Fire resistance of loadbearing LSF assemblies

This paper presents an analytical thermal-structural model for loadbearing lightweight steel framed (LSF) walls exposed to fire on one side. The model reflects temperature and deformation data from six standard fire resistance tests conducted recently by the National Research Council of Canada in partnership with the North American steel industry. Some characteristic patterns in thermal transmission and structural behaviour are discussed. Temperature histories across LSF assemblies are simulated numerically by explicit integration of transient heat transfer equations. The apparent thermal properties are calibrated for gypsum board and three types of insulation. Analytical procedures are presented to simulate lateral deformation histories and predict structural failure times. The model illustrates how different heating regimes in cold formed steel studs cause different structural failure modes.Ce document pr\ue9sente un mod\ue8le analytique structural thermique pour les murs porteurs d'ossature l\ue9g\ue8re en acier dont un des c\uf4t\ue9s est expos\ue9 au feu. Le mod\ue8le rend compte des donn\ue9es sur la temp\ue9rature et la d\ue9formation lors de six essais de r\ue9sistance au feu standard men\ue9s r\ue9cemment par le Conseil national de recherches du Canada et des repr\ue9sentants de l'industrie sid\ue9rurgique nord-am\ue9ricaine. On aborde certaines caract\ue9ristiques de la transmission thermique et du comportement structural. L'histoire thermique des ensembles \ue0 ossature l\ue9g\ue8re en acier est simul\ue9e num\ue9riquement par l'int\ue9gration explicite d'\ue9quations sur le transfert thermique transitoire. Les propri\ue9t\ue9s thermiques apparentes sont \ue9talonn\ue9es pour ce qui est des plaques de pl\ue2tre et de trois types d'isolants. On pr\ue9sente des proc\ue9d\ue9s analytiques pour simuler l'histoire de la d\ue9formation lat\ue9rale et pr\ue9voir les d\ue9faillances structurales. Le mod\ue8le illustre la fa\ue7on dont les diff\ue9rents r\ue9gimes thermiques dans les poteaux d'acier profil\ue9s \ue0 froid causent des modes de rupture diff\ue9rents.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye