Browsing by Author "Coelho, Diana C.S."
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- Avaliação estrutural de duas espécies de madeira submetidas à acção do fogoPublication . Fonseca, E.M.M.; Coelho, Diana C.S.
- Avaliação estrutural de duas espécies de madeira submetidas à acção do fogoPublication . Fonseca, E.M.M.; Coelho, Diana C.S.Um dos objectivos deste trabalho é avaliar estruturalmente duas espécies de madeira, calculando a sua resistência ao fogo para diferentes cenários de incêndio e determinando a redução da sua secção recta. Será utilizado o método dos elementos finitos através do programa ANSYS para a determinação da camada e da velocidade de carbonização, nas diferentes análises em estudo. O cálculo do perfil de temperaturas, nas diferentes secções em estudo, será obtido em regime transiente. Serão consideradas as propriedades térmicas não lineares do material, dependentes da evolução da temperatura, de acordo com as regras estabelecidas no [Eurocódigo 5, 2003]. O outro objectivo deste trabalho é a determinação de estados de tensão em elementos do tipo viga, sob influência da redução da secção recta. Neste tipo de estudo, será dada particular importância às propriedades ortotrópicas da madeira, função da temperatura, a utilizar no modelo de elementos finitos. Este trabalho será organizado de forma a contribuir com regras práticas de projecto, na utilização deste tipo de elementos estruturais, através da apresentação de gráficos da resistência ao fogo e de uma metodologia de cálculo simplificada, na determinação do campo de tensões em vigas submetidas a acções térmicas e mecânicas.
- Hybrid wood/steel elements under firePublication . Barbosa, L.F.M.; Almeida, P.M.L.; Fonseca, E.M.M.; Barreira, Luísa; Coelho, Diana C.S.The main objective of this paper is to present a computational model for the fire resistance of wood/steel hybrid elements. Different design solutions will be presented. The most important factors for fire safety in hybrid elements are the thermal effects degradation and the charring depth formation in wood materials, and also the heat conduction extremely well in steel material. Unprotected steel elements under fire condition may suffer serious damage. The use of hybrid wood/steel elements could increase both structural strength and stiffness. Wood could be considered as an insulating material, the core section could remain at low temperature, function of fire exposure time and element cross section size. All presented results will permit to evaluate different design solutions, which facilitates the fire design of wood/steel hybrid elements. The presented study was conducted in order to articulate the best constructive solution using the finite element method.
- Modelo computacional para avaliação térmica e mecânica de estruturas em madeiraPublication . Coelho, Diana C.S.; Fonseca, E.M.M.Este trabalho tem como objectivo avaliar estruturalmente duas espécies de madeira, calculando a sua resistência ao fogo para diferentes cenários de incêndio, através da redução da sua secção. Utilizando o método de elementos finitos, com recurso ao programa de cálculo Ansys®, é desenvolvido um modelo computacional térmico que permite o cálculo da camada e da velocidade de carbonização. O cálculo do perfil de temperaturas para as diferentes secções em estudo, é obtido em regime transiente, considerando as propriedades térmicas não lineares do material, obedecendo ao (EN1995-1-2, 2003). Com base ainda no programa Ansys® é efectuada uma análise numérica estrutural em vigas, solicitadas por uma carga mecânica e sob influência da redução da secção recta, função do efeito térmico, para a determinação dos estados de tensão. A resistência mecânica é obtida, considerando as propriedades mecânicas ortotrópicas da madeira e função da temperatura. Com base em equações analíticas propostas para projecto, é efectuada uma comparação com os resultados numéricos. Outro objectivo é identificar a capacidade de carga última em vigas de madeira, função da imposição de um carregamento mecânico em simultâneo com uma acção térmica, de forma a prever futuras considerações nas opções de projecto. A grande finalidade deste estudo é contribuir com regras práticas de projecto, através da apresentação de gráficos de resistência ao fogo e de uma metodologia de cálculo simplificada, para a determinação do campo de tensões e da capacidade de resistente em vigas de madeira, submetidas a acções térmicas e mecânicas. The main objective of this work is to assess the structural performance of two different timber specimens, calculating the fire resistance due different fire scenarios, through timber cross-section reduction. Using the finite element method, with Ansys® program, a computational model is developed which allows the timber charcoal thickness and the charring rate determination. The temperature evolution, in all studied timber cross-sections, is obtained using a transient thermal analysis, including the non-linear thermal properties, according (EN1995-1-2, 2003). To characterize the stress state in beam components a structural numerical analysis will be conducted with Ansys® program, where all beams are submitted to a mechanical load and with the cross-section reduction influence due thermal effect. The mechanical strength is obtained, considering the orthotropic mechanical properties of wood material, dependent of the temperature. Based on proposed analytical design equations, a comparison with numerical results will be obtained. Another objective of this work is to identify the ultimate load capacity in wooden beams, function of mechanical loading condition in simultaneous with thermal effect, in prevention to future design options. The greater purpose of this study is to contribute with design practical rules, through fire resistance charts and a simplified calculation methodology, for stresses and ultimate load capacity calculation in wooden beams submitted to thermal and mechanical loading conditions.
- Modelo numérico para avaliação do efeito do isolamento em lajes de madeira submetidas ao fogoPublication . Coelho, Diana C.S.; Fonseca, E.M.M.; Vila Real, Paulo M.M.; Faria, José Amorim; Arede, AntónioO objetivo fundamental deste artigo é desenvolver um modelo numérico térmico para a análise de lajes em madeira, com e sem isolamento. Será utilizado o método de elementos finitos, através do programa ANSYS para determinar os perfis de temperaturas, a espessura e a velocidade de carbonização. O cálculo dos perfis de temperaturas será obtido em regime transiente, através de uma análise não linear em que as propriedades térmicas dependem da temperatura. Estas propriedades foram estabelecidas de acordo com dados referenciados e calibrados numericamente. Pretende-se aproximar os resultados numéricos, com os resultados experimentais obtidos por Frangi [1], obtendo-se assim um modelo numérico calibrado. Serão apresentadas conclusões relevantes sobre a utilização de diferentes isolamentos em lajes de madeira, assim como a determinação das curvas típicas de carbonização. Os resultados permitirão identificar soluções de projeto, facilitando a verificação da segurança em situação de incêndio em lajes ou pavimentos de madeira com ou sem isolamento.
- Numerical model to evaluate the fire resistance in wooden slabs with cavitiesPublication . Coelho, Diana C.S.; Fonseca, E.M.M.; Vila Real, Paulo M.M.; Faria, Joaquim; Arede, AntónioThe main objective of this paper is to develop a numerical model for thermal analysis of wooden slabs with cavities, when subjected to the fire action. The temperature profiles, the charring depth layer and the charring rate will be determined using the finite element method with ANSYS program. The numerical calculation of the temperature profiles will be obtained through a transient and a non-linear thermal analysis, where the material properties are temperature dependent. These properties were established in accordance with the referenced data and numerically calibrated. Two different models of wooden slabs with cavities were studied. One model characterizes a wood slab with void cavities and other with insulation material. To characterize the fire resistance in wooden slabs with insulated cavities or void cavities, different typical curves of charring depth layer will be obtained. A numerical procedure is proposed to identify the heating action into the slab cavities. All numerical results permit the verification of the fire safety in wooden slabs with cavities.
- Numerical model to evaluate the fire resistance in wooden slabs with cavitiesPublication . Coelho, Diana C.S.; Fonseca, E.M.M.; Vila Real, Paulo M.M.; Faria, Joaquim; Arede, AntónioThe main objective of this paper is to develop a numerical model for thermal analysis of wooden slabs with cavities, when subjected to the fire action. The temperature profiles, the charring depth layer and the charring rate will be determined using the finite element method with ANSYS program. The numerical calculation of the temperature profiles will be obtained through a transient and a non-linear thermal analysis, where the material properties are temperature dependent. These properties were established in accordance with the referenced data and numerically calibrated. Two different models of wooden slabs with cavities were studied. One model characterizes a wood slab with void cavities and other with insulation material. To characterize the fire resistance in wooden slabs with insulated cavities or void cavities, different typical curves of charring depth layer will be obtained. A numerical procedure is proposed to identify the heating action into the slab cavities
- Structural safety in wooden beams under thermal and mechanical loading conditionsPublication . Fonseca, E.M.M.; Coelho, Diana C.S.; Barreira, LuísaThe main objective of this paper is to identify different analytical methods which permit the calculation of the stress level in wooden simply supported beams, due to mechanical and thermal loading conditions. Two different wood species, with different cross-sections, will be presented. The fi reresistance, the charring depth layer and the charring rate will be determined using the fi nite element method with Ansys® program. To characterize the stress state in wooden beams, all elements are subjected to mechanical load considering the reduction of the cross-section, infl uenced by thermal action. Another purpose of this work is to identify the ultimate safe load-bearing capacity in wooden beams, subjected to uniform load simultaneously with the thermal effect. All numerical results permit the specifi cation of simple design calculation methods, simplifying the verifi cation of the fi re safety of wooden beams.