Accurate 3D numerical models for the fire performance on LSF partition walls

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Main Author: Frizzera, Giovanna Lyssa da Costa
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: http://hdl.handle.net/10198/30231
Summary: Mestrado de dupla diplomação com o Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET
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spelling Accurate 3D numerical models for the fire performance on LSF partition wallsFire resistanceLSF wallsPartition wallNumerical simulationDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasMestrado de dupla diplomação com o Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFETThe present study proposes a numerical model analysis of the fire performance of non-load bearing Light Steel Frame (LSF) walls under fire. Assessments were conducted under ISO 834 and hydrocarbon fire conditions, including the numerical validation of medium-scale experimental fire resistance tests. Comparison between numerical and experimental results employed three different computational solution methods for walls without cavity insulation. The hybrid method (solution method 1) considers convection and radiation in the cavity region, using the experimental cavity temperature. To predict this temperature, solution method 2 employs interface elements for radiation heat transfer, while solution method 3 considers radiation and convection in the cavity region. The analysis used the Root Mean Square Error (RMSE) to compare the temperature evolution at different locations on the wall section at specific time increments. The hybrid method (solution 1) presented a lower RMSE, providing a better approximation by considering phenomena such as cracks and material falls during the tests. The relative error was used to compare the fire resistance times obtained from numerical simulations and experimental tests. A parametric study was developed to investigate the thermal effect of the thickness and type of the wall protection layer, as well as the density of the insulation material. The results allowed for the formulation of a new proposal to predict fire resistance for insulation, considering the parameters analysed.O presente estudo propõe uma análise numérica do desempenho ao fogo de paredes de aço leve (LSF) não suportadas por carga. Avaliações foram conduzidas sob condições de incêndio de acordo com a ISO 834 e com fogo de hidrocarboneto, incluindo a validação numérica de testes experimentais de resistência ao fogo em escala média. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais empregou três diferentes métodos de solução computacional para paredes sem isolamento na cavidade. O método híbrido (método de solução 1) considera a convecção e a radiação na região da cavidade, utilizando a temperatura experimental da cavidade. Para prever essa temperatura, o método de solução 2 emprega elementos de interface para a transferência de calor por radiação, enquanto o método de solução 3 considera radiação e convecção na região da cavidade. A análise utilizou o RMSE para comparar a evolução da temperatura em diferentes locais na seção da parede em incrementos de tempo específicos. O método híbrido (solução 1) apresentou um RMSE mais baixo, fornecendo uma melhor aproximação ao considerar fenômenos como fissuras e queda de material durante os testes. O erro relativo foi usado para comparar os tempos de resistência ao fogo obtidos a partir de simulações numéricas e testes experimentais. Um estudo paramétrico foi desenvolvido para investigar o efeito térmico da espessura e tipo da camada de proteção da parede, bem como a densidade do material isolante. Os resultados permitiram a formulação de uma nova proposta para prever a resistência ao fogo para isolamentos, considerando os parâmetros analisados.Piloto, P.A.G.Silva, Renata Gomes Lanna daBiblioteca Digital do IPBFrizzera, Giovanna Lyssa da Costa20242025-09-11T00:00:00Z2024-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/30231TID:203696808enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-02-25T12:21:50Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/30231Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T18:52:58.981051Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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