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Specification for Structural Steel Buildings-Table of contents
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Specification for Structural Steel Buildings-Table of contents
1.
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Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION TABLE OF CONTENTS SYMBOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xliii SPECIFICATION A. GENERAL PROVISIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. Seismic Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. Nuclear Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A2. Referenced Specifications, Codes and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A3. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. Structural Steel Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1a. ASTM Designations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1b. Unidentified Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1c. Rolled Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1d. Built-Up Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Steel Castings and Forgings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3. Bolts, Washers and Nuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. Anchor Rods and Threaded Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5. Consumables for Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6. Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 A4. Structural Design Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 B. DESIGN REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B2. Loads and Load Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 B3. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1. Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2. Limit States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3. Design for Strength Using Load and Resistance Factor Design (LRFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4. Design for Strength Using Allowable Strength Design (ASD) . . . . . . . . 11 5. Design for Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6. Design of Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6a. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6b. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 7. Moment Redistribution in Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8. Diaphragms and Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9. Design for Serviceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 10. Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 11. Design for Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 12. Design for Fire Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page v
2.
16.1–vi TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 13. Design for Corrosion Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 14. Anchorage to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 B4. Member Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1. Classification of Sections for Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1a. Unstiffened Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1b. Stiffened Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2. Design Wall Thickness for HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3. Gross and Net Area Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3a. Gross Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3b. Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 B5. Fabrication and Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 B6. Quality Control and Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 B7. Evaluation of Existing Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 C. DESIGN FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 C1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1. Direct Analysis Method of Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2. Alternative Methods of Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 C2. Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1. General Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. Consideration of Initial Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2a. Direct Modeling of Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2b. Use of Notional Loads to Represent Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3. Adjustments to Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 C3. Calculation of Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 D. DESIGN OF MEMBERS FOR TENSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 D1. Slenderness Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 D2. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 D3. Effective Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 D4. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 D5. Pin-Connected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 D6. Eyebars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 E. DESIGN OF MEMBERS FOR COMPRESSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 E1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 E2. Effective Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 E3. Flexural Buckling of Members without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . 33 E4. Torsional and Flexural-Torsional Buckling of Members Without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 E5. Single Angle Compression Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page vi
3.
TABLE OF CONTENTS
16.1–vii Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION E6. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 E7. Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1. Slender Unstiffened Elements, Qs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2. Slender Stiffened Elements, Qa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 F. DESIGN OF MEMBERS FOR FLEXURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 F1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 F2. Doubly Symmetric Compact I-Shaped Members and Channels Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 F3. Doubly Symmetric I-Shaped Members With Compact Webs and Noncompact or Slender Flanges Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . 49 1. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 F4. Other I-Shaped Members With Compact or Noncompact Webs Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1. Compression Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4. Tension Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 F5. Doubly Symmetric and Singly Symmetric I-Shaped Members With Slender Webs Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 1. Compression Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4. Tension Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 F6. I-Shaped Members and Channels Bent About Their Minor Axis . . . . . . . . . . 55 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2. Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 F7. Square and Rectangular HSS and Box-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . 56 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2. Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3. Web Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 F8. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2. Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 F9. Tees and Double Angles Loaded in the Plane of Symmetry . . . . . . . . . . . . . . 58 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3. Flange Local Buckling of Tees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4. Local Buckling of Tee Stems in Flexural Compression . . . . . . . . . . . . . 59 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page vii
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16.1–viii TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION F10. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3. Leg Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 F11. Rectangular Bars and Rounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 F12. Unsymmetrical Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3. Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 F13. Proportions of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 1. Strength Reductions for Members With Holes in the Tension Flange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2. Proportioning Limits for I-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3. Cover Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4. Built-Up Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5. Unbraced Length for Moment Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 G. DESIGN OF MEMBERS FOR SHEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 G1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 G2. Members With Unstiffened or Stiffened Webs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 1. Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 G3. Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 1. Limits on the Use of Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2. Shear Strength With Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 G4. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 G5. Rectangular HSS and Box-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 G6. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 G7. Weak Axis Shear in Doubly Symmetric and Singly Symmetric Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 G8. Beams and Girders with Web Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 H. DESIGN OF MEMBERS FOR COMBINED FORCES AND TORSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 H1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3. Doubly Symmetric Rolled Compact Members Subject to Single Axis Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page viii
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TABLE OF CONTENTS
16.1–ix Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION H2. Unsymmetric and Other Members Subject to Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 H3. Members Subject to Torsion and Combined Torsion, Flexure, Shear and/or Axial force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 1. Round and Rectangular HSS Subject to Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2. HSS Subject to Combined Torsion, Shear, Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3. Non-HSS Members Subject to Torsion and Combined Stress . . . . . . . . 79 H4. Rupture of Flanges With Holes Subject to Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 I. DESIGN OF COMPOSITE MEMBERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 I1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1. Concrete and Steel Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 2. Nominal Strength of Composite Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 2a. Plastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 2b. Strain Compatibility Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3. Material Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4. Classification of Filled Composite Sections for Local Buckling . . . . . . 83 I2. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 1. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 1a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 1b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 1c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1d. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1e. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 2d. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 I3. Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 1a. Effective Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 1b. Strength During Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2. Composite Beams With Steel Headed Stud or Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2a. Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2b. Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2c. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 2d. Load Transfer Between Steel Beam and Concrete Slab . . . . . . . . . . . . . 90 3. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 4. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4b. Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page ix
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16.1–x TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION I4. Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 1. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 2. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 I5. Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 I6. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 2. Force Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 2a. External Force Applied to Steel Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 2b. External Force Applied to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 2c. External Force Applied Concurrently to Steel and Concrete . . . . . . . . . 94 3. Force Transfer Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3a. Direct Bearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3b. Shear Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3c. Direct Bond Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 4. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4a. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4b. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 I7. Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 I8. Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2. Steel Anchors in Composite Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2a. Strength of Steel Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2b. Strength of Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2c. Required Number of Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2d. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3. Steel Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 3a. Shear Strength of Steel Headed Stud Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3b. Tensile Strength of Steel Headed Stud Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3c. Strength of Steel Headed Stud Anchors for Interaction of Shear and Tension in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3d. Shear Strength of Steel Channel Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 3e. Detailing Requirements in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . 104 I9. Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 J. DESIGN OF CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 J1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 1. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 2. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4. Compression Members With Bearing Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5. Splices in Heavy Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page x
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xi Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 6. Weld Access Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 7. Placement of Welds and Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 8. Bolts in Combination With Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 9. High-Strength Bolts in Combination With Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 10. Limitations on Bolted and Welded Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 J2. Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1. Groove Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 1b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 2. Fillet Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 2a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 2b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3. Plug and Slot Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4. Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 5. Combination of Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6. Filler Metal Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 7. Mixed Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 J3. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 1. High-Strength Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 2. Size and Use of Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3. Minimum Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4. Minimum Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5. Maximum Spacing and Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 6. Tensile and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . 125 7. Combined Tension and Shear in Bearing-Type Connections . . . . . . . . 125 8. High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 9. Combined Tension and Shear in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . 127 10. Bearing Strength at Bolt Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 11. Special Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 12. Tension Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 J4. Affected Elements of Members and Connecting Elements . . . . . . . . . . . . . . 128 1. Strength of Elements in Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 2. Strength of Elements in Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 3. Block Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129 4. Strength of Elements in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5. Strength of Elements in Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 J5. Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 1. Fillers in Welded Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 1a. Thin Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 1b. Thick Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130 2. Fillers in Bolted Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xi
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16.1–xii TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION J6. Splices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 J7. Bearing Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 J8. Column Bases and Bearing on Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 J9. Anchor Rods and Embedments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 J10. Flanges and Webs with Concentrated Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 1. Flange Local Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 2. Web Local Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 3. Web Local Crippling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 4. Web Sidesway Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5. Web Compression Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 6. Web Panel Zone Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 7. Unframed Ends of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 8. Additional Stiffener Requirements for Concentrated Forces . . . . . . . . . 138 9. Additional Doubler Plate Requirements for Concentrated Forces . . . . 138 K. DESIGN OF HSS AND BOX MEMBER CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . 140 K1. Concentrated Forces on HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 2. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 K2. HSS-to-HSS Truss Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 2. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 3. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 K3. HSS-to-HSS Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 2. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 K4. Welds of Plates and Branches to Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 L. DESIGN FOR SERVICEABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 L1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 L2. Camber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 L3. Deflections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 L4. Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 L5. Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 L6. Wind-Induced Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 L7. Expansion and Contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 L8. Connection Slip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 M. FABRICATION AND ERECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 M1. Shop and Erection Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 M2. Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 1. Cambering, Curving and Straightening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 2. Thermal Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 AISC_PART 16_Spec.1_A_14th Ed._February 25, 2013 25/02/13 1:16 PM Page xii
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xiii Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 3. Planing of Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 4. Welded Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 5. Bolted Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6. Compression Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 7. Dimensional Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 8. Finish of Column Bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 9. Holes for Anchor Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 10. Drain Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 11. Requirements for Galvanized Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 M3. Shop Painting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 2. Inaccessible Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3. Contact Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 4. Finished Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5. Surfaces Adjacent to Field Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 M4. Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 1. Column Base Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 2. Stability and Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 3. Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 4. Fit of Column Compression Joints and Base Plates . . . . . . . . . . . . . . . 169 5. Field Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 6. Field Painting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 N. QUALITY CONTROL AND QUALITY ASSURANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 N1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 N2. Fabricator and Erector Quality Control Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 N3. Fabricator and Erector Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 1. Submittals for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 2. Available Documents for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 N4. Inspection and Nondestructive Testing Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 1. Quality Control Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 2. Quality Assurance Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 3. NDT Personnel Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 N5. Minimum Requirements for Inspection of Structural Steel Buildings . . . . . 173 1. Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 2. Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 3. Coordinated Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 4. Inspection of Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 5. Nondestructive Testing of Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5a. Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5b. CJP Groove Weld NDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5c. Access Hole NDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5d. Welded Joints Subjected to Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5e. Reduction of Rate of Ultrasonic Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xiii
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16.1–xiv TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 5f. Increase in Rate of Ultrasonic Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 5g. Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 6. Inspection of High-Strength Bolting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 7. Other Inspection Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 N6. Minimum Requirements for Inspection of Composite Construction . . . . . . 181 N7. Approved Fabricators and Erectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 N8. Nonconforming Material and Workmanship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 APPENDIX 1. DESIGN BY INELASTIC ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 1.1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 1.2. Ductility Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 1. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 2. Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 3. Unbraced Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 1.3. Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 1. Material Properties and Yield Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 2. Geometric Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 3. Residual Stress and Partial Yielding Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 APPENDIX 2. DESIGN FOR PONDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 2.1. Simplified Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 2.2. Improved Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 APPENDIX 3. DESIGN FOR FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 3.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 3.2. Calculation of Maximum Stresses and Stress Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 3.3. Plain Material and Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 3.4. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 3.5. Special Fabrication and Erection Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 APPENDIX 4. STRUCTURAL DESIGN FOR FIRE CONDITIONS . . . . . . . . . 214 4.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.1.1. Performance Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.1.2. Design by Engineering Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.1.3. Design by Qualification Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.1.4. Load Combinations and Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2. Structural Design for Fire Conditions by Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2.1. Design-Basis Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2.1.1. Localized Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2.1.2. Post-Flashover Compartment Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4.2.1.3. Exterior Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4.2.1.4. Active Fire Protection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4.2.2. Temperatures in Structural Systems under Fire Conditions . . . . . 216 4.2.3. Material Strengths at Elevated Temperatures . . . . . . . . . . . . . . . . 216 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xiv
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xv Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 4.2.3.1. Thermal Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 4.2.3.2. Mechanical Properties at Elevated Temperatures . . . . . . . . . . . . . 217 4.2.4. Structural Design Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 4.2.4.1. General Structural Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 4.2.4.2. Strength Requirements and Deformation Limits . . . . . . . . . . . . . . 218 4.2.4.3. Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.2.4.3a. Advanced Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.2.4.3b. Simple Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.2.4.4. Design Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 4.3. Design by Qualification Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 4.3.1. Qualification Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 4.3.2. Restrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 4.3.3. Unrestrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 APPENDIX 5. EVALUATION OF EXISTING STRUCTURES . . . . . . . . . . . . . . 223 5.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 5.2. Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 1. Determination of Required Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 2. Tensile Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 3. Chemical Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 4. Base Metal Notch Toughness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 5. Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 6. Bolts and Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 5.3. Evaluation by Structural Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 1. Dimensional Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 2. Strength Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 3. Serviceability Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 5.4. Evaluation by Load Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 1. Determination of Load Rating by Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 2. Serviceability Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 5.5. Evaluation Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 APPENDIX 6. STABILITY BRACING FOR COLUMNS AND BEAMS . . . . . . 227 6.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 6.2. Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 1. Relative Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 2. Nodal Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 6.3. Beam Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 1. Lateral Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 1a. Relative Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 1b. Nodal Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 2. Torsional Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 2a. Nodal Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 2b. Continuous Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xv
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16.1–xvi TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 6.4 Beam-Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 APPENDIX 7. ALTERNATIVE METHODS OF DESIGN FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 7.2. Effective Length Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 2. Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 3. Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 7.3 First-Order Analysis Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 2. Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 3. Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 APPENDIX 8. APPROXIMATE SECOND-ORDER ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . 237 8.1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 8.2. Calculation Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 1. Multiplier B1 for P-δ Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 2. Multiplier B2 for P-Δ Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 COMMENTARY INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 COMMENTARY SYMBOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 COMMENTARY GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 A. GENERAL PROVISIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 A1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 A2. Referenced Specifications, Codes and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 A3. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 1. Structural Steel Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 1a. ASTM Designations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 1c. Rolled Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 2. Steel Castings and Forgings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 3. Bolts, Washers and Nuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 4. Anchor Rods and Threaded Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 5. Consumables for Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 A4. Structural Design Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 B. DESIGN REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 B1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 B2. Loads and Load Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 B3. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 1. Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 2. Limit States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xvi
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xvii Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 3. Design for Strength Using Load and Resistance Factor Design (LRFD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 4. Design for Strength Using Allowable Strength Design (ASD) . . . . . . . 260 5. Design for Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 6. Design of Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7. Moment Redistribution in Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 8. Diaphragms and Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 10. Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 12. Design for Fire Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 13. Design for Corrosion Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 B4. Member Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 1. Classifications of Sections for Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 2. Design Wall Thickness for HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 3. Gross and Net Area Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 3a. Gross Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 3b. Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 C. DESIGN FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 C1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 C2. Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 1. General Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 2. Consideration of Initial Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 3. Adjustments to Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 C3. Calculation of Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 D. DESIGN OF MEMBERS FOR TENSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 D1. Slenderness Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 D2. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 D3. Effective Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 D4. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 D5. Pin-Connected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 D6. Eyebars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288 1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .288 E. DESIGN OF MEMBERS FOR COMPRESSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 E1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 E2. Effective Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 E3. Flexural Buckling of Members Without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . 292 E4. Torsional and Flexural-Torsional Buckling of Members Without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 E5. Single Angle Compression Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 E6. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xvii
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16.1–xviii TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 E7. Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 1. Slender Unstiffened Elements, Qs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 2. Slender Stiffened Elements, Qa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 F. DESIGN OF MEMBERS FOR FLEXURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 F1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 F2. Doubly Symmetric Compact I-Shaped Members and Channels Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 F3. Doubly Symmetric I-Shaped Members With Compact Webs and Noncompact or Slender Flanges Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . 310 F4. Other I-Shaped Members with Compact or Noncompact Webs Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 F5. Doubly Symmetric and Singly Symmetric I-Shaped Members with Slender Webs Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 F6. I-Shaped Members and Channels Bent About Their Minor Axis . . . . . . . . . 312 F7. Square and Rectangular HSS and Box-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . 312 F8. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 F9. Tees and Double Angles Loaded in the Plane of Symmetry . . . . . . . . . . . . . 314 F10. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 2. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 3. Leg Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 F11. Rectangular Bars and Rounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 F12. Unsymmetrical Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 F13. Proportions of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 1. Strength Reductions for Members With Holes in the Tension Flange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 2. Proportioning Limits for I-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 3. Cover Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 5. Unbraced Length for Moment Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 G. DESIGN OF MEMBERS FOR SHEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 G1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 G2. Members With Unstiffened or Stiffened Webs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 1. Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 2. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 G3. Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 1. Limits on the Use of Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 2. Shear Strength With Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 3. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 G4. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 G5. Rectangular HSS and Box-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xviii
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xix Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION G6. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 G7. Weak Axis Shear in Doubly and Singly Symmetric Shapes . . . . . . . . . . . . . 330 G8. Beams and Girders with Web Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 H. DESIGN OF MEMBERS FOR COMBINED FORCES AND TORSION . . . . 331 H1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 2. Doubly and Singly Symmetric Members in Flexure and Tension . . . . . 335 3. Doubly Symmetric Rolled Compact Members Subject to Single Axis Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 H2. Unsymmetric and Other Members Subject to Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 H3. Members Subject to Torsion and Combined Torsion, Flexure, Shear and/or Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 1. Round and Rectangular HSS Subject to Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 2. HSS Subject to Combined Torsion, Shear, Flexure and Axial Force . . 342 3. Non-HSS Members Subject to Torsion and Combined Stress . . . . . . . 343 H4. Rupture of Flanges With Holes Subject to Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 I. DESIGN OF COMPOSITE MEMBERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 I1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 1. Concrete and Steel Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 2. Nominal Strength of Composite Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 2a. Plastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 2b. Strain-Compatibility Aproach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 3. Material Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 4. Classification of Filled Composite Sections for Local Buckling . . . . . 348 I2. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 1. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 1a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 1b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 1c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 2. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 2a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 2b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 2c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 I3. Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 1a. Effective Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 1b. Strength During Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 2. Composite Beams With Steel Headed Stud or Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xix
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16.1–xx TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 2a. Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 2b. Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 2c. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 2d. Load Transfer Between Steel Beam and Concrete Slab . . . . . . . . . . . . 360 3. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 4. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 I4. Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 1. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 2. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 I5. Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 I6. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 2. Force Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 3. Force Transfer Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 3a. Direct Bearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 3b. Shear Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 3c. Direct Bond Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 4. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 I7. Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 I8. Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 2. Steel Anchors in Composite Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 2a. Strength of Steel Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 2b. Strength of Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 2d. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 3. Steel Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 I9. Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 J. DESIGN OF CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 J1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 1. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 2. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 3. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 4. Compression Members With Bearing Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 5. Splices in Heavy Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 6. Weld Access Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 7. Placement of Welds and Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 8. Bolts in Combination With Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 9. High-Strength Bolts in Combination With Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 10. Limitations on Bolted and Welded Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 J2. Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 1. Groove Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 1a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xx
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xxi Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 1b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 2. Fillet Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 2a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 2b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 3. Plug and Slot Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 3a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 3b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 4. Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 5. Combination of Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 6. Filler Metal Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 7. Mixed Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 J3. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 1. High-Strength Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 2. Size and Use of Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 3. Minimum Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 4. Minimum Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 5. Maximum Spacing and Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 6. Tension and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . 402 7. Combined Tension and Shear in Bearing-Type Connections . . . . . . . . 404 8. High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 9. Combined Tension and Shear in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . 410 10. Bearing Strength at Bolt Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 12. Tension Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 J4. Affected Elements of Members and Connecting Elements . . . . . . . . . . . . . . 411 1. Strength of Elements in Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 2. Strength of Elements in Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 3. Block Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 4. Strength of Elements in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 J5. Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 J7. Bearing Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 J8. Column Bases and Bearing on Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 J9. Anchor Rods and Embedments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 J10. Flanges and Webs with Concentrated Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 1. Flange Local Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 2. Web Local Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 3. Web Local Crippling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 4. Web Sidesway Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 5. Web Compression Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 6. Web Panel-Zone Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 7. Unframed Ends of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 8. Additional Stiffener Requirements for Concentrated Forces . . . . . . . . 422 9. Additional Doubler Plate Requirements for Concentrated Forces . . . . 423 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xxi
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16.1–xxii TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION K. DESIGN OF HSS AND BOX MEMBER CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . 425 K1. Concentrated Forces on HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 2. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 3. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 K2. HSS-to-HSS Truss Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 2. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 3. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 K3. HSS-to-HSS Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 K4. Welds of Plates and Branches to Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437 L. DESIGN FOR SERVICEABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 L1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 L2. Camber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 L3. Deflections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 L4. Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 L5. Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 L6. Wind-Induced Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 L7. Expansion and Contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 L8. Connection Slip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 M. FABRICATION AND ERECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 M1. Shop and Erection Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 M2. Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 1. Cambering, Curving and Straightening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 2. Thermal Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445 4. Welded Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 5. Bolted Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 10. Drain Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446 11. Requirements for Galvanized Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447 M3. Shop Painting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 3. Contact Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 5. Surfaces Adjacent to Field Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 M4. Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 2. Stability and Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 4. Fit of Column Compression Joints and Base Plates . . . . . . . . . . . . . . . 448 5. Field Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 N. QUALITY CONTROL AND QUALITY ASSURANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 N1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 N2. Fabricator and Erector Quality Control Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451 N3. Fabricator and Erector Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 1. Submittals for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xxii
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xxiii Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 2. Available Documents for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 N4. Inspection and Nondestructive Testing Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 1. Quality Control Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 2. Quality Assurance Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 3. NDT Personnel Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453 N5. Minimum Requirements for Inspection of Structural Steel Buildings . . . . . 454 1. Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 2. Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 3. Coordinated Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455 4. Inspection of Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .456 5. Nondestructive Testing of Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 5a. Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 5b. CJP Groove Weld NDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 5c. Access Hole NDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 5d. Welded Joints Subjected to Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 5e. Reduction of Rate of Ultrasonic Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 5f. Increase in Rate of Ultrasonic Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 6. Inspection of High-Strength Bolting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 7. Other Inspection Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 N6. Minimum Requirements for Inspection of Composite Construction . . . . . . 466 N7. Approved Fabricators and Erectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 APPENDIX 1. DESIGN BY INELASTIC ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 1.1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 1.2. Ductility Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 1. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 2. Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 3. Unbraced Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 4. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 1.3. Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 1. Material Properties and Yield Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 2. Geometric Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 3. Residual Stresses and Partial Yielding Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474 APPENDIX 2. DESIGN FOR PONDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476 APPENDIX 3. DESIGN FOR FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 3.1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 3.2. Calculation of Maximum Stresses and Stress Ranges . . . . . . . . . . . . . . 479 3.3. Plain Material and Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 3.4. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 3.5. Special Fabrication and Erection Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 APPENDIX 4. STRUCTURAL DESIGN FOR FIRE CONDITIONS . . . . . . . . . 483 4.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xxiii
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16.1–xxiv TABLE OF
CONTENTS Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 4.1.1. Performance Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 4.1.2. Design by Engineering Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 4.1.4. Load Combinations and Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 4.2. Structural Design for Fire Conditions by Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 4.2.1. Design-Basis Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 4.2.1.1. Localized Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 4.2.1.2. Post-Flashover Compartment Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 4.2.1.3. Exterior Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 4.2.1.4. Active Fire Protection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 4.2.2. Temperatures in Structural Systems Under Fire Conditions . . . . . 486 4.2.3. Material Strengths at Elevated Temperatures . . . . . . . . . . . . . . . . 490 4.2.4. Structural Design Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 4.2.4.1. General Structural Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 4.2.4.2. Strength Requirements and Deformation Limits . . . . . . . . . . . . . . 491 4.2.4.3. Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 4.2.4.3a. Advanced Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 4.2.4.3b. Simple Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 4.2.4.4. Design Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 4.3. Design by Qualification Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 4.3.1. Qualification Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 4.3.2. Restrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 4.3.3. Unrestrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 APPENDIX 5. EVALUATION OF EXISTING STRUCTURES . . . . . . . . . . . . . . 497 5.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 5.2. Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 1. Determination of Required Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 2. Tensile Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 4. Base Metal Notch Toughness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 5. Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 6. Bolts and Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 5.3. Evaluation by Structural Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 2. Strength Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 5.4. Evaluation by Load Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 1. Determination of Load Rating by Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 2. Serviceability Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 5.5. Evaluation Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 APPENDIX 6. STABILITY BRACING FOR COLUMNS AND BEAMS . . . . . . 501 6.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501 6.2. Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 6.3. Beam Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 1. Lateral Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 2. Torsional Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xxiv
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TABLE OF CONTENTS
16.1–xxv Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION 6.4 Beam-Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 APPENDIX 7. ALTERNATIVE METHODS OF DESIGN FOR STABILITY . . 509 7.2. Effective Length Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 7.3. First-Order Analysis Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 APPENDIX 8. APPROXIMATE SECOND-ORDER ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . 520 REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed. 1/20/11 7:56 AM Page xxv
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