Signage legibility distances as a function of observation angle

Signage systems are widely used in buildings to provide information for wayfinding, thereby assisting in navigation during normal circulation of pedestrians and, more importantly, exiting information during emergencies. An important consideration in determining the effectiveness of signs is establishing the region from which the sign is visible to occupants, the so-called visibility catchment area (VCA). This study attempts to factor into the determination of the VCA of signs, the observation angle of the observer. In building regulations, it is implicitly assumed that the VCA is independent of the observation angle. A theoretical model is developed to explain the relationship between the VCA and observation angle and experimental trials are performed in order to assess the validity of this model. The experimental findings demonstrate a consistency with the theoretical model. Given this result, the functionality of a comprehensive evacuation model is extended in accordance with the assumptions on which the theoretical model is based and is then demonstrated using several examples

Investigating the representation of merging behavior at the floor–stair interface in computer simulations of multi-floor building evacuations

In this article, the representation of the merging process at the floor— stair interface is examined within a comprehensive evacuation model and trends found in experimental data are compared with model predictions. The analysis suggests that the representation of floor—stair merging within the comprehensive model appears to be consistent with trends observed within several published experiments of the merging process. In particular: (a) The floor flow rate onto the stairs decreases as the stair population density increases. (b) For a given stair population density, the floor population's flow rate onto the stairs can be maximized by connecting the floor to the landing adjacent to the incoming stair. (c) In situations where the floor is connected adjacent to the incoming stair, the merging process appears to be biased in favor of the floor population. It is further conjectured that when the floor is connected opposite the incoming stair, the merging process between the stair and floor streams is almost in balance for high stair population densities, with a slight bias in favor of the floor stream at low population densities. A key practical finding of this analysis is that the speed at which a floor can be emptied onto a stair can be enhanced simply by connecting the floor to the landing at a location adjacent to the incoming stair rather than opposite the stair. Configuring the stair in this way, while reducing the floor emptying time, results in a corresponding decrease in the descent flow rate of those already on the stairs. While this is expected to have a negligible impact on the overall time to evacuate the building, the evacuation time for those higher up in the building is extended while those on the lower flows is reduced. It is thus suggested that in high-rise buildings, floors should be connected to the landing on the opposite side to the incoming stair. Information of this type will allow engineers to better design stair—floor interfaces to meet specific design objectives.

Approximating the evacuation of the World Trade Center North Tower using computer simulation

This article concerns an investigation of the full scale evacuation of a building with a configuration similar to that of the World Trade Center (WTC) North Tower using computer simulation. A range of evacuation scenarios is explored in order to better understand the evacuation of the WTC on 11 September 2001. The analysis makes use of response time data derived from a study of published WTC survivor accounts. Geometric details of the building are obtained from architects' plans while the total building population used in the scenarios is based on estimates produced by the National Institute of Standards and Technology formal investigation into the evacuation. This paper attempts to approximate the events of 11 September 2001 and pursue several `what if' questions concerning the evacuation. In particular, the study explores the likely outcome had a single staircase survived intact from top to bottom. More generally, this paper explores issues associated with the practical limits of building size that can be expected to be efficiently evacuated using stairs alone.

Sistemas de automação e manutenção de edifícios: concepção dos sistemas de detecção e protecção contra incêndios de uma unidade industrial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Exigências funcionais em pavimentos de madeira

Durante séculos a madeira foi dos materiais mais privilegiados e usados na construção. Ainda hoje, existem construções antigas em madeira em bom estado de conservação e que, desempenham as suas funções adequadamente. Com o aparecimento do betão e do aço, os projetistas deixaram de usar este tipo de estruturas. Isto provocou um desinteresse na indústria da madeira, adiando a criação de regulamentos e normas relativamente às exigências funcionais deste tipo de estruturas. Com a necessidade da reabilitação do património edificado, verifica-se uma inversão desta tendência, devido às edificações no centro histórico serem constituídas por estruturas de madeira, essencialmente os pavimentos e coberturas. Na maioria das vezes estas estruturas apresentam um elevado nível de degradação e a solução mais rentável é demolir. Os pavimentos de madeira são então substituídos por lajes aligeiradas ou de betão armado provocando alterações estruturais inadequadas nas fachadas a manter. Pretende-se com esta dissertação mostrar as potencialidades dos pavimentos de madeira e assim incentivar ao seu uso, principalmente nas áreas a reabilitar. São analisados todos os regulamentos e normas aplicáveis às exigências estruturais, térmicas, acústicas e contra incêndio dos pavimentos de madeira. A análise da normalização aplicável vai ser sintetizada, ou seja, só vão ser referidos os aspetos a ter em conta para a verificação das exigências funcionais em pavimentos de madeira. A aplicação dos conceitos e das verificações necessárias são aplicadas a um pavimento de madeira a ser construído na parcela C4 do Quarteirão das Cardosas. Os resultados obtidos neste caso de estudo são encorajadores, e abrem uma perspetiva das potencialidades que este sistema construtivo apresenta.

Desenvolvimento de ferramentas BIM no âmbito do cálculo estrutural em situação de incêndio

Este trabalho insere-se no âmbito de um estágio curricular realizado no gabinete de projetos SE2P, durante o qual foram desenvolvidas ferramentas de cálculo estrutural em situação de incêndio, integradas numa metodologia de trabalho que segue os princípios inerentes à tecnologia BIM (Building Information Modeling). Em particular foi implementado um procedimento de análise ao fogo segundo os modelos simplificados prescritos pelos Eurocódigos. Estes modelos garantem a segurança estrutural, permitindo, de forma rápida e eficiente, a determinação das necessidades de proteção passiva para diferentes cenários, tendo em vista a obtenção da solução mais económica. Esta dissertação, para além da apresentação do trabalho desenvolvido em regime de estágio curricular, objetivou dotar o leitor de um documento que introduza os principais conceitos relativos ao cálculo estrutural em situação de incêndio, indicando as várias opções de análise e respetivas vantagens e desvantagens, ajudando a definir a sua adequabilidade ao projeto em estudo. Neste contexto é efetuada uma introdução geral ao fenómeno do fogo e às medidas mais correntes de proteção, indicando-se os documentos normativos aplicáveis tanto ao cálculo estrutural como aos materiais de proteção. É também abordada a interação entre as várias normas que devem ser consultadas quando é efetuada uma análise ao fogo, e quais se aplicam a cada fase da análise. Efetua-se uma clara distinção entre a análise do comportamento térmico e mecânico, indicando-se as principais propriedades dos materiais em função do tipo de análise e a forma como são afetadas pela temperatura. No campo da análise do comportamento térmico faz-se essencialmente referência aos modelos de cálculo simplificados do desenvolvimento da temperatura em elementos metálicos e vigas mistas, com e sem proteção passiva. No que concerne ao campo da análise do comportamento mecânico são descritos os modelos de cálculo simplificados para a verificação da segurança estrutural atendendo às ações e combinações em situação de incêndio e à perda de resistência a temperaturas elevadas. Relativamente ao trabalho desenvolvido na SE2P, relativo ao desenvolvimento de ferramentas de cálculo e a sua implementação na análise ao fogo, realiza-se uma descrição detalhada de todo o processo, e da forma como se integra no conceito BIM, utilizando informações provenientes da modelação das estruturas e introduzindo novos dados ao modelo. Realizou-se também a aplicação de todo o procedimento de análise e das ferramentas desenvolvidas, a um caso de estudo baseado num edifício de habitação. Este caso de estudo serviu também para criar cenários de otimização utilizando-se referências de preços de mercado para o aço, sua transformação em fábrica e sistemas de proteção passiva, demonstrando-se a dificuldade em encontrar caminhos rápidos e diretos de decisão no processo de otimização.

Segurança Contra Incêndio em Unidade Industrial de Tintas

Um incêndio corresponde a fogo de grandes dimensões sem controlo, que mata e destrói o que atravessa o seu caminho, é um fogo que lavra e devora. Neste sentido, há muitos anos que são impostas leis e medidas preventivas e de controlo dos incêndios, cada vez mais exigentes, de modo a tentar evitar catástrofes, como as que infelizmente também fazem parte da história de Portugal. A proteção contra incêndio procura garantir a proteção das pessoas, dos bens e do ambiente, implicando a atuação em áreas muito distintas. O relatório de estágio aqui apresentado é o resultado de um estágio curricular realizado num gabinete de estudos e projetos de engenharia civil. Este estágio inseriu-se na unidade curricular de DIPRE, com duração de seis meses, durante os quais foi desenvolvido um projeto de segurança contra incêndio numa unidade industrial de tintas, de grandes dimensões. Será descrita a legislação aplicável ao caso de estudo, apresentado o projeto de segurança contra incêndio, bem como as peças desenhadas onde constam todas as exigências impostas pela legislação.

Behaviour of laterised normal and self compacting concrete subjected to elevated temperatures

Concrete is a universal material in the construction industry. With natural resources like sand and aggregate, fast depleting, it is time to look for alternate materials to substitute these in the process of making concrete. There are instances like exposure to solar radiation, fire, furnaces, and nuclear reactor vessels, special applications like missile launching pads etc., where concrete is exposed to temperature variations In this research work, an attempt has been made to understand the behaviour of concrete when weathered laterite aggregate is used in both conventional and self compacting normal strength concrete. The study has been extended to understand the thermal behaviour of both types of laterised concretes and to check suitability as a fire protection material. A systematic study of laterised concrete considering parameters like source of laterite aggregate, grades of Ordinary Portland Cement (OPC) and types of supplementary cementitious materials (fly ash and GGBFS) has been carried out to arrive at a feasible combination of various ingredients in laterised concrete. A mix design methodology has been proposed for making normal strength laterised self compacting concrete based on trial mixes and the same has also been validated. The physical and mechanical properties of laterised concretes have been studied with respect to different variables like exposure temperature (200°C, 400°C and 600°C) and cooling environment (air cooled and water cooled). The behaviour of ferrocement elements with laterised self compacting concrete has also been studied by varying the cover to mesh reinforcement (10mm to 50mm at an interval of 10mm), exposure temperature and cooling environment.

Evaluación del nivel de seguridad ocupacional en laboratorios universitarios de ingeniería en Bogotá

Antecedentes: Los laboratorios estudiantiles ofrecen riesgos para los estudiantes, la normatividad específica vigente no es de carácter obligatorio y en Bogotá aproximadamente hay 387 laboratorios. Objetivo: Evaluar el nivel de seguridad referente a salud, higiene y seguridad industrial en las prácticas que se desarrollan en los laboratorios de pregrado de Ingeniería en universidades de Bogotá. Métodos: Estudio descriptivo con un muestreo estratificado por conglomerado en ocho (8) universidades de la ciudad de Bogotá, con una confiabilidad del 95% y una precisión absoluta del 6% para una proporción máxima esperada; para evaluar los laboratorios se utilizó el Cuestionario de seguridad para laboratorios de secundaria (NTP 921) del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene del Trabajo de España Resultados: Se evaluaron 166 laboratorios de 8 universidades de Bogotá, 65 de los laboratorios evaluados presentaron un riesgo bajo de los aspectos evaluados. Los aspectos con un porcentaje mayor o igual al 80% de cumplimiento de condiciones fueron aspectos generales del laboratorio, trabajo de los alumnos, manipulación de material, manipulación del producto, protección contra Incendios, eliminación de residuos, seguridad eléctrica y formación. Los ítems con un porcentaje menor del 60% de cumplimiento son los siguientes: sistemas de alarma contra incendios o emergencias; mantenimiento preventivo de la red eléctrica del laboratorio, capacitaciones anuales sobre seguridad en los laboratorios. aspectos generales del laboratorio, trabajo de los alumnos, manipulación de material, manipulación del producto, protección contra Incendios, eliminación de residuos, seguridad eléctrica y formación. Se realizó una prueba de asociación entre el tipo de laboratorio y cada ítem de las condiciones de seguridad del laboratorio. Los laboratorios que cumplen con un mayor número de condiciones de seguridad fueron los laboratorios químicos, el aspecto que obtuvo un porcentaje bajo de cumplimiento fue protección personal (40%); los aspectos que se cumplieron son aspectos generales del laboratorio, trabajo de los alumnos, manipulación de material, manipulación del producto, protección contra Incendios, eliminación de residuos, seguridad eléctrica y formación.

Caracterização de cerâmicas porosas de alumina reforçada com zircônia produzidas pelo método da réplica

Porous ceramics have many applications: thermal insulation, catalytic support, materials to fire protection, filters, and others. There are many techniques to production of ceramic filters. One technique to obtain ceramic filters is the replication method. This method consists in the impregnation of polymeric foam with ceramic slurry followed by a heating treatment that will burn out the organic elements and sintering of the material, resulting of a replication of the original foam. To perform their functions ceramic filters must satisfy mechanical requirements and permeability parameters (darcian k1 and no-darcian k2). The permeability and the strength of the ceramic material are dependent of the pore size and pore distribution. To the use at high temperatures the evaluation of mechanical properties in these temperatures is necessary. In this work the mechanical behavior of two commercial porous ceramics (10 and 40 poros per inch) was studied these materials were submitted to compression and four-point flexure test (room temperature, at 1000 °C, after thermal shock). Density and porosity measurements, permeability tests and microstructural analysis by scanning electronic microscopy (SEM) were realized. The Results showed that the decrease of mechanical strength of these materials, when submitted to thermal shock, occur for propagation of new cracks from cracks pre-existing and the permeability depends of the pore size

Influências dos ninhos de saúva (Formicidae: Attini) na nutrição, crescimento e proteção da vegetação contra o fogo, em uma floresta de transição Amazônia-Cerrado

Os ninhos de saúva são importantes perturbações naturais capazes de gerar mosaicos de determinados tipos de vegetação e afetar a estrutura e composição dos ecossistemas neotropicais. Nesse sentido, este estudo avaliou os efeitos dos ninhos de saúva (Atta spp.) na dinâmica de crescimento da vegetação de uma floresta de transição Amazônia-Cerrado submetida a um regime de incêndios periódicos, ao sul da bacia amazônica, Estado do Mato Grosso, Brasil. Especificamente, avaliou-se os efeitos dos ninhos: (1) na nutrição e crescimento da vegetação; (2) na proteção da vegetação contra o fogo e (3) na regeneração florestal pós-fogo. Para determinar tais efeitos, ninhos e vegetação associada (em um raio de até 10 m dos ninhos) estabelecidos em áreas de 150 ha da floresta de transição, foram mapeados e monitorados. Tais áreas subdivididas em parcelas de 50 ha com diferentes tratamentos: incêndios tri-anuais; incêndios anuais e proteção do fogo (controle) fazem parte do Projeto “Savanização” sob a coordenação do Instituto de Pesquisas Ambiental da Amazônia, IPAM. Os experimentos sobre os efeitos dos ninhos na nutrição e crescimento da vegetação indicaram que plantas estabelecidas próximas aos ninhos têm a absorção de nutriente facilitada e por isso apresentaram uma maior concentração foliar de Fósforo. Como conseqüência, foi registrado um maior crescimento em diâmetro do caule para estas plantas quando comparadas com aquelas distantes dos ninhos. Os ninhos funcionaram como aceiros (devido ao acúmulo de terra sobre os murundus resultante das escavações das saúvas) reduzindo a área total queimada em seu entorno, principalmente nos locais de bordas (local de maior incidência de ninhos) e protegendo a vegetação circundante da mortalidade pelo fogo. Em oposição a estes benefícios, foi constatado maior herbivoria de plântulas e remoção de sementes por saúvas nas áreas de alta densidade de colônias ativas, um resultado que compromete os estágios iniciais de sucessão florestal pós-fogo. Este estudo revela a importância das saúvas na redistribuição e reciclagem de nutrientes, e revela, pela primeira vez, a proteção da vegetação contra o fogo, por seus ninhos. Por outro lado, também mostra que perturbações antrópicas, como o fogo, aumentam as populações de saúva, o que pode tornar-se uma barreira ao sucesso da regeneração florestal pós-fogo. Com base nesse estudo, pode-se prever que ambientes naturais podem ter o crescimento da vegetação acelerado pela presença dos ninhos de saúva, mas em ambientes sob perturbação, a ação das saúvas pode ser a principal ameaça a regeneração da vegetação original. Desta forma, pode-se concluir que os efeitos (benéficos ou deletérios) das saúvas dependem do nível de perturbação ou maturidade do bioma no qual seus ninhos se estabelecem.

Anatomia comparada da casca de stryphnodendron polyphyllum mart. (fabaceae) em cerrado sensu stricto e mata de galeria

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Le reti di distribuzione idrica nella sicurezza antincendio - Verifiche con il codice INFOWORKS WS

Le reti di distribuzione idrica conservano un ruolo importante ed irrinunciabile nella sicurezza antincendio, ma diversi fattori sul piano normativo e strutturale limitano la loro potenzialità  nelle fasi di estinzione dell'incendio. Ma in che modo si è evoluta in Italia negli ultimi anni la lotta all'incendio? E' ormai noto che non esistono incendi standard, quelli per i quali è possibile definire procedure d'intervento e modalità  di estinzione; non è quindi banale identificare le portate antincendio necessarie (Needed Fire Flow) e il tempo per il quale esse devono essere garantite. In certi contesti è possibile ipotizzare un certo standard d'incendio ma ciò presuppone che edifici, strutture e tutto ciò che è sottoposto ad incendio, possano essere considerati fabbricati a "regola d'arte", ovvero realizzati attraverso procedure esecutive aventi standard di qualità  certificata. Ciò è stato affrontato nei criteri di realizzazione delle nuove costruzioni, ma le vecchie costruzioni, soprattutto gli edifici presenti nei centri storici, sono evidentemente più vulnerabili e sfuggono alla possibilità  di identificare affidabili valori del NFF. Il quadro che si presenta coinvolge quindi carenze normative, contesti urbani con differente vulnerabilità  e una sostanziale disomogeneità  prestazionale delle reti di distribuzione idrica presenti nel territorio nazionale, legata non solo alla disponibilità  idrica ma, anche e soprattutto, alla conformazione della rete, ai livelli di pressione ed alla specifica capacità della rete nel sostenere incrementi di flusso dovuto al prelievo dagli idranti stradali. La scarsa conoscenza di questi aspetti, piuttosto che tradursi in miglioramenti della rete idrica e della sua efficienza ai fini antincendio, ha portato nel tempo ad adottare soluzioni alternative che agiscono principalmente sulle modalità operative di utilizzo dei mezzi dei VV.F. e sul fronte dei dispositivi antincendio privati, quali una migliore protezione passiva, legata all'uso di materiali la cui risposta all'incendio fosse la minore possibile, e protezioni attive alternative, quali impianti sprinkler, di tipo aerosol o misti. Rimangono tutte le problematiche legate alla caratterizzazione nell'area urbanizzata in termini di risposta al prelievo per incendio dagli idranti pubblici sui quali la normativa vigente non impone regole circa le prestazioni e la loro dislocazione sul territorio. Questa incertezza spesso si traduce in un maggiore dispiego di mezzi rispetto all'entità dell'incendio ed ad una scarsa possibilità  di ottimizzare l'allocazione delle unità  operative dei VV.F., con un evidente incremento del rischio nel caso in cui si verifichino più eventi di incendio contemporaneamente. La simulazione numerica avanzata, su modelli opportunamente calibrati delle reti di distribuzione, può consentire una maggiore comprensione quantitativa del livello di sicurezza antincendio offerto da una rete di distribuzione idrica.

Analisi sperimentale e modellazione della conducibilità termica in materiali per la protezione passiva da incendio esterno

Numerosi incidenti verificatisi negli ultimi dieci anni in campo chimico e petrolchimico sono dovuti all’innesco di sostanze infiammabili rilasciate accidentalmente: per questo motivo gli scenari incidentali legati ad incendi esterni rivestono oggigiorno un interesse crescente, in particolar modo nell’industria di processo, in quanto possono essere causa di ingenti danni sia ai lavoratori ed alla popolazione, sia alle strutture. Gli incendi, come mostrato da alcuni studi, sono uno dei più frequenti scenari incidentali nell’industria di processo, secondi solo alla perdita di contenimento di sostanze pericolose. Questi eventi primari possono, a loro volta, determinare eventi secondari, con conseguenze catastrofiche dovute alla propagazione delle fiamme ad apparecchiature e tubazioni non direttamente coinvolte nell’incidente primario; tale fenomeno prende il nome di effetto domino. La necessità di ridurre le probabilità di effetto domino rende la mitigazione delle conseguenze un aspetto fondamentale nella progettazione dell’impianto. A questo scopo si impiegano i materiali per la protezione passiva da fuoco (Passive Fire Protection o PFP); essi sono sistemi isolanti impiegati per proteggere efficacemente apparecchiature e tubazioni industriali da scenari di incendio esterno. L’applicazione dei materiali per PFP limita l’incremento di temperatura degli elementi protetti; questo scopo viene raggiunto tramite l’impiego di differenti tipologie di prodotti e materiali. Tuttavia l’applicazione dei suddetti materiali fireproofing non può prescindere da una caratterizzazione delle proprietà termiche, in particolar modo della conducibilità termica, in condizioni che simulino l’esposizione a fuoco. Nel presente elaborato di tesi si è scelto di analizzare tre materiali coibenti, tutti appartenenti, pur con diversità di composizione e struttura, alla classe dei materiali inorganici fibrosi: Fibercon Silica Needled Blanket 1200, Pyrogel®XT, Rockwool Marine Firebatt 100. I tre materiali sono costituiti da una fase solida inorganica, differente per ciascuno di essi e da una fase gassosa, preponderante come frazione volumetrica. I materiali inorganici fibrosi rivestono una notevole importanza rispetto ad altri materiali fireproofing in quanto possono resistere a temperature estremamente elevate, talvolta superiori a 1000 °C, senza particolari modifiche chimico-fisiche. Questo vantaggio, unito alla versatilità ed alla semplicità di applicazione, li rende leader a livello europeo nei materiali isolanti, con una fetta di mercato pari circa al 60%. Nonostante l’impiego dei suddetti materiali sia ormai una realtà consolidata nell’industria di processo, allo stato attuale sono disponibili pochi studi relativi alle loro proprietà termiche, in particolare in condizioni di fuoco. L’analisi sperimentale svolta ha consentito di identificare e modellare il comportamento termico di tali materiali in caso di esposizione a fuoco, impiegando nei test, a pressione atmosferica, un campo di temperatura compreso tra 20°C e 700°C, di interesse per applicazioni fireproofing. Per lo studio delle caratteristiche e la valutazione delle proprietà termiche dei tre materiali è stata impiegata principalmente la tecnica Transient Plane Source (TPS), che ha consentito la determinazione non solo della conducibilità termica, ma anche della diffusività termica e della capacità termica volumetrica, seppure con un grado di accuratezza inferiore. I test sono stati svolti su scala di laboratorio, creando un set-up sperimentale che integrasse opportunamente lo strumento Hot Disk Thermal Constants Analyzer TPS 1500 con una fornace a camera ed un sistema di acquisizione dati. Sono state realizzate alcune prove preliminari a temperatura ambiente sui tre materiali in esame, per individuare i parametri operativi (dimensione sensori, tempi di acquisizione, etc.) maggiormente idonei alla misura della conducibilità termica. Le informazioni acquisite sono state utilizzate per lo sviluppo di adeguati protocolli sperimentali e per effettuare prove ad alta temperatura. Ulteriori significative informazioni circa la morfologia, la porosità e la densità dei tre materiali sono state ottenute attraverso stereo-microscopia e picnometria a liquido. La porosità, o grado di vuoto, assume nei tre materiali un ruolo fondamentale, in quanto presenta valori compresi tra 85% e 95%, mentre la frazione solida ne costituisce la restante parte. Inoltre i risultati sperimentali hanno consentito di valutare, con prove a temperatura ambiente, l’isotropia rispetto alla trasmissione del calore per la classe di materiali coibenti analizzati, l’effetto della temperatura e della variazione del grado di vuoto (nel caso di materiali che durante l’applicazione possano essere soggetti a fenomeni di “schiacciamento”, ovvero riduzione del grado di vuoto) sulla conducibilità termica effettiva dei tre materiali analizzati. Analoghi risultati, seppure con grado di accuratezza lievemente inferiore, sono stati ottenuti per la diffusività termica e la capacità termica volumetrica. Poiché è nota la densità apparente di ciascun materiale si è scelto di calcolarne anche il calore specifico in funzione della temperatura, di cui si è proposto una correlazione empirica. I risultati sperimentali, concordi per i tre materiali in esame, hanno mostrato un incremento della conducibilità termica con la temperatura, da valori largamente inferiori a 0,1 W/(m∙K) a temperatura ambiente, fino a 0,3÷0,4 W/(m∙K) a 700°C. La sostanziale similitudine delle proprietà termiche tra i tre materiali, appartenenti alla medesima categoria di materiali isolanti, è stata riscontrata anche per la diffusività termica, la capacità termica volumetrica ed il calore specifico. Queste considerazioni hanno giustificato l’applicazione a tutti i tre materiali in esame dei medesimi modelli per descrivere la conducibilità termica effettiva, ritenuta, tra le proprietà fisiche determinate sperimentalmente, la più significativa nel caso di esposizione a fuoco. Lo sviluppo di un modello per la conducibilità termica effettiva si è reso necessario in quanto i risultati sperimentali ottenuti tramite la tecnica Transient Plane Source non forniscono alcuna informazione sui contributi offerti da ciascun meccanismo di scambio termico al termine complessivo e, pertanto, non consentono una facile generalizzazione della proprietà in funzione delle condizioni di impiego del materiale. La conducibilità termica dei materiali coibenti fibrosi e in generale dei materiali bi-fasici tiene infatti conto in un unico valore di vari contributi dipendenti dai diversi meccanismi di scambio termico presenti: conduzione nella fase gassosa e nel solido, irraggiamento nelle superfici delle cavità del solido e, talvolta, convezione; inoltre essa dipende fortemente dalla temperatura e dalla porosità. Pertanto, a partire dal confronto con i risultati sperimentali, tra cui densità e grado di vuoto, l’obiettivo centrale della seconda fase del progetto è stata la scelta, tra i numerosi modelli a disposizione in letteratura per materiali bi-fasici, di cui si è presentata una rassegna, dei più adatti a descrivere la conducibilità termica effettiva nei materiali in esame e nell’intervallo di temperatura di interesse, fornendo al contempo un significato fisico ai contributi apportati al termine complessivo. Inizialmente la scelta è ricaduta su cinque modelli, chiamati comunemente “modelli strutturali di base” (Serie, Parallelo, Maxwell-Eucken 1, Maxwell-Eucken 2, Effective Medium Theory) [1] per la loro semplicità e versatilità di applicazione. Tali modelli, puramente teorici, hanno mostrato al raffronto con i risultati sperimentali numerosi limiti, in particolar modo nella previsione del termine di irraggiamento, ovvero per temperature superiori a 400°C. Pertanto si è deciso di adottare un approccio semi-empirico: è stato applicato il modello di Krischer [2], ovvero una media pesata su un parametro empirico (f, da determinare) dei modelli Serie e Parallelo, precedentemente applicati. Anch’esso si è rivelato non idoneo alla descrizione dei materiali isolanti fibrosi in esame, per ragioni analoghe. Cercando di impiegare modelli caratterizzati da forte fondamento fisico e grado di complessità limitato, la scelta è caduta sui due recenti modelli, proposti rispettivamente da Karamanos, Papadopoulos, Anastasellos [3] e Daryabeigi, Cunnington, Knutson [4] [5]. Entrambi presentavano il vantaggio di essere stati utilizzati con successo per materiali isolanti fibrosi. Inizialmente i due modelli sono stati applicati con i valori dei parametri e le correlazioni proposte dagli Autori. Visti gli incoraggianti risultati, a questo primo approccio è seguita l’ottimizzazione dei parametri e l’applicazione di correlazioni maggiormente idonee ai materiali in esame, che ha mostrato l’efficacia dei modelli proposti da Karamanos, Papadopoulos, Anastasellos e Daryabeigi, Cunnington, Knutson per i tre materiali analizzati. Pertanto l’obiettivo finale del lavoro è stato raggiunto con successo in quanto sono stati applicati modelli di conducibilità termica con forte fondamento fisico e grado di complessità limitato che, con buon accordo ai risultati sperimentali ottenuti, consentono di ricavare equazioni predittive per la stima del comportamento, durante l’esposizione a fuoco, dei materiali fireproofing in esame. Bologna, Luglio 2013 Riferimenti bibliografici: [1] Wang J., Carson J.K., North M.F., Cleland D.J., A new approach to modelling the effective thermal conductivity of heterogeneous materials. International Journal of Heat and Mass Transfer 49 (2006) 3075-3083. [2] Krischer O., Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik (The Scientific Fundamentals of Drying Technology), Springer-Verlag, Berlino, 1963. [3] Karamanos A., Papadopoulos A., Anastasellos D., Heat Transfer phenomena in fibrous insulating materials. (2004) Geolan.gr http://www.geolan.gr/sappek/docs/publications/article_6.pdf Ultimo accesso: 1 Luglio 2013. [4] Daryabeigi K., Cunnington G. R., and Knutson J. R., Combined Heat Transfer in High-Porosity High-Temperature Fibrous Insulation: Theory and Experimental Validation. Journal of Thermophysics and Heat Transfer 25 (2011) 536-546. [5] Daryabeigi K., Cunnington G.R., Knutson J.R., Heat Transfer Modeling for Rigid High-Temperature Fibrous Insulation. Journal of Thermophysics and Heat Transfer. AIAA Early Edition/1 (2012).

Analysis of an innovative slim floor composite beam conformed by a custom GFRP pultruded profile and reinforced concrete.

GFRP pultruded profiles have shown to be structural profiles with great stiffness, strenght and very low specific weight, making it a great candidate for the rehabilitation of damaged strucutres. To further enhance the strucutral mechanism of these type of beams, the Slimflor composite structural system has lead as basis for this analysis; by replacing the steel beam with a GFRP pultruded profile. To further increase its composite action, a continuous shear connector has been set as part of the beam cross section as well as its needed reinforcement and fire protection.