Dissertação

{pt_PT=Comportamento a temperatura elevada de materiais de núcleo em madeira de balsa utilizados em painéis sanduíche em compósitos de GFRP} {} EVALUATED

{pt=A madeira de balsa tem um elevado potencial para utilização em núcleos de painéis sanduíche com aplicações em engenharia civil. Contudo, o seu comportamento ao fogo carece de um conhecimento mais aprofundado, nomeadamente em relação à influência da temperatura elevada nas suas propriedades mecânicas ao corte. A presente dissertação tem como principal objetivo a caracterização do comportamento a temperatura elevada da madeira de balsa através de estudos experimentais, analíticos e numéricos. Realizaram-se ensaios laboratoriais para a determinação das propriedades da balsa ao corte em função da temperatura, assim como ensaios termogravimétricos. Nestes últimos, verificou-se que a balsa perde cerca de 70% da massa entre 250 °C e 350 °C, apresentando uma segunda perda de massa a temperaturas superiores. Verificaram-se reduções significativas das propriedades mecânicas ao corte, que ocorrem para temperaturas na ordem dos 200 ºC a 240 °C, tornando-se estas propriedades inferiores a 20% do seu valor a temperatura ambiente. No estudo analítico, foi avaliada a adequabilidade de vários modelos existentes na bibliografia para a modelação da degradação das propriedades mecânicas ao corte da balsa com o aumento da temperatura. Na modelação numérica, para uma geometria de secção transversal de painel sanduíche aplicável a pisos de edifícios, concluiu-se que a temperatura do laminado da superfície quente aumenta rapidamente com o tempo. O centro do núcleo em madeira de balsa atinge 250 °C, ao fim de aproximadamente 20 minutos. Com uma proteção ao fogo passiva, existe uma melhoria significativa da resposta térmica e mecânica dos painéis., en=Balsa wood has a great potential for use in sandwich panels’ cores for civil engineering applications. However, its behavior when exposed to fire still requires further study, especially in what concerns the influence of elevated temperature in its mechanical properties in shear. The present study has the main goal of characterizing the balsa wood's behavior at elevated temperature through an experimental, analytical, and numerical assessment. Laboratory tests were performed to determine the shear properties of the balsa as a function of temperature; in addition, thermogravimetric analyses were also carried out on the balsa. In these tests, it was observed that the balsa wood lost about 70% of its mass between 250°C and 350°C, showing a second mass loss at higher temperatures. Significant reductions of the shear properties of the balsa were also observed, occurring at temperatures between 200°C and 240°C, with mechanical properties being reduced to as low as 20% of their value at room temperature. In the analytical study, the suitability of several models for modelling the degradation of mechanical properties of balsa with temperature was assessed. In the numerical models, developed for the fire exposure of a sandwich panel with a transversal cross-section that was applicable to building floors, it was found that the laminate temperature at the hot surface increases quickly with time. The center of the balsa core reaches 250°C after about 20 minutes of exposure. When a passive protection is adopted, there is a significant improvement in the thermal and mechanical response of the panels.}
{pt=Painel sanduíche, madeira de balsa, GFRP, temperaturas elevadas, corte, DSC/TGA, en=Sandwich panel, balsa wood, GFRP, elevated temperatures, shear, DSC/TGA}

Novembro 17, 2017, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Mário Alexandre De Jesus Garrido

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Colaborador Docente