home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ASME's Mechanical Engine…ing Toolkit 1997 December / ASME's Mechanical Engineering Toolkit 1997 December.iso / hvac / straw_fd.txt < prev    next >
Text File  |  1996-01-01  |  21KB  |  349 lines

  1.  The following Code amendment to the Uniform Building Code
  2.  will allow the building of load bearing straw bale housing as a prescriptive
  3.  design.  The code will be enfource in the City of Tucson and Pima County,
  4.  Arizona.  This draft has been offered to the city and county leaders for
  5.  addoption.
  6.                       APPENDIX CHAPTER 72
  7.                      STRAW-BALE STRUCTURES
  8.                          (FINAL DRAFT)
  9.  
  10.  SECTION 7201  -  PURPOSE  
  11.  
  12.  The purpose of this appendix chapter is to establish minimum prescriptive standards of
  13.  safety for the construction of structures which use baled straw as a load bearing or non-load bearing material.
  14.  
  15.  SECTION 7202  -  SCOPE 
  16.  
  17.  The provisions of this chapter shall apply to all structures utilizing straw-bales in the
  18.  construction of wall systems.  Load bearing structures shall be limited to Occupancy
  19.  Groups R, Division 3 and U.
  20.  
  21.  SECTION 7203  -  DEFINITIONS
  22.  
  23.  For the purpose of this chapter, certain terms are defined as follows:
  24.  
  25.  STRAW is the dry stems of cereal grains left after the seed heads have been removed.
  26.  
  27.  BALES are rectangular compressed blocks of straw, bound by strings or wire.
  28.  
  29.  FLAKES are slabs of straw removed from an untied bale.  Flakes are used to fill small
  30.  gaps between the ends of stacked bales.
  31.  
  32.  LAID FLAT refers to stacking bales so that the sides with the largest cross-sectional area
  33.  are horizontal and the longest dimension of this area is parallel with the wall plane.
  34.  
  35.  LAID ON-EDGE refers to stacking bales so that the sides with the largest cross-sectional
  36.  area are vertical and the longest dimension of this area is horizontal and parallel with
  37.  the wall plane.
  38.  
  39.  SECTION 7204  -  MATERIALS
  40.  
  41.  7204.1  Specifications for Bales.
  42.  
  43.  7204.1.1  Type of Straw.  Bales of various types of straw, including, but not limited to,
  44.  wheat, rice, rye, barley, oats and similar plants, shall be acceptable if they meet the
  45.  minimum requirements for density, shape, moisture content, and ties.
  46.  
  47.  7204.1.2  Shape.  Bales shall be rectangular in shape.
  48.  
  49.  7204.1.3  Dimensions.  Bales used within a continuous wall shall be of consistent height
  50.  and width to ensure even distribution of loads within wall systems.
  51.  
  52.  7204.1.4  Ties.  Bales shall be bound with ties of either polypropylene string or baling
  53.  wire.  Bales with broken or loose ties shall not be used unless the broken or loose ties
  54.  are replaced with ties which restore the original degree of compaction of the bale.
  55.  
  56.  7204.1.5  Moisture Content.  Moisture content of bales, at time of installation, shall not
  57.  exceed 20% of the total weight of the bale.  Moisture content of bales shall be
  58.  determined by one of the following:
  59.  
  60.  7204.1.5.1  Field Method.  A suitable moisture meter, designed for use with baled straw
  61.  or hay, and equipped with a probe of sufficient length to reach the center of the bale,
  62.  shall be used to determine the average moisture content of 5 bales randomly selected
  63.  from the bales to be used.
  64.  
  65.  7204.1.5.2  Laboratory Method.  A total of 5 samples, taken from the center of each of
  66.  5 bales randomly selected from the bales to be used, shall be tested for moisture content
  67.  by a recognized testing lab.
  68.  
  69.  7204.1.6  Density.  Bales in load-bearing structures shall have a minimum calculated dry
  70.  density of 7.0 pounds per cubic foot.  The calculated dry density shall be determined
  71.  after reducing the actual bale weight by the weight of the moisture content, as
  72.  determined in section 7204.1.5.  The calculated dry density shall be determined by
  73.  dividing the calculated dry weight of the bale by the volume of the bale.
  74.  
  75.  7204.1.7  Custom Size Bales.  Where custom-made partial bales are used, they shall be
  76.  of the same density, same string or wire tension, and, where possible, use the same
  77.  number of ties as the standard size bales.
  78.    
  79.  SECTION 7205  -  CONSTRUCTION AND GENERAL REQUIREMENTS
  80.  
  81.  7205.1  General.  Bale walls, when covered with plaster, drywall or stucco shall be
  82.  deemed to have the equivalent fire resistive rating as wood frame  construction with the
  83.  same wall-finishing system.
  84.  
  85.  7205.2  Wall Thickness.   Nominal minimum bale wall thickness shall  be 14 inches
  86.  
  87.  7205.3  Wall Height.  Bale walls shall not exceed one story in height and the bale portion
  88.  shall not exceed a height to width ratio of 5.6 : 1 (for example, the maximum height for
  89.  the bale portion of a 23 inch thick wall would be 10 feet - 8 inches), unless the structure
  90.  is designed by an engineer or architect licensed by the State to practice as such, and
  91.  approved by the Building Official.
  92.  
  93.      Exception:  In the non-load bearing exterior end walls of structures with gable or
  94.       shed roofs, an approved continuous assembly shall be required at the roof bearing
  95.       assembly level.
  96.  
  97.  
  98.  7205.4  Unsupported Wall Length.  The ratio of unsupported wall length to thickness,
  99.  for bale walls, shall not exceed 13 : 1 (for a 23 inch thick wall, the maximum
  100.  unsupported length allowed is 25 feet), unless the structure is designed by an engineer
  101.  or architect licensed by the State to practice as such, and approved by the Building
  102.  Official.
  103.  
  104.  
  105.  7205.5  Allowable Loads.  The allowable vertical load (live and dead load) on the top of
  106.  load-bearing bale walls shall not exceed 360 pounds per square foot (psf) and the
  107.  resultant load  shall act at the center of the wall.  Bale structures shall be designed to
  108.  withstand all vertical and horizontal loads as specified in Chapter 16.
  109.  
  110.  7205.6  Foundations.  Foundations shall be sized to accommodate the thickness of the
  111.  bale wall and the load created by the wall and roof live and dead loads.  Foundation
  112.  (stem) walls which support bale walls shall extend to an elevation of not less than 6
  113.  inches above adjacent ground at all points.  The minimum width of the footing shall be
  114.  the width of the bale it supports, except that the bales may overhang the exterior edge
  115.  of the foundation by not more than 3 inches to accommodate rigid perimeter insulation. 
  116.  Footings shall extend a minimum of 12 inches below natural, undisturbed soil, or to frost
  117.  line, whichever is lower.
  118.      
  119.  7205.7  Wall and Roof Bearing Assembly Anchorage.  
  120.      
  121.  7205.7.1  General.  Vertical reinforcing bars with a minimum diameter of 1/2", shall be
  122.  embedded in the foundation a minimum depth of 6 inches, and shall extend above
  123.  foundation a minimum of 12 inches.  These vertical bars shall be located along the
  124.  centerline of the bale wall, spaced not more than 2 feet apart.  A vertical bar shall also
  125.  be located within 1 foot of any opening or corner, except at locations occupied by anchor
  126.  bolts.
  127.  
  128.  7205.7.2  Intersecting Walls.  Walls of other materials intersecting bale walls shall be
  129.  attached to the bale wall by means of one or more of the following methods or an
  130.  acceptable equivalent:
  131.  
  132.      1.  Wooden dowels at least 5/8" in diameter of sufficient length to provide 12
  133.           inches of penetration into the bale, driven through holes bored in the abutting
  134.           stud, and spaced to provide one dowel connection per bale.
  135.  
  136.      2.  Pointed wooden stakes, at least 12 inches in length and 1-1/2" by 3-1/2" at the
  137.           exposed end, fully driven into each course of bales, as anchorage points.
  138.  
  139.      3.  Bolted or threaded rod connection of the abutting wall, through the bale wall,
  140.           to a steel nut and steel or plywood plate washer, a minimum of 6 inches square
  141.           and a minimum thickness of 3/16" for steel and 1/2" for plywood, in at least
  142.           three locations.
  143.  
  144.  7205.7.3  Anchor Bolts.  Load bearing bale walls shall be anchored to the foundation by
  145.  1/2" diameter steel anchor bolts embedded at least 7 inches in the foundation at intervals
  146.  of 6 feet or less.  A minimum of two anchor bolts per wall shall be provided with one
  147.  bolt located within 36 inches of each end of each wall.  Sections of 1/2" diameter
  148.  threaded rod shall be connected to the anchor bolts, and to each other, by means of
  149.  threaded coupling nuts and shall extend through the roof bearing assembly and be
  150.  fastened with a steel washer and nut.  Bale walls and roof bearing assemblies may be
  151.  anchored to the foundation by means of other methods which are adequate to resist
  152.  uplift forces resulting from the design wind load.  There shall be a minimum of two
  153.  points of anchorage per wall, spaced not more than 6 feet apart, with one located within
  154.  36 inches of each end of each wall.
  155.  
  156.  The dead load of the roof and ceiling systems will produce vertical compression of the
  157.  bales.  Regardless of the anchoring system used to attach the roof bearing assembly to
  158.  the foundation, prior to installation of wall finish materials, bolts or straps shall be re-tightened to compensate for this compression.  
  159.  
  160.  7205.7.4  Moisture Barrier.  A moisture barrier shall be used between the top of the
  161.  foundation and the bottom of the bale wall to prevent moisture from migrating through
  162.  the foundation into the bottom course of bales.  This barrier shall consist of one of the
  163.  following:
  164.  
  165.      1.   cementitious waterproof coating;  
  166.  
  167.      2.   type 30 asphalt felt over an asphalt emulsion;  
  168.  
  169.      3.   sheet metal flashing, sealed at joints;  
  170.  
  171.      4.  other approved building moisture barrier.  All penetrations through the moisture
  172.       barrier, as well as all joints in the barrier, must be sealed with asphalt, caulking or
  173.       an approved sealant.
  174.  
  175.  7205.7.5  Stacking and Pinning.  Bales in load-bearing walls shall be laid flat and stacked
  176.  in running bond where possible, with each bale overlapping the two bales beneath it. 
  177.  Bales in non load-bearing walls may be laid either flat or on-edge and stacked in running
  178.  bond where possible.  For non-load bearing walls, bales may be laid either flat or on-edge.  Bales in load bearing walls shall be laid flat and stacked in a running bond, where
  179.  possible, with each bale overlapping the two bales beneath it.  Overlaps shall be a
  180.  minimum of 12 inches.  Gaps between the ends of bales which are less than 6 inches in
  181.  width can be filled by an untied flake inserted snugly into the gap. 
  182.  
  183.  The first course of bales shall be laid by impaling the bales on the vertical bars or
  184.  threaded rods, if any, extending from the foundation.  When the fourth course has been
  185.  laid, #4 rebar pins, or an acceptable equivalent, long enough to extend through all four
  186.  courses, shall be driven down through the bales, two in each bale, located so that they
  187.  do not pass within six inches of, or through the space between the ends of any two bales. 
  188.  The layout of these pins shall approximate the layout of the vertical bars extending from
  189.  the foundation.  As each subsequent course is laid, two such pins, long enough to extend
  190.  through the course being laid and the three courses immediately below it, shall be driven
  191.  down through each bale.  This pinning method shall be continued to the top of the wall. 
  192.  In walls seven or eight courses high, pinning at the fifth course may be eliminated.
  193.  
  194.  Only full-length bales shall be used at corners of load bearing walls, unless exceptions
  195.  are designed by an engineer or architect licensed by the State to practice as such, and
  196.  approved by the Building Official.  
  197.  
  198.  
  199.  Vertical #4 rebar pins, or an acceptable alternative, shall be located within 1 foot of all
  200.  corners or door openings.  
  201.  
  202.  
  203.  Staples, made of #3 or larger rebar formed into a "U" shape, at least 18 inches long
  204.  with two 6 inch legs, shall be used at all corners of every course, driven with one leg into
  205.  the top of each abutting corner bale.  In lieu of staples, corner bales may be tied
  206.  together , by a method approved by the building official.
  207.  
  208.  7205.7.5.1  Alternative pinning method.  When the third course has been laid, vertical
  209.  #4 rebar pins, or an acceptable equivalent, long enough to extend through all three
  210.  courses, shall be driven down through the bales, two in each bale, located so that they
  211.  do not pass within 6 inches of, or through the space between the ends of any two bales. 
  212.  The layout of these rebar pins shall approximate the layout of the rebar pins extending
  213.  from the foundation.  As each subsequent course is laid, two such pins, long enough to
  214.  extend through that course and the two courses immediately below it, shall be driven
  215.  down through each bale.  This pinning method shall be continued to the top of the wall.
  216.  
  217.  7205.7.6  Roof Bearing Assembly.   Load bearing bale walls shall have a roof bearing
  218.  assembly at the top of the wall to bear the roof load and to provide a means of
  219.  connecting the roof structure to the foundation.  The roof bearing assembly shall be
  220.  continuous along the tops of  structural walls.
  221.  
  222.  An acceptable roof bearing assembly option consists of two double 2" X 6", or larger,
  223.  horizontal top plates, one located at the inner edge of the wall and the other at the
  224.  outer edge.  Connecting the two doubled top plates and located horizontally and
  225.  perpendicular to the length of the wall shall be 2" X 6" cross members spaced no more
  226.  than 72 inches center to center, and as required to align with the threaded rods
  227.  extending from the anchor bolts in the foundation.  The double 2" X 6" top plates shall
  228.  be face nailed with 16d nails staggered at 16 inches on 
  229.  
  230.  center, with laps and intersections face nailed with four 16d nails.  The cross members
  231.  shall be face nailed to the top plates with four 16d nails at each end.  Corner
  232.  connections shall include overlaps nailed as above or an acceptable equivalent such as
  233.  plywood gussets or metal plates.  Alternatives to this roof bearing assembly option must
  234.  provide equal or greater vertical rigidity and provide horizontal rigidity equivalent to a
  235.  continuous double 2 by 4 top plate..
  236.  
  237.  
  238.  The connection of roof framing members to the roof bearing assembly shall comply with
  239.  the appropriate sections of the UBC.
  240.      
  241.  
  242.  7205.7.7  Openings and Lintels.  
  243.  
  244.  All openings in load bearing bale walls shall be a minimum of one full bale length from
  245.  any outside corner, unless exceptions are designed by an engineer or architect licensed
  246.  by the State to practice as such, and approved by the Building Official. 
  247.  
  248.  7205.7.7.1  Openings.   Openings in exterior bale walls shall not exceed 50 percent of the
  249.  total wall area, based on interior dimensions, where the wall is providing resistance to
  250.  lateral loads, unless the structure is designed by an engineer or architect licensed by the
  251.  State to practice as such, and approved by the Building Official.
  252.  
  253.  7205.7.7.2  Lintels.  Wall and/or roof load present above any opening shall be carried,
  254.  or transferred to the bales below by one of the following:
  255.       
  256.       1.  a structural frame, 
  257.       
  258.       2. a lintel (such as an angle-iron cradle, wooden beam, wooden box beam).
  259.        Lintels shall be at least twice as long as the opening is wide and extend at least
  260.        24" beyond either side of the opening.  Lintels shall be centered over openings,
  261.        and shall not exceed the load limitations of section 7205.5 by more than 25
  262.        percent.
  263.       
  264.  7205.7.8  Moisture Protection.  All weather-exposed bale walls shall be protected from
  265.  water damage.  An approved building moisture barrier shall be used to protect at least
  266.  the bottom course of bales, but not more than the lower one-third of the vertical exterior
  267.  wall surface, in order to allow natural transpiration of moisture from the bales.  The
  268.  moisture barrier shall have its upper edge inserted at least 6 inches into the horizontal
  269.  joint between two courses of bales, and shall extend at least 3 inches below the top of
  270.  the foundation.  Bale walls shall have special moisture protection provided at all window
  271.  sills.  Unless protected by a roof, the tops of walls shall also be protected. This moisture
  272.  protection shall consist of a waterproof membrane, such as asphalt-impregnated felt
  273.  paper, polyethylene sheeting, or other acceptable moisture barrier, installed in such
  274.  manner as to prevent water from entering the wall system at window sills or at the tops
  275.  of walls.
  276.  
  277.  7205.7.9  Wall Finishes.  Interior and exterior surfaces of bale walls shall be protected
  278.  from mechanical damage, flame, animals, and prolonged exposure to water.  Bale walls
  279.  adjacent to bath and shower enclosures shall be protected by a moisture barrier.
  280.      
  281.  Cement stucco shall be reinforced with galvanized woven wire stucco netting or an
  282.  acceptable equivalent.  Such reinforcement shall be secured by attachment through the
  283.  wall at a maximum spacing of 24 inches horizontally and 16 inches vertically, using a
  284.  method approved by the Building Official.  
  285.  
  286.  Where bales abut other materials the plaster/stucco shall be reinforced with galvanized
  287.  expanded metal lath, or an acceptable equivalent, extending a minimum of 6 inches onto
  288.  the bales. 
  289.  
  290.  Earthen and lime-based plasters may be applied directly onto the exterior and interior
  291.  surface of bale walls without reinforcement, except where applied over materials other
  292.  than straw.  Weather-exposed earthen plasters shall be stabilized using a method
  293.  approved by the building official.
  294.  
  295.  Lime based plasters may be applied directly onto the exterior surface of bale walls
  296.  without reinforcement, except where applied over materials other than straw.
  297.  
  298.  7205.7.10  Electrical.   All wiring within or on bale walls shall meet all provisions of the
  299.  National Electrical Code adopted by this jurisdiction.  Type NM or UF cable may be
  300.  used, or wiring may be run in metallic or non-metallic conduit systems.
  301.  
  302.  
  303.  Electrical boxes shall be securely attached to wooden stakes driven a minimum of 12
  304.  inches  into the bales, or an acceptable equivalent.
  305.  
  306.  7205.7.11  Plumbing.   Water or gas pipes within bale walls shall be encased in a
  307.  continuous pipe sleeve to prevent leakage within the wall.  Where pipes are mounted on
  308.  bale walls, they shall be isolated from the bales by a moisture barrier.
  309.  
  310.  7206  -  PRIVACY/LANDSCAPE WALLS   
  311.  
  312.  7206.1  General.  This section covers free-standing or attached bale privacy or landscape
  313.  walls, not exceeding 6 feet in height, from final grade to top of wall.  Bales may be
  314.  stacked either flat or on-edge.  Alternate methods, other than those listed in this section,
  315.  may be approved by the building official.
  316.  
  317.  7206.2  Foundations.  The minimum foundation shall consist of an 8 inch thick
  318.  reinforced concrete stem wall, over an approved footing.  Minimum width of the stem
  319.  wall shall be equal to the width of the bottom bale.  Stem walls shall have continuous
  320.  horizontal reinforcement consisting of two #4 bars with 24 inches minimum lap at
  321.  splices.
  322.  
  323.  7206.2.1  Reinforcement.  Vertical reinforcing bars, a minimum 3/8" in diameter, shall
  324.  be placed in the center of the stem wall, two per bale, and extend up a minimum of 24
  325.  inches, and be embedded a minimum of 4 inches into the concrete stem wall.  Bales
  326.  shall be pinned, using two 3/8" diameter bars per bale, and use pins long enough to
  327.  provide at least one vertical bar from stem wall to top of wall, with a minimum of one
  328.  full bale overlap where not continuous.
  329.  
  330.  For the purpose of attaching stucco mesh to the wall, 12d or larger galvanized common
  331.  double-headed nails shall be embedded in the concrete a minimum of 1 inch below the
  332.  top of the stem wall, with the heads embedded a minimum of 2 inches into the concrete,
  333.  and the points extending a minimum of 3/4" from the face of the stem wall, and spaced
  334.  a minimum of 6" on center on both sides of the wall.  
  335.  
  336.  7206.2.2  Moisture Barrier.  A moisture barrier shall be used between the top of the
  337.  stem wall and the first course of bales.  A moisture barrier shall also be used to protect
  338.  the tops of bales at the top of walls, and shall extend 6 inches down on either side of the
  339.  wall.  
  340.  
  341.  7206.2.3  Stucco Mesh.  Stucco mesh, 20 gauge or heavier, shall be attached by means
  342.  of clinching the embedded nails on one side of the wall, stretching a continuous piece
  343.  of netting tightly over the top of the wall, and fastening the netting in the same manner
  344.  on the opposite side of the wall.
  345.  
  346.  7206.2.4  Wall Finish.  Walls shall be finished with cement stucco, or stabilized mud
  347.  plaster, with a minimum thickness of 7/8".
  348.  
  349.