Estudo numérico do isolamento térmico de painéis do sistema Light Steel Framing em situação de incêndio
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Cicero Murta Diniz Starling
Ana Lydia Reis de Castro e Silva
Ricardo Hallal Fakury
Ana Lydia Reis de Castro e Silva
Ricardo Hallal Fakury
Resumo
O sistema construtivo Light Steel Framing vem sendo utilizado em grande escala e sua aplicação é cada vez mais popular no Brasil. Este trabalho apresenta um estudo numérico da transferência de calor em modelos de painéis para este sistema. O estudo analisou a transferência de calor através da espessura da parede quando submetida a elevadas temperaturas, a variação e a distribuição da temperatura e a proteção térmica proporcionada pelos materiais envolvidos. Foram desenvolvidos modelos considerando o perfil metálico e diferentes configurações de placas de fechamento, com suas respectivas condições de contorno e propriedades em situação de incêndio. Alterou-se a configuração dos materiais constituintes de um painel de parede através: do emprego de uma ou duas placas de gessoacartonado em cada lado; do uso ou não de material isolante, lã de rocha, no interior da parede. Diferentes tipos de proteções foram desenvolvidas para o perfil formado a frio utilizando partes de placas de gesso. As análises foram efetuadas a partir do Método dos Elementos Finitos e os modelos foram expostos ao incêndio-padrão e ao incêndio natural. Constatou-se que o acréscimo de uma segunda placa de gesso proporciona uma redução significante da elevação da temperatura ao longo da espessura da parede, atendendo tempo requerido de resistência ao fogo, TRRF, superior a 120 minutos, com o isolamento térmico. O uso de isolamento no preenchimento da cavidade leva a valores maiores de temperatura no perfil formado a frio, próximo ao lado de exposição ao incêndio, em função da baixa condutividade térmica da lã de rocha. Constatou-se também que as proteções desenvolvidas para o perfil metálico mostraram-se bastantes satisfatórias, proporcionando redução significante da temperatura.
Abstract
The Light Steel Framing building system has been used on a large scale and its application is becoming more popular in Brazil. This work presents a numerical study of heat transfer in models of wall panels for this building system. The study analyzes the heat transfer through different wall thickness when subjected to high temperatures, the variation and distribution of heat, and the thermal insulation afforded by the materials. The models were developed considering the steel profile and different board configurations, with their respective boundary conditions and properties at elevated temperatures. The wall panelsconstituting materials were altered by using one or two gypsum boards on each side, and the use, or not, of insulating material, rock wool inside the wall. Different types of protection were developed for cold-formed steel using parts of gypsum board. The samples were analyzed via the finite element method and the models were subjected to standard fireand to natural fire exposure. The study founds that adding a second board makes the temperature increase along the wall section has a significant reduction, making the time required for fire resistance over 120 minutes, with the thermal insulation. The use of insulation to fill the cavity leads to higher values of temperature, in the cold-formed profile on the side exposed to fire, due to the low thermal conductivity of rock wool. The study also founds that the different types of protection developed for the steel profile proved quite satisfactory, leading to a significant temperature reduction.
Assunto
Calor Transmissão, Análise numérica, Construção civil
Palavras-chave
Situação de incêndio, Light steel framing, Transferência de calor, Análise numérica