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Authors
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Abstract(s)
O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um método
computacional que permita modelar a distribuição das temperaturas no interior de uma laje
em betão simples sujeita a um incêndio localizado.
Resolveu-se numericamente as equações de transferência de calor através de diferenças finitas
e de elementos finitos. Os algoritmos desenvolvidos foram implementados em linguagem
OCTAVE. Numa primeira fase validaram-se os vários aspetos da simulação (esquemas de
discretização, tipos de condições de fronteira, etc…) em pequenos problemas existentes na
literatura.
Numa segunda fase adaptaram-se os algoritmos à modelação do comportamento térmico de
uma viga em betão e compararam-se os resultados obtidos com os resultados provenientes da
mesma simulação através do software comercial ANSYS®. Em ambos os casos
consideraram-se propriedades do betão, como o calor específico, massa volúmica e
condutividade térmica, dependentes da temperatura tal como especificado nas normas do
Eurocódigos.
Os resultados obtidos pelo método dos elementos finitos e pelo método das diferenças finitas,
embora não sejam iguais, estão em consonância. Mostram também a mesma tendência quando
se mudam as dimensões da malha. Verifica-se que quanto maior for o número de
subintervalos escolhidos na direção vertical maiores são os valores das temperaturas finais.
Para a obtenção dos efeitos térmicos resultantes do incêndio localizado utilizou-se uma taxa
de libertação de calor modelada por uma curva de incêndio “segura” de um veículo utilitário.
O fluxo de calor incidente na laje de betão foi igualmente calculado através das fórmulas
indicadas no Eurocódigo.
Em alternativa à curva de incêndio foi também feita uma simulação das temperaturas
resultantes do incêndio através do software FLUENT®. Contudo os resultados desta
simulação não foram conclusivos e como tal não foram utilizadas para descrever as
temperaturas na parte inferior da laje. The present work has as main objective the development of a computational method that
allows modeling the distribution of temperatures inside a plain concrete slab subjected to a
localized fire.
The equations of heat transfer across a finite difference and finite elements were solved
numerically. The developed algorithms were implemented in OCTAVE language. Initially it
was validated up the various aspects of the simulation (discretization schemes, types of
boundary conditions, etc ...) in small problems in the literature.
In a second stage it was adapted algorithms for modeling of the thermal behavior of a beam of
concrete and compared to the results obtained with results from the same simulation using the
commercial software ANSYS®. In both cases were considered concrete properties, such as
specific heat, density and thermal conductivity, temperature dependent as specified in
standards Eurocodes.
The results obtained by the finite element method and the finite difference method, although
not identical, are consistent. Also show the same trend when changing the dimensions of the
mesh. It is found that greater the numbers of subintervals chosen in the vertical direction are
higher the values of final temperature.
To obtain the thermal effects resulting from localized fire, it was used a "safe" heat release
rate curve modeled by a fire of a utility vehicle. The heat flux incident on the concrete slab
was also calculated using the indicated formulas in Eurocode.
Alternatively to fire curve it was also performed a simulation of the temperatures resulting
from the fire using the software FLUENT®. However the results of this simulation were
inconclusive and as such have not been used to describe the temperature at the bottom of the
slab.
Description
Keywords
Condução de calor Diferenças finitas Elementos finitos Programação Incêndio Eurocódigos
Citation
Caiado, Nuno Guilherme Ribeiro (2012). Simulação numérica do comportamento térmico de compartimentos sujeitos a incêndios localizados. Bragança: Escola Superior de Tecnologia e Gestão. Dissertação de Mestrado em Engenharia da Construção
Publisher
Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e Gestão