dc.creator | Quispe, Alana Paula da Costa | |
dc.date.accessioned | 2022-12-01T18:05:59Z | |
dc.date.available | 2022-12-01T18:05:59Z | |
dc.date.issued | 2022-10-04 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27196 | |
dc.description.abstract | As the availability of computational resources grows, the use of numerical models to solve
thermal problems has been widespread and recommended. In problems related to the
performance of buildings in a fire situation, the numerical modeling can complement
experimental tests, allowing the analysis and evaluation of a physical system with alternative
solutions and more assertive decisions. Thus, the purpose of the present research was to
numerically analyze the heat transfer in masonry prisms and wallets with structural ceramic
blocks in fire situation using the thermal insulation criterion of the standard NBR 16965:2021.
All models were developed using Abaqus software. The fire was simulated using the ISO
834:1999 standardized curve. The research was divided into two stages that resulted in two
scientific articles. The first article presents a comparative study of different modeling strategies:
homogenized models, micromodeling considering constant thermophysical properties and with
thermal properties varying with temperature. In the homogenized model, a program was
developed to calculate the homogenized properties of different masonry configurations. The
second article evaluated the heat transfer in wallets considering the influence of the coating and
the variation of thermal properties. Initially, the wallet model was validated with an
experimental test, then other wallets with different block geometries were modeled. In all
models, it was found that the configuration constituted by the block with the highest percentage
of leaks in the block presented a better thermal behavior. The use of the coating considerably
increases the fire resistance time. The consideration of the variation of properties as a function
of temperature allows more accurate results, allowing the model to consider some physical
phenomena that occur at high temperatures, such as the process of evaporation of moisture
around 100 °C. The moisture content of the masonry constituent materials directly influences
the temperature distribution on the face not exposed to fire. For quick and less in-depth
analyses, it is recommended to use homogenized models or detailed models with constant
properties, in which the processing time is shorter, however with more conservative and less
accurate results. The use of detailed micromodeling with properties varying with temperature
allows simulating problems with greater precision and analyzing specific regions. For all cases,
it was observed that the highest temperatures were concentrated in the mortar joints, however
it is important to emphasize that the behavior of the materials depends directly on the
thermophysical properties, so each material can have a better thermal performance when it has
low thermal conductivity and high specific heat. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Alvenaria | por |
dc.subject | Isolação térmica | por |
dc.subject | Fogo | por |
dc.subject | Transferência de calor | por |
dc.subject | Modelagem numérica | por |
dc.subject | Masonry | eng |
dc.subject | Thermal insulation | eng |
dc.subject | Fire | eng |
dc.subject | Heat transfer | eng |
dc.subject | Numerical modeling | eng |
dc.title | Estudo numérico da transferência de calor na alvenaria com blocos cerâmicos em situação de incêndio | por |
dc.title.alternative | Numerical heat transfer analysis in masonry with clay blocks in fire situation | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Com a evolução computacional, o uso de modelos numéricos para solução de problemas
térmicos tem sido bastante difundido e recomendado. Nos problemas relacionados ao
desempenho das edificações em situação de incêndio, a modelagem pode atuar em conjunto
com os ensaios experimentais, permitindo analisar e avaliar um sistema físico com propostas
de soluções e decisões mais assertivas. Assim, a finalidade dessa pesquisa foi analisar
numericamente a transferência de calor em prismas e miniparedes de alvenaria com blocos
cerâmicos estruturais em situação de incêndio usando o critério de isolação térmica da NBR
16965:2021. Todos os modelos foram desenvolvidos utilizando o software Abaqus. O incêndio
foi simulado utilizando a curva padronizada ISO 834:1999. A pesquisa foi dividida em duas
etapas que resultaram em dois artigos científicos. O primeiro artigo apresenta um estudo
comparativo dos diferentes tipos de estratégias de modelagem: modelos homogeneizados e
micromodelagens considerando as propriedades termofísicas constantes e com propriedades
térmicas variando com a temperatura. No modelo homogeneizado foi desenvolvido um
programa para calcular as propriedades homogeneizadas de diferentes configurações da
alvenaria. O segundo artigo avaliou a transferência de calor em miniparedes considerando a
influência do revestimento e da variação das propriedades térmicas. Inicialmente, o modelo da
miniparede foi validado com um ensaio experimental, em seguida foram modeladas outras
miniparedes com diferentes geometrias de blocos. Em todos os modelos, verificou-se que a
configuração constituída pelo bloco com maior porcentagem de vazados no bloco apresentou
um melhor comportamento térmico. O uso do revestimento aumenta consideravelmente o
tempo de resistência ao fogo. A consideração da variação das propriedades em função da
temperatura permite resultados mais precisos, possibilitando que o modelo considere alguns
fenômenos físicos que acontecem em elevadas temperaturas, como por exemplo, o processo de
evaporação da umidade em torno de 100 °C. O teor de umidade dos materiais constituintes da
alvenaria influência diretamente na distribuição de temperaturas na face não exposta ao fogo.
Para análises rápidas e menos aprofundadas, recomenda-se o uso dos modelos homogeneizados
ou modelos detalhados com propriedades constantes, nestes o tempo de processamento é menor,
no entanto os resultados são mais conservadores e menos precisos. O uso da micromodelagem
detalhada com propriedades variando com a temperatura permite simular problemas com maior
precisão e analisar regiões específicas do componente modelado. Para todos os casos, observouse que as maiores temperaturas se concentravam nas juntas de argamassa, no entanto é
importante ressaltar que o comportamento dos materiais depende diretamente das propriedades
termofísicas, sendo assim cada material pode ter um melhor desempenho térmico quando possui
um baixo valor de condutividade térmica e alto calor específico. | por |
dc.contributor.advisor1 | Lima, Rogerio Cattelan Antocheves de | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5518587537986438 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Lübeck, André | |
dc.contributor.referee1 | Kosteski, Luis Eduardo | |
dc.contributor.referee2 | Mohamad, Gihad | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5461449615372768 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Civil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |