Estudo da Geração de Fissuras e Comportamento de Expansão da Estrutura

Data: 2 de agosto de 2023

Autores: Yanni Zhang, Luoxin Huang, Jun Deng, Zhichao Feng, Dan Yang, Xuemeng Liu e Shuai Zhang

Fonte:Fogo2023 , 6(7), 281; MDPI

DOI:https://doi.org/10.3390/fire6070281

(Este artigo pertence à Edição Especial Vidro em Temperaturas Elevadas e em Incêndio)

O vidro float instalado com suportes de moldura é amplamente explorado na construção civil. Num ambiente de incêndio, a quebra do vidro float influencia significativamente o desenvolvimento dinâmico do incêndio no espaço do edifício. O comportamento de ruptura térmica do vidro float suportado por moldura sujeito a carga térmica é cuidadosamente examinado utilizando um sistema experimental auto-construído. O sistema projetado visa capturar parâmetros comportamentais cruciais. O estudo experimental revela que o principal motivo da quebra do vidro float suportado pela moldura é a diferença de temperatura na superfície do vidro, com uma diferença de temperatura crítica de aproximadamente 65 °C.

A fissura começa na borda da superfície do vidro, onde a diferença de temperatura é máxima, e depois se expande rapidamente. Ao cruzar as fissuras, configura-se uma ilha de fissuras, que não é desalojada sob a tensão da estrutura de suporte e do vidro circundante. Um modelo termomecânico e microgeométrico do vidro float suportado pela moldura é desenvolvido com base no programa PFC2D para mostrar ainda mais o padrão de expansão de microfissuras do vidro float suportado pela moldura sob carga térmica. Este exame fornece orientação teórica para a instalação e utilização de vidro float apoiado em moldura em projetos de construção e identificação de evidências de incêndio.

Como um dos componentes mais cruciais comumente explorados em arranha-céus urbanos, o vidro float é amplamente utilizado em portas, janelas, tetos, paredes e outras partes de edifícios [1]. Sendo um material frágil com propriedades mecânicas relativamente fracas, o vidro float é suscetível à quebra e ao deslocamento sob a ação das cargas térmicas do fogo, o que por sua vez pode dar origem a novos canais de propagação do fogo, acelerando a propagação do fogo e ameaçando a segurança do edifício. estrutura e ocupantes. A abordagem de instalação apoiada em moldura é a forma mais comum de instalação de vidro em projetos de construção [2,3].

A análise do desempenho dinâmico do vidro float suportado por moldura sob cargas térmicas e o estudo das propriedades físicas e químicas do vidro podem ajudar a revelar o mecanismo de fratura do vidro float suportado por moldura e elucidar ainda mais a relação entre o tempo de quebra do vidro e a diferença de temperatura entre o protegido. e áreas de vidro não protegidas em incêndios em edifícios e explorar a relação entre rachaduras de vidro e o grau de dano e comportamento de colapso [4,5,6]. Portanto, compreender as propriedades de segurança dos componentes de vidro na engenharia de construção é crucial para a segurança contra incêndio em edifícios e para a investigação de acidentes de incêndio.

Emmons [7] sugeriu pela primeira vez em 1986 que a quebra de vidro num incêndio é um valor de pesquisa significativo. Desde então, os estudiosos examinaram minuciosamente o mecanismo de quebra do vidro por meio de muitos experimentos e simulações numéricas. Skelly et al. [6] projetaram um compartimento de simulação para estudar o processo de quebra de vidro em um incêndio real em um edifício. Finalmente, eles encontraram a diferença teórica e crítica de temperatura que leva à quebra do vidro protegido pelas bordas. Pagni et al. [8,9] desenvolveram o programa de quebra de vidro BREAK1 considerando o acoplamento entre o modelo de transferência de calor e o critério de quebra de vidro. Seu modelo numérico estabelecido poderia prever a primeira ocorrência de quebra de vidro e calcular o campo de temperatura na superfície do vidro. Harada et al. [10] previram o primeiro tempo de ruptura do vidro com base nas condições de aquecimento da caixa e mostraram-no através de uma fórmula simples.

Com base em muitos estudos e experimentos, Pope et al. [11] propuseram um modelo gaussiano de fratura de vidro e aplicaram este modelo a um software de simulação de dinâmica de incêndio. Hietaniemi J [12] analisou a probabilidade de derramamento e quebra de vidro em um ambiente de incêndio utilizando simulação de Monte Carlo e BREAK1. Ni et al. [13] investigaram o desempenho ao fogo de fachadas duplas feitas com vidros duplos em três diferentes cenários de incêndio com taxas de liberação de calor. Wang et al. [14,15,16,17,18] utilizaram um programa de elementos finitos para avaliar o processo de expansão de fissuras no vidro no contexto de diferenças nos métodos de restrição de contorno e impactos térmicos, empregando uma grande quantidade de teoria fundamental. Wong et al. [19] estudaram o comportamento de precipitação de amostras de vidro sob radiação térmica e estabeleceram um modelo probabilístico de previsão de precipitação de vidro.