Numerical simulation of non-load bearing lsf double walls under fire
| Autor: | Ben Ammar, Hiba |
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| Přispěvatelé: | Piloto, P.A.G., Yousfi, Issmail |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) instacron:RCAAP |
| Popis: | Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis In recent years, light steel frame (LSF) structures, such as cold formed steel wall systems, have been used more and more, but there is a lack of adequate understanding of their fire performance. Traditionally, the fire resistance index of such non-loadbearing LSF walls, it is based on an approximate descriptive method developed on the basis of a limited fire test. Building fire safety is generally viewed as very important by the construction industry and the community as a whole. Gypsum board is widely used around the world to protect thin gauge steel frame (LSF) walls. Gypsum contains free water, which is chemically bound in its crystal structure. Plasterboard also contains gypsum (CaSO4.2H2O) and calcium carbonate (CaCO3). The evaporation of the gypsum and the decomposition of the calcium carbonate absorb heat, thus protecting the LSF wall from fire. [76] developed an innovative system of composite wall panels whose insulation of gypsum exterior walls and insulation of internal cavities (fiberglass) can improve the thermal and structural performance of LSF wall panels under conditions fire. In order to understand the performance of gypsum board and LSF wall panels under standard fire conditions, numerous experiments were carried out at the Fire Research Laboratory of the Queensland University of Technology [76] in (2018). Under standard fire protection conditions, Type X single plasterboard and non-load bearing LSF wall panels have been tested for fire protection. However, no suitable digital model has been developed to study the thermal performance of LSF walls using innovative composite panels under standard fire conditions. It is inacceptable to continue to rely on expensive and time-consuming fire tests. Based on laboratory tests, a review of the literature and a comparison of finite element analysis results of panel components, appropriate values for the important thermal properties of gypsum panels and insulating materials have been obtained [56], been proposed Sultan [56].The important thermal properties (thermal conductivity, specific heat capacity and density) of plasterboard and insulating materials were proposed [56] as a function of temperature and used in the digital model of non-load-bearing LSF wall panels. Using these thermal properties, the developed finite element model can accurately predict the values. While there are many complexities in LSF fireless wall systems, the component temperature profile reasonably predicts the temperature distribution of the systems of non-loadbearing LSF walls. This article presents some informations of the Finite Element Model of Gypsum Board and LSF Non-Loadbearing Wall Panel Components, including the Finite Element Model of Composite Panels developed [76] . This article developed by [76] is based on 2 small-scale tests to verify and compare the thermal performance of composite panels made of different thermal insulation materials of different densities and thicknesses, and offers corresponding suggestions for improving LSF walls protected by these materials to composite panel. It also provides thermal performance data of LSF wall system and demonstrates the excellent performance of LSF wall system using composite panels, uses finite elements developed from the LSF wall model to provide a new LSF wall system with higher fire resistance. The developed finite element model is particularly useful for comparing the thermal performance of different wall panel systems without the need for lengthy and expensive fire tests. This thesis presents the numerical analysis to determine the thermal response of each model throughout fire exposure using ANSYS® Multiphysics. It was verified that the use of different experimental curves to represent the evolution of the temperature inside cavities or insulating blankets was essential to obtain better numerical results. This thesis compares the fire resistance of two models (with insulating layer and without insulating layer) and come up with a parametric analysis. La sécurité incendie des bâtiments est généralement considérée comme très importante par l'industrie de la construction et l'ensemble de la communauté. Les panneaux de plâtre sont largement utilisés dans le monde entier pour protéger les murs à ossature en acier de faible épaisseur (LSF). Le plâtre contient de l'eau libre, qui est chimiquement liée dans sa structure cristalline. Les plaques de plâtre contiennent également du plâtre (CaSO4.2H2O) et du carbonate de calcium (CaCO3). La déshydratation du plâtre et la décomposition du carbonate de calcium absorbent la chaleur, protégeant ainsi la paroi LSF du feu. [76] a développé un système innovant de panneaux muraux composites dont l'isolation des murs extérieurs en plâtre et l'isolation des cavités internes (fibre de verre) peuvent améliorer les performances thermiques et structurelles des panneaux muraux LSF dans des conditions d'incendie. Afin de comprendre les performances des panneaux de plâtre et des panneaux muraux LSF dans des conditions d'incendie standard, de nombreuses expériences ont été menées au fire research laboratory de l'Université de technologie du Queensland University of Technology [76] en (2018). Dans les conditions standard de protection contre les incendies, des plaques de plâtre de type X monocouche et des panneaux muraux LSF non porteurs ont été testés pour la protection incendie. Cependant, aucun modèle numérique adapté n'a été développé pour étudier la performance thermique des murs LSF utilisant des panneaux composites innovants dans des conditions d'incendie standard. Il est inacceptable de continuer à s'appuyer sur des tests au feu coûteux et longs. Par conséquent, cette recherche a développé un modèle numérique approprié pour étudier les performances thermiques des composants de plaques de plâtre et des panneaux muraux LSF non porteurs. Sur la base d'essais en laboratoire, d'une revue de la littérature et de la comparaison des résultats d'analyse par éléments finis des composants des panneaux, des valeurs appropriées pour les propriétés thermiques importantes des panneaux de plâtre et des matériaux isolants ont été proposées par [76] . Le petit modèle en plâtre de cette étude et les résultats expérimentaux correspondants [76] . Les propriétés thermiques importantes (conductivité thermique, capacité thermique spécifique et densité) des plaques de plâtre et des matériaux isolants ont été proposées Sultan [56], en fonction de la température et utilisées dans le modèle numérique des panneaux muraux LSF non porteurs. L’article développer par [76] présente certaines informations détaillées du modèle d'éléments finis des panneaux de plâtre et des composants de panneaux muraux non porteurs en LSF, y compris le modèle d'éléments finis de panneaux composites développé par [76] . Le test expérimental développer par [76] basé sur 2 tests à petite échelle pour vérifier et comparer les performances thermiques de panneaux composites constitués de différents matériaux d'isolation thermique de différentes densités et épaisseurs . Il fournit également des données de performance thermique du système mural LSF et démontre les excellentes performances du système mural LSF utilisant des panneaux composites. Cet article utilise des éléments finis développés à partir du modèle de mur LSF pour fournir un nouveau système de mur LSF avec une résistance au feu plus élevée. Le modèle d'éléments finis développé est particulièrement utile pour comparer les performances thermiques de différents systèmes de panneaux muraux sans avoir besoin d'essais au feu longs et coûteux. Cette thèse présente l'analyse numérique pour déterminer la réponse thermique de chaque modèle tout au long de l'exposition au feu en utilisant ANSYS® Multiphysics. Il a été vérifié que l'utilisation de différentes courbes expérimentales pour représenter l'évolution de la température à l'intérieur des cavités ou des couvertures isolantes était essentielle pour obtenir de meilleurs résultats numériques. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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