memoria - quila quila

Memoria de Calculo ndice

MEMORIA DE CLCULO DEL ANLISIS, VERIFICACIN Y

DISEO ESTRUCTURAL

NOMBRE DEL PROYECTO: CONSTRUCCIN TINGLADO UNIDAD EDUCATIVA QUILA QUILA

PROYECTISTA: ING. ALDO GARY GMEZ LPEZ

ZONA: QUILA QUILA DEL DISTRITO 8 - SUCRE

SUCRE, ENERO 2015

ndice Memoria de Obra

NDICE

VERIFICACIN ESTRUCTURAL ................................................................................................... 11. Datos generales del proyecto ...................................................................................................... 12. Modelo estructural del proyecto .................................................................................................. 1

2.1. Cimentacin del Proyecto ....................................................................................................................... 22.2. Columnas Del Proyecto .......................................................................................................................... 22.3. Cargas ..................................................................................................................................................... 32.4. Mtodo de clculo para la Verificacin Estructural ................................................................................. 3

2.4.1. Hormign armado ............................................................................................................................. 32.5. Clculos por Ordenador .......................................................................................................................... 3

3. Caractersticas de los materiales a utilizar .................................................................................. 43.1. Hormign armado ................................................................................................................................... 4

3.1.1. Hormigones ...................................................................................................................................... 43.1.2. Acero en barras ................................................................................................................................ 4

3.2. Verificacin y Rediseo de Columnas .................................................................................................... 53.3. Verificacin y Rediseo de Zapatas ....................................................................................................... 83.4. Verificacin a las Vigas de Hormign Armado ....................................................................................... 9

4. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................................... 10

VERIFICACIN ESTRUCTURAL ................................................................................................. 12CUBIERTA METLICA ................................................................................................................. 125. Datos generales del proyecto .................................................................................................... 126. Modelo estructural del proyecto ................................................................................................ 12

6.1. Mtodo de clculo para la Verificacin Estructural ............................................................................... 136.1.1. Acero .............................................................................................................................................. 13

6.2. Clculos por Ordenador ........................................................................................................................ 136.3. Diseo por Ordenador........................................................................................................................... 146.4. Geometra de la Cubierta Propuesta .................................................................................................... 156.5. Diseo por Ordenador de la Cubierta Propuesta ................................................................................. 16

Memoria de Clculo

1

VERIFICACIN ESTRUCTURAL

1. DATOS GENERALES DEL PROYECTO

Proyecto : CONSTRUCCION TINGLADO UNIDAD EDUCATIVA QUILA QUILA Ubicacin : QUILA QUILA DEL DISTRITO 8 - SUCRE rea a cubrir : 590.52 m. Permetro a cubrir : 97.77 m.

2. MODELO ESTRUCTURAL DEL PROYECTO

El modelo estructural adoptado en el proyecto consiste en una cubierta metlica apoyada en 14 columnas de seccin 30x60 cm. dispuestas en 7 prticos, las mismas que se encuentran entrelazadas por 3 filas de vigas dispuestas en 3 niveles. Las vigas del nivel +0.00 y +4.05 son de seccin 25x35 cm. mientras que las vigas de nivel +7.60 son de seccin 25x40 cm.

Memoria de Clculo

2

2.1. CIMENTACIN DEL PROYECTO

Las zapatas que contempla el proyecto son de 2 tipos: ZAPATA TIPO 1: ubicado en las columnas de las esquinas del tinglado y son de seccin 150x150x30 cm. ZAPATA TIPO 2: ubicado en los tramos intermedios del tinglado y son de seccin 200x200x30 cm. La disposicin de acero en ambos tipos de zapatas son de

1.50 m

1.50

m

1.50 m

ZAPATA TIPO 1

150X150X30

C1,C7,C8,C14

0.30

m

12mm c/20 cm

12mm c/20 cm

12mm c/20 cm

12mm c/20 cm

2.00 m

2.00

m

2.00 m

ZAPATA TIPO 2

200X200X30

C2,C3,C4,C5,C6,

C9,C10,C11,C12,C13

0.30

m

12mm c/20 cm

12mm c/20 cm

12mm c/20 cm 12mm c/20cm

12mm c/20 cm 12mm c/20 cm 12mm c/20 cm 12mm c/20cm

POS 1

POS 2

POS 1POS 2

POS 3POS 4

POS 1

POS 2

POS 1POS 2

POS 3POS 4

2.2. COLUMNAS DEL PROYECTO Las Columnas que contempla el proyecto es de un solo tipo de seccin 30x60 cm. con 8 aceros longitudinales de dimetro 16 mm. (5/8).

30cm

60cm

REFUERZO TRANSVERSAL

Est. 6 c/18cm

REFUERZO LONGITUDINAL

816mm

DETALLE DE COLUMNA 30X60

216mm

POS 1

EST. 6 C/20cm

POS 2

216mm

POS 1

216mm

POS 1

216mm

POS 1

Memoria de Clculo

3

2.3. CARGAS

Las cargas dispuestas en el proyecto con el cual fue diseado la estructura son las siguientes:

Carga permanente cubierta : 10.2 kg/m2 Carga Equipamiento : 2 kg/m2 Carga de Granizo : 130 kg/m2

2.4. MTODO DE CLCULO PARA LA VERIFICACIN ESTRUCTURAL

2.4.1. HORMIGN ARMADO

Para la obtencin de las solicitaciones se ha considerado los principios del Anlisis Esttico e Hiperesttico y las teoras clsicas de la Resistencia de Materiales y Elasticidad.

El mtodo aplicado para el diseo es de los Estados Lmites, en el que se pretende limitar que el efecto de las acciones exteriores ponderadas por unos coeficientes, sea inferior a la respuesta de la estructura, minorando las resistencias de los materiales.

En los estados lmites ltimos se comprueban los correspondientes a: equilibrio, agotamiento o rotura, adherencia, anclaje y fatiga (si procede).

En los estados lmites de utilizacin, se comprueba: deformaciones (flechas), y vibraciones (si procede). Definidos los estados de carga segn su origen, se procede a calcular las combinaciones posibles con los coeficientes de mayoracin y minoracin correspondientes de acuerdo a los coeficientes de seguridad y las hiptesis bsicas definidas en la Norma ACI 318-05.

Resistencia Requerida: U = 1.4 D U = 1.2 D + 1.6 L

La obtencin de los esfuerzos en las diferentes hiptesis simples del sistema estructural, se harn de acuerdo a un clculo lineal de primer orden, es decir admitiendo proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones, el principio de superposicin de acciones, y un comportamiento lineal y geomtrico de los materiales y la estructura.

2.5. CLCULOS POR ORDENADOR

Para la obtencin de las solicitaciones y dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un programa informtico de ordenador. Para la verificacin estructural se obtuvieron los valores de las solicitaciones de diseo de los resultados obtenidos del programa SAP 2000 V16.

Memoria de Clculo

4

DETERMINACION DE ESFUERZOS EN SAP 2000 v.16

3. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES A UTILIZAR

Los materiales a utilizar as como las caractersticas definitorias de los mismos, niveles de control previstos, as como los coeficientes de seguridad, se indican en el cuadro del apartado 3.1.1.:

3.1. HORMIGN ARMADO 3.1.1. HORMIGONES

Elementos de Hormign Armado Toda la

obra Cimentacin Columnas Vigas/Losas Otros

Resistencia Caracterstica a los 28 das: fc (Kg/cm2) 210 210 210 210 210

Cantidad mxima/mnima de cemento (kp/m3) 350

Tamao mximo del rido (mm) 40 30 15/20 25 Consistencia del hormign Plstica Blanda Blanda Blanda

Asiento Cono de Abrams (cm) 3 a 5 6 a 9 6 a 9 6 a 9

3.1.2. ACERO EN BARRAS

Toda la obra Cimentacin Columnas Vigas/Losas Otros

Designacin AH 420 N

Lmite Elstico fy (Kg/cm2) 420 Nivel de Control Previsto Normal Mdulo de elasticidad del acero Es (Kg/cm2) 2000000

Memoria de Clculo

5

3.2. VERIFICACIN Y REDISEO DE COLUMNAS

Para la verificacin de las secciones de las columnas se seleccion la columnas ms desfavorable, para realizar esta labor se determinaron los esfuerzos de todas las columnas y se eligi aquella donde se presenta las mayores solicitaciones.

Las solicitaciones mayores que acta en las columnas segn son:

ESFUERZO AXIAL, Pu = 20067.57 Kg MOMENTO LTIMO, Mux = 16352.77 Kg*m MOMENTO LTIMO, Muy = 19.03 Kg*m

Con estas solicitaciones se verifico la seccin de la columna 30x60 cm. con una distribucin de acero de 8 fierros dimetro 16 mm. (5/8). Indicar de antemano que la seccin de acero propuesta por el proyecto para las columnas no cumplen con la norma ACI 31805 norma con la que se est verificando las estructuras de hormign armado.

Memoria de Clculo

6

Esta verificacin se la est realizando con esta norma (ACI 318 05) debido a que es similar a la nueva norma Bolivia del hormign estructural (NB 1225001) la cual se encuentra vigente desde noviembre de 2012, en ambas normas la cuanta mnima para una seccin de columnas es de:

Asmin 0.01 Ag Dnde:

Ag = rea del hormign Asmin = Area del acero minimo en columnas

Por lo tanto para una seccin de 30x60 cm. el acero mnimo que debera estar dispuesto en las columnas es de 18 cm2, esta cantidad de acero requiere que se disponga mnimamente 10 aceros de dimetro 16mm (5/8) para una seccin de 30x60 cm. Por tanto el acero que se tiene en el detalle de columnas de los planos de proyecto (816mm.) es insuficiente y no cumple con las normas arriba indicadas.

DISPOSICION DE ACERO SEGN PROYECTO

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+,-.-/0$/0

.120

3

4

5

67

!

"#$% 5 86 9:7

5 86 9:7

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a

r

Refuerzoen caras

Refuerzo enesquinas

DISPOSICION DE ACERO MNIMO SEGN NORMAS

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Refuerzoen caras

Refuerzo enesquinas

Memoria de Clculo

7

Una vez realizado el diseo segn los esfuerzos obtenidos del programa SAP2000 se determin que para esos esfuerzos actuantes en las columnas es requerido un refuerzo longitudinal de acero de 1016mm segn la siguiente disposicin.

30cm

60cm


Est. 6 c/20cm


1016mm

DETALLE DE COLUMNA 30X60 316mm

POS 1

EST. 6 C/20cm

POS 3

316mm

POS 1

216mm

POS 2

216mm

POS 2

VERIFICACIN DE LA COLUMNA PROPUESTA ANLISIS DE COLUMNAS RECTANGULARES

Para Flexin Biaxial con Carga Axial de Compresin o Tensin( CODIGO ACI 318-05 )

P R OYEC T O: F EC H A :C A LC ULO: H OJA :

Input Data: Lx=30

ACERO, fy = 4200 Kg/cm2CONCRETO, f 'c = 210.00 Kg/cm2

ANCHO COLUMNA, Lx = 30.00 cm.LARGO COLUMNA, Ly = 60.00 cm.

RECUBRIMIENTO, d' = 4.000 cm. Ly=60 Ntb=6ESFUERZO AXIAL, Pu = 20067.57 Kg Nsb=4

MOMENTO LTIMO, Mux = 16352.77 Kg*mMOMENTO LTIMO, Muy = 19.03 Kg*m

Total Top/Bot. Long. Bars, Ntb = 6 d'=4 (cm.)

Top/Bot. Long. Barras Diametro = 5/8"Total Caras Izq/Der Long. Bars, Nsb = 4 Member Section

Diametro Longitudinal Bars Caras Izq/Der = 5/8"Results:

Gross reinforcing ratio provided:g = 0.01111

CONSTRUCCION TINGLADO UNIDAD EDUCATIVA QUILA QUILAING. ALDO GARY GMEZ LPEZ

dic-141 de 1

X

Y

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200 250

Pn

x (k

)

Mnx (ft-k)

X-AXIS INTERACTION DIAGRAM

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200 250

Pn

y (k

)

Mny (ft-k)

Y-AXIS INTERACTION DIAGRAM

Memoria de Clculo

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3.3. VERIFICACIN Y REDISEO DE ZAPATAS

Se determin los esfuerzos en los nudos de transmisin de esfuerzos entre columna y cimentacin, para la verificacin se clasific las zapatas en 4 tipos: Zapata tipo 1: comprende las columnas de los nudos 407, 411, 415, 419 y 423. Zapata tipo 2: comprende las columnas de los nudos 12, 20, 28, 36 y 44. Zapata tipo 3: comprende las columnas de los nudos 403 y 427. Zapata tipo 4: comprende las columnas de los nudos 4 y 52.

Table: Joint Reactions

Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Kgf-m

403 SERVICIO Combination 1542.27 -100.77 12337.51 49.34 6861.38 -3.67403 DISEO Combination 2351.76 -119.99 16855.75 57.32 10999.45 4.48407 SERVICIO Combination 1546.63 14.85 14782.55 -14.25 6311.26 26.76407 DISEO Combination 2368.86 18.76 20067.57 -19.03 10332.5 40.96411 SERVICIO Combination 1583.19 4.64 14613.52 -7.12 6616.06 21.62411 DISEO Combination 2425.78 6.57 19836.47 -10.26 10795.56 33.06415 SERVICIO Combination 1603.27 -3.45E-10 14640.14 5.72E-10 6718.66 4.24E-12415 DISEO Combination 2456.44 -5.26E-10 19874.7 8.71E-10 10953.94 6.51E-12419 SERVICIO Combination 1583.19 -4.64 14613.52 7.12 6616.06 -21.62419 DISEO Combination 2425.78 -6.57 19836.47 10.26 10795.56 -33.06423 SERVICIO Combination 1546.63 -14.85 14782.55 14.25 6311.26 -26.76423 DISEO Combination 2368.86 -18.76 20067.57 19.03 10332.5 -40.96427 SERVICIO Combination 1542.27 100.77 12337.51 -49.34 6861.38 3.67427 DISEO Combination 2351.76 119.99 16855.75 -57.32 10999.45 -4.48


Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3Kgf Kgf Kgf Kgf-m Kgf-m Kgf-m

4 SERVICIO Combination -1500.19 -100.79 10265.69 47.46 -6064.18 -7.084 DISEO Combination -2287.27 -119.99 13778.11 54.55 -9754.64 -20.2112 SERVICIO Combination -1558.1 14.03 14024.96 -13.56 -5318.56 -25.7612 DISEO Combination -2386.51 17.27 19000.43 -17.8 -8784.63 -39.0520 SERVICIO Combination -1607.2 2.05 14227.47 -2.96 -5452.25 -6.4720 DISEO Combination -2462.52 2.53 19341.18 -3.86 -8983.41 -9.7828 SERVICIO Combination -1616.44 3.52E-10 14307.32 -5.81E-10 -5474.42 -4.65E-1128 DISEO Combination -2476.68 5.35E-10 19461.42 -8.84E-10 -9018.24 -7.07E-1136 SERVICIO Combination -1607.2 -2.05 14227.47 2.96 -5452.25 6.4736 DISEO Combination -2462.52 -2.53 19341.18 3.86 -8983.41 9.7844 SERVICIO Combination -1558.1 -14.03 14024.96 13.56 -5318.56 25.7644 DISEO Combination -2386.51 -17.27 19000.43 17.8 -8784.63 39.0552 SERVICIO Combination -1500.19 100.79 10265.69 -47.46 -6064.18 7.0852 DISEO Combination -2287.27 119.99 13778.11 -54.55 -9754.64 20.21

ESFUERZOS EN ZAPATAS



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:

8

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:

De las verificaciones realizadas las zapatas tipo 1 del proyecto (seccin 150x150x30) no cumplen con los requisitos de estabilidad, llegando a fallar estas cuando estn sometidos a los esfuerzos que actan en eso sectores. Esta verificacin se la puede apreciar en anexos de este documento.

Memoria de Clculo

9

3.4.VERIFICACIN A LAS VIGAS DE HORMIGN ARMADO

Las Verificaciones a las vigas de hormign armado indican que cumple con lo establecido en normas con las cuales se est realizando la verificacin.

25cm

40cm


Est. 6 c/20cm

DETALLE DE ARMADO

DE VIGA 25X40

25cm

35cm


Est. 6 c/20cm

DETALLE DE ARMADO

DE VIGA 25X35


612mm (Extremo a extremo)


612mm (Extremo a extremo)

312mm

POS 1

312mm

POS 2

EST. 6 C/20cm

POS 3

312mm

POS 1

312mm

POS 2

EST. 6 C/20cm

POS 3

DISPOSICION DE ACERO MNIMO SEGN NORMAS ;;

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+,-.-/0$/0

8

< 38

5

3 3

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Memoria de Clculo

10

VERIFICACIN Y DISEO DE VIGAS EN SAP2000

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VIGAS DE HORMIGN ARMADO: Las secciones de hormign y acero dispuestas en el proyecto para las vigas de hormign armado

cumplen con los requerimientos de reas de concreto y acero necesarios para soportar los esfuerzos a los cuales estas sometidos estos elementos.

COLUMNAS DE HORMIGN ARMADO: Las secciones de acero dispuestas en el proyecto para las columnas de hormign armado no cumple

con el requerimiento de acero mnimo segn normas, siendo insuficiente el acero de 816mm que tiene un rea de simplemente 15.84 cm2, siendo que se requiere como mnimo un rea de 18 cm2, para lo cual se requiere disponer aceros de 1016mm (105/8).

Memoria de Clculo

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ZAPATAS DE HORMIGN ARMADO: Las verificaciones realizadas a las zapatas del proyecto muestran que las zapatas de 200x200x30 cm.

dispuestas debajo de los nudos 407, 411, 415, 419, 423, 12, 20, 28, 36 y 44 cumplen con lo establecido para el diseo estructural de zapatas.

Las verificaciones realizadas a las zapatas del proyecto muestran que las zapatas de 150x150x30 cm. dispuestas debajo de los nudos 403, 427, 4 y 52 son insuficientes y no cumplen con las verificaciones de estabilidad corte punzonamiento y flexin requeridos para este tipo de estructuras. Las mismas debern ser de seccin 200x200x30 cm. con la disposicin similar de las zapatas contiguas.


ESFUERZOS EN ZAPATAS

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8

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:

INTERACCIN SUELO ESTRUCTURA: Las verificaciones realizadas a las zapatas en la interaccin suelo estructura muestran que es requerido

un mejoramiento de suelo en una altura de 50 cm. esto porque la fatiga admisible de suelo que muestra el pozo DCP2 a la profundidad establecida para la fundacin de la zapata es menor que la presin de servicio que transmiten las columnas por lo tanto es necesario realizar un mejoramiento de suelo para garantizar que la estructura no sufrir asentamientos.

Este mejoramiento a realizar deber alcanzar una fatiga mnima admisible de 1.6 kg/cm2 para lo cual recomendamos emplear materiales granulares.

RECOMENDACIONES:

Se recomienda incrementar el peralte de las zapatas de hormign armado a 35 cm. esto para cumplir con las recomendaciones de normas respecto a los recubrimientos mnimos para zapatas, los cuales recomiendan que el recubrimiento mnimo en este tipo de estructuras sea de 7 cm.

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ING. ALDO GARY GMEZ LPEZ

Memoria de Clculo

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VERIFICACIN ESTRUCTURAL CUBIERTA METLICA

5. DATOS GENERALES DEL PROYECTO

Proyecto : CONSTRUCCION TINGLADO UNIDAD EDUCATIVA QUILA QUILA Ubicacin : QUILA QUILA DEL DISTRITO 8 - SUCRE rea a cubrir : 590.52 m. Permetro a cubrir : 97.77 m.

6. MODELO ESTRUCTURAL DEL PROYECTO

El modelo estructural de la cubierta est conformada por cinco tipos de perfiles: ______ 2C 150X50X15X2MM ______ 2C 150X50X15X3MM ______ 2C 80X40X15X2MM ______ 1C 80X50X15X2MM ______ 2C 100X50X15X2MM

Memoria de Clculo

13

6.1.MTODO DE CLCULO PARA LA VERIFICACIN ESTRUCTURAL

6.1.1.ACERO

La norma seleccionada para realizar las verificaciones en los elementos de Acero es la norma AISI-lrfd

6.2. CLCULOS POR ORDENADOR

Para la obtencin de las solicitaciones y dimensionado de los elementos estructurales, se ha dispuesto de un programa informtico de ordenador. Para la verificacin estructural se obtuvieron los valores de las solicitaciones de diseo de los resultados obtenidos del programa SAP 2000 V16.

DETERMINACION DE ESFUERZOS EN SAP 2000 v.16

Con los esfuerzos obtenidos en los elementos que componen la estructura metlica se procedio a disear todos los elementos.

Memoria de Clculo

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6.3.DISEO POR ORDENADOR

Luego de haber realizado la verificacin correspondiente de la cubierta segn geometra de proyecto, se determin que los perfiles dispuestos en la cubierta segn proyecto no cumplen ni satisfacen lo exigido segn la norma AISI-lrfd.

Para mantener las secciones de los perfiles con el cual se cuentan en el proyecto es necesario optimizar la geometra de la cubierta, de manera que los esfuerzos tanto en la cubierta como en los apoyos de la misma (Columnas, Vigas y Zapatas) se mantengan dentro de las secciones y dimensiones dispuestas en proyecto y cumplan lo establecido segn normas.

Memoria de Clculo

15

6.4.GEOMETRA DE LA CUBIERTA PROPUESTA

Se realizaron pequeos cambios en la geometra de la cubierta pero manteniendo la morfologa propuesta en el proyecto. Estos cambios consisten en darle mayor pendiente a las cadas de la cubierta lo que favorecer en el desalojo principalmente de las cargas de granizo, as mismo una mayor pendiente en la cubierta hace que la componente horizontal que se transmite a las columnas disminuya lo que implica que los esfuerzos en estos elementos disminuyan, favoreciendo de esta manera a las secciones propuestas en el proyecto en estos elementos.

El modelo estructural de la cubierta est conformada por cuatro tipos de perfiles:

______ 2C 150X50X15X2MM ______ 2C 150X50X15X3MM ______ 2C 80X40X15X2MM ______ 1C 80X50X15X2MM

Los cuales se encuentran dispuestos en la geometra de la cubierta segn requerimiento.

Memoria de Clculo

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6.5.DISEO POR ORDENADOR DE LA CUBIERTA PROPUESTA

Luego de haber realizado los cambios indicados en la cubierta, se determin que los perfiles dispuestos en la cubierta segn proyecto cumplen y satisfacen lo exigido segn la norma AISI-lrfd.

Las verificaciones de los elementos ms esforzados de la cercha tipo de la cubierta se presentan en anexos a este documento los mismos fueron realizados segn norma AISI-lrfd.

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ING. ALDO GARY GMEZ LPEZ

memoria - quila quila

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