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http://hdl.handle.net/1843/83760
Tipo: | Dissertação |
Título: | Comportamento ao fogo de soluções de fachada de edifícios industriais sujeitos a incêndios internos e externos |
Título(s) alternativo(s): | Fire performance of façade systems in industrial buildings exposed to internal and external fires |
Autor(es): | Maria Luiza Calderaro Moreira |
primer Tutor: | João Paulo Correia Rodrigues |
primer miembro del tribunal : | Alexandre Landesmann |
Segundo miembro del tribunal: | Rodrigo Barreto Caldas |
Resumen: | Com a presença de elevadas cargas de incêndio, armazenamento de materiais combustíveis e a localização frequente próximas às zonas florestais, os edifícios industriais são extremamente suscetíveis ao incêndio. Em particular, as mudanças climáticas alteram as temperaturas e o regime de chuvas, aumentando a ocorrência de incêndios florestais, sendo crucial o estudo do desempenho de sistemas de fachada frente a essa ação. Este trabalho tem como objetivo principal investigar o comportamento térmico e mecânico de sistemas de fachada de edifícios industriais. Para isso, serão analisados dois cenários de incêndio: (1) os incêndios originados no interior da edificação, sendo avaliada a influência da carga de incêndio, aberturas e origem da ignição; e (2) incêndios de interface urbano-florestal, onde são analisadas a velocidade do vento, inclinação do terreno e a vegetação. A metodologia baseou-se no estudo numérico utilizando o software FDS (Fire Dynamics Simulator) para simulação da propagação do incêndio e o Abaqus para transferência de calor e análise mecânica. Essa combinação permitiu uma análise abrangente de simulações em CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) e Elementos Finitos, para avaliar o desempenho das fachadas em painel sanduíche, fabricadas com o núcleo interno em PIR (poliisocianurato) e lã de rocha. Os resultados indicam que a inserção de novas aberturas exerceu influência significativa, promovendo aumentos de até 513% sobre as temperaturas internas da edificação. Para o incêndio florestal, o aumento da carga de incêndio foi crítico à edificação, elevando em até 109,47% a taxa de liberação de calor e em até 59,27% as temperaturas. A combinação entre o aumento da velocidade do vento e a inclinação do terreno também se destacou como um fator crítico, elevando significativamente a severidade do incêndio. Entre os materiais analisados, a lã de rocha apresentou melhor desempenho térmico, garantindo maior isolamento frente ao aquecimento. No que diz respeito ao comportamento mecânico, as ligações foram severamente impactadas pelo aquecimento em ambos os cenários de exposição analisados. As conclusões auxiliam a compreender a dinâmica do incêndio em edifícios industriais e as principais variáveis que impactam no desenvolvimento de ocorrências de maior severidade. Além disso, reforçam a necessidade do estudo de soluções de fachada resistentes à ação do incêndio, especialmente para os edifícios localizados em zonas de interface urbano-florestais, para a garantia da segurança da edificação. |
Abstract: | Industrial buildings are highly susceptible to fires due to the presence of high fire loads, storage of combustible materials, and their frequent location near forested areas. In particular, climate change alters ambient temperatures and rainfall patterns, increasing the occurrence of wildfires, making it crucial to study the performance of facade systems under such conditions. This study aims to investigate the thermal and mechanical behavior of industrial building facade systems. Two fire scenarios are analyzed: (1) fires originating inside the building, considering the influence of fire load, openings, and ignition source; and (2) wildland-urban interface fires, analyzing wind speed, terrain slope, and vegetation. The methodology was based on numerical simulations using FDS (Fire Dynamics Simulator) software for fire propagation modeling and Abaqus for heat transfer and mechanical analysis. This approach enabled a comprehensive evaluation combining CFD (Computational Fluid Dynamics) and Finite Element simulations to assess the performance of sandwich panel facades with PIR (polyisocyanurate) and mineral wool cores. The results indicate that the introduction of new openings had a significant influence on the internal temperatures of the building, leading to increases of up to 513%. In the wildfire scenario, the fire load increase was critical to the building, rising the heat release rate by up to 109.47% and temperatures by up to 59.27%. The combined effect of wind presence and terrain slope also emerged as a critical factor, significantly intensifying fire severity. Among the analyzed materials, mineral wool exhibited superior thermal performance, providing better insulation under high temperatures. Regarding the mechanical behavior, the connections were severely impacted by the heat in both the exposure scenarios evaluated. The findings contribute to understanding fire dynamics in industrial buildings and the key variables that influence the development of more severe events. Additionally, they highlight the need to study fire-resistant facade solutions, particularly for buildings located in wildland-urban interface areas, to ensure structural safety. |
Asunto: | Engenharia de estruturas Incêndios e prevenção de incêndios Edifícios industriais Incêndios florestais - Prevenção e controle Fachadas Calor - Transmissão |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/83760 |
Fecha del documento: | 11-abr-2025 |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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