Estudo numérico da transferência de calor na alvenaria com blocos cerâmicos em situação de incêndio
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Date
2022-10-04Primeiro coorientador
Lübeck, André
Primeiro membro da banca
Kosteski, Luis Eduardo
Segundo membro da banca
Mohamad, Gihad
Metadata
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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.
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