docModelos de resistência ao fogo
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Modelos de resistência ao fogo
DIF SEK PARTE 4 SOFTWARE PARA DIMENSIONAMENTO AO FOGO DIF SEK PartePart 4: Software 4: Software parafor dimensionamento fire design ao fogo 0 / 47 Objectivo do dimensionamento ao fogo R Resistência Resistência da da estrutura estrutura em em situação situação de de incêndio incêndio Rreq req Resistência Resistência ao ao fogo fogo da da estrutura estrutura requerida requerida para para ser ser segura segura DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 1 / 49 R Sequência de eventos durante um incêndio Carregamento Θ Colunas de aço tempo 2: Acções térmicas 1: Ignição 3: Acções mecânicas R tempo 4: Comportamento térmico DIF SEK 5: Comportamento mecânico 6: Colapso eventual Metodologias Metodologias de de cálculo cálculo -- Eurocódigos Eurocódigos Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 2 / 49 Rreq req Resistência requerida Rrequerida: O critério “R” é considerado satisfeito quando a função de suporte de cargas se mantém durante o tempo de resistência ao fogo requerido regulamentarmente. Análise prescritiva: Regulamentos nacionais DIF SEK Análise baseada no desempenho: Engenharia de segurança contra incêndio Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 3 / 49 Softwares para dimensionamento ao fogo – Classificação Os softwares de cálculo dividem-se nas cinco categorias seguintes: • Modelos térmicos de fogo • Modelos de resistência ao fogo • Modelos de evacuação • Modelos de detecção • Modelos diversos DIF SEK R Rreq req (Baseados (Baseados no no desempenho) desempenho) Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 4 / 49 Modelos térmicos de fogo DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 5 / 49 Modelos térmicos de fogo Modelos térmicos de fogo Curvas Curva de incêndio padrão Temperatura – ISO 834 tempo nominais Curva de incêndio exterior (Regulamentação Curva de hidrocarbonetos prescritiva) Fogo Modelos de fogo de compartimento Incêndio natural simples (Regulamentação Fogo localizado baseada no desempenho) Modelos de fogo Modelos de zona avançados Modelos de campo DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 6 / 49 Modelos de Zona DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 7 / 49 Modelos de Zona Há tipicamente dois modelos de zona: • Modelos de duas zonas: o compartimento de incêndio divide-se em duas zonas (zona superior a temperatura mais elevada que a inferior) • Modelos de uma zona: o compartimento de incêndio considerado com uma fornalha a temperatura uniforme Z Há modelos para apenas um compartimento e modelos H Capa superior para vários compartimentos mU , TU, VU, Q EU, ρU em simultâneo C QR mOUT,U ZS Q mOUT,L ZP mIN,L mL , TL, VL, EL, ρL p mp Capa inferior mOUT,L Resolução das equações : - Balanço de massa - Balanço de energia 0 DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 8 / 49 Modelo de zona - Ozone Descrição geral Nome Versão País Sistema Autores OZone 2.2.2 Ano 2002 Luxemburgo Idioma Inglês Windows Tamanho 5 MB J. F. Cadorin, J. M. Franssen (Uni. Liège) L.G. Cajot, M. Haller, J.B. Schleich Organização Arcelor LCS Research Centre Campo de aplicação Fire Thermal model - Zone Disponibilidade Grátis – www.ulg.ac.be Grátis – www.sections.arcelor.com Contacto Arcelor ASC: [email protected] Formulação Baseado em equações de balanço de massa e de energia Breve descrição Avalia as temperaturas do compartimento de incêndio e do elementos de aço e o tempo de colapso (ENV 1993-1-2) DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 9 / 49 Ozone – Menu principal DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 10 / 49 Ozone - Case de estudo Cenário de incêndio: fogo num restaurante no 3º andar Fogo de cálculo: fogo totalmente desenvolvido - fase de crescimento tα Objectivo: resistência ao fogo de vigas metálicas (Resistência ao fogo exigida R90) Definição do compartimento de incêndio: Área de incêndio DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 11 / 49 Ozone – Dados de entrada: Definição do incêndio DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 12 / 49 Ozone – Dados de entrada: Critério de transição de 2 zonas to 1 zona DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 13 / 49 Ozone - Resultados Transição de 2 zonas para 1 zona: 120” (Incêndio é controlado pela ventilação) DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 14 / 49 Modelos de campo DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 15 / 49 Modelos de campo Modelos de campo + Programa CFD – Mecânica de Fluídos Computacional Modelo de campo de fogo Descrição geral do fenómeno de incêndio. Descrição das variáveis físicas. CFD específicos Modelos físicos ajustados ao problema do fogo: SOFIE, FDS... Tipos de programas CFD CFD genéricos Mais modelos físicos e propriedades dos materiais, selecionados pelo utilizador: Fluent, CFX,PHOENIX.. DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 16 / 49 Modelo de campo - Fluent Nome Versão País Sistema Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Fluent 6.3 Ano 2008 EUA Idioma Inglês Windows/UNIX Fluent Inc. Modelo térmico de fogo - Campo. Software comercial www.fluent.com Baseado nas equações de conservação da massa e energia. CFD de uso geral Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 17 / 49 Fluent – Dados de entrada É necessário definir os materiais, os modelos físicos e as condições de fronteira. Alguns deles são mostrados neste slide. DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 18 / 49 Fluent- Resultados Valores de radiação Pré e pós processadores amigáveis, mas é necessário um profundo conhecimento sobre engenharia de incêndio e CFD. Exemplos de resultados Controlo de fumos: concentração de CO DIF SEK Temperaturas no aço Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 19 / 49 Modelos de resistência ao fogo DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 20 / 49 Modelos de resistência ao fogo Procedimento de cálculo Regulamentação prescritiva Análise por elementos Análise de partes da estrutura Análise da estrutura global Regulamentação baseada no desempenho Análise por elementos Análise de partes da estrutura Análise da estrutura global DIF SEK Cálculo das acções mecânicas e condições de fronteira Selecção das acções mecânicas Cálculo das acções mecânicas e condições de fronteira Selecção das acções mecânicas Valores tabelados Modelos de Modelos cálculo de cálculo simples avançado SIM SIM SIM Não SIM, caso existam SIM Não Não SIM Não Sim, caso existam SIM Não Não SIM Não Não SIM Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 21 / 49 Modelo simplificados – Elefir-EN Software sheet – general description Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Elefir-EN Beta Ano 2008 Portugal / Idioma Português / Inglês Bélgica Windows Tamanho 8 MB Paulo Vila Real; Bárbara Pires, Nuno Lopes, D. Pintea, J. M. Franssen University of Aveiro / University of Liege Modelo de resistência ao Fogo (simplificado) Grátis a versão beta – http://www2.civil.ua.pt/Downloads/Downloads.asp www.ulg.ac.be Universidade de Aveiro http://www2.civil.ua.pt/Downloads/Downloads.asp University of Liege - www.ulg.ac.be Baseado na EN 1993-1-2 Software para cálculo da resistência ao fogo de elementos estruturais em aço de secção aberta ou tubular Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 22 / 49 Programa Elefir-EN DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 23 / 49 Elefir-EN – Menu principal DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 24 / 49 Elefir-EN Janela de entrada de dados relativos às cargas DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 25 / 49 Elefir-EN Janela de entrada de dados relativos às cargas Janela de entrada de dados relativos à protecção DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 26 / 49 Elefir-EN - Resultados DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 27 / 49 Elefir-EN - Resultados DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 28 / 49 Modelo simplificado - Potfire Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Potfire 1.11 Ano 2001 França Idioma Inglês Windows Tamanho 15 MB G. Fouquet, G. Tabet, B. Zhao, J. Kruppa CTICM, CIDECT, TNO Modelo de resistência ao fogo (simplificado) Grátis – www.cidect.org CIDECT - www.cidect.org Baseado na ENV 1994-1-2 Annex G Resistência ao fogo de colunas tubulares cheias de betão não protegidas Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 29 / 49 Potfire – Menu principal Entrada de dados e resultados 2º 1º 3º 4º DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 30 / 49 Modelo simplificado - AFCC Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral AFCC 3.06 Ano 2004 Luxemburgo Idioma Inglês Windows Tamanho 2.5 MB H. Colbach Arcelor LCS Research Centre Modelo de resistência ao fogo (simplificado) Free – www.sections.arcelor.com Arcelor ASC: [email protected] Baseado na ENV 1994-1-2 Resistência ao fogo de colunas mistas Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 31 / 49 AFCC – Menu principal / Entrada de dados Menu principal Armadura de reforço DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 32 / 49 AFCC - Resultados Resultados Relatório escrito Desenho DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 33 / 49 Modelo simplificado - AFCB Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral AFCB 3.07 Ano 2004 Luxemburgo Idioma Inglês Windows Tamanho 3 MB H. Colbach Arcelor LCS Research Centre Modelo de resistência ao fogo (simplificado) Grátis – www.sections.arcelor.com Arcelor ASC: [email protected] Baseado na ENV 1994-1-2 Resistência ao fogo de vigas mistas Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 34 / 49 AFCB – Menu principal / Entrada de dados Menu principal Armadura de reforço DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 35 / 49 AFCB - Resultados Resultados Relatório escrito Desenho DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 36 / 49 Modelos avançados de cálculo Os métodos avançados de cálculo têm três fases fundamentais Definição da estrutura (elementos finitos) Definição do material (linear/não-linear) Pré-processamento Selecção das acções térmicas e mecânicas e condições fronteira. Processamento – fase de cálculo Pós-processamento - Resultados DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 37 / 49 Modelo avançado - Safir Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Safir 9.8 Ano 2007 Belgium Idioma Inglês Fortran/Visual Basic Tamanho ---J. M. Franssen Universidade de Liège Modelo de resistência ao Fogo (avançado) Software comercial [email protected] Programa de elementos finitos Modelo de elementos finitos para o comportamento de estruturas ao fogo. Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 38 / 49 Modelo avançado - Ansys Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Ansys 10 Ano 2008 EUA Idioma Inglês ----Tamanho -------ANSYS Inc. Modelo de resistência ao fogo (avançado) Software comercial Ansys – www.ansys.com Programa de elementos finitos Software de uso geral Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 39 / 49 Modelo avançado - Abaqus Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Abaqus 6.7 Ano 2008 EUA Idioma Inglês MS-DOS Tamanho ---Hibbitt, Krlsson and Sorensen ABAQUS Inc. Modelo de resistência ao fogo (avançado) Software comercial Abaqus – www.abaqus.com Programa de elementos finitos Software de uso geral Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 40 / 49 SAFIR/ANSYS/ABAQUS – Caso de estudo Cenário de incêndio: Incêndio num pavilhão industrial Fogo de cálculo: Curva ISO 834 Objectivo: Cálculo da resistência ao fogo da estrutura e da influência das zonas afectadas no resto da estrutura. DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 41 / 49 SAFIR/ANSYS/ABAQUS – Caso de estudo 2D Deformada sem amplificação (modo estático) Deformada sem amplificação (modo dinâmico) O pórtico da esquerda entra em colapso para o interior. Esforço axial – inferior ao efeito do vento no estado limite de utilização. DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 42 / 49 SAFIR/ANSYS/ABAQUS – Caso de estudo 3D – Um só pórtico aquecido Deformada – As madres não estão aquecidas 3D – Um pórtico aquecido e as madres a ele ligadas Deformada sem amplificação Carga axial DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 43 / 49 Modelos de evacuação e modelos de extinção (sprinklers) DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 44 / 49 Modelo de evacuação - Exodus Nome Versão País Sistema Autores Organização Campo de aplicação Disponibilidade Contacto Formulação Breve descrição DIF SEK Descrição geral Exodus 4.0 Ano 2004 Reino Idioma Inglês Unido Windows Tamanho ----E. Galea, St. Gwyne, S. Blake, L. Filippidis Universidade de Greenwich Modelo de evacuação Commercial – www.fseg.gre.ac.uk [email protected] ----Modelo de evacuação baseado no comportamento humano Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 45 / 49 Modelo de evacuação - Exodus •A simulação permite ao utilizador avaliar o nível de segurança durante a evacuação. DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 46 / 49 Modelo de evacuação - Exodus Resultados: A simulação pode ser visualizada com o pós-processador VR-EXODUS DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 47 / 49 Modelo de extinção - Jet Descrição geral Nome Versão País Sistema Autores Organização Jet 1.0 Ano 1999 EUA Idioma Inglês Windows Tamanho 4 MB W. D. Davids NIST (National Institute of Standards and Technology) Campo de aplicação Modelo de detecção Disponibilidade Free – www.fire.nist.gov Contacto NIST - www.fire.nist.gov Formulação Modelo de zona baseado no programa LAVENT Algoritmo para avaliar a temperature no eixo da chama Algoritmo dependente da espessura da camada de fumo Breve descrição Resposta dos sprinklers – Tempo de activação DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 48 / 49 Jet – Menu principal / entrada de dados Compartimento Características dos Sprinklers Exaustão Fogo de cálculo Parâmetros DIF SEK Parte 4: Software para dimensionamento ao fogo 49 / 49
