TRACCIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL

(SPLITTINGTEST)

ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN DE MANERA “INDIRECTA”:

2.ct

P f

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1 . .

F I


[Figuras: Østergaard, 2003]

(WEDGE TEST)

[NORMA ASTM C 496 – 2004]

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A FLEXOTRACCIÓN

2

6.

.r t M

f f b h

ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN DE MANERA “INDIRECTA”:

h

h

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

ASTM C78

F I



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8

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H O R M I G O

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I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA FRENTE A ESTADOS TRIAXIALES

s3

U B A –

D e p

t o .

C o n s

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i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

s3

1,2

F I


HORMIGON: CURVAS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN TRIAXIAL

e s y

E s

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-

H O R M I G O N I

CUASIFRÁGIL

PRESENTA DISTINTAS FORMAS DE FALLA

CUASIDÚCTIL FRÁGIL

EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN VARÍA CON EL ESTADO DE TENSIONES

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

COMPRESIÓNUNIAXIAL

TRACCIÓN UNIAXIALCOMPRESIÓNTRIAXIAL

[LMNI , FIUBA, 2007] [Sfer et al., 2002] [Reinhardt et al., 1998]

F I



9/20


10/20

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10

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H O R M I G O

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I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

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7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

LOS ACEROS

PARA HORMIGÓN

F I


e s y

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H O R M I G O N I

CURVAS REALES (TRACCION Y COMPRESION)

LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

F I


- :

Tensión de fluencia característica= 420 MPa

Resistencia de tracción característica= 500 MPa

Alargamiento porcentual de rotura característico= 12%

Diámetros nominales [mm]: 6 – 8 – 10 – 12 – 16 – 20 – 25 – 32 - 40

BARRAS ADN-420 (ACINDAR) BARRAS ADM-420 (SIPAR GERDAU)


11/20

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11

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H O R M I G O

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I

CURVAS REALES

LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO

PARA HORMIGÓN ARMADOSÓLO NOS INTERESA UNAPEQUEÑA ZONA DE LOSDIAGRAMAS DE LOS ACEROS

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

LOS ACEROS LOS VAMOS ACARACTERIZAR POR:

- CALIDAD (LÍMITE DE FLUENCIA,RESISTENCIA A LA TRACCIÓN,ALARGAMIENTO DE ROTURA)

- SUPERFICIE: BARRAS LISAS O

F I


Aceros con tratamiento mecánico: se adopta un

límite de fluencia convencional correspondiente al0.2% de deformación permanente

- SISTEMA DE FABRICACIÓN (ADN:dureza natural O ADM: durezamecánica)

e s y

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H O R M I G O N

I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

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7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

LAS RELACIONES CONSTITUTIVAS SIMPLIFICADAS

F I



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12

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E s

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-

H O R M I G O

N

I

HEMOS VISTO QUE EL HORMIGÓN ES UNMATERIAL COMPLEJO

MODELOSSIMPLIFICADOS

MODELOSCOMPLEJOS

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

AÚN HOY ES UN MATERIALQUE SE INVESTIGA

DE MANERA DE PODER PREDECIR CON MÁSEXACTITUD SU COMPORTAMIENTO

F I


e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I

EN ESTE CURSO NOS VAMOS A LIMITAR AHORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL

f’c ≤ 60 MPa

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

s3

COMPRESIÓN UNIAXIAL COMO PARÁMETRO

FUNDAMENTAL

F I


s3


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13

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-

H O R M I G O

N

I

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE LA DISPERSIÓN?

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

5

10

15

20

25

30

N ° E n s a y o s

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

f 'c2 > f 'c12

1

% d e E n s a y o s

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

'ci

f

n

: Resistencia de un ensayo [MPa];

: Cantidad de ensayos [---]

'

' 1

n

ci

cm

f

f n

: Resistencia media [MPa]'

cm f

DEFINIMOS LA “RESISTENCIAESPECIFICADA O RESISTENCIACARACTERÍSTICA de ROTURA A

COMPRESIÓN”

' '

0%0

1 5 . 5

1 7 . 2

1 9 . 0

2 0 . 7

2 2 . 1

2 3 . 4

2 4 . 8

2 6 . 2

2 7 . 6

2 9 . 0

3 0 . 3

3 1 . 7

3 3 . 1

3 4 . 5

3 5 . 9

3 7 . 2

3 8 . 6

4 0 . 0

4 1 . 4

fci [MPa]

0.00

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

fci [MPa]

F I


: Desviación estándar [MPa]ns 2' '

1

1

n

ci cm

n

f f

sn

: Coeficiente de variación [---] 'n

cm

s

f

Es la resistencia cuyo valor tienela probabilidad de ser superado

por un determinado % deresultados de ensayo. CIRSOC

actual: 90%

1.28c cm n

f f s

e s y

E s

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t u r a s

-

H O R M I G O N I

- PARA EL DISEÑO, SE DEBE SELECCIONAR UNA CALIDAD DE HORMIGÓN.- PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS EXISTENTES SE DEBE DETERMINAR

LA CALIDAD DEL HORMIGÓN.

TIPOS DERESISTENCIA

H-13

H-17

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

s3

s3

H-21

H-30

H-38

H-47

Ej. H-25Ej. H-21 F I


f’c=25MPa’bk=21MPa

CIRSOC 1982

CIRSOC 2005 (ACI)

EN VIGENCIA


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H O R M I G O

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I

U B A –

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t o .

C o n s

t r u c c

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7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

F I


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-

H O R M I G O N I

PARA CARGAS DE LARGADURACION LA RESISTENCIA

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA PARACARGAS DE LARGA DURACIÓN?

REDUCIMOS LA “RESISTENCIACARACTERÍSTICA” ENTRE UN 15% A UN 20%

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1 .

RESPECTO AL VALOROBTENIDO EN UN ENSAYO

NORMAL A COMPRESION.SE DEFINE

f’’c = k 3 . f’c < f’c F I


3 0.85k

'r bk

CIRSOC 1982 (DIN)

s/calidad del hormigón


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-

H O R M I G O

N

I

0.8

1.0

/ f " c

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE DESCONOCER LA CURVA EXACTA?

TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADAS

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

0.2

0.4

0.6

F I


0.0

0.00% 0.10% 0.20% 0.30% 0.40%

e [%]

HORMIGON: CURVAS NORMALIZADAS DE ENSAYO A COMPRESIONUNIAXIAL A VELOCIDAD DE DEFORMACION CONSTANTE(HORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL f’c ≤ 60 MPa)

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I

H°- LEYES CONSTITUTIVAS CONVENCIONALES: CIRSOC 201-2005

2

( ) ( )'3 ( )

( )

( )'3 ( )

2 para:

1 para:

c y c y

c c y o

o o

c y

c y o

c o c y o

o

k f

f

k f k

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

(deformacionesen valorabsoluto)

3 0.850.15o

k

k

F I


o

o

12% : . . 4 .

42% :

c c r c c

c c r

ATENCION!!Flexión últ=3.5o /ooCompresión últ=2.0o /oo

Parábola RectánguloCIRSOC 198210.2.6. La relación entre la tensión de compresión en el

hormigón y la deformación específica del hormigón, se debesuponer rectangular, trapezoidal, parabólica, o de cualquierotra forma que dé origen a una predicción de la resistencia

que coincida en forma sustancial con los resultados de

ensayos.


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16

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H O R M I G O

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I


U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

1 . f

’ c

a

BLOQUE RECTANGULAR F I


EQUIVALENTE

PARA LAS TENSIONES DECOMPRESIÓN EN EL HORMIGÓN

e s y

E s

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t u r a s

-

H O R M I G O N I


’ c

Bloque Rectangular Equivalente Simplificado

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

BLOQUE RECTANGULAR

1 . f ’

c = 0 . 8

5 .

a= 1 .c

3 /ocu oo

1 0.85

c: profundidad del eje neutro

Atención:a

1 no es k 3

F I


EQUIVALENTE SIMPLIFICADOPARA LAS TENSIONES DECOMPRESIÓN EN EL HORMIGÓN '

1

'

'

'

0.85 30

300.85 0.05 30 58

7

0.65 58

c

c

c

c

para f MPa

f para MPa f MPa

para f MPa


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-

H O R M I G O

N

I

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE DESCONOCER LA CURVA EXACTA?

TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADAS

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

F I


200000s

E MPa

2.1% y

0

Módulo de elasticidad para todos los aceros

Deformación de fluencia para un acero ADN 420

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N

I

EL HORMIGÓN ARMADO

EL FUNCIONAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO SE BASA EN:

QUE EXISTE ADHERENCIA

ENTRE EL HORMIGÓN Y ELACERO

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

(SE IGUALAN SUS DEFORMACIONES)

QUE EL HORMIGÓN Y EL ACERO TIENENCOEFICIENTES DE DILATACIÓN TÉRMICA

SIMILARES

F I


PROTECCIÓN A LA ARMADURA


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18

e s y

E s

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-

H O R M I G O

N

I

LA ADHERENCIA:

ES LA UNIÓN RESISTENTE ALRESBALAMIENTO ENTRE EL ACERO Y EL

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

ASEGURA QUE LAS BARRAS DE ACEROEXPERIMENTEN LAS MISMAS

DEFORMACIONES ESPEC FICAS e UE F I


LAS FIBRAS VECINAS DE HORMIGÓN

e s y

E s

t r u c

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-

H O R M I G O N I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

LONGITUD DETRANFERENCIAZONA CON

εs= εc(Tensión de

F I


LAS TENSIONES DEADHERENCIA ESTAN

ASOCIADAS A UNCAMBIO EN LA

TENSION DEL ACERO

( )

: Área de aceroPerímetro de la barra

. . .s s s x

s Au

dT d A u dx

a erenc a


19/20

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19

e s y

E s

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-

H O R M I G O

N

I

10.db 5 . d b

5 c m

db

Valor medio

EL ENSAYO DE ARRANCAMIENTO:

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

2.db 5 . d b

Distribución de lastensiones de adherencia

distribución real

F I


T

Layout de ensayo dearrancamiento (pull-out) según

recomendación Rilem

e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N I

TIPOS DE ADHERENCIA:

Fi ura 4 10

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

- POR CONTACTO: ACERO/MORTERO (Rugosidad, limpieza de las barras)

- POR ROZAMIENTO: un desplazamiento relativo entre el acero y elhormigón, da origen a una resistencia por rozamiento, siempre que existanpresiones normales a la armadura. (H=mfricc.N)

- POR CORTE: Endentado que actúa como ménsulas

H= fricc.N

fricc=0.30 a 0.60

N

i .LEONHARDT, Tomo I(nomenclatura eurocódigos)

F I


Figura 4.7LEONHARDT, Tomo I

Trayectoriasde tracciónTrayectoriasde compresión

(a) gran s ep arac ió n d e n er vad uras (b ) p eq ueñ a sep arac ió n d e n erv ad uras


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e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O

N

I

FACTORES QUE INCIDEN SOBRE LA ADHERENCIA:

- CALIDAD DEL HORMIGÓN

- PERFILADO DE LA SUPERFICIE DE LAS BARRAS

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4

. 0 1

y

9 4

. 0 1

- LA POSICIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR

- UBICACIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR

F I


e s y

E s

t r u c

t u r a s

-

H O R M I G O N

I

U B A –

D e p

t o .

C o n s

t r u c c

i o

7 4 . 0

1

y

9 4

. 0 1

FIN –MATERIALES:

F I

GRACIAS POR SU ATENCION !!!

07 Clase04 FIUBA Materiales 2013

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