Análise térmica de perfis em aço protegidos e não protegidos sob ação do fogo
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.22/17222 |
Resumo: | A construção em aço ocupa um lugar de destaque na construção de edifícios, no entanto, o aço é um material que quando submetido a um incêndio apresenta um comportamento negativo, uma vez que existe uma degradação progressiva das suas propriedades mecânicas, existindo uma probabilidade elevada de ocorrer o colapso prematuro da estrutura. Assim sendo, é fundamental existir um controlo e prevenção do incêndio, como por exemplo, pela utilização de placas de gesso de forma a reduzir o aquecimento dos perfis. Com base em modelos analíticos ou numéricos, é possível analisar a evolução da temperatura na secção transversal dos perfis em aço quando submetidos a cenários de incêndio. O objetivo principal deste trabalho consistiu na análise da evolução da temperatura na secção transversal de diferentes perfis em aço, protegidos por placas de gesso do tipo F e não protegidos, submetidos à ação do fogo. Para a determinação das curvas de evolução de temperatura foram utilizadas metodologias analíticas (Método Simplificado do Eurocódigo 3 - Parte 1-2 e o Método da Capacitância Global) e modelos numéricos (Método de Elementos Finitos). Foram estudados 44 perfis diferentes das gamas IPE, HEM, L e UAP sujeitos à ação do fogo segundo as curvas de incêndio nominais ISO 834, de Elementos Exteriores e de Hidrocarbonetos, tendo-se realizado um total de 396 análises térmicas para perfis não protegidos e 132 para perfis protegidos. Inicialmente, realizaram-se análises térmicas dos perfis não protegidos através dos dois métodos analíticos, com o intuito de identificar as diferenças entre os dois métodos. Seguidamente, utilizou-se o método numérico para realizar análises térmicas aos mesmos perfis para estudar a validade dos métodos analíticos no que diz respeito à consideração de uma distribuição de temperaturas constante na secção transversal dos perfis não protegidos. Para formular conclusões relativas ao benefício da utilização dos painéis de gesso como proteção, realizaram-se análises térmicas para os mesmos perfis protegidos com placas de gesso, com uma espessura de 20 mm, através do método numérico. De forma geral, os dois métodos analíticos utilizados são concordantes e o desenvolvimento das temperaturas na secção transversal dos perfis não protegidos diminuiu com a diminuição do fator de massividade dos perfis. No entanto, os gradientes térmicos na secção transversal do perfil aumentaram com o aumento do tamanho dos mesmos. A utilização de placas de gesso mostrou ser uma boa solução na proteção contra incêndios, diminuindo drasticamente as temperaturas na secção transversal do perfil. Para os perfis protegidos, o desenvolvimento de temperaturas na secção transversal diminui com o aumento do tamanho de perfil. |
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O objetivo principal deste trabalho consistiu na análise da evolução da temperatura na secção transversal de diferentes perfis em aço, protegidos por placas de gesso do tipo F e não protegidos, submetidos à ação do fogo. Para a determinação das curvas de evolução de temperatura foram utilizadas metodologias analíticas (Método Simplificado do Eurocódigo 3 - Parte 1-2 e o Método da Capacitância Global) e modelos numéricos (Método de Elementos Finitos). Foram estudados 44 perfis diferentes das gamas IPE, HEM, L e UAP sujeitos à ação do fogo segundo as curvas de incêndio nominais ISO 834, de Elementos Exteriores e de Hidrocarbonetos, tendo-se realizado um total de 396 análises térmicas para perfis não protegidos e 132 para perfis protegidos. Inicialmente, realizaram-se análises térmicas dos perfis não protegidos através dos dois métodos analíticos, com o intuito de identificar as diferenças entre os dois métodos. Seguidamente, utilizou-se o método numérico para realizar análises térmicas aos mesmos perfis para estudar a validade dos métodos analíticos no que diz respeito à consideração de uma distribuição de temperaturas constante na secção transversal dos perfis não protegidos. Para formular conclusões relativas ao benefício da utilização dos painéis de gesso como proteção, realizaram-se análises térmicas para os mesmos perfis protegidos com placas de gesso, com uma espessura de 20 mm, através do método numérico. De forma geral, os dois métodos analíticos utilizados são concordantes e o desenvolvimento das temperaturas na secção transversal dos perfis não protegidos diminuiu com a diminuição do fator de massividade dos perfis. No entanto, os gradientes térmicos na secção transversal do perfil aumentaram com o aumento do tamanho dos mesmos. A utilização de placas de gesso mostrou ser uma boa solução na proteção contra incêndios, diminuindo drasticamente as temperaturas na secção transversal do perfil. Para os perfis protegidos, o desenvolvimento de temperaturas na secção transversal diminui com o aumento do tamanho de perfil.The steel construction takes a prominent place in the building construction, however, steel is a material that when submitted to fire presents a negative behaviour, because there is a progressive degradation of its mechanical properties, with high probability of premature collapse. Therefore, it is essential to have fire control and prevention, such as, for example, by use of gypsum plasterboard to protect the steel profiles. Based on analytical models, provided by current standards, or by numerical models, it is possible to analyse the temperature evolution in the cross section of steel profiles when subjected to fire scenarios. The aim of this study was to analyse the temperature evolution in the cross section of different steel profiles, protected by gypsum plasterboard type F and unprotected, submitted to the fire action. Analytical methodologies were used to determine the temperature evolution (Eurocode 3 Part 1-2 with the Simplified Method and Lumped Capacitance Method) and numerical models (using the finite element method). 44 different profiles (from IPE, HEM, L and UAP ranges) were studied subject to the fire action according to the nominal fire curves ISO 834, External Elements and Hydrocarbon fire curve, having carried out a total of 396 thermal analysesfor unprotected profiles and 132 for protected profiles. Initially, thermal analysis of the unprotected profiles was performed using the two analytical methods, to identify the differences between them. Then, the numerical method was used to perform thermal analysis on the same profiles to study the validity of the analytical methods, regarding the consideration of a constant temperature distribution in the cross section of the unprotected profiles. To evaluate the benefit of using gypsum plasterboard as protection, thermal analysis was carried out for the same profiles protected with 20 mm thick, using the numerical method. In summary, the two analytical methods are consistent and the development of temperatures in the cross section of the unprotected profiles decreased with the decrease in the mass factor of the profiles. However, the thermal gradients in the cross section increased with the increase of the section size of the profiles. The use of gypsum plasterboard proved to be a good solution in the protection against fire, drastically reducing the temperatures in the cross section of the profile. For protected profiles, the development of temperatures in the cross section decreases with increasing profile size.Fonseca, Elza Maria MoraisRepositório Científico do Instituto Politécnico do PortoOliveira, Pedro Nuno da Costa2021-03-02T10:39:02Z20202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.22/17222TID:202550893porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-03-13T13:07:23Zoai:recipp.ipp.pt:10400.22/17222Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T17:36:54.111506Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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