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292835234-Informe-de-Diseno-de-Probetas

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Informe de
Diseño de
Probetas
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”
DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCION
El siguiente informe c o n s i s t e e n c a l c u l a r l a s p ro p o r c i o n e s d e
l o s e l e m e n t o s q u e f o r m a n e l concreto, con el fin de obtener los
mejores resultados. Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla;
en nuestro informe nos ha tocado realizar el diseño mediante el
método de Combinación de agregados.
En oportunidades no es necesario tener exactitud en cua
n t o a l a s p ro p o rc i o n e s d e l o s componentes del concreto, en
estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales, lo
que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que
permiten contar con un diseño de mezcla apropiado para estos casos.
En la medida que sus conocimientos sobre el concreto sean mayores,
mejores serán sus posibilidades de lograr aquello que se propone.
Solo la actualización permanente permite tener el máximo provecho
del material. Este es un reto que los ingenieros estamos obligados a
aceptar y vencer.
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OBJETIVOS:
Los objetivos que se pretenden lograr con la presente práctica son los
siguientes:
General:

Realizar el diseño de una mezcla de concreto a partir de unos
agregados previamente analizados.
Específicos:

Optimizar los agregados para obtener un buen desempeño en la


mezcla.
Obtener una buena resistencia para el diseño realizado.
Adquirir destreza a la hora de elaborar el diseño de mezcla y
posteriormente realizar la probeta.
MARCO GEOGRÁFICO
LOCALIZACIÓN DEL LABORATORIO:
El Laboratorio de Suelos se encuentra en la Facultad de Ingeniería
Civil de la Universidad Nacional “San Luis Gonzaga de Ica” localizado
en Av. Los Maestros s/n (Panamericana Sur).
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FECHA DE TRABAJO:
Para la realización de nuestras probetas se tuvo que ir Lunes 03 de
Agosto a las 9 am a reunir los materiales, que comenzó 30 min
después y terminamos con la realización de nuestras probetas a las
12.00 am.
PROCEDENCIA DE LOS MATERIALES:
Para la preparación de nuestras probetas se utilizó el agregado
grueso piedra sarandeada de ¾” que se ha utilizado para realizar los
ensayos correspondientes proviene de la cantera de Palomino,
Yaurilla.
El agregado fino se ha extraído del Río Ica de las aguas arriba puente
Socorro.
El cemento utilizado para nuestro diseño es de la marca “SOL”, tipo I.
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El agua que empleamos fue el
agua
potable.
RESULTADOS DEL ANALISIS
GRANULOMETRICO DE LOS
AGREGADOS
AGREGADO GRUESO
Malla
s
¾
½
3/8
Nº 04
Fondo
Peso
retenido
809.00
3636.00
542.00
13.00
2.00
%
retenido
16.17
72.69
10.83
0.26
0.04
% que
pasa
53.83
11.14
0.3
0.04
0
%
acumulado
16.17
88.86
99.69
99.95
99.99
Mf g= 16.17 + 99.69 + 99.95 + 500 =
7.16
100
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AGREGADO FINO
Malla
s
Nº 04
Nº 08
Nº 16
Nº 30
Nº 50
Nº
100
Nº
200
Fondo
Peso
retenido
3.00
7.50
34.20
225.50
534.50
170.50
%
retenido
0.3
0.75
3.42
22.55
53.45
17.05
% que
pasa
99.7
98.95
95.53
72.99
19.55
2.55
%
acumulado
0.3
1.05
4.47
27.02
80.47
97.52
20.00
2.00
0.5
99.52
4.80
0.48
0.02
100
Mff = 0.3 + 1.05 + 4.47 + 27.02 + 80.47 +
97.52 = 2.11
100
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CONTENIDO DE HUMEDAD
Datos obtenidos en laboratorio:
Contenido de
humedad
Nº de tara
Peso de tara
Peso T + Ag. H
Peso t + Ag. S
% contenido de
humedad
Grueso
L-5
38.9
416.5
413
0.85%
CR - 3
38.7
469.0
465.0
0.86%
Fino
X-4
38.4
499.7
496.0
0.75%
% W = Peso Húmedo – Peso seco x 100
Peso seco
 Agregado Grueso: Tara L – 5
% W grueso = 416.5 – 413 x 100 = 0.85%
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Pa - 9
38.2
490.8
487.0
0.78%
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413
 Agregado Grueso: Tara CR – 3
% W grueso = 469 – 465 x 100 = 0.86%
465
Por lo tanto: % W grueso = 0.855%
 Agregado Fino: Tara X – 4
% W fino = 499.7 – 496 x 100 = 0.75%
496
 Agregado Fino: Tara Pa – 9
% W grueso = 490.8 – 487 x 100 = 0.78%
487
Por lo tanto: % W fino = 0.765%
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ABSORCIÓN
Datos obtenidos en laboratorio:
Tara
Peso de la Tara
Peso Húmedo + Tara
Peso Seco (Horno) +
L-5
38.8
446.2
CR - 3
38.6
446.3
Tara
441.1
441.5
% Abs. = Peso Ag. SSS – Peso Seco x 100
Peso Seco
 Agregado Fino: Tara L – 5
% Abs = (446.2 – 38.8) – (441.1 – 38.8)x 100 = 1.25%
(446.2 – 38.8)
 Agregado Fino: Tara CR – 3
% Abs = (446.3 – 38.6) – (441.5– 38.6)x 100 = 1.18%
(446.3 – 38.6)
Por lo tanto: % Abs. Fino = 1.22 %
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Nº Tara
Peso al aire
Peso Sumergido al
Pa - 9
430.6
X-4
435.2
agua
Peso seco del horno
269.9
426.5
274.2
430.9
 Agregado Grueso: Tara Pa – 9:
% Abs = 430.6-426.5 x 100 = 0.96%
426.5
 Agregado grueso: Tara X – 4:
% Abs = 435.2– 430.9 x 100 = 0.998%
430.9
Por lo tanto: % Abs. grueso = 0.979%
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PESO ESPECÍFICO
Datos obtenidos en el laboratorio:
Nº Picnómetro
Peso de
Picnómetro
Peso A. fino
Seco
Peso = P + Agua
Peso = P + Agua
+ A. Fino
Agreg. Fino
Nº 3
Nº 4
154.7
158.1
100
100
656.2
654.2
718.5
717.3
P.E =
Nº Tara
Peso al aire
Peso sumergido
al agua
Peso seco del
horno
Peso del agregado
Pp+agua + P agreg. – Pp+agua+agrea
 Agregado Grueso: Tara Pa – 9:
P.e =
426.5
= 2.65
430.6-269.9
 Agregado grueso: Tara X – 4:
P.e =
430.9
= 2.68
435.2 – 274.2
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Agrea. Grueso
Pa - 9
X-4
430.6
435.2
269.9
274.2
426.5
430.9
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Por lo tanto: P.E grueso = 2.67
 Agregado Fino: Tara Nº 3:
P.e =
100
= 2.65
100 + 656.2 – 718.5
 Agregado Fino: Tara Nº 4:
P.e =
100
= 2.71
100 + 654.2 – 717.3
Por lo tanto: P.E fino = 2.68
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PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTADO
Datos obtenidos en el laboratorio:
Suelto
Compacta
do
Muestra
1
Muestra
2
Muestra
3
Promedi
o
Muestra
1
Muestra
2
Muestra
3
Promedi
o
grues fino
o
40.8
47.75
40.9
47.60
40.85
47.70
47.68 40.85
50.60
0
50.75
0
50.65
0
50.67
Peso del Recipiente : 3.02 kg
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Vol. Del Recipiente : 0.03 m3
PESO SUELTO
PUShúmedo fino = 40.85 – 3.02 = 1261
0.03
PUSSECO = PUS HUMEDO
(1 + W%/100)
PUSSECO =
1261
= 1251.43 kg
(1 + 0.765/100)
Por lo tanto:
PUS seco agregado fino = 1251.43
kg/m3
PUShúmedo grueso = 47.68 – 3.02 = 1488.67
0.03
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PUSSECO = PUS HUMEDO
(1 + W%/100)
PUSSECO grueso =
1488.67
= 1476.05 kg
(1 + 0.855/100)
Por lo tanto:
PUS seco agregado grueso = 1476.05
kg/m3
PESO COMPACTADO
PUC
HUMEDO
PUCSECO FINO =
= 50.67 – 3.02 = 1588.33 kg
0.03
1588.33
= 1574.86 kg
(1 + 0.855/100)
Por lo tanto:
PUC seco agregado grueso = 1574.86
kg/m3
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Diseño de Mezcla
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Diseño de Mezcla de Concreto por el Método de Combinación
de Agregados
INDICACIONES PARA EL DISEÑO:
 Diseñar la Mezcla de Concreto por el método de combinación de
Agregados.
 F´c = 210 kg/cm2.
 Desviación Estandar, S=15 kg/cm2.
 Condiciones Normales.
 Utilizar cemento disponible en el mercado.
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 Aditivo: acelerante de fragua.
DESARROLLO DEL DISEÑO:
PASO 1:
Determinación de la Resistencia promedio:
I ) F´cp = 210 +1.34 (15) = 230kg/cm2.
II ) F´cp = 210 – 35 + 2.33 (15) = 210 kg/cm2
POR LO TANTO:
F´cp = 230 kg/cm2
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PASO 2:
Selección del Tamaño Máximo Nominal
Por especificaciones del problema el T.M.N es ¾” de pulg.
PASO 3:
Selección del Asentamiento.
Para que tenga una consistencia plástica debe ser de 3” a 4”
PASO 4:
Selección del Volumen Unitario de agua.
Según la tabla II, el Volumen Unitario de Agua recomendable es 205
lt/m3.
PASO 5:
Contenido de Aire Total.
Según la tabla II, el contenido de aire total es 2 %.
PASO 6:
Selección de la Relación Agua-Cemento.
Hallamos a/c por Resistencia, tenemos:
50
F’cp
a/c
250
0.62
230
y
30
200
Si:
0.08
x
0.7
50
0.08
30
x
Entonces:
X = 30 x 0.08 = 0.048
50
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Luego: Y = 0.7 – 0.048 = 0.65.
Por lo tanto a/c = 0.65
PASO 7:
Determinación del Factor Cemento.
Si a/c = 0.65 , y Agua = 205 lt.
Entonces:
205 = c
0.65
C = 315kg/m3.
Nª bolsas de cemento = 315 = 7.41 b/m3.
42.5
PASO 8:
Modulo de fineza de la Combinación de Agregados:
Nº bolsas
m.c
8
1
5.11
7.41
y
0.07
0.41 x
7
Si:
5.04
1
0.07
0.41
x
Entonces:
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X = 0.41 x 0.07 = 0.0287
Luego:
Y = 5.04 + 0.0287 = 5.07
Por lo tanto:
m.c = 5.07
rf = 7.16 – 5.07 = 0.41
7.16 – 2.11
PASO 9:
Cálculo de los Volúmenes Absolutos de la Pasta:
V.Abs. cemento
=
V.Abs. agua
V.Abs. aire
315 / (3.12 x 1000) = 0.101 m3.
=
=
205 /1 x 1000
2%
= 0.205 m3.
+
= 0.020 m3.
0.326 m3.
PASO 10: Volumen Absoluto de los Agregados:
Vol. Abs. Del Agregado = 1 – 0.326 = 0.674 m3.
PASO 11: Cálculo de los Volúmenes Absolutos de los agregados:
Vol. Abs. Agreg. Fino
=
0.674 x 0.41 = 0.276 m3.
Vol. Abs. Agreg. Grueso=
0.674 – 0.276 = 0.398 m3.
PASO 12: Peso Seco de los agregados:
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Peso Seco del Agrega. Fino
=
0.276
x
2.68
x
1000
=
=
0.398
x
2.67
x
1000
=
739.68 kg/m3.
Peso Seco del Agrega. Grueso
1062.66 kg/m3.
PASO 13: Valores de Diseño:
Cemento
:
315 kg/m3.
Agua
:
205 lt/m3.
Agr. Fino
:
Agr. Grueso:
740kg/m3.
1063kg/m3.
PASO 14: Corrección por Humedad de los agregados:
Agreg. Fino =
740 x 1.00855
Agreg. Grueso
=
= 746.327 kg
1063 x 1.00765 = 1071.132 kg
Humedad superficial:
Agreg. Fino =
Agreg. Grueso
0.765 – 1.22
=
= -0.455%
0.855 – 0.979
= -0.124%
Aporte de humedad:
Agreg. Fino =
740 x (-0.00455) = -3.367
Agreg. Grueso
=
1063 x (-0.00124) = -1.318
-4.685
Agua efectiva será: 205 – (-4.685) = 209.685 l/m3.
Peso de los materiales:
Cemento
Agua efectiva
:
315 kg/m3.
:
210 l/m3.
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Agregado fino
:
746 kg/m3.
Agregado grueso :
1071 kg/m3.
PASO 15: Proporciones en Peso:
C
:
A
:
315/315
1
:
P
746/315
2.4
:
/
a/c
1071/315
3.4
/
210/7.4
28.38 l/bolsa
PASO 16: Peso por tanda de un saco:
Cemento
:
1 x 42.5
Agua efectiva
Agregado fino
=
:
42.5 kg/saco
210
:
2.4 x 42.5 =
102 kg/saco
Agregado grueso :
3.4 x 42.5 =
144.5 kg/saco
PASO 17: Proporción en Volumen de Obra: (pie3)
Cemento
:
315/42.5 = 7.4 pie3
Agua efectiva
Agregado fino
:
:
210
746 x 35.31/1251.43 = 21.05 pie3
Agregado grueso :
1071 x 35.31/1476.05 =25.62 pie3
Por lo tanto:
Proporciones de Volúmenes en Obra:
C
:
7.4/7.4
1
:
A
:
P
21.05/7.4
2.8
:
/
a/c
25.62/7.4
3.4
210/7.4
/ 28.4 lt/bolsa
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ANÁLISIS DEL RESULTADO
Después de haber realizado los cálculos pertinentes y obtener los
resultados previstos se tiene que:
Para los parámetros iniciales estimados como TMN, asentamiento,
contenido de aire y estimación del agua de mezclado, lo cual nos
permitió calcular el volumen de agua en la mezcla que fue de 0.205
m3. Previamente conociendo la relación agua-cemento con los
parámetros antes mencionados se obtuvo un contenido de cemento
de c = 315 kg/m3.
Para la arena el peso es de 740 kg/m3, para la grava un peso de 1063
kg/m3. Se hizo un ajuste por humedad lo cual se le realizo a los
agregados ya que presento una humedad de -4.685 %. Al hacer todo
este procedimiento los datos corregidos son de masa del cemento
315 kg/m3, para el agua efectiva es de 210 l/m3, para la grava su
peso 1071 kg/m3, por ultimo para la arena tenemos que el peso fue
de 746 kg/m3.
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La cantidad de materiales para la elaboración de 2 probetas se
distribuyo de la siguiente manera:
materiales
Cemento
Agua
Agregado fino
Agregado
Peso kg + bandeja
Peso (kg)
4.88 + 1.80
6.68
2.89
2.89
9.67 + 1.80
11.42
13.91 + 1.80
15.70
grueso
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ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS:
MATERIALES:
-
Trompito
-
Plancha
-
Balanza calibrada
-
Carretilla
-
Moldes
-
Petróleo
-
Cucharon
-
Varilla
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ENSAYO DE CONSISTENCIA (SLUMP).
La norma que respalda este específico ensayo es la Norma Técnica
Peruana NTP. 339.035.
Luego de realizar la mezcla de prueba, procedimos a realizar el
ensayo del Cono de Abrams, arrojándonos un resultado de 1.5”, lo
que nos demuestra que nuestra mezcla de prueba es Seca, y poco
trabajable, esto se debe a diversos factores que se mencionan a
continuación:

El modulo de fineza de la arena es 2.11, lo que nos indica que la
arena es más pequeña, en comparación con otros tipos de
agregados finos.

Se debió también a la presencia de Finos, que absorben el agua
de diseño, dejando seca la mezcla.

Se debió tal vez, a una demora al momento de hacer la mezcla
de prueba y el cono de abrams.
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Preparación de probetas para f´c 7 días.
Una vez hallado las cantidades necesarias de materiales los
agregamos a la mezcladora de la siguiente manera:
 Primero agregamos el agua (2.776ml) con 114 ml de aditivo
acelerante de fragua.
 Luego agregamos el cemento y después los agregados, y
procedimos a mezclar.
 Seguidamente se procede a humedecer los moldes con petróleo
que se van a utilizar para el llenado del concreto para evitar que
no se adhiera al molde.
 Después de haber obtenido una mezcla consistente empezamos
con el vaciado para las 02 probetas.
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El llenado de las probetas se realiza de la siguiente manera:

Se llena
1/3 del volumen del molde, y luego se procede a
compactar con una varilla de fierro liso de 5/8”, exactamente 25
golpes. En forma espiralada, de afuera hacia adentro.

Luego se llena hasta las 2/3 del molde, se procede a compactar
con 25 golpes más.

Se llena totalmente el molde, (considerando el exceso), se
procede a dar los 25 golpes con la varilla y se enrasa.

Por último se llenan el otro molde, siguiendo el mismo
procedimiento.

Se deja reposar por un día aproximadamente, para que obtenga
una dureza y posteriormente, al día siguiente se pueda desmoldar
con facilidad.
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Hallando f ´c a los 7 días de la PRIMERA PROBETA:
Datos:
Presión Resistida por la Probeta = 96 000 lb
Convirtiendo a Kg :
1 lb
0.4536 kg
96000 lb
P kg.
P = 43 545.6 kg
Área de la cara sometida a la Presión:
A = 3.1416 x r
2
= 3.1416 x ( 7.675 )2
A = 185.06 cm2.
F’c = 43 545.6kg
185.06cm2
= 235.3 kg/cm2
Entonces, la f ´c a los 7 días es 235.3 Kg/cm2.
Hallando f ´c a los 7 días de la SEGUNDA PROBETA:
Datos:
Presión Resistida por la Probeta = 1000 000 lb
Convirtiendo a Kg :
1 lb
0.4536 kg
1000000 lb
P kg.
P = 45360 kg
Área de la cara sometida a la Presión:
A = 3.1416 x r
2
= 3.1416 x ( 7.475 )2
A = 175.54 cm2.
F’c = 45 360kg = 258.4 kg/cm2
175.54cm2
Entonces, la f ´c a los 7 días es 258.4 Kg/cm2.
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POR LO TANTO:
Promedio de la f ´c en 7 días es 235 Kg/cm2.
Lo que no dice que nuestro concreto ha alcanzado un 109.5 %
respecto a la f ´c de diseño.
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CURADO DE PROBETAS
Luego que se ha dejado reposar al concreto en el molde, por un día
se procede a desmoldarlo, e inmediatamente las dos probetas se
colocan en la posa o piscina durante siete días.
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El tiempo de curado, para la probeta específicamente depende del
tiempo en que se va a realizar el ENSAYO A LA COMPRESIÓN.
Si queremos realizar el Ensayo a la Compresión de las Probetas de
Concreto en 07 días, el tiempo en que se va a realizar el curado es
de 05 días.
Se realiza el curado, para que el concreto, en el proceso de
endurecimiento, siga manteniendo una temperatura ideal en su
proceso, para que el concreto tenga una mejor resistencia.
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CONCLUSIONES
Después de haber realizado todos los respectivos cálculos se puede
llegar a las siguientes conclusiones:
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
La probeta fue diseñado para soportar un esfuerzo de f’c = 210
kg/cm2 incluido el factor de seguridad, y en los resultados de las
pruebas a la resistencia a la comprensión para los 7 días siempre
supero por un pequeño porcentaje al estipulado para estos días
con respecto a la resistencia para el que fue diseñado; para los 7
días 109.5% por lo tanto se puede deducir que la optimización de
los agregados estuvo bien realizada pero con una pequeña
desviación, pero igual se obtuvo al final la resistencia f’c.

Para la realización de las probetas se utilizaron de todos los
ensayos realizados durante el semestre, obteniendo en la prueba
de la resistencia a la comprensión el resultado deseado, por lo
que se puede decir que todos los laboratorios fueron realizados
satisfactoriamente.

No es suficiente seleccionar una mezcla adecuada de concreto,
también es necesario asegurar una ejecución exacta de todas las
operaciones comprendidas en la elaboración del concreto.

Se cumplieron todos los objetivos propuestos, tanto en este
ensayo como en todos los ensayos realizados durante el
semestre.
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BIBLIOGRAFÍA
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CARVAJAL, Lizardo. Metodología de la Investigación Científica.
Curso general y Aplicado. 12º- Ed. Cali: F.A.I.D., 1998. 139 p.
http://www.webdianoia.com/estudiar/resumen.htm
http://www.ciudadfutura.com/psico/estudio/te_intro.htm
RODRÍGUEZ SOSA, Miguel Angel: Investigación científica. Teoría y
métodos. Pacífico Editores, Lima, 1994.
WWW.kartoon.com
Rivva Lopez E. , CONCRETO, Materiales, diseño y aplicaciones.
www.construcción.org.pe
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