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16.1–v
Specification for Structural 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
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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
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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
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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
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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
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16.1–x TABLE OF CONTENTS
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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
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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
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
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Specification for Structural Steel Buildings-Table of contents

  • 1. 16.1–v Specification for Structural 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
  • 4. 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
  • 5. 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
  • 6. 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
  • 7. 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
  • 8. 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
  • 9. 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
  • 10. 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
  • 11. 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
  • 12. 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
  • 13. 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
  • 14. 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
  • 15. 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
  • 16. 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
  • 17. 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
  • 18. 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
  • 19. 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
  • 20. 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
  • 21. 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