ES2351286B2 - Método y sistema para tensar barras aplicado al refuerzo de elementos estructurales. - Google Patents
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Abstract
Método y sistema para tensar barras aplicado al
refuerzo de elementos estructurales utilizado en el método anterior.
En el método, tras realizar cortes en el elemento estructural (1) de
hormigón a reforzar se colocan las barras (2) junto con un primer
elemento de reparto de cargas (4) en un primer extremo de las barras
(2), y un segundo elemento de reparto de cargas (8) y un elemento de
empuje (6) en un segundo extremo. A continuación se inmovilizan los
primeros extremos de las barras mediante un anclaje pasivo (3) y los
segundos extremos mediante un anclaje activo (5), y se aplica una
carga de tracción a las barras (2) mediante un sistema de tracción
(7) en los segundos extremos que empuja contra el elemento de empuje
(6), inmovilizándose después las barras (2) con medios de
pegado.
Description
Método y sistema para tensar barras aplicado al
refuerzo de elementos estructurales.
La presente invención pertenece al campo técnico
de la construcción, tanto en edificación como en obra civil, y más
concretamente a los sistemas de refuerzo de estructuras de hormigón
armado empleadas en este tipo de construcciones.
El refuerzo de estructuras de hormigón es un
sector en el cual se está investigando mucho en los últimos años,
debido al envejecimiento y deterioro de muchas estructuras de
hormigón que se construyeron hace 30-40 años, e
incluso menos tiempo, pero en ambientes más agresivos.
Los refuerzos que se han empleado
tradicionalmente incluyen recrecidos con hormigón armado, chapas de
acero, y más recientemente la utilización de materiales de altas
prestaciones o FRPs, así conocidos por sus siglas en inglés (Fiber
Reinforced Plastics).
Los FRPs plantean múltiples ventajas frente al
resto de materiales con los que se realizan refuerzos, siendo su
principal inconveniente su precio y la dificultad de aprovecharlos
plenamente. Una forma de conseguir su pleno rendimiento sería
mediante la introducción de esfuerzos previos en dichos materiales,
antes o durante su puesta en obra, es decir, antes o durante la
colocación de las barras de refuerzo en las estructuras de
hormigón.
En la actualidad, se ha estado experimentando en
laboratorio con barras activas de fibra de carbono para el refuerzo
de estructuras de hormigón.
Un ejemplo de estos experimentos es el artículo
"CFRP near surface mounted reinforcement (NSMR)for
pre-stressing concrete beams", H. Nordin, Prof.
B. Täljsten y A. Carolin, Lulea University of Technology, Suecia,
2002.
Una técnica diferente es la que se describe por
ejemplo en el documento "Strengthening of RC Structures with near
surface mounted FRP Rods", de Laura de Lorenzis y Antonio Nanni,
Center for Infrastructure Engineering Studies, University of
Missouri-Rolla, 2002.
Otro ejemplo más es el procedimiento descrito en
el artículo "Passive and active near-surface
mounted FRP rods forflexural strengthening of RC beams", Laura de
Lorenzis, Francesco Micelli y Antonio La Tegola, University of
Leche, 2006.
Sin embargo, estos procedimientos son muy
rudimentarios y no tienen aplicación fuera de un laboratorio, debido
al entorno de trabajo real y las restricciones que impone una
estructura ya construida.
Era por tanto deseable un método y un sistema
que consiguieran obtener unos refuerzos eficientes para las
estructuras en la construcción, mediante el
pre-tensado de las barras, al colocarlas en dichas
estructuras, evitando los inconvenientes existentes en los
anteriores sistemas del estado de la técnica.
La presente invención resuelve los problemas
existentes en el estado de la técnica mediante un método para tensar
barras para el refuerzo de estructuras. Este refuerzo de estructuras
incluye refuerzo a flexión, incluyendo la recuperación de flechas
originadas, eliminación de fisuras y refuerzo de estructuras a
esfuerzo cortante. El presente método consta de varias etapas.
En primer lugar se realizan unos cortes rectos
superficiales en el elemento estructural de hormigón a reforzar, con
una profundidad equivalente al recubrimiento de los cercos, con la
ayuda de una radial o elemento similar. Es necesario que la
disposición de las barras, y por tanto de los cortes que se
realicen, guarden simetría con respecto al eje longitudinal del
elemento estructural que se va a reforzar.
A continuación se colocan las barras que se
pretenden tensar en los cortes del elemento estructural, con unos
elementos de reparto de cargas, que reparten la carga recibida y
evitan dañar el hormigón, y se introduce un elemento de empuje
contra el que empujará posteriormente un sistema de tracción.
Después se realiza un anclaje de los extremos de
las barras, para inmovilizar éstas, mediante un anclaje pasivo en
uno de los extremos, y un anclaje activo en el otro extremo. Existen
dos procedimientos para realizar el anclaje de las barras, que
aprovechan la adherencia desarrollada entre la resina epoxi y la
barra de refuerzo. La longitud de anclaje se determina en función de
la tensión previa que se pretende introducir en el elemento
estructural a reforzar.
En el primer método, se inyecta resina epoxi en
un tubo de cobre de diámetro superior a la barra de refuerzo, que ha
sido previamente colocado perfectamente centrado en un extremo de la
barra de refuerzo. La adherencia desarrollada entre resina y barra
de refuerzo se transmite a una placa cilíndrica tipo arandela, que
apoya su vez sobre el elemento de reparto de cargas.
En el segundo método de anclaje, se fija la
barra de refuerzo directamente sobre el hormigón, en la longitud de
anclaje previamente determinada.
Una vez fijadas las barras se coloca un sistema
de tracción, que puede ser un gato hidráulico o similar, y una vez
equilibrado se empieza a aplicar la carga, hasta obtener la tracción
deseada.
Preferentemente, para evitar la pérdida de carga
por relajación del sistema de tracción, se realiza una
inmovilización del sistema de tracción y del elemento de empuje
contra el que el sistema de tracción empuja, colocando al menos un
suplemento que inmoviliza el elemento de empuje y que evita que se
produzcan desplazamientos y pérdidas de tensión. De esta forma
además es posible retirar el sistema de tracción sin que las barras
pierdan la carga que ha sido introducida.
Finalmente, cuando las barras están tensadas se
inmovilizan éstas aplicando medios de pegado a lo largo de toda su
unión al elemento estructural de hormigón. De forma preferente se
utiliza resina epoxi por encima de las barras, procurando llenar
completamente los cortes que se hicieron para la disposición de las
barras. Alternativamente, también sería posible el
pre-relleno de los cortes en el elemento estructural
a reforzar antes de la colocación de las barras, para mejorar el
relleno de los mismos. Cuando la resina ha endurecido, se puede
retirar el resto de elementos utilizados, para lo que será necesario
cortar las barras por el extremo donde estaba situado el anclaje
activo.
En ocasiones puede ser necesario realizar alguna
operación adicional, como por ejemplo realizar unos taladros en
algún elemento estructural para alcanzar la viga que está detrás.
Estas operaciones no suponen sin embargo ninguna modificación en el
método anteriormente descrito.
Otro objeto de la presente invención es el
sistema para tensar barras para el refuerzo de estructuras utilizado
en el método anteriormente descrito. El sistema tiene un sistema de
tracción, que puede consistir en un gato hidráulico o elemento
similar, que de forma preferente tiene un manómetro y un cilindro
hidráulico de pequeñas dimensiones para proporcionar la tracción.
Además, el sistema presenta unos dispositivos de anclaje de las
barras, de tal forma que cada barra tiene dos anclajes en sus
extremos, uno pasivo y uno activo.
El sistema para tensar barras dispone también de
unos elementos de reparto de cargas en el hormigón. Se trata de unas
placas de un material que reparten la acción de las cargas que se
introducen en el elemento estructural de hormigón, para no
deteriorarlo. Estas placas podrían estar hechas de metal o de un
material similar. Además, dichas placas pueden adoptar la forma de
cuñas, en el caso de que las barras no sean perpendiculares a la
cara de la estructura de hormigón donde se encuentran los anclajes
activos de las barras, como puede suceder por ejemplo en el refuerzo
a cortante de una viga de hormigón armado.
El sistema objeto de la presente invención tiene
adicionalmente un elemento de empuje, contra el que empuja el
sistema de tracción. Se trata de un elemento de gran rigidez, con
perforaciones o ranuras que son atravesadas por las barras que se
pretende tensar, y que recibe el empuje del sistema de tracción sin
sufrir deformaciones.
De acuerdo con una realización preferente de la
invención, el sistema cuenta además con dos suplementos de bloqueo,
los cuales bloquean el elemento de empuje en una posición
determinada, y evitan que las barras se destensen por una posible
relajación del sistema de tracción, y permiten además retirar el
sistema de tracción antes de que finalice el proceso de fijado de
las barras al elemento estructural que refuerzan.
A continuación, para facilitar la comprensión de
la invención, a modo ilustrativo pero no limitativo se describirá
una realización de la invención que hace referencia a una serie de
figuras.
La figura 1 es una vista en perspectiva superior
de una realización de un sistema para tensar barras para el refuerzo
de estructuras objeto de la presente invención para una posible
configuración para refuerzo a flexión.
La figura 2 es una vista lateral de una
realización de un sistema para tensar barras para el refuerzo de
estructuras objeto de la presente invención para una posible
configuración para refuerzo a cortante.
La figura 3 es una vista en perspectiva lateral
inferior de una realización de un sistema para tensar barras para el
refuerzo de estructuras para una posible configuración para refuerzo
a cortante.
La figura 4 es una vista en perspectiva lateral
inferior de una realización de un sistema para tensar barras para el
refuerzo de estructuras para una posible configuración para refuerzo
a cortante.
La figura 5 es una vista lateral de una
realización de un sistema para tensar barras para el refuerzo de
estructuras para una posible configuración en la que se atraviesan
elementos de hormigón armado para refuerzo a flexión.
La figura 6 es una vista en perspectiva del
sistema para tensar barras para el refuerzo de estructuras de la
figura 5.
La figura 7 es una vista de varias realizaciones
del elemento de empuje, contra el que empuja el sistema de tracción,
con taladros y ranuras para el paso de las barras a su través.
En estas figuras se hace referencia a un
conjunto de elementos que son:
- 1.
- elemento estructural de hormigón a reforzar
- 2.
- barras a tensar para el refuerzo de estructura
- 3.
- anclaje pasivo
- 4.
- primer elemento de reparto de cargas para el elemento estructural, dispuesto en el primer extremo de las barras
- 5.
- anclaje activo
- 6.
- elemento de empuje contra el que empuja el sistema de tracción
- 7.
- sistema de tracción
- 8.
- segundo elemento de reparto de cargas para el elemento estructural, dispuesto en el segundo extremo de las barras
- 9.
- suplemento de bloqueo que inmoviliza el sistema de tracción y el dispositivo de empuje
- 10.
- taladros en el dispositivo de empuje para el paso de las barras
- 11.
- ranuras en el dispositivo de empuje para el paso de las barras
Un objeto de la presente invención es un método
para tensar barras 2 para el refuerzo de elementos estructurales 1
de hormigón.
A continuación se describe una posible
realización de dicho método, utilizando un gato hidráulico 7 como
sistema de tracción 7 de las barras, y resina epoxi en los anclajes
3,5 de la barra y como medios de pegado.
En primer lugar se realizan unos cortes rectos
superficiales en el elemento estructural 1 de hormigón a reforzar,
que tengan una profundidad equivalente al recubrimiento de los
cercos, con la ayuda de una radial o elemento similar. Dichos cortes
deben estar dispuestos de forma simétrica en la medida de lo posible
respecto al eje longitudinal del elemento estructural 1 a reforzar,
y el número de cortes, así como el de las barras que se dispondrán
en ellas para su refuerzo debe ser par.
De forma preferente se limpian los cortes
realizados, con agua o aire a presión, para eliminar posibles restos
de polvo y suciedad y conseguir posteriormente una buena disposición
de las barras 2 y una adecuada adherencia con la resina epoxi.
A continuación se preparan las barras 2 a
traccionar y se colocan en los cortes realizados en el elemento
estructural 1, con los elementos de reparto de cargas 4,8, para
evitar dañar el hormigón cuando se aplique presión con el gato
hidráulico 7. Concretamente, un primer elemento de reparto de cargas
4 se dispone en un primer extremo de las barras 2 a tensar, y un
segundo elemento de reparto de cargas 8 se dispone en un segundo
extremo de dichas barras 2. Adicionalmente, en este paso se
introduce el elemento de empuje 6, contra el que empujará el gato
7.
En la siguiente etapa se realiza un anclaje de
los extremos de las barras 2 para inmovilizar éstas, mediante un
anclaje pasivo 3 en los primeros extremos de las barras 2 y un
anclaje activo 5 en los segundos extremos de dichas barras 2. De
forma preferente, para estos anclajes 3,5 se utiliza resina epoxi en
secciones cilíndricas de cobre de diámetro superior a la barra 2 de
refuerzo en las que se anclan los extremos de las barras 2, o bien,
en el caso del anclaje pasivo 3, se une directamente el primer
extremo de las barras 2 al elemento estructural 1 mediante la resina
epoxi.
Se coloca el gato hidráulico 7, o cualquier otro
elemento similar, y una vez equilibrado, se empieza a aplicar la
carga, hasta obtener la tracción deseada.
De acuerdo con una realización preferente del
método objeto de la presente invención, tras aplicar la carga, para
evitar la pérdida de carga por relajación del sistema de tracción 7,
se coloca al menos un suplemento de bloqueo que inmoviliza el
elemento de empuje 6 en una posición determinada y evita que se
produzcan desplazamientos y pérdidas de tensión. En este momento es
posible retirar el elemento de tracción 7 utilizado, sin que las
barras sufran pérdida de carga.
Finalmente, una vez tensadas las barras 2, se
aplica la resina epoxi por encima de las barras 2, procurando llenar
completamente los cortes que se hicieron inicialmente, y cuando la
resina ha endurecido, se puede retirar el resto de elementos
utilizados, para lo cual será necesario cortar las barras 2 por el
extremo donde se encuentra el anclaje activo 5.
En ocasiones puede ser necesario realizar alguna
operación adicional, como por ejemplo realizar unos taladros en
algún elemento estructural para alcanzar la viga que está detrás.
Estas operaciones no suponen sin embargo ninguna modificación en el
método anteriormente descrito.
Otro objeto de la presente invención es el
sistema para tensar barras 2 para el refuerzo de estructuras 1
utilizado en el método anteriormente detallado.
Tal y como se puede observar en las figuras, el
sistema para tensar barras 2 tiene un sistema de tracción 7, que de
forma preferente puede ser un gato hidráulico 7, aunque podría ser
otro elemento similar. Este sistema de tracción 7 dispone de un
manómetro para el control de la presión, y un cilindro hidráulico de
pequeñas dimensiones para proporcionar la carga.
Además, el sistema presenta unos anclajes 3,5
para las barras 2. Cada barra 2 tiene dos anclajes 3,5 en sus
extremos, un anclaje pasivo 3 en un primer extremo de la barra 2, y
un anclaje activo 5 en un segundo extremo de la barra 2.
Preferentemente, el anclaje pasivo 3 se puede
obtener utilizando secciones cilíndricas de cobre u otro material
relleno de una resina epoxi e introduciendo el primer extremo de la
barra 2 en su interior para que quede fijada dentro de la sección
cilíndrica cuando endurezca la resina. Otra realización consistiría
en poner en contacto la barra 2 con el elemento estructural 1 de
hormigón y aplicar resina epoxi en el primer extremo de la barra 2,
de forma que cuando se produzca su endurecimiento fije dicho primer
extremo al elemento estructural 1 de hormigón.
En cuanto al anclaje activo 5, de forma
preferente éste también se realiza con secciones cilíndricas de
cobre u otro material relleno de resina epoxi, e introduciendo el
segundo extremo de la barra 2 en su interior para que quede fijada
dentro de la sección cilíndrica cuando endurezca la resina.
Adicionalmente, como se representa en las
figuras, el sistema para tensar barras 2 debe disponer de unos
elementos de reparto de cargas 4,8 en el elemento estructural 1 de
hormigón. Existe un primer elemento de reparto de cargas 4 dispuesto
en el primer extremo de las barras 2, y un segundo elemento de
reparto de cargas 8 dispuesto en el segundo extremo de las barras 2.
Estos elementos de reparto de cargas 4,8 son unas placas de un
material que reparta la acción de las cargas que se introducen en el
elemento estructural 1 de hormigón, para no deteriorarlo. Estas
placas podrían estar hechas de metal o de un material similar.
Además, dichas placas pueden adoptar la forma de cuñas, en el caso
de que las barras 2 no sean perpendiculares a la cara del elemento
estructural 1 de hormigón donde se encuentran los anclajes activos 5
de las barras 2, como puede suceder por ejemplo en el refuerzo a
cortante de una viga de hormigón armad, tal y como se observar en la
figura 2.
Además, el sistema para tensar barras 2 tiene un
elemento de empuje 6, contra el que empuja el cilindro del gato
hidráulico 7, y que se trata de un elemento de gran rigidez, con
taladros 10 o ranuras 11 que son atravesadas por las barras 2 a
tensar, y que recibe el empuje del gato 7 sin sufrir
deformaciones.
De acuerdo con una realización preferente del
sistema objeto de la presente invención, éste cuenta con al menos un
suplemento de bloqueo 9 fijado al elemento de empuje 6, el cual
bloquea dicho elemento de empuje 6 en una posición determinada
evitando desplazamientos y pérdida de carga, y con ello que las
barras 2 se destensen por una posible relajación del gato hidráulico
7.
Una vez descrita de forma clara la invención, se
hace constar que las realizaciones particulares anteriormente
descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre que
no alteren el principio fundamental y la esencia de la
invención.
Claims (10)
1. Método para tensar barras para el refuerzo de
elementos estructurales, caracterizado porque comprende las
etapas de
- realización de cortes en el elemento
estructural (1) de hormigón a reforzar para la colocación de las
barras (2) a tensar,
- colocación de las barras (2) a tensar en los
cortes del elemento estructural (1) junto con un primer elemento de
reparto de cargas (4) para el elemento estructural (1) dispuesto en
un primer extremo de las barras (2), y un segundo elemento de
reparto de cargas (8) para el elemento estructural (1) y un elemento
de empuje (6) dispuestos en un segundo extremo de las barras
(2),
- anclaje de los extremos de las barras (2) para
inmovilizar éstos mediante un anclaje pasivo (3) en los primeros
extremos de las barras (2) y un anclaje activo (5) en los segundos
extremos de las barras (2),
- aplicación de una carga de tracción a las
barras (2) mediante un sistema de tracción (7) en los segundos
extremos de las barras (2), que empuja contra el elemento de empuje
(6),
- inmovilización de las barras (2) mediante la
aplicación de medios de pegado a lo largo de toda su unión al
elemento estructural (1) de hormigón,
- y retirada del sistema de tracción (7) y del
elemento de empuje (6) contra el que empuja el sistema de tracción
(7).
2. Método para tensar barras para el refuerzo de
elementos estructurales, según la reivindicación 1,
caracterizado porque entre la etapa de aplicación de una
carga de tracción a las barras (2) y la etapa de inmovilización de
dichas barras (2), se realiza una inmovilización del sistema de
tracción (7) y del elemento de empuje (6) contra el que empuja el
sistema de tracción mediante al menos un suplemento de bloqueo (9)
que bloquea el elemento de empuje (6) contra el que empuja el
sistema de tracción (7) en una posición determinada para evitar
desplazamientos y pérdida de carga en dicho sistema de tracción
(7).
3. Método para tensar barras para el refuerzo de
elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones,
caracterizado porque entre la etapa de realización de cortes
en el elemento estructural (1) y la etapa de colocación de las
barras (2) a tensar en dicho elemento estructural (1) se realiza una
limpieza de los cortes realizados mediante un fluido a presión.
4. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, utilizado en el método de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende
- un anclaje pasivo (3) para el anclaje de los
primeros extremos de las barras (2),
- un anclaje activo (5) para el anclaje de los
segundos extremos de las barras (2),
- un sistema de tracción (7) para la aplicación
de una carga de tracción, dispuesto en los segundos extremos de las
barras (2), el cual empuja contra
- un elemento de empuje (6), el cual recibe el
empuje del sistema de tracción (7) sin sufrir deformaciones,
comprendiendo adicionalmente el sistema para tensar barras
- un primer elemento de reparto de cargas (4)
para el elemento estructural (1) dispuesto en un primer extremo de
las barras (2),
- y un segundo elemento de reparto de cargas (8)
para el elemento estructural (1) dispuesto en un segundo extremo de
las barras (2).
5. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de estructuras, según la reivindicación 4, caracterizado
porque adicionalmente comprende al menos un suplemento de bloqueo
(9) fijado al elemento de empuje (6), el cual bloquea dicho elemento
de empuje (6) en una posición determinada evitando desplazamientos y
pérdida de carga en el sistema de tracción (7).
6. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 5, caracterizado porque el sistema de tracción (7)
consiste en un gato hidráulico, el cual comprende a su vez un
manómetro y un cilindro hidráulico.
7. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, caracterizado porque el anclaje pasivo (3) comprende
una sección cilíndrica que comprende en su interior medios de
pegado, introduciéndose el primer extremo de las barras (2) en la
sección cilíndrica y quedando fijado en ésta una vez endurecidos los
medios de pegado.
8. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 6, caracterizado porque el anclaje pasivo (3) comprende
medios de pegado dispuestos en el primer extremo de las barras (2)
que lo fijan directamente al elemento estructural (1) de
hormigón.
9. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 8, caracterizado porque el anclaje activo (5) comprende
una sección cilíndrica que comprende en su interior medios de
pegado, introduciéndose el primer extremo de las barras (2) en la
sección cilíndrica y quedando fijado en ésta una vez endurecidos los
medios de pegado.
10. Sistema para tensar barras para el refuerzo
de elementos estructurales, según cualquiera de las reivindicaciones
4 a 9, caracterizado porque el elemento de empuje (6) es
rígido y recibe el empuje del sistema de tracción (7) sin sufrir
deformaciones, y porque dicho elemento de empuje (6) presenta
taladros (10) y ranuras (11) que permiten el paso de las barras (2)
a través de éste.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030930A ES2351286B2 (es) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Método y sistema para tensar barras aplicado al refuerzo de elementos estructurales. |
| PCT/ES2011/000190 WO2011157867A1 (es) | 2010-06-16 | 2011-06-07 | Método y sistema para tensar barras aplicado al refuerzo de elementos estructurales |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030930A ES2351286B2 (es) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Método y sistema para tensar barras aplicado al refuerzo de elementos estructurales. |
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| ES2351286A1 ES2351286A1 (es) | 2011-02-02 |
| ES2351286B2 true ES2351286B2 (es) | 2011-06-09 |
Family
ID=43477839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201030930A Active ES2351286B2 (es) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Método y sistema para tensar barras aplicado al refuerzo de elementos estructurales. |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04368548A (ja) * | 1991-06-17 | 1992-12-21 | Mitsui Constr Co Ltd | 土木建築用補強材 |
| EP1598504A3 (de) * | 2004-05-21 | 2006-05-10 | Gerd Pleyers | Verfahren zum Schutz und zur Instandsetzung rissgefährdeter Stahlbetonbauteile sowie Stahlbetonbauteil |
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2011
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Also Published As
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