Loadbearing capacity of cold formed steel joists subjected to severe heating

This paper discusses the behaviour of lightweight steel framed (LSF) unrestrained floors, protected with gypsum board ceilings, in five standard fire resistance tests. Parameters investigated in this test series were joist spacing, number of gypsum board layers in the ceiling membrane, floor cavity insulation and presence of concrete topping in the sub-floor. The fire resistance of LSF floors appears to be essentially governed by the ability of gypsum board to remain in place under fire exposure; other factors are of secondary importance.Retrospective numerical thermal-structural simulations of these tests show good agreement with measured temperature and deformation histories. The development of floor deflections is governed by the thermal bowing of steel joists except for the last one or two minutes in the tests, when ?run-away? deformations develop due to the formation of inelastic hinges near mid-span. Evaluation of bending moment resistance of heated joists using current design provisions for cold formed steel structures, adjusted to account for the deterioration of strength and stiffness of steel at elevated temperatures, leads to conservative and fairlyaccurate predictions of fire resistance.Dans cet article, on examine la tenue des planchers flottants, reposant sur une ossature l\ue9g\ue8re en acier et prot\ue9g\ue9s par un plafond de placopl\ue2tre, dans cinq essais normalis\ue9s de r\ue9sistance au feu. Lors de cette s\ue9rie d'essais, nous avons \ue9tudi\ue9 les param\ue8tres suivants : espace entre les poutrelles, nombre de couches de placopl\ue2tre formant le plafond, isolation du vide du plancher et pr\ue9sence d'une chape de b\ue9ton dans le faux-plancher. La r\ue9sistance au feu de ces planchers semble \ueatre d\ue9termin\ue9e avant tout par la capacit\ue9 des panneaux de placopl\ue2tre de rester en place lorsqu'ils sont expos\ue9s au feu; les autres facteurs ont une importance secondaire. Nous avons r\ue9alis\ue9 a posteriori des simulations num\ue9riques de l'effet de la temp\ue9rature sur la structure. La concordance entre la temp\ue9rature mesur\ue9e et le d\ue9veloppement de d\ue9formations \ue9tait bonne. L'apparition d'une cambrure dans le plancher d\ue9pend de la courbure d'origine thermique qui appara\ueet dans les poutrelles d'acier, sauf, lors de la derni\ue8re ou des deux derni\ue8res minutes de l'essai lorsqu'appara\ueet une d\ue9formation catastrophique caus\ue9e par l'apparition de plis in\ue9lastiques pr\ue8s du milieu de la port\ue9e. Le recours aux marges de conceptions actuelles pour les structures form\ue9es \ue0 froid ? modifi\ue9es pour tenir compte de la perte de r\ue9sistance et de rigidit\ue9 lorsque l'acier est port\ue9 \ue0 haute temp\ue9rature ? lors de l'\ue9valuation de la r\ue9sistance au moment de la flexion des poutrelles chauff\ue9es donne des pr\ue9visions prudentes et assez pr\ue9cises de la r\ue9sistance au feu.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye