No / This paper presents experimental results of temperature distribution in fire in four typical types of steel-concrete composite joint (web cleat, fin plate, flush endplate and flexible endplate) with different fire-protection schemes. The test specimens were unloaded and the steelwork of each joint assembly was exposed to a standard fire condition [ISO 834, 1975: Fire Resistance Tests, Elements of Building Construction, International Organization for Standardization, Geneva] in a furnace. In total, 14 tests were conducted, including 4 tests without any fire protection and 10 tests with different schemes of fire protection. The main objective of these tests was to investigate the effects of three practical fire-protection schemes as alternatives to full fire protection of the entire joint assembly. The three alternative methods of fire protection were: (1) protecting a segment, instead of the entire length, of the beams; (2) unprotected bolts and (3) protecting the columns only. The main results of these tests are: (1) if all the steel work (excluding the bolts) in the joint assembly was protected, whether or not protecting the bolts had very little effect on temperatures in the protected steelwork other than the bolts. The bolt temperatures were higher if they were not protected than if they were protected, but the unprotected bolt temperatures in a joint with fire protection to other steelwork were much lower than bolt temperatures in a totally unprotected joint; (2) as far as joint temperatures are concerned, protecting a segment of 400 mm of the beam was sufficient to achieve full protection and (3) if only the column was protected, only the joint components that were in the immediate vicinity of the column (such as welds) developed noticeably lower temperatures than if the joint assembly was unprotected, but due to heat conduction from the unprotected steel beams, these temperature values were much higher than if the joint assembly was protected. Furthermore, the column temperatures in the joint region were much higher than the protected column temperatures.

La modélisation numérique des structures bois dans des conditions d’incendie nécessite la connaissance : de la variation des propriétés physiques du bois telles que la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la densité en fonction de la température ; de la dégradation thermique du bois au cours des phases de séchage, de pyrolyse et de combustion. En particulier, nous nous sommes intéressés à l’étude du comportement thermomécanique du matériau bois. La loi thermique est décrite par l’équation de la chaleur. Le modèle choisi intègre les trois modes du transfert de chaleur : la conduction, le rayonnement et la convection. La loi mécanique est modélisée dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles utilisant la notion des variables d’état. Elle tient compte du couplage entre le comportement élastique orthotrope, plastique anisotrope à écrouissage non linéaire isotrope et un endommagement isotrope. L’intégration numérique de la loi mécanique par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est présentée. Le couplage thermomécanique est réalisé, selon l’approche réglementaire de l’Eurocode 5 relatif à la résistance au feu des structures en bois, en appliquant le facteur de réduction Kθ sur la résistance mécanique d’un résineux. Les aspects théoriques et les conditions aux limites associés au modèle thermomécanique sont abordés. L’identification des paramètres du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des tests réels d’incendie disponibles dans la littérature. À ce titre, plusieurs comparaisons avec différentes applications sont réalisées. Le modèle éléments finis reproduit avec précision la distribution du champ de température dans l’épaisseur des panneaux en bois, la formation du charbon ainsi que l’évolution de la résistance mécanique au cours de l’exposition au feu / Numerical modelling of timber structures in fire conditions requires the knowledge of the variation with temperature of the physical properties of the wood material (the thermal conductivity, the specific heat and the density) in order to take into account the thermal degradation of wood under high temperatures during the drying, pyrolysis and combustion phases, as well as the temperature profiles in the thickness of the surfaces exposed to fire. In particular, this work focusses on the thermomechanical behaviour of timber. The heat transfer analysis is described by the standard equations of heat conduction. It includes the three modes of heat transfer: conduction, radiation and convection. The structural response is modelled within the framework of thermodynamics of irreversible processes using the notion of state variables. It takes into account the coupling between the orthotropic elastic behaviour, the anisotropic plastic behaviour with isotropic nonlinear hardening, and isotropic damage. The numerical integration of the equilibrium equations is carried out with an iterative implicit scheme combining the technique of radial re- turn with the reduction of the number of equations. The thermomechanical coupling is carried out according to the approach recommended by Eurocode 5 for the fire resistance of timber structures by applying the reduction factor Kθ to the strength of a softwood. The theoretical aspects and boundary conditions associated with the thermomechanical model are also discussed. The parameters of the model are identified with experimental data obtained from actual fire tests available in the literature. Several comparative applications are carried out. The finite element model accurately reproduces the distribution of the temperature profile in the thickness of timber planks, the formation of the charred layer, and the evolution of the mechanical resistance during exposure to fire

[ES] El diseño de puentes, a diferencia de lo que ocurre con el diseño de edificios o con el diseño de túneles ha dejado de lado la consideración de la acción del fuego hasta la fecha. Este vacío normativo, combinado con la gran repercusión económica y social de colapsos de puentes en el pasado como consecuencia de incendios, ha motivado un rápido incremento del número de estudios relativos a la ingeniería frente al fuego en el ámbito de los puentes. Aunque la acción del fuego no resulta del todo desconocida en el ámbito de las estructuras, sí que existen una serie de singularidades que impiden la trasposición directa de recomendaciones o de modelos de fuego simplificados ya desarrollados en otros campos que ya incorporan la acción del fuego en el diseño. En este contexto, el trabajo que a continuación se expone parte de un incendio ocurrido en el estado de Alabama en 2002, cuyas consecuencias fueron la demolición de un puente mixto de 37 metros de vano central, para plantear y validar una metodología que aborda el problema de forma numérica mediante tres modelos acoplados secuencialmente: modelo de incendios, modelo térmico y modelo mecánico Realizada una validación a nivel general se descubre que, aunque la configuración geométrica final obtenida se ajustan bastante a la realidad, la definición del incendio ha supuesto un gran número de hipótesis. Es por ello que se decide, en una segunda parte, realizar una campaña experimental que permita registrar la potencia del fuego, las temperaturas del gas y del acero y las flechas en un puente construido ad-hoc en el campus de la Universitat Politècnica de València. Este puente experimental tenía un vano único de 6 m de luz y fue sometido a cargas de fuego de hasta 1.3 MW. Mediante el empleo de los registros realizados en la campaña experimental se ha validado el modelo de incendio, el modelo térmico y el modelo mecánico. Con todo ello se ha puesto en evidencia la importancia del viento en la acción del fuego, la magnitud de los gradientes térmicos espaciales y la urgencia de desarrollar procedimientos simplificados que permitan la incorporación del fuego como acción en el ámbito de los puentes Las validaciones específicas de cada modelo han permitido además llegar a una serie de conclusiones de gran interés para la realización de futuras campañas experimentales en puentes a mayor escala. / [CAT] El disseny de ponts, a diferència del que passa amb el disseny d'edificis o amb el disseny de túnels ha deixat de banda la consideració de l'acció del foc. Aquest buit normatiu, combinat amb la gran repercussió econòmica i social de col·lapses de ponts com a conseqüència d'incendis, ha motivat un ràpid increment del nombre d'estudis relatius a l'enginyeria del foc del foc en l'àmbit dels ponts. Encara que l'acció del foc no resulta del tot desconeguda en l'àmbit de les estructures, sí que hi ha una sèrie de singularitats que impedeixen la transposició directa de recomanacions o de models de foc simplificats ja desenvolupats en altres camps que ja incorporen l'acció del foc al disseny. En aquest context, el treball que a continuació s'exposa part d'un incendi ocorregut a l'estat d'Alabama en 2002 i que va provocar la demolició d'un pont mixt de 37 metres de va, per plantejar i validar una metodologia que aborda el problema de forma numèrica mitjançant tres models acoplats seqüencialment: model d'incendis, model tèrmic i model mecànic Realitzada una validació a nivell general es descobreix que, encara que la configuració geomètrica final obtinguda s'ajusta en gran mesura a la realitat, la definició de l'incendi ha suposat un gran nombre d'hipòtesis. És per això que es decideix, en una segona part, realitzar una campanya experimental que permeta registrar la potència del foc, les temperatures del gas i de l'acer i les fletxes en un pont construït ad hoc al campus de la Universitat Politècnica de València. Aquest pont experimental presenta un va únic de 6 m de llum i va ser sotmès a càrregues de foc de fins a 1.3 MW. Mitjançant l'ús dels registres realitzats a la campanya experimental s'ha validat el model d'incendi, el model tèrmic i el model mecànic. Amb tot això s'ha posat en evidència la importància del vent en l'acció del foc, la magnitud dels gradients tèrmics espacials i la urgència de desenvolupar procediments simplificats que permetin la incorporació del foc com a acció en l'àmbit dels ponts Les validacions específiques de cada model han permès a més arribar a una sèrie de conclusions de gran interès per a la realització de futures campanyes experimentals en ponts a major escala. / [EN] To date, the fire action has been left aside in the bridge design despite this action has been widely considered in other structures such as building and tunnels. This regulatory vacuum, combined with the great economic and social impact of bridge collapses in recent times as a result of fires, has led to a rapid increase in the number of studies related to fire engineering in the field of bridges. Although the action of fire is not entirely unknown in the field of structures, there are a number of singularities that prevent the direct transposition of recommendations or simplified fire models from such fields. In this context, the study started by using a real fire which occurred in the state of Alabama in 2002 and led to the demolition of the 37-meter main span of a composite concrete and steel bridge to introduce and validate a methodology that numerically addresses the problem by uncoupling the problem in three different models: fire model, thermal model and mechanical model. Once the validation was accomplished at a general level, it was discovered that, although the geometrical data were quite adjusted to reality, the definition of the fire had involved a large number of hypotheses. That is why carrying out an experimental campaign to record the power of the fire, the gas and steel temperatures and the vertical deflections of a bridge built ad-hoc on the campus of the Universitat Politècnica de València became a priority. This 6-meter single span experimental bridge was subjected to fire loads of up to 1.3 MW. Through the use of the information recorded during the experimental campaign, the fire model, the thermal model and the mechanical model were validated. Moreover, the importance of wind in the action of fire, the magnitude of spatial thermal gradients and the urgency of developing simplified procedures which allow the consideration of fire as an action in the field of bridges were also highlighted. Last but not least, the validation of the different models allowed the author to include useful guidelines in order to define future experimental campaigns with more powerful fires and longer span bridges. / Alós Moya, J. (2018). Análisis de la respuesta frente al fuego de puentes mixtos multijácena [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/116625 / TESIS