Dissertação

{pt_PT=Simulação numérica do comportamento térmico de painéis sanduíche em compósitos de GFRP e espuma de poliuretano sujeitos à ação do fogo} {} EVALUATED

{pt=A necessidade de reabilitar ou substituir elementos estruturais em materiais tradicionais tem contribuído para o estudo de novas soluções construtivas, tanto para construção nova como para reabilitação. Neste contexto, os materiais compósitos oferecem soluções alternativas com potencial interessante, apresentando leveza, elevada resistência e durabilidade significativa. Na presente dissertação, é apresentado um estudo sobre o comportamento térmico ao fogo de painéis sanduíche em compósitos de polímero reforçado com fibras de vidro e núcleo em espuma de poliuretano – um aspeto fundamental para elementos estruturais em que a ação de incêndio seja relevante. O principal objetivo da dissertação consistiu em avaliar a resposta térmica deste tipo de painéis e em determinar as propriedades termofísicas em função da temperatura das espumas de PUR. O trabalho realizado incluiu uma campanha experimental e um estudo analítico-numérico de simulação da resposta térmica com base numa análise inversa. A campanha experimental consistiu em quatro ensaios: um para determinar as propriedades termofísicas à temperatura ambiente de uma espuma de poliuretano com densidade de 40 kg/m3; e três ensaios ao fogo de painéis sanduíche compostos por chapas de aço e espuma de poliuretano, com densidade de 40 (dois ensaios) e 94 kg/m3 (um ensaio), para determinar a distribuição de temperaturas em cada painel. A análise inversa consistiu na determinação das propriedades termofísicas das espumas de poliuretano através de uma rotina de otimização em que se comparou as temperaturas obtidas na campanha experimental com os resultados numéricos obtidos por um programa térmico de elementos finitos, incorporado na rotina de otimização., en=The need to rehabilitate or replace structural elements in traditional materials has contributed to the study of new constructive solutions, both for new construction and rehabilitation. In this context, composite materials offer alternative solutions with interesting potential, presenting lightness, high resistance and significant durability. In this dissertation, a study is presented about the thermal behaviour under fire exposure of sandwich panels made of glass fibre reinforced polymer (GFRP) face sheets and polyurethane foam (PUR) core - a fundamental aspect for structural elements where fire action is relevant. The main objective of the dissertation was to evaluate the thermal response of this type of panels and to determine the thermophysical properties as a function of temperature of PUR foams. The work carried out included an experimental campaign and an analytical-numerical study to simulate the thermal response of such panels based on an inverse analysis. The experimental campaign consisted of four tests: one to determine the thermophysical properties at room temperature of a polyurethane foam with density of 40 kg/m3; and three fire resistance tests on sandwich panels composed of steel face sheets and polyurethane foam, with density of 40 (two tests) and 94 kg/m3 (one test), to determine the temperature distribution in each panel. The inverse analysis consisted in determining the thermophysical properties of the two polyurethane foams through an optimization routine, in which the temperatures obtained in the experimental campaign were compared with the numerical results obtained by a finite element thermal program, incorporated in the optimization routine.}
{pt=Materiais compósitos, comportamento ao fogo, painéis sanduíche, ensaios experimentais, análise inversa, propriedades termofísicas, en=Composite materials, fire behaviour, sandwich panels, experimental tests, inverse analysis, thermophysical properties}

Janeiro 18, 2021, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

António Pedro Carones Duarte

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Investigador Doutorado