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• Daniela Hoyos

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ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO Materiales para Estructuras TAREA – 2020-1 Para entregar individualmente el 4 de mayo Realizado por: DANIELA HOYOS PEÑULA A – Control de calidad del concreto 1. Se tienen los siguientes resultados de 23 muestras del concreto de una obra. Hacer las gráficas de resistencia, promedio móvil de resistencia de 3 y promedio móvil de rango de 10. Analizar la calidad del concreto, determinar si hay resultados que hay que analizar cuidadosamente, ya sea consultando al diseñador estructural o tomando núcleos, o si se pueden aceptar todas las mezclas directamente a) suponiendo que f’c = 26 MPa b) suponiendo que f’c = 28 MPa Para analizar la calidad del concreto debemos basarnos en la grafica de resultados y promedio móvil, cuyos datos son:

Muestra

Cil 1

Cil 2

RESULTADO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

29 28 24 27 30 31 24 28 28 22 27 30 26 28 28 28 32 28 25 26 30 31 23

30 27 25 26 29 31 26 26 31 25 26 32 25 30 26 27 30 30 29 30 30 31 27

29,5 27,5 24,5 26,5 29,5 31 25 27 29,5 23,5 26,5 31 25,5 29 27 27,5 31 29 27 28 30 31 25

NOTA: el f´cr para 26MPa =29.04 y para 28MPa el f´cr=31.04

De aquí obtenemos las siguientes graficas para f´c=26MPa

PROMEDIO MOVIL 3

27,17 26,17 26,83 29,00 28,50 27,67 27,17 26,67 26,50 27,00 27,67 28,50 27,17 27,83 28,50 29,17 29,00 28,00 28,33 29,67 28,67

RESULTADOS 32 30 28 26 24 22 20 0

5

10 RESULTADOS

15 f'c

20

25

20

25

f´cr

PROMEDIO MOVIL 30 29,5 29 28,5 28 27,5 27 26,5 26 25,5 0

5

10 PROMEDIO MOVIL

15 f´c

f´cr

Analizando las gráficas correspondientes a promedio móvil de resistencia de rango 3 y de resultados, se logró identificar que este concreto es aceptado, debido a que en “una serie el concreto es aceptable si el promedio móvil de 3 ensayos seguidos > f´c”, y por lo visto en las gráficas realizadas se observó que cumple con los parámetros ya mencionados anteriormente. Para f’c=28MPa

RESULTADOS 32 31 30 29 28

RESULTADOS

27

f´c

26

f´cr

25 24 23 22 0

5

10

15

20

25

PROMEDIO MOVIL 32 31 30 29

PROMEDIO MOVIL f´c

28

f´cr 27 26 25 0

5

10

15

20

25

Analizando las gráficas correspondientes a promedio móvil de resistencia de rango 3 y de resultados, se logró identificar que este concreto es rechazado, debido a que en “una serie el concreto es aceptable si el promedio móvil de 3 ensayos seguidos > f´c”, y como se logró observar en la gráfica realizada, gran parte de esta no cumple los requisitos ya mencionados.

2. Hacer el gráfico de CUSUM para a) promedio histórico es 28 MPa b) promedio histórico de 29 MPa y c) de 31 MPa. Analizar las gráficas obtenidas

Muestra

Cil 1

Cil 2

RESULTADO

CUSUM 1 (29MPa)

CUSUM 2 (31Mpa)

CUSUM 3 (28Mpa)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

29 28 24 27 30 31 24 28 28 22 27 30 26 28 28 28 32 28 25 26 30 31 23

30 27 25 26 29 31 26 26 31 25 26 32 25 30 26 27 30 30 29 30 30 31 27

29,5 27,5 24,5 26,5 29,5 31 25 27 29,5 23,5 26,5 31 25,5 29 27 27,5 31 29 27 28 30 31 25

0,5 -1 -5,5 -8 -7,5 -5,5 -9,5 -11,5 -11 -16,5 -19 -17 -20,5 -20,5 -22,5 -24 -22 -22 -24 -25 -24 -22 -26

-1,5 -5 -11,5 -16 -17,5 -17,5 -23,5 -27,5 -29 -36,5 -41 -41 -46,5 -48,5 -52,5 -56 -56 -58 -62 -65 -66 -66 -72

1,5 1 -2,5 -4 -2,5 0,5 -2,5 -3,5 -2 -6,5 -8 -5 -7,5 -6,5 -7,5 -8 -5 -4 -5 -5 -3 0 -3

CUSUM 1 5

CUSUM (MPa)

0 -5

0

5

10

15

20

25

-10 -15 -20 -25 -30

Análisis de la grafica 1 de CUSUM: En la grafica 1 se logra evidenciar que la producción no es muy buena ya que el CUSUM inicialmente es negativo y cada ensayo que se hace, la producción se recupera un poco, pero está de nuevo vuelve a caer. La recomendación es revisar el proceso de producción ya que se están

cometiendo errores, se corrigen, pero de nuevo vuelven a cometer otros errores en la producción, lo cual provoca que la producción del concreto sea mala.

CUSUM 2 0 -10

0

5

10

15

20

25

CUSUM (MPa)

-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80

Análisis de la grafica 2 de CUSUM: En esta gráfica se logra evidenciar que la producción no es muy buena ya que el CUSUM inicialmente es negativo y cada ensayo que se hace, la producción no se recupera. La recomendación es revisar el proceso de producción ya que se están cometiendo errores y no se están corrigiendo, lo cual provoca que la producción del concreto definitivamente sea mala.

CUSUM 3 2 0

CUSUM (MPa)

0

5

10

15

20

25

-2 -4 -6 -8 -10 CUSUM 3

Análisis de la grafica 3 de CUSUM:

En esta gráfica se logra evidenciar que inicialmente la producción no era muy buena ya que el CUSSUM inicialmente es negativo, pero a pesar de esto, aproximadamente a partir del ensayo No.15 el CUSUM empieza a ser positivo, lo que quiere decir que la producción mejoró notablemente.

3. Determinar la resistencia a la cual se debería diseñar un concreto de f’ c = 30 MPa con base en los resultados de la tabla (desviación estándar y k) Para el calculo de la resistencia a la cual se debería diseñar el concreto se debe hacer lo siguiente:

Primero hallar el valor K para nuestro numero de ensayos, como en este caso son 23 y el valor no se encuentra en la grafica se debe interpolar: 𝑦 = 𝑦1 + [(

𝑥 − 𝑥1 ) (𝑦2 − 𝑦1 )] 𝑥2 − 𝑥1

Para este caso x1=20, x2=25, y1=1.08 y y2=1.03 𝑦 = 1.08 + [(

𝑥 − 20 ) (1.03 − 1.08)] 25 − 20

Entonces: 𝑦 = 1.28 − 0.01𝑥 Evaluamos en x=23 y obtenemos el valor de k: 𝑘 = 1.05 Luego se calcula la desviación estándar utilizando los valores que se encuentran en la columna de RESULTADOS, usando la siguiente formula:

De allí se obtuvo que s=2.267

Para f’c=30MPa se encuentran dos valores de f´c: 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 𝑓 ′ 𝑐 + 1.34𝐾𝑠 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 30 + 1.34 ∗ 1.05 ∗ 2.267 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 33.2𝑀𝑃𝑎 Valor2: 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 𝑓 ′ 𝑐 + 2.33𝐾𝑠 − 3.5 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 30 + 2.33 ∗ 1.05 ∗ 2.267 − 3.5 𝑓 ′ 𝑐𝑟 = 32.05𝑀𝑃𝑎

Se escoge el mayor, es decir que la probabilidad a la que se debe diseñar es aproximadamente 33MPa

B- INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE Entre los problemas de carácter ambiental generados por la construcción se pueden mencionar a. Es la industria que más consume materias primas b. Es responsable de la emisión de grandes cantidades de CO2 a la atmósfera c. Consume gran cantidad de energía, tanto en la producción de materiales, como durante la operación d. Produce grandes cantidades de escombros y residuos *Hacer una investigación sobre estos temas, incluyendo los materiales de construcción más utilizados: concreto, acero, arcilla cocida, madera y polímeros. Investigar sobre la responsabilidad de estos materiales en los problemas arriba mencionados, acciones que se están adelantando para reducir dichos problemas. Incluir algo sobre economía lineal vs economía circular en la industria de la construcción. Hacer un ensayo de máximo 5 hojas LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE La Construcción Sostenible se puede definir como aquella tiene especial respeto y compromiso con el medio ambiente, implica el uso eficiente de la energía y del agua, los recursos y materiales no perjudiciales para el medioambiente, resulta más saludable y se dirige hacia una reducción de los impactos ambientales.

Resulta evidente que, con el actual ritmo de crecimiento demográfico, a pesar de la disminución en los últimos años de la tasa de crecimiento, continuamos creciendo año tras año a una velocidad que podría llegar a duplicar la población humana mundial antes de mediados del presente siglo. Una situación en que la actual utilización de los recursos naturales y del medio ambiente suponen una disminución del potencial de dichos recursos para las generaciones futuras. Fenómenos como el cambio climático, el deterioro de la capa de ozono, la lluvia ácida, la deforestación o la pérdida de biodiversidad, parecen estar provocados por las actuales actividades industriales y económicas.

Sin embargo, es un error atribuir exclusivamente a la industria y al transporte el origen principal de la contaminación, el entorno construido, donde pasamos más del 90% de la nuestra vida, es en gran medida culpable de dicha contaminación. Los edificios consumen entre el 20% y el 50% de los recursos naturales, dependiendo del entorno en donde están situados, siendo la construcción un gran consumidor de recursos naturales como; madera, minerales, agua y combustibles fósil, siendo responsable según publicaciones realizadas por la revista Vector en el año 2018, del 16% del consumo mundial de agua, mientras que un 9% de las extracciones de agua de fuentes naturales destinadas al sector industrial, se emplearon en la producción del concreto.

Según investigaciones realizadas por la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo de Perú en su libro titulado” Aplicaciones del agua en Ingeniería civil” se menciona que el agua más recomendable para utilizar en la construcción civil es la potable, siendo este tipo de agua usada para la fabricación del cemento, debido a que carece de impurezas que dañen o modifiquen las propiedades internas del mortero, que podrían ser perjudiciales en la construcción. Además, se usa en fabricación de pastas, rellenado de depósitos y limpieza de instalaciones, sin embargo, ya no puede seguir siendo la única opción para obtener un concreto de una buena calidad, debido a esto se deben implementar alternativas para contribuís con la construcción sostenible.

Al mismo tiempo tiene un impacto ambiental tanto por la utilización de materiales provenientes de recursos naturales, como por el uso de grandes cantidades de energía que se necesita para fabricar los productos de construcción finales (cementos, aceros, manufacturas) y para su instalación en obra. No se pueden olvidar también los costes ecológicos que suponen tanto la extracción de los recursos minerales (canteras, minas, etc.) como la deposición de los residuos originados en su fabricación e instalación en obra, que abarcan desde las emisiones tóxicas a las posibles contaminaciones de las aguas superficiales por vertidos y de las subterráneas por parte de los lixiviados de los vertederos. Al final de su vida activa, también los edificios originan una gran cantidad de residuos.

Debemos concentrar nuestro esfuerzo innovador en recuperar y conservar el patrimonio construido, tanto en la ciudad formal como en los barrios. Es decir, la prioridad no es la construcción de nuevas viviendas completas, sino la del mejoramiento integral del hábitat urbano.

Reducir el impacto ambiental es prioritario ya que la Tierra es un sistema de recursos cerrado, finito. Uno de los problemas más graves que se deben enfrentar en la búsqueda de una construcción sostenible. Los impactos de la construcción sobre el medio ambiente se pueden agrupar en dos grandes categorías, los impactos producidos por la extracción de recursos del medio ambiente y aquellos generados por los desechos y el bote o vertido al medio ambiente. Debido a su Utilización de recursos naturales, Consumo energético, Contaminación, y Generación de residuos. Cada categoría tiene efectos sobre el medio ambiente.

Ilustración 1. Impacto ambiental de la construcción Tomado de: https://www.cofis.es/pdf/fys/fys13/fys13_30-33.pdf Sin embargo, la aplicación de los criterios de sostenibilidad, que lleva a una utilización racional de los recursos naturales disponibles para la construcción, requerirá realizar unos cambios importantes en los valores que ésta tiene como cultura propia. Estos principios de sostenibilidad llevan hacia una conservación de los recursos naturales, una maximización en la reutilización de los recursos, una gestión del ciclo de vida, así como una reducción de la energía y agua global aplicados a la construcción del edificio y a su utilización durante su funcionamiento, son los primeros pasos para reducir el efecto negativo que tiene la construcción sobre el medio ambiente.

Promover la reducción del consumo de materia prima proveniente de recursos no renovables y procurar un mayor uso de materiales provenientes de recursos renovables. Estimular la reducción del consumo de materiales por metro cuadrado de construcción, enfocándose, no sólo en la disminución del uso de recursos vírgenes, sino en un esfuerzo hacia la reutilización y el reciclaje, pasos importantes para cerrar el ciclo de los materiales. El sobredimensionamiento y el desperdicio, característicos de las formas más atrasadas de arquitectura y construcción, constituyen un factor de incremento de costos, de uso irracional de los recursos y una importante fuente de contaminación ambiental.

Según el artículo publicado por la página web tureforma titulado “La Economía Circular En La Industria De La Construcción Produce Menos Residuos” se habla de que en los países desarrollados entre un tercio y la mitad de los residuos sólidos provienen de la construcción y demolición de casas, presentándose ante esto que el modelo de la economía circular frente a la lineal se impone cada vez más al pensar en la construcción de viviendas sostenibles, siendo el modelo de la economía lineal el que consume más energía, recursos naturales limitados y genera, una cantidad muy grande de residuos.

“Por eso es importante que el sector de la construcción llegue a un modelo de economía circular donde el flujo lineal de recursos-producto-residuos se convierta en un flujo circular de recursos-productos-recursos reciclados. Así se logra reciclar, reparar o regenerar de manera constante y se consigue que los productos, componentes y recursos en general mantengan su utilidad y valor en todo momento” (Guillermo Vidal, 2018).

Como es de suponer, así como se extrae toda esa cantidad enorme de materia prima, hay que transformarla para poder obtener el producto final, que en la industria de la construcción es un resultado también de magnitudes muy grandes, afectando sí o sí fuertemente el ecosistema desde lo más mínimo hasta lo más grande como puede ser la misma destrucción de la capa de ozono.

En el artículo publicado por Argos, mencionado en textos anteriores, se abarcan los principales medios naturales afectados por la construcción, empezando por el aire, el cual se ve afectado por emisiones de CO2 producidos por la combustión de máquinas, equipos para la excavación, transporte, apertura de vías y descargue de materiales, generando cambios climáticos en donde se forman barreras alrededor de la capa de ozono concentrando el calor que libera la tierra ocasionando así lo que llamamos efecto invernadero, lluvias acidas entre otros aspectos negativos que se ven también reflejados en la salud de las personas que conviven en entornos donde el aire está sumamente contaminado por la emisión de dióxido de carbono. No obstante, el ruido de las máquinas y equipos que laboran diariamente en una construcción, los residuos de materiales como la madera, remoción de escombros, clavos, tubos, empaques, polvo generado por el cemento al ser manipulado, extracción de rocas en canteras, entre otras, son muchos agentes que sin duda alguna afectan directamente al ser humano y a la naturaleza que, sin duda alguna cada día se ve amenazada.

Está claro que para la construcción de edificios e infraestructura se consume la mayor cantidad de material para hacer esto posible y por ende se consume la mayor cantidad de energía para poder operar, un ejemplo claro es la elaboración del cemento portland que es el más utilizado para la industria en Colombia, se pudo encontrar que está entre los cinco sub sectores industriales con mayor consumo de energía a escala mundial, y que durante su proceso de producción, se generan grandes cantidades de CO2 durante la descomposición de la piedra caliza para formar óxido de calcio (CaO) en el proceso de producción de Clinker. Lo mismo suele suceder con el proceso de elaboración de la arcilla cocida, el acero, aluminio, vidrio y demás materiales ya sean estructurales o no estructurales, que en su mayoría requieren de inmensas cantidades de energía para obtenerlos a disposición durante y después de terminada la construcción.

“En los últimos años, han surgido iniciativas a nivel mundial para que la industria de la construcción considere el respeto y la protección del medio ambiente en toda su cadena de valor. En el lenguaje que hoy se utiliza en el contexto de la sostenibilidad, se encuentran términos como la construcción sostenible, construcción energética, edificios verdes y arquitectura pasiva entre muchos otros, que indican que la industria de la construcción tiene acciones concretas e interés en desarrollos que demuestran el compromiso con la conservación del medio ambiente.” (Argos 2018).

La reutilización que crea productos diseñados para volver a ser creados en un proceso infinito impacta en un menor consumo de energía y que esa energía utilizada sea siempre renovable. En ese sentido las viviendas en la economía circular deberán concentrarse en entender cada casa, ya sea nueva o rehabilitada, como un producto que debe regenerarse indefinidamente. Es decir, que pueda tener transformaciones espaciales y rehabilitarse a nuevas formas de vida sin generar residuos es una de las tantas soluciones que plantea el señor Guillermo Vidal, director de diseño de la firma Uxban en su artículo. C- INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA ADITIVOS PARA CONCRETO En las páginas de SIKA, TOXEMENT y GRACE, al menos, hacer una revisión de los principales aditivos utilizados para concreto y mortero. Leer las hojas técnicas de algunos de ellos y hacer un ensayo corto sobre el tema.

PRINCIPALES ADITIVOS USADOS PARA EL CONCRETO Y MORTERO Uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción es el concreto, por con siguiente es posible emplearlo en muchos proyectos como lo son viviendas de 1 o 2 pisos, caminos hasta puentes autopistas y cimentaciones profundas. En la actualidad el concreto es uno de los materiales más utilizados y en algunos casos es el material que se puede crear de manera convencional en la vida cotidiana, y que tiene mucha importancia ya que en su estado líquido puede ser colocado y moldeado dependiendo la superficie en la que se requiera, siendo un poco más técnico cuando el cemento hace contacto con el agua inicia un proceso de hidratación y de liberación de calor el cual tiene que ser contrarrestado aplicando cierta cantidad de agua en determinado tiempo.

El concreto sin aditivos tiene un periodo de endurecimiento entre las 5 y 7 primeras horas después de colocado y se tiene un control para que desarrolle la resistencia máxima a los 28 días.

Al concreto está conformado de agregados finos y gruesos los cuales cumplen una importante función la cual es dar volumen y ocupan maso menos un 75% y contribuyen a una buena calidad del producto finalizado. El agregado grueso está constituido principalmente por gravas o piedras trituradas en canteras y las cuales tienen una mayor abundancia en la mezcla del concreto. Estos agregados deben tener una buena gradación ya que si se tiene mucho material fino o grueso afectaría el comportamiento de la mezcla final.

Existen diferentes clases de aditivos y de diferentes tipos los cuales podremos clasifican en tipo A, tipo B, tipo C, tipo E, tipo F, tipo S los cuales aportan diferentes propiedades a la hora de realizar una mezcla y aportan diferentes cualidades a la hora de manejar y de cumplir ciertos aspectos importantes. Los aditivos reductores de agua tipo A mejoran la resistencia del concreto y son utilizados para disminuir el contenido de agua, así se puede manejar de una manera óptima por su cohesividad.

Los aditivos retardadores de agua tipo B son muy utilizados en zonas de alta temperatura o cuando es necesario transportarlo largas distancias ya que estos reducen la velocidad de perdida de asentamiento siendo muy útil en ciertas construcciones ya que se el tiempo de asentamiento es más largo y prolongan la iniciación del fraguado, es recomendable utilizar estos aditivos en dosificaciones muy bajas para lograr un concreto con un buen desempeño.

Los aditivos acelerones tipo C reducen y tiempo de fraguado, pero afecta su manejabilidad a la hora de utilizarlo en los proyectos.

Los aditivos retardantes - reductores de agua tipo D sirven para poder tener una mejor manejabilidad y trabajabilidad del concreto en espacios con mayor dificultad.

Los aditivos acelerantes - reductores de agua tipo E aceleran el inicio del fraguado y son muy utilizados y requerido en climas fríos y concreto prefabricado.

Los aditivos reductores de agua de alto rango o superplastificantes tipo F sirven para que el concreto adquiera una mayor durabilidad y los vemos en la construcción de muros y columnas estos aditivos son muy manejables ya que se pueden agregar en la obra o solicitarlos.

Los aditivos especiales S en este ítem podemos encontrar una gran variedad de aditivos químicos estos son actualizados muy frecuentemente ya que algunos son muy necesitados por diferentes industrias y unos de los más importantes que podemos encontrar son:

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Inhibidores de corrosión que son muy importantes para el recubrimiento y protección del acero, se utilizan también inclusores de aire los cuales en obra se utilizan para producir concreto a baja permeabilidad que podemos encontrar y que son muy necesarios en las construcciones donde las temperaturas a determinadas épocas del año bajan radicalmente.

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Las fibras para concreto se han venido incrementando mucho en los últimos tiempos y que esta ayuda a mejorar la resistencia a compresión y a dar una mayor durabilidad a largo tiempo podemos encontrar diferentes fibras las cuales tienen cualidades diferentes las cuales cumplen diferentes normas, algunas ayudan al agrietamiento por contracción.

Cabe resaltar que los aditivos son importantes y se han creado para solucionar ciertos problemas que cada día aparecen en los diferentes proyectos que se realizan en el mundo, gracias a estos la ingeniería cada vez puede realizar mejores proyectos con resultado extraordinarios. Teniendo en cuenta esto podemos también concluir que desde hace mucho tiempo el hombre ha venido buscando la manera la cual por medio de diferentes elementos lograr darle mejores cualidades y capacidades al concreto para lograr utilizarlo en diversos campos.

Hay que tener un uso adecuado al implementar estos aditivos en nuestras mezclas de concreto ya que no todos nos contribuyen a mejorar por completo en todos los aspectos del concreto, sino que también en algunos casos afectan es ciertos factores que implican una nueva organización ya sea a la hora de manejar, trasportar, fundir o mezclar estos aditivos con nuestra mezcla original. BIBLIOGRAFÍA

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Argos. (2018). Caracterización De Impactos Ambientales En La Industria De La Construcción. Obtenido de: https://www.360enconcreto.com/blog/detalle/impactos-ambientales-en-la-industriade-la-construccion CCCS. (2016). Liderando El Desarrollo Sostenible De La Industria De La Construcción. https://www.cccs.org.co/wp/2016/04/04/tendencias-globales-de-construccion-sostenible-2016/ RevistaVector (2019). La Construcción Es La Industria Que Más Desperdicia Agua Potable. http://www.revistavector.com.mx/2018/09/18/la-construccion-es-la-industria-que-masdesperdicia-agua-potable/ TuReforfa. La Economía Circular En La Industria De La Construcción Produce Menos Residuos. http://www.tureforma.org/la-economia-circular-en-la-industria-de-la-construccion-producemenos-residuos/ https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://col.sika.com/dms/getdocument .get/269d0f31-fb62-3538-bcca0b37aad65e17/BROCHURE%2520ADITIVOS%2520PARA%2520CONCRETO.pdf&ved=2ahU

KEwiN5aS1sOrhAhWGrVkKHXCUCOgQFjABegQIAxAB&usg=AOvVaw2UNUvgT8TfDl5bg AZv6NGz •

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.toxement.com.co/media/3 547/brochure_aditivos.pdf&ved=2ahUKEwjjstCNserhAhUFnFkKHZivBHwQFjAAegQIAxAB& usg=AOvVaw0rYBVTRwwdkFIiPaVJy1gX