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Abstract(s)
A madeira tem sido amplamente utilizada como material de construção devido à sua disponibilidade na natureza, variedade de espécies, leveza e características físicas, químicas e mecânicas. Este material é utilizado em muitas aplicações da construção civil, nomeadamente em pavimentos, paredes e soalhos. Em condições de trabalho adversas, como exposição ao fogo, suas propriedades sofrem degradação, comprometendo o seu desempenho e a segurança no local. Este trabalho tem como principal objetivo analisar o comportamento de lajes celulares de madeira quando expostas em uma situação de incêndio, de acordo com a utilização da curva ISO 834, através de simulações numéricas para análise térmica não-linear em regime transiente, utilizando o método dos elementos finitos. Foram consideradas as propriedades da madeira Abeto, com massa volúmica de 341 [kg/m³] e um teor de humidade a 11%. As propriedades térmicas foram utilizadas de acordo com as recomendações do Eurocódigo 5. A validação do modelo térmico utilizado foi realizada através da comparação entre velocidade de carbonização calculada para todos os modelos propostos e os valores prescritos no Eurocódigo. Verificou-se o aumento da resistência ao fogo com a utilização de materiais isolantes de diferentes espessuras e densidades, onde a fibra de vidro de 145 [mm] de espessura apresentou melhor desempenho para cavidades em condições adiabáticas. Posteriormente, uma malha de elementos finitos com as propriedades do ar foi inserida nas simulações, influenciando significativamente no comportamento térmico dos materiais, sendo que para esta situação a lã de rocha de 60 [mm] obteve melhor desempenho. A realização deste estudo foi importante, pois permitiu verificar a influéncia da espessura e densidade dos materiais isolantes e a presença do ar nas simulações. Em geral, a análise térmica baseada em simulação numérica contribui para o aumento nos níveis de segurança e de resistência ao fogo em lajes celulares de madeira com e sem isolamento.
Wood has been widely used as a building material because of its availability in nature, variety of species, lightness and physical, chemical and mechanical characteris-tics. This material is used in many civil construction, floor and wall applications. With adverse working conditions such as fire exposure, their properties suffer degradation, compromising their performance and safety in place. The main objective of this work is to analyze the behavior of wood slabs exposed to the fire situation, according to the use of the ISO 843 curve, performing numerical simulations for transient and nonlinear thermal analysis with the finite element method. The properties of Spruce with a density of 341 [kg/m³] and a moisture content of 11% were considered. The thermal properties were used in accordance with Eurocode 5. The validation of the thermal model was per-formed by comparing the obtained charring rate with the values prescribed in the litera-ture. The increase in fire resistance was verified with the use of insulating materials with different thicknesses and densities, where 145 [mm] thick glass fiber showed better performance under adiabatic conditions. Afterwards, the air effect was considered in the simulations, influencing the thermal behavior of the slab, where the rock wool of 60 [mm] obtained the better performance. This study was important because it allowed to verify the effect of the insulation thickness, the density and the air modelling effect in the numerical simulations. In general, thermal analysis based on numerical simulation contributes to the increase in levels of safety and fire resistance in wodden cellular slabs with and without insulation.
Wood has been widely used as a building material because of its availability in nature, variety of species, lightness and physical, chemical and mechanical characteris-tics. This material is used in many civil construction, floor and wall applications. With adverse working conditions such as fire exposure, their properties suffer degradation, compromising their performance and safety in place. The main objective of this work is to analyze the behavior of wood slabs exposed to the fire situation, according to the use of the ISO 843 curve, performing numerical simulations for transient and nonlinear thermal analysis with the finite element method. The properties of Spruce with a density of 341 [kg/m³] and a moisture content of 11% were considered. The thermal properties were used in accordance with Eurocode 5. The validation of the thermal model was per-formed by comparing the obtained charring rate with the values prescribed in the litera-ture. The increase in fire resistance was verified with the use of insulating materials with different thicknesses and densities, where 145 [mm] thick glass fiber showed better performance under adiabatic conditions. Afterwards, the air effect was considered in the simulations, influencing the thermal behavior of the slab, where the rock wool of 60 [mm] obtained the better performance. This study was important because it allowed to verify the effect of the insulation thickness, the density and the air modelling effect in the numerical simulations. In general, thermal analysis based on numerical simulation contributes to the increase in levels of safety and fire resistance in wodden cellular slabs with and without insulation.
Description
Mestrado com dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná