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Authors
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Abstract(s)
This work studies the thermal behavior of composite slabs under controlled test conditions, which correspond to a natural fire from below. This composite solution consists of a concrete coating poured onto a steel deck. Concrete is usually reinforced with a steel mesh, but it can also contain individual steel bars. This composite solution is widely used in all types of buildings and requires fire resistance in accordance with regulations and standards. The composite slab must meet the fire safety requirements of the building code. The fire resistance of these items is usually evaluated using standard fire resistance tests. Test samples are being prepared in agreement with fire resistance criteria on the stability (R), integrity standards (E) and insulation (I) must be considered. Annexe D of EN 1994-1-2 provides guidelines for the calculation of fire resistance (I) and temperature of steel and unprotected parts of steel decks exposed to fire. However, over the past two decades, no revisions have been made to these methods. The main work developed in this thesis consists in the development of numerical models for thermal analysis, using the MATLAB software. In order to study the effects of different parameters on the fire resistance (I) of the composite slab a total of 96 numerical simulations were carried out considering the perfect contact and an air gap between the steel deck and the concrete topping. The results show that the calculation rules given in European standards are generally conservatives and do not consider important parameters. This work provides improved equations for estimating the fire resistance (I) in function of the effective thickness.
Este trabalho estuda o comportamento térmico de lajes mistas em condições de ensaio controladas, que correspondem a um incêndio natural vindo de baixo. Esta solução composta consiste em um revestimento de concreto derramado sobre uma plataforma de aço. O concreto geralmente é reforçado com uma tela de aço, mas também pode conter barras de aço individuais. Esta solução composta é amplamente utilizada em todos os tipos de edifícios e requer resistência ao fogo de acordo com os regulamentos e normas. A laje mista deve atender aos requisitos de segurança contra incêndio do código de construção. A resistência ao fogo desses itens é geralmente avaliada usando testes padrão de resistência ao fogo. As amostras de teste estão sendo preparadas de acordo com os critérios de resistência ao fogo quanto à estabilidade (R), padrões de integridade (E) e isolamento (I) devem ser considerados. O anexo D da EN 1994-1-2 fornece diretrizes para o cálculo da resistência ao fogo (I) e da temperatura do aço e das partes desprotegidas das plataformas de aço expostas ao fogo. No entanto, nas últimas duas décadas, nenhuma revisão foi feita nesses métodos. O principal trabalho desenvolvido nesta tese consiste no desenvolvimento de modelos numéricos para análise térmica, utilizando o software MATLAB. Com o objetivo de estudar os efeitos de diferentes parâmetros na resistência ao fogo (I) da laje mista, foram realizadas 96 simulações numéricas considerando o contato perfeito e um entreferro entre o tabuleiro de aço e a cobertura de concreto. Os resultados mostram que as regras de cálculo fornecidas nas normas europeias são geralmente conservadoras e não consideram parâmetros importantes. Este trabalho fornece equações aprimoradas para estimar a resistência ao fogo (I) em função da espessura efetiva.
Este trabalho estuda o comportamento térmico de lajes mistas em condições de ensaio controladas, que correspondem a um incêndio natural vindo de baixo. Esta solução composta consiste em um revestimento de concreto derramado sobre uma plataforma de aço. O concreto geralmente é reforçado com uma tela de aço, mas também pode conter barras de aço individuais. Esta solução composta é amplamente utilizada em todos os tipos de edifícios e requer resistência ao fogo de acordo com os regulamentos e normas. A laje mista deve atender aos requisitos de segurança contra incêndio do código de construção. A resistência ao fogo desses itens é geralmente avaliada usando testes padrão de resistência ao fogo. As amostras de teste estão sendo preparadas de acordo com os critérios de resistência ao fogo quanto à estabilidade (R), padrões de integridade (E) e isolamento (I) devem ser considerados. O anexo D da EN 1994-1-2 fornece diretrizes para o cálculo da resistência ao fogo (I) e da temperatura do aço e das partes desprotegidas das plataformas de aço expostas ao fogo. No entanto, nas últimas duas décadas, nenhuma revisão foi feita nesses métodos. O principal trabalho desenvolvido nesta tese consiste no desenvolvimento de modelos numéricos para análise térmica, utilizando o software MATLAB. Com o objetivo de estudar os efeitos de diferentes parâmetros na resistência ao fogo (I) da laje mista, foram realizadas 96 simulações numéricas considerando o contato perfeito e um entreferro entre o tabuleiro de aço e a cobertura de concreto. Os resultados mostram que as regras de cálculo fornecidas nas normas europeias são geralmente conservadoras e não consideram parâmetros importantes. Este trabalho fornece equações aprimoradas para estimar a resistência ao fogo (I) em função da espessura efetiva.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Keywords
Composite SLAB Fire resistance Heat transfer Finite element method Numerica simulation Matlab