SFIA gives Webinar on the Risks of Wood Framing/Code Changes

The Steel Framing Industry Association is a USA-based sister organization to the CSSBI. As we have seen similar code changes for combustible materials in Canada, this webinar touched on many of the same concerns the steel and concrete industries have expressed in Canada.

This last Thursday the SFIA Professional Development series featured an online presentation by Chief Steve Lohr, currently the Fire Chief of Hagerstown, MD and who recently retired as Chief of the Montgomery County, MD Fire and Rescue Services.  Steve has recent, first-hand experience fighting a mid-rise wood-frame fire and he’s agreed to testify before a committee of the Maryland State Legislature about the dangers these structures represent.

Watch the video to see a clip reporting on the 2014 fire that destroyed the Upper Gables apartments in Rockville, MD.

Spécification des colombages non porteurs en acier

Introduction

Les colombages non porteurs en acier (souvent appelés « colombages de cloison sèche ») sont utilisés dans toute l’industrie de la construction au Canada pour les cloisons intérieures. Ces éléments ne sont pas « structuraux », car ils ne sont pas conçus pour faire partie du système structural porteur de l’immeuble; toutefois, ils doivent pouvoir soutenir certaines pressions de l’air internes et charges imposées par l’utilisation et l’occupation prévues. De plus, les colombages non porteurs peuvent faire partie intégrante d’un ensemble indice de résistance au feu.

Épaisseurs des matériaux 

L’épaisseur minimale des colombages non porteurs en acier est de 0,455 mm (0,0179 po) pour l’acier de base. Cette épaisseur est définie dans la spécification ASTM C645-99, Standard Specification for Nonstructural Steel Framing Members, ainsi que dans le Code national du bâtiment du Canada 2010, partie 9. 

Il n’est par rare de voir encore des devis utilisant le calibre 25 pour définir l’épaisseur des colombages non porteurs en acier. Dans l’industrie de la construction, il y a souvent confusion entre les calibres et l’épaisseur correspondante. L’industrie abandonne l’utilise du système des calibres. Pour vous assurer que le matériau fourni sur le chantier corresponde bien à celui que voulez (pour les produits porteurs tout comme pour les produits non porteurs), précisez l’épaisseur minimale en nombre décimal (p. ex.: 0,455 mm, 0,0179 po ou 18 mil). 

Les colombages non porteurs en acier sont également revêtus d’une couche métallique de zinc (galvanisé) ou d’un alliage aluminum-zinc 55%. Ces revêtements métalliques procurent la protection anticorrosion nécessaire et la durabilité en service. L’épaisseur minimale des revêtements métalliques à chaud typiques est données dans la table ci-dessous. Il faut additionner cette épaisseur du revêtement métallique à l’épaisseur de l’acier de base pour déterminer l’épaisseur de l’acier livré. Les revêtements métalliques sont également assujettis à des tolérances de fabrication, tout comme l’acier de base. L’épaisseur réelle du revêtement métallique est donc généralement supérieure aux minimums listés dans la table. Il faut prendre ce facteur en considération lorsqu’on tente de vérifier l’épaisseur de l’acier de base d’un produit à revêtement métallique.

Codes du numérotation du produit 

L’industrie nord-américaine des colombages en acier adopte un code de numérotation standard qui décrit la géométrie de la section. Il s’agit d’un code en quatre parties qui identifie la dimension (largeur de la semelle et profondeur), type de produit et épaisseur minimale. Le même code est utilisée pour identifier les produits en unités impériales ou métriques SI. Ces codes de produit sont basés sur les unités impériales et suivent le format illustré dans l’exemple suivant: 

362S125-18 

où: 

362   = profondeur de la section (pouces/100, p.ex. 3-5/8 po) 

S       = code de section désignant un colombage ou une solive («T» pour 

            lisse, «U» pour «profilé en U», «F» pour «profilé de fourrure» et «L» 

            pour «angle») 

125   = largeur de la semelle (pouces/100, p.ex. 1-1/4po) 

18     = code d’épaisseur (en mils, p.ex. 0,018 po) 

L’industrie adoptera ce codage standard dans la documentation sur les produits, où ces codes replaceront les codes distinctifs utilisés par chaque fournisseur, ou les compléteront. 

Conclusion 

Les colombages non porteurs en acier sont un produit courant utilisé à grande échelle dans la construction immobilière au Canada. Même s’ils sont considérés comme des éléments non structuraux d’un immeuble, ils doivent tout de même soutenir une certain charge et présenter un rendement satisfaisant. Les devis au Canada exigent uniformément une épaisseur minimale de l’acier de base de 0,455 mm (0,0179 po) pour ces éléments.

Cliquez pour télécharger le Bulletin technique Volume 7, Numéro 3: Spécification des colombages non porteurs en acier

Fire Endurance of Floor Assemblies

The National Building Code of Canada (NBCC) is the model code that specifies the structural and fire protection requirements for buildings constructed across Canada. These requirements prescribe the minimum levels of occupant safety to be achieved.

Steel construction has a long history of implementing standards and conducting tests to meet these codes. The latest series of tests have produced new fire-resistance ratings for floor assemblies using cold formed c-section joists, suitable for constructing houses and small commercial and industrial buildings. 

Steel construction has sometimes been unjustly perceived as offering reduced fire safety. Testing conducted by the National Research Council of Canada (NRC) - Institute for Research in Construction (IRC) in Ottawa, provides an indisputable third party endorsement that cold-formed steel framed floor assemblies can meet and exceed the building code requirements, and in fact out-perform the more traditional framing materials. 

Testing Program 

The fire testing conducted by NRC/IRC was part of a three year joint government and industry program. The project participants included representatives from the steel, wood and concrete industries, gypsum board and insulation manufacturers, home builders and related government agencies. Thirty-two fire tests were conducted on full scale floor assemblies framed using dimensional lumber, wood-I joists, concrete and cold-formed steel joists. Testing was done in accordance with fire endurance testing standards CAN/ULC-S101-M89 and ASTM E119. 

The time temperature curve that is specified in the CAN/ULC and ASTM standards was adhered to in all tests. The test standards also called for the floors to be loaded to 100% of strength. This was the case for all the steel framed floors and some of the wood and wood-I floors. 

Results 

In the following table, the test results show that the steel framed floors achieve a higher fire resistance than either of the wooden counterparts. For the same floor assembly construction (see Figure 1), and switching only the floor joists, the cold-formed steel joists achieved a fire resistance of 74 minutes while the dimensional wood joist achieved a rating of 69 minutes under the same loading conditions. The wood-I framed floors reached 72 minutes and the fire resistance was found to depend on the type of wood-I joist used. The effect of imposed test load was found to be significant. For the solid wood joist increasing the load from 75-100% decreased the fire resistance by 14%. The failure mode for all the floors in this comparison was structural. 

The data, published by the NRC/IRC in an internal report (IRC-IR-764), will form the basis for fire resistance ratings for floor assemblies to be listed in the NBCC. The tests outlined in the following table are baseline tests from which the various effects of insulation and resilient channel can be extrapolated. The data will eventually enable derivation of fire resistance ratings for unlisted assemblies according to the component method found in Appendix D of the NBCC. The steel industry, through the Canadian Sheet Steel Building Institute, has already developed a large series of non-loadbearing cold-formed steel framed wall assemblies that achieve the required fire-resistance and acoustic ratings and these are listed in the NBCC Part 9- Table A-9.10.3.1.A.

Click to download Technical Bulletin Volume 1, Number 2: Fire Endurance of Floor Assemblies.

Autres moyens de prouver la conformité avec le Code national de l’énergie pour les bâtiments 2011

Figure 1: Système de bâtiment en acier de vente au détail

Le Code national de l’énergie pour les bâtiments (CNEB) a été publié à l’automne de 2011. Il s’agit d’un modèle de code national qui peut être adopté par les provinces et les territoires dans la mesure où il répond à leurs besoins. À l’heure actuelle, cinq provinces ont adopté des règlements sur la conservation de l’énergie. Le CNEB s’applique à la construction de nouveaux édifices qui sont tenus de respecter les dispositions de la Section 3 du Code national du bâtiment du Canada ou du Code du bâtiment provincial applicable.

Il est possible de rendre la conception des immeubles conforme au CNEB 2011 de quatre façons : 

1. La méthode normative (section 3.2) par laquelle les assemblages et les composants doivent satisfaire aux exigences minimales de rendement prescrites. 
2. La méthode de remplacement simple (sous-section 3.3.3) par laquelle certains ensembles ou composants peuvent ne pas satisfaire aux exigences de rendement prescrites, tandis que d’autres ensembles ou composants dépassent les exigences de rendement prescrites, de façon telle que le rendement global de l’immeuble ne consommera pas plus d’énergie. 
3. La méthode de remplacement détaillée (sous-section 3.3.4) par laquelle un modèle informatisé est utilisé pour établir une cible énergétique de référence pour l’enveloppe du bâtiment. Certains composants sont approuvés pour un rendement moins écoénergétiques à la condition qu’il puisse être démontré que l’enveloppe du bâtiment ne transférera pas plus d’énergie que la quantité indiquée par la cible énergétique de l’enveloppe du bâtiment. 
4. La méthode du rendement (section 3.4) selon laquelle la méthode de remplacement est étendue pour inclure l’équipement à l’intérieur de l’immeuble (c’est-à-dire les ventilateurs, les appareils électroménagers, les ascenseurs, etc.) et un modèle informatisé sont utilisés pour s’assurer que assemblages de construction, les composants et l’équipement en agrégat ne consommeront pas plus d’énergie que la quantité indiquée par la cible énergétique de l’enveloppe du bâtiment.

La méthode normative permet une transmission thermique globale maximale pour les murs, le toit, les portes et les fenêtres du bâtiment. L’avantage de la méthode normative c’est qu’elle est très facile à appliquer; toutefois, elle impose parfois l’obligation de satisfaire aux objectifs du code de l’énergie relativement à l’enveloppe du bâtiment. Cela peut résulter en une conception trop poussée de l’isolant des murs et du toit. Avec un peu plus d’efforts, une solution plus rentable pourrait être obtenue en appliquant les autres options du CNEB : la méthode de remplacement simple ou la méthode du rendement. 

Exemple de la méthode de remplacement simple 

La méthode de remplacement simple démontre que la somme des aires des ensembles verticaux (ou horizontaux) de l’enveloppe du bâtiment multipliée par leur transmission thermique globale ne dépasse pas celle des assemblages de construction correspondants du bâtiment de référence. Le bâtiment de référence utilisé pour la méthode de remplacement simple est le même que l’on utilise pour la méthode normative. Si certains composants sont plus éco-énergétiques que ceux préconisés dans la méthode normative, il est permis de prendre en compte ce gain de rendement dans le calcul du remplacement. 

Le choix de la méthode de remplacement simple peut présenter un avantage économique considérable pour les murs en tôles d’acier isolées et les structures de toit. Les données indiquées dans le Tableau 1 résument les calculs effectués pour trois villes au Canada avec deux configurations différentes de construction qui seraient semblables à l’immeuble à commerces de détail illustré à la figure 1. Ces calculs sont pour la surface des murs, mais un processus similaire peut être utilisé pour le toit. 

Les étapes pour utiliser la méthode de remplacement simple sont les suivantes :

• La ligne 1 énumère les degrés-jours de chauffage (DJC) qui proviennent des données climatiques pour l’emplacement spécifique. Les données climatiques indiquées à l’Annexe C du Code national du bâtiment du Canada peuvent être utilisées à moins que l’autorité locale ne requière d’autres valeurs. Le CNBC 2010 a été utilisé dans cet exemple. 
• Les facteurs U maximums de la ligne 2 pour les murs proviennent du Tableau 3.2.3.1 du CNEB et dépendent des DJC. 
• Les facteurs U maximums de la ligne 3 pour la fenestration proviennent du Tableau 3.2.2.3 du CNEB. Remarque : les facteurs U maximums pour les portes sont les mêmes que pour la fenestration. Ces valeurs dépendent également du DJC.
• Le rapport de l’aire maximale totale acceptable de la fenestration et des portes verticales avec l’aire de mur brute (RFPM) est déterminé conformément à l’article 3.2.1.4. Pour des DJC inférieurs à 4000, le RFPM maximal = 40 %. Pour des DJC entre 4000 et 7000, le RFPM maximal = (2 000 - 0,2 x DJC)/3000. Pour des DJC de plus de 7000, le RFPM minimal = 20 %.
• En effectuant le calcul de remplacement simple de l’article 3.3.3.2, le facteur U maximal pour le bâtiment de référence du CNEB se calcule comme suit et illustré à la ligne 5 : Max U (bât. réf.) = (1 - Max_RFPM)(Max Umur) + (MAX_RFPM)(max UFen) 
• Le RFPM à la ligne 6 est le rapport pour le bâtiment proposé. Dans cet exemple deux rapports sont sélectionnés : 8 % et 20 % 
• La valeur Max U (mur) à la ligne 7 est calculée comme suit : Max U (mur) = [(Max U (bât. réf.) - (RFPM)(Max Ufen)]/ (1 - RFPM) 
• Les valeurs R indiquées aux lignes 8 et 9 sont des conversions du facteur U de la ligne 7. 
• Les valeurs R indiquées à la ligne 10 sont tirées du Tableau 3.2.2.2 pour le CNEB et elles représentent les exigences normatives pour les murs opaques du bâtiment. 

Les avantages de la méthode de remplacement simple sont démontrés dans la comparaison des lignes 9 et 10 du Tableau 1. Il convient de noter que les valeurs R minimales admissibles indiquées à la ligne 9 sont bien en deçà des valeurs R communément appliquées dans les ensembles muraux en tôles d’acier isolées.

La méthode du rendement 

La méthode du rendement fait appel à la modélisation énergétique pour comparer la consommation d’énergie annuelle d’une conception proposée par rapport à celle d’un bâtiment « de référence », qui possède la même taille et la même forme que celles de la conception proposée, mais qui est peu compatible avec le code de l’énergie dans tous les autres aspects. La méthode du rendement permet de rendre un projet conforme au code de l’énergie par le remplacement de certains systèmes moins performants, comme l’enveloppe de l’immeuble, par des systèmes plus performants comme de l’équipement mécanique ou un éclairage plus efficace. L’objectif de la méthode du rendement est de permettre l’adaptabilité à une plus grande flexibilité en matière de conception. 

La société Morrison-Hershfield a été mandatée par l’ICTAB pour entreprendre la modélisation d’un système de bâtiment en acier à commerces de détail semblable à celui illustré à la figure 1. Le modèle énergétique a été développé à l’aide du programme EnergyPlus v8.4 et il a pris en compte les variables suivantes : 

• Trois zones climatiques (4, 6 et 7A) 
• Deux systèmes de CVCA 
• Économies d’éclairage : De 0 à 45 % de la base de référence du CNEB. 
• Valeurs de vitrage : U-0,5 à U-0,25 
• Valeurs R des murs et du toit : R-10 à R-40 
• RFPM de 8 % et 20 % 
• Facteur F de la dalle : R-10 à R-7,5 

Compte tenu du nombre de variables, un total de 20 736 différentes options ont été analysées représentant différentes combinaisons. Les résultats ont été présentés de façon graphiquement similaire au résultat illustré à la figure 2. Ces courbes illustrent diverses options qui seraient conformes aux exigences du code énergétique. Par exemple, le fait de comparer la ligne rouge avec la ligne jaune indique la manière dont le code peut être respecté avec des murs à R15 et R20 respectivement. Des courbes similaires peuvent être générées en fonction d’autres variables. Le rapport de Morrison-Hershfield est disponible sur le site Web de l’ICTAB à http://cssbi.ca/fr/produits/systemes-de-batimenten-acier. La principale conclusion de cette étude a été de faire la démonstration qu’il existe une grande variété d’options pour répondre aux exigences du code de l’énergie, et que la solution la plus rentable n’est pas simplement d’ajouter plus d’isolant dans les murs et dans la structure de toit. 

Ressources additionnelles 

Il existe un certain nombre de ressources disponibles pour prouver la conformité avec les codes de l’énergie y compris les suivantes : 

• Logiciel de modélisation énergétique CAN-QUEST http://www.nrcan.gc.ca/energy/efficiency/buildings/eenb/16600 
• Logiciel de conformité commerciale COMcheck
  https://www.energycodes.gov/comcheck 
• Guide de l’utilisateur - Code national de l’énergie pour les bâtiments 2011 http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/publications/centre_codes/2014_guide_utilisateur_cneb2011.html 
• Norme ASHRAE 90.1 Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings https://www.ashrae.org/resources--publications/bookstore/standard-90-1

Cliquez pour télécharger Quelques mots sur la tôle d'acier #47: Autres moyens de prouver la conformité avec leCode national de l’énergie pour les bâtiments 2011

Alternative Means of Proving Compliance with the National Energy Code for Buildings 2011

Figure 1: Retail Steel Building System

The National Energy Code for Buildings (NECB) was published in the fall of 2011. It is a National Model Code that can be adopted by the Provinces and Territories to the extent it meets their needs. At the present time five provinces have adopted some energy conservation regulations. The NECB applies to the construction of new buildings that are required to meet the provisions of Part 3 of the National Building Code of Canada, or the applicable Provincial Building Code.

There are four paths through which building designs may comply with NECB 2011: 

1. The Prescriptive Path (Section 3.2) in which assemblies and components must meet minimum prescribed performance requirements.
2. The Simple Trade-off Path (Sub-Section 3.3.3) in which certain assemblies or components may not meet the prescribed performance requirements, while other assemblies or components exceed the prescribed performance requirements, such that the overall performance of the building will not use more energy. 
3. The Detailed Trade-off Path (Sub-Section 3.3.4) in which a computer model is used to establish a reference building envelope energy target. Some components are permitted to be less energy efficient provided it can be demonstrated the building envelope will not transfer more energy than the building envelope energy target. 
4. The Performance Path (Section 3.4) in which the Trade-Off methodology is extended to include equipment inside the building, (i.e. fans, appliances, elevators, etc.) and a computer model is used to determine that the building assemblies, components and equipment in aggregate, will not use more energy than the reference building envelope energy target.

The Prescriptive Path provides maximum overall thermal transmittance for the building walls, roof, fenestration and doors. The advantage of the Prescriptive Path is that it is very easy to use; however, it often places the full burden for meeting the energy code targets on the building envelope. This can result in the insulated wall and roof assemblies being over-designed. With a little additional work a more cost-efficient solution can be obtained by using the other NECB options; the Simple Trade-off Path or the Performance Path. 

Example of the Simple Trade-Off Path 

The Simple Trade-off Path demonstrates that the sum of the areas of vertical (or horizontal) assemblies of the building envelope multiplied by their respective overall thermal transmittance is not more than the corresponding assemblies in the reference building. The reference building for the Simple Tradeoff Path is the same building used with the Prescriptive Path. If certain components are more energy efficient than those prescribed in the Prescriptive Path, the trade-off calculation is permitted to take this increased performance into account. Taking advantage of the Simple Trade-off Path can provide a significant cost advantage for insulated sheet steel wall and roof assemblies. The data given in Table 1 summarizes the calculations for three cities in Canada with two different building configurations that would be similar to the retail building shown in Figure 1. These calculations are for the wall area, but a similar process can be used for the roof.

The steps for using the simple trade-off method are as follows:

• Line 1 lists the Heating Degree Days (HDD) that comes from the climatic data for the specific location. The climatic data in Appendix C of the National Building Code of Canada can be used unless the local jurisdiction requires other values. NBCC 2010 has been used in this example. 
• The maximum U-factors in Line 2 for the walls come from Table 3.2.3.1 in NECB and depend on the HDD. 
• The maximum U-factors in Line 3 for the fenestration come from Table 3.2.2.3 in NECB. Note that the maximum U-factors for doors are the same as for the fenestration. These values also depend on the HDD. 
• The maximum allowable total vertical fenestration and door area to gross wall area ratio (FDWR) is determined in accordance with Article 3.2.1.4. For HDD less than 4000, the maximum FDWR = 40%. For HDD between 4000 and 7000, FDWR = (2000-0.2xHDD)/3000. For HDD over 7000, the minimum FDWR = 20%. 
• Using the simple trade-off calculation from Article 3.3.3.2, the maximum U-factor for the NECB reference building is calculated as follows and given in Line 5: Max U (ref. bldg.) = (1-Max_FDWR)(Max Uwall) + (Max_FDWR)(Max UFen) 
• The FDWR in Line 6 is the ratio for the proposed building. In this example two ratios are selected: 8% and 20%. 
• The Max U (Wall) given in Line 7 is calculated as follows: Max U (Wall) = [(Max U (ref. bldg.)- (FDWR)(Max Ufen)]/ (1-FDWR) 
• The R-values given in Lines 8 and 9 are conversions for the U-factor from Line 7. 
• The R-values given in Line 10 are taken from Table 3.2.2.2 for the NECB and are the prescriptive requirements for opaque building walls. 

The benefits of the Simple Trade-off Path are demonstrated in the comparison of Lines 9 and 10 in Table 1. It is worth noting that the minimum allowable R-values shown in Line 9 are well below the R-values commonly used in insulated sheet steel wall assemblies.

The Performance Path

The Performance Path uses the energy modeling to compare the annual energy use of a proposed design against that of a “baseline” building, which has the same size and shape as the proposed design, but is minimally compliant with the energy code in all other aspects. The Performance Path allows for a project to be complaint with the energy code by trading off lower performing systems, such as the building envelop, with higher performing systems, such as higher efficiency mechanical equipment or lighting. The goal of the Performance Path is to allow compliance with greater design flexibility. 

The CSSBI commissioned Morrison-Hershfield to undertake Performance Path modeling of a retail steel building system similar to the one shown in Figure 1. The energy model was developed using EnergyPlus v8.4 and considered the following variables: 

• Three climate zones (4, 6 and 7A) 
• Two HVAC systems 
• Lighting savings: 0% to 45% of NECB baseline 
• Glazing values: U-0.5 to U-0.25 
• Wall and roof R-values: R-10 to R-40 
• FDWR of 8% and 20% 
• Slab F-Factor: R-10 to R-7.5 

Given the number of variables, a total of 20,736 different options were analyzed representing different combinations. The results were presented graphically similar to the output shown in Figure 2. These curves illustrate various options that would comply with the energy code. For example, comparing the red line to the yellow line shows how the code can be met with an R15 and R20 wall respectively. Similar curves can be generated based on other variables. The report from Morrison-Hershfield is available on the CSSBI web site at www.cssbi.ca/products/steel-building-systems. The principal conclusion from this study was the demonstration that there are a wide variety of options for meeting the energy code requirements, and the most cost-effective solution is not to simply add more insulation in the wall and roof assemblies.

Additional Resources 

There are a number of resources available to prove compliance with the energy codes including the following: 

• CAN-QUEST energy modeling software http://www.nrcan.gc.ca/energy/efficiency/buildings/eenb/16600 
• COMcheck commercial compliance software https://www.energycodes.gov/comcheck 
• Users Guide – National Energy Code of Canada for Buildings 2011
  http://www.nrc-cnrc.gc.ca/eng/publications/codes_centre/2014_user_guide_necb2011.html 
• ASHRAE 90.1 Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings https://www.ashrae.org/resources--publications/bookstore/standard-90-1

Click to download Fact Sheet #47: Alternative Means of Proving Compliance with the National Energy Code for Buildings 2011

Updated Standards, Fact Sheet and Other Publication

At the CSSBI we are constantly working to ensure all of our publications are kept up-to-date to current building codes, building practices, etc.

We have just released the following publications with updated versions. You can click in the links below to download directly or you can go to our Resources section to view and download or order all of the publications we have available.

• CSSBI 20M-15: Standard for Sheet Steel Cladding for Architectural, Industrial and Commercial Building Applications
• CSSBI 23M-15: Standard for Residential Steel Cladding
• CSSBI B8-15: Buildings Incorporating Steel Building Systems: Responsibilities of the Parties Involved
• CSSBI SSF-13: Fact Sheet #13 - Position Paper on Oil-Canning: Specifying Wide Flat Panels in Metal Cladding

En français:

• ICTAB 20M-15: Norme pour le revêtement en tôle d’acier dans ses applications en architecture, dans l’industrie et bâtiments commerciaux
• ICTAB 23M-15: Norme pour le bardage résidentiel en acier
• ICTAB SSF-13: Quelques mots sur la tôle d'acier #13 - Recommandations sur la déformation : Spécifications des panneaux de revêtement métallique plats

New Publication - Serviceability Design Criteria for Low Rise Steel Building Systems

Serviceability is an important aspect of design. It is only eclipsed by design for strength which is paramount. Design for serviceability addresses the performance of the structure with respect to its use, its interaction with non-structural elements and maintenance.

According to NBC 2010, Part 4, Structural Design, Sentence 4.1.3.4. (1), a building and its structural components shall be checked for serviceability limit states (SLS) as defined in Clause 4.1.3.1. (1)(a) under the effect of service loads for serviceability criteria specified or recommended in Articles 4.1.3.5. and 4.1.3.6. and in the standards listed in Section 4.3.

The National Building Code lists four areas of consideration when sizing structural members for serviceability limit states (SLS):

1. the intended use of the building or member;
2. limiting damage to non-structural members made of materials whose physical properties are known at the time of design;
3. limiting damage to the structure itself;
4. creep, shrinkage, temperature changes and pre-stress.

Download our CSSBI B15B-15 Serviceability Design Criteria for Low Rise Steel Building Systems to learn more about how to design for serviceability using a steel building system.

Cement, steel oppose taller wood buildings

The province of Quebec has recently changed Building Codes to allow for taller wood structures. It is the opinion of the steel and cement industries that this change has real potential to negatively affect the public's safety and unfairly favours the wood industry in Quebec over the many steel and cement companies operating in Quebec and contributing to the economy there.

Below is an excerpt from an article from the Cambridge Times posted on August 19, 2015.

MONTREAL - Canada's cement and steel sectors say Quebec is favouring one industry and possibly putting public safety at risk by allowing wood to be used in the construction of buildings up to 12 storeys high.

The Cement Association of Canada said Wednesday that the province's new guide for the construction of taller wood buildings is primarily aimed at supporting Canada's forest industry.
"The government has a duty to protect the health of its citizens, not that of a particular industry," said association president Michael McSweeney.

The association added that the use of cross-laminated timber building systems is no more environmentally friendly than other building systems already recognized in the code, when considering the full life cycle of a building.

Hellen Christodoulou, Quebec regional director of Canadian Institute of Steel Construction, added that not enough research has been completed to ensure the safety of taller wooden buildings.
"The government has not studied this well. It's just a political move and it's problematic," she said in an interview.

Christodoulou added that the wood sector receives heavy subsidies not shared with the concrete and steel industries, which contribute substantially to the economy through taxes and jobs.

Click here to read the full article.

The Canadian Institute of Steel Construction (CISC) has also created a webpage with links to many other articles on this subject.

The Steel vs. Wood Debate

With the recent changes to the Ontario Building code allowing combustible construction materials for buildings up to 6 storeys high, there is a lot of information out there speaking about the various benefits and disadvantages of materials like concrete, wood and steel.

The Multi-Housing News Online posted an article last week Why Cold Formed Steel is a Viable Alternative to Wood Frame Construction written by Charles Specht, CIC, CDA, Constructive Risk.

In this article Charles writes about some of the major fires that occurred in 2014 in the United States at various wood framed building projects. He uses these examples to discuss the impact of building material choices on things like the cost of Builders Risk Insurance.

Insurers have long been wise to these risks. “Wood” construction has a greater likelihood to burn or be damaged by fire and will be a total loss versus a partial one. Loss history for wood construction has been poor, and carriers are very restrictive of the amount of risk they will take. This drives up the cost to the builder, and actually weakens the pro-wood argument that it is less expensive than other materials. The recent major wood frame fires calls for a need to look at cost savings and particularly insurance more closely.

He says in the article that steel framing is a viable alternative to wood framed construction as it is inherently non combustible and can qualify for lower Builders Risk Insurance costs. He also talks about the other benefits of steel framing such as durability, moisture- and mold-resistance and recyclability.

Click here to read the whole article and visit the CSSBI website to download all the resources and information you need to design and build in cold formed steel framing.

Nouvelle publication - B20: Transmission thermique des murs et toits en tôle d'acier isolés

Notre nouvelle publication ICTAB B20-15: Transmission thermique des murs et toits en tôle d'acier isolés est maintenant disponible à télécharger.

La publication fournit des indications sur la transmission thermique des murs et toits en tôle d’acier isolés génériques. On y retrouve des tableaux qui présentent les facteurs U et les valeurs R effectifs pour les murs et toits d’usage courant. Des études paramétriques ont été menées pour démontrer l’incidence de la variation de l’espace entre les composants ou des caractéristiques de ces derniers. L’objectif est de fournir au concepteur de bâtiments les renseignements dont il a besoin pour assurer sa conformité aux nouveaux codes de l’énergie.

La plupart des provinces du Canada sont en train d’adopter des exigences en matière d’économie d’énergie applicables aux nouveaux bâtiments. Le Code national de l’énergie pour les bâtiments – Canada 2010 (CNÉB) est le code type qu’une province peut adopter ou modifier, si elle le juge nécessaire. À titre d’exemple, l’Ontario a adopté la norme supplémentaire SB-10, Energy Efficiency Supplement – Supplementary Standard SB-10 (en anglais seulement), qui comporte des exigences différentes de celles du CNÉB. La norme 90.1-2010, Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings, de l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) est une autre norme citée comme référence au Canada.

Cliquez pour télécharger ICTAB B20-15: Transmission thermique des murs et toits en tôle d'acier isolés.

New Publication - B20: Thermal Transmittance of Insulated Sheet Steel Wall and Roof Assemblies

Our new B20-15: Thermal Transmittance of Insulated Sheet Steel Wall and Roof Assemblies publication has just been uploaded to our website for free download.

This publication gives guidance on the thermal transmittance of generic insulated sheet steel wall and roof assemblies. Tables are provided with U-factors and effective R-factors for common assemblies. Parametric studies were also carried out to show the influence of varying the spacing or characteristics of the components. The objective is to provide the building designer with the information needed to comply with the new energy codes.

Most provinces in Canada are in the process of enacting energy conservation requirements for new buildings. The National Energy Code of Canada for Buildings, 2010 (NECB) is the model code that the province may adopt or alter as they deem necessary. For example, Ontario has enacted Supplementary Standard SB-10 Energy Efficiency Supplement that has different requirements than the NECB. Another standard also referenced in Canada is ASHRAE 90.1-2010, Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings.

B20 will help you understand the National Energy Code of Canada for Buildings, 2010 and will help you determine the best insulated sheet steel wall and roof assembly for your project.

Click to download B20-15: Thermal Transmittance of Insulated Sheet Steel Wall and Roof Assemblies 

La responsabilité de la conception pour les diaphragmes de tabliers en acier

Introduction 

Ce blog a pour but de clarifier la responsabilité du fabricant de tabliers en acier, de l’installateur de tabliers en acier et de l’ingénieur en bâtiment en ce qui a trait à la conception des structures d’un diaphragme de tablier en acier, faisant partie de la conception de la structure d’un bâtiment. Le fabricant de tabliers en acier est le plus souvent un fournisseur pour un sous-traitant engagé par l’entrepreneur principal pour installer le tablier en acier. Les plans de montage fournis par l’installeur du tablier doivent servir seulement à déterminer l’emplacement des différentes feuilles de tôle du tablier. L’ingénieur en bâtiment est responsable de la conception du diaphragme du tablier en acier et de communiquer l’information nécessaire à l’installateur du tablier. 

Exigences 

Au Canada, la conception des structures d’un diaphragme de tablier en acier exige que le diaphragme se comporte élastiquement sous une force sismique. Le diaphragme du tablier en acier est une partie intégrante de la conception du bâtiment et, par conséquent, les exigences doivent être clairement indiquées sur les documents de la conception des structures. Les exigences de la norme CSA-S16-09 Conception de structures en acier, clause 4.2.2(f) stipulent que les documents de la conception des structures doivent contenir les exigences pour les diaphragmes de toit et de plancher. Cette information doit être fournie par l’ingénieur responsable de la conception du bâtiment et doit comprendre la spécification du type de connecteur et d’écart; de plus, des spécifications de rendement peuvent être fournies pour le système de fixation et l’installateur choisira ensuite l’élément de fixation. L’information supplémentaire fournie par l’ingénieur en bâtiment doit comprendre les forces supportées par le diaphragme, les critères de déflexion horizontale, les détails spéciaux des contreventements et tous les autres facteurs reliés à la conception du diaphragme. Plus l’information sera complète dans les documents de conception des structures, plus précises seront les évaluations et moins il faudra obtenir de nouvelles autorisations. 

Connecteurs 

La force et la rigidité d’un diaphragme de tablier en acier sont obtenues par l’épaisseur et le type de tablier en acier, mais aussi par les connecteurs aux supports (feuille de tôle/structure) et aux joints latéraux (feuille de tôle à feuille de tôle). La force et la rigidité requises de tout l’assemblage du diaphragme déterminent le choix des connecteurs appropriés. Une variété de connecteurs sont offerts, de nouveaux produits arrivant sur le marché chaque année. Les autres facteurs qui affectent le choix des meilleurs connecteurs dépendent des conditions sur le terrain et des préférences du monteur de charpentes. L’installateur du tablier peut aider à choisir les connecteurs adaptés à l’installation, mais le choix final; doit être approuvé par l’ingénieur responsable de la conception du bâtiment. 

Connaissance du bâtiment 

L’ingénieur responsable de la conception du bâtiment a les connaissances requises pour déterminer les exigences du diaphragme du tablier en acier dans la conception du système de résistance à la charge latérale. Par conséquent, l’ingénieur doit faire connaître les exigences et les spécifications du diaphragme à l’installateur du tablier si on lui demande les dimensions du diaphragme. De l’information de la part de l’ingénieur en bâtiment est absolument requise à propose des forces de cisaillement, sur la façon de traiter les grandes ouvertures, les points d’entrée et de sortie dans le diaphragme, et toutes les conditions uniques. Ces facteurs sont décidés durant la phase de conception du bâtiment et peuvent influencer de façon marquée le type et l’écart des connecteurs pour l’installation du tablier en acier. 

L’installateur du tablier pourrait aider l’ingénieur en bâtiment en ce qui a trait à la force du tablier en acier sous les forces de cisaillement du diaphragme en utilisant une variété de types de connecteurs, d’écarts et de grosseurs. Cependant, la conception elle-même doit être faite et approuvée par l’ingénieur en bâtiment qui décide du type de système qui résistera aux forces latérales, en conformité avec la conception des structures. 

Responsabilité 

Le tablier en acier doit être conçu par l’ingénieur en bâtiment pour supporter les charges de gravité et devrait être conçu pour supporter les forces de cisaillement du diaphragme comme toute autre partie de la structure. L’information relative au diaphragme (dimensions du tablier, type de connecteur et modèle de fixation) doit faire partie des documents de la conception des structures fournis à l’installateur du tablier et approuvés par l’ingénieur en bâtiment. L’installateur du tablier doit fournir les matériaux appropriés et peut aussi fournir les plans de montage dressés en conformité avec les documents de conception des structures. Ces plans de conception des structures doivent clairement indiquer l’emplacement des diverses longueurs des feuilles de tôle, les codes de pièces, les épaisseurs des feuilles de tôle, le calibre de l’acier ainsi que les sortes d’enduit. Le type et l’écart des connecteurs peuvent être indiqués sur les plans de conception des structures pour accommoder l’installateur, mais doivent suivre les spécifications de l’ingénieur en bâtiment. La responsabilité de la conception du plan du diaphragme est celle de l’ingénieur en bâtiment. Le fabricant du tablier a la responsabilité de fournir les produits selon les spécifications reçues de l’installateur. L’installation et l’inspection sont normalement exécutées par l’installateur sous la responsabilité de l’entrepreneur principal. 

Conclusion 

Les documents de conception des structures complets doivent être fournis à l’installateur du tablier en acier par l’ingénieur en bâtiment. Ces documents devraient comprendre les spécifications de rendement du diaphragme du tablier, ainsi que le type et le modèle de l’élément de fixation et les plans de structure complets, y compris la conception du tablier. Avec cette information, la conception du tablier en acier peut être exécutée selon un catalogue de fabricant publié, ou selon un manuel comme celui de l’ICTAB B13-06, Design of Steel Deck Diaphragms. Il n’est pas nécessaire que l’ingénieur appose son estampille ou son sceau sur les plans de montage, à moins que des altérations spéciales du tablier aient été faites par l’installateur. Toutefois, certains ingénieurs en bâtiment peuvent demander que les plans de montage portent leur sceau. Par contre, une lettre d’un ingénieur stipulant que les plans de montage ont été préparés sous sa supervision demeure acceptable.

Cliquez pour télécharger Quelques mots sur la tôle d'acier #28: Exposé de principe sur la responsabilité de la conception pour les diaphragmes de tabliers en acier

Design Responsibility for Steel Deck Diaphragms

Introduction

This post is intended to clarify the responsibility of the steel deck manufacturer, steel deck installer and structural engineer with regards to the structural design of a steel deck diaphragm, forming part of the design of the building structure. The steel deck manufacturer is most often just a supplier to a subcontractor hired by the general contractor to install the steel deck. Erection drawings provided by the deck installer are only intended to identify the location of the various deck sheets. The structural engineer is responsible for the design of the steel deck diaphragm and communicating the necessary information to the deck installer. 

Requirements 

In Canada, the structural design of a steel deck diaphragm requires that the diaphragm behave elastically under seismic forces. The steel deck diaphragm is an integral part of the building design and so the requirements must be clearly indicated on the structural design documents. The requirements of CSA-S16-09 Design of Steel Structures, clause 4.2.2(f) states that the structural design documents shall include the requirements for roof and floor diaphragms. This information must be supplied by the structural engineer responsible for the design of the building and needs to include the specification of connector type and spacing; alternatively the performance specifications for the fastening system can be supplied and the installer will then select the fastener. Additional information supplied by the structural engineer would include the shear forces to be carried by the diaphragm, horizontal deflection criteria, special detailing along bracing lines and any other considerations relevant to the diaphragm design. The more complete the information in the structural documents, the more accurate will be the estimates and less re-approval process that may be necessary afterward. 

Connectors 

The strength and stiffness of a steel deck diaphragm is achieved by the thickness and type of steel deck, but equally by the connectors at the supports (sheet-to-structure) and at the side-laps (sheet-to-sheet). The required strength and stiffness of the entire diaphragm assembly determines the choice of the appropriate connectors. There are a variety of connectors currently available with new products being introduced every year. Other factors affecting the selection of the best connector would be field conditions and erector’s preferences. The deck installer may assist in picking connectors suited to the installation, but the final selection needs the approval of the structural engineer responsible for the design of the building. 

Knowledge of the Building 

The structural engineer responsible for the design of the building has the knowledge to determine the steel deck diaphragm requirements based on the design of the lateral load resisting system. Therefore, the engineer needs to communicate the diaphragm requirements and specifications to the deck installer if they are being asked to size the diaphragm. Some information is absolutely required from the structural engineer like the path of the shear forces, how to handle large openings, entry and exit points for the forces in the diaphragm and any unique conditions. These factors are decided during the design phase of the building and can significantly influence the type and the spacing of connectors for the installation of the steel deck. The deck installer could assist the structural engineer regarding the strength of the steel deck under diaphragm shear forces using a variety of connector types, spacing and sizes. However, the design itself must be made and approved by the structural engineer who decides what kind of system will resist the lateral forces in accordance with the structural design. 

Responsibility 

The steel deck must be designed by the structural engineer to carry the gravity loads and should also be designed for the diaphragm shear forces like any other structural member. The information about the diaphragm (deck size, connector type and fastening pattern) must be part of the structural design documents provided to the deck installer and approved by the structural engineer of the building. The deck installer has to supply the appropriate material and may also provide the erection drawings made according to the structural documents. These erection drawings should clearly show the location of various sheet lengths, sheet quantities, piece marks, sheet thicknesses, grade of steel and coating designations. The type and spacing of the connectors may be shown on the erection diagrams to accommodate the installer, but must follow the structural engineer’s specifications. The responsibility for the diaphragm design rests with the structural engineer. The deck manufacturer is responsible for supplying the products according to the specifications received from the installer. The installation and the inspection are normally carried out by the installer under the responsibility of the general contractor. 

Conclusion 

Complete structural documents must be provided by the building structural engineer to the steel deck installer. These documents should include the steel deck diaphragm performance specifications, with fastener type and pattern, and complete structural drawings including the deck design. With this information the steel deck design can be done according to a published manufacturer’s catalogue, or a manual like CSSBI B13-06, Design of Steel Deck Diaphragms. Erection drawings do not need to be stamped or sealed by a professional engineer unless some special deck alterations were made by the installer. However, some structural engineers may ask that the erection drawings be sealed. Alternatively, a letter by a professional engineer saying the erection drawings have been prepared under that engineer’s supervision remains acceptable.

Click to download Fact Sheet #28: Position Paper on the Design Responsibility for SteelDeck Diaphragms

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Application of the National Energy Code for Buildings 2011 to a Steel Building System

Dockside Green Power Generation Building - Victoria, BC

The National Energy Code for Buildings (NECB) was published in the fall of 2011. It is a National Model Code which will be adopted by the Provinces and Territories to the extent it meets their plans. It applies to the construction of new buildings that are required to meet the provisions of Part 3 of the National Building Code of Canada, or the applicable Provincial Building Code.

There are four paths through which building designs may comply with NECB 2011:

1. The Prescriptive Path (Section 3.2) in which assemblies and components must meet minimum prescribed performance requirements.
2. The Simple Trade-off Path (Section 3.3.3) in which certain assemblies or components may not meet the prescribed performance requirements, while other assemblies or components exceed the prescribed performance requirements, such that the overall performance of the building will not use more energy.
3. The Detailed Trade-off Path (Section 3.3.4) in which a computer model is used to establish a reference building envelope energy target. Some components are permitted to be less energy efficient provided it can be demonstrated the building envelope will not transfer more energy than the building envelope energy target.
4. The Performance Path (Section 3.4) in which the Trade-Off methodology is extended to include equipment inside the building, (i.e. fans, appliances, elevators, etc.) and a computer model is used to determine that the building assemblies, components and equipment in aggregate, will not use more energy than the reference building envelope energy target. 

The Prescriptive Path provides maximum overall thermal transmittance for the building walls, roof, fenestration and doors (refer to Section 3.2.2). The Prescriptive Path also allows certain percentages of total wall area for vertical fenestration and doors (Section 3.2.1.1_1). For heating degree days (HDD) less than 4000, the ratio of area of doors and fenestration to total wall area can be a maximum of 40%. For HDD between 4000, and 7000, this ratio is calculated as (2000-0.2xHDD)/3000. For HDD over 7000, this ratio is 20%. As it gets colder, the allowable area for doors and windows decreases. The Prescriptive Path further allows up to 5% of the gross roof area to be skylights (Section 3.2.1.4_2)

The Simple Trade-off Path demonstrates that the sum of the areas of vertical (or horizontal) assemblies of the building envelope multiplied by their respective overall thermal transmittance is not more than the corresponding assemblies in the reference building. The reference building for the Simple Trade-off Path is the same building used with the Prescriptive Path.

If certain components are more energy efficient than those prescribed in the Prescriptive Path, the trade-off calculation is permitted to take this increased performance into account.To perform the calculation, vertical (wall) portions of the building envelope can only be traded off against other vertical (wall) portions, and horizontal (roof) portions of the building envelope can only be traded off against other horizontal (roof) portions.

The Simple Trade-off Path cannot be used for semi-heated buildings, which require less energy than a reference building with a temperature set point of 18°C, and have heating capacity no greater than the heating load plus 5%. For semi-heated buildings, the Detailed Trade-off Path or the Performance Path, must be used.

The Detailed Trade-off Path and the Performance Path utilizes computer energy modelling and the services of a professional engineer proficient in this work.

To learn more about Steel Building Systems and the National Energy Code for Buildings, download our Fact Sheet #37: Application of the National Energy Code for Buildings 2011 to a Steel Building System

Sheet Steel Gauges - What They Mean

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Introduction

Within the construction industry there is often confusion over gauges, gauge numbers and the related thickness. The industry has been trying to move away from gauge numbers, without complete success. The following information will show why sheet steel products should be specified to the decimal thickness.

Manufacturers’ Standard Gauge For Steel Sheets

The most common gauge system used in Canada for structural sheet steel products is the Manufacturers’ Standard Gauge (MSG). The MSG for steel sheets was developed having a DEFINITE THICKNESS equivalent for each gauge number. In the standard gauge system the density of steel is taken as 489.6 lbs/ft3, or 40.80 lbs/ft2/in. However, since sheet weights are calculated on the basis of specified width and length, with all shearing on the over side, and also since sheets are somewhat thicker at the centre than they are at the edges, a further adjustment was made to obtain a closer approximation for inter-changeability between weight and thickness. Over a long period of time this value for sheets has been found to be close to 2.5 per cent heavier than 40.80 lb/ft2/in. A figure of 41.820 lb/ft2/in is the one commonly used to express the relationship between weight and thickness for steel sheet.

The Galvanized Sheet Gauge

The Galvanized Sheet Gauge is an older system used primarily by the trades consuming non-structural galvanized steel and is a measure of the zinc coated sheet thickness. It was developed in the early days of galvanizing before sophisticated wipers were available and, consequently, zinc thicknesses were thicker than today. The GSG system was used on some of the older gauge charts published years ago that unfortunately still seem to get used even today.

Thickness Definitions

There are a number of terms used for sheet steel products that need to be explained because they will affect the thickness of product that could be delivered to the job site.

Nominal Thickness: When sheet steel is produced by the steel companies it is manufactured to a target or “nominal” thickness. As with all manufacturing processes, variations in the final thickness of the sheet are unavoidable. However, the thickness is controlled very tightly to ensure that it does not fall below the minimum thickness (as described below).

Base Steel Thickness: The thickness of the sheet steel material without any coatings.

Coated Thickness: The thickness of the steel sheet including any metallic coatings (i.e. zinc or aluminum-zinc alloy) and paint coatings.

Design Thickness: The design thickness is the thickness of the base steel only, and is used by the engineer to determine the structural properties of the cold formed product. This is the thickness that a manufacturer will list in their product catalogues and load tables.

Minimum Thickness: The minimum thickness of structural sheet steel building products delivered to the job site will be the design thickness minus the maximum allowable under-tolerance specified by the CSA-S136 Standard or the material specification, whichever is the more restrictive. The minimum thickness allowed by the CSA-S136 Standard is 95% of the design thickness.

Click to download Fact Sheet 10: Sheet Steel Gauges and Thicknesses to see Tables detailing the various gauges of sheet steel and their thicknesses.

Residential Steel Roofing Installation Considerations

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One of the most common questions asked by homeowners about the installation of their steel roof is whether an underlayment is needed. The answer to this question is “yes” in most situations. The underlayment plays a critical role in controlling the migration of condensation that might develop on the underside of the steel sheet thereby preventing accumulated water entering the building resulting in costly damage.

Underlayment is a general term used to describe a membrane installed between the steel sheets and the sheathing (plywood or OSB) or roof framing. There are a variety of materials used to manufacture underlayments with the most common being an asphalt impregnated organic fibre (roofing felts). The minimum weight of roofing felt should be equivalent to a #30 (30 pound). There are also premium synthetic products available that provide improved performance where required or desired.

The underlayment also provides a valuable second layer of protection against water getting into your home whether from wind-driven rain or from any condensation that may still occur on the back of the steel sheets. The only situation where an underlayment may not be necessary is an un-heated building (e.g. garage or storage shed) that does not contain any source of moisture (e.g. livestock or humid materials) or materials that could be damaged from possible moisture.

Click to download Fact Sheet 35: Residential Steel Roofing Installation Considerations to learn more about underlayment, strapping and building code requirements for roof installations.