ANSIAISC 36010 An American National Standard

AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed.

2/24/11

3:34 PM

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ANSI/AISC 360-10
An American National Standard

Specification
for Structural Steel Buildings
June 22, 2010
Supersedes the
Specification for Structural Steel Buildings
dated March 9, 2005
and all previous versions of this specification
Approved by the AISC Committee on Specifications

AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION
One East Wacker Drive, Suite 700
Chicago, Illinois 60601-1802

Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010

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(Black plate)

AISC © 2010
by
American Institute of Steel Construction
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must not be reproduced in any form without the
written permission of the publisher.
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The information presented in this publication has been prepared in accordance with recognized engineering principles and is for general information only. While it is believed to be
accurate, this information should not be used or relied upon for any specific application
without competent professional examination and verification of its accuracy, suitability and
applicability by a licensed professional engineer, designer or architect. The publication of
the material contained herein is not intended as a representation or warranty on the part of
the American Institute of Steel Construction or of any other person named herein, that this
information is suitable for any general or particular use or of freedom from infringement of
any patent or patents. Anyone making use of this information assumes all liability arising
from such use.
Caution must be exercised when relying upon other specifications and codes developed by
other bodies and incorporated by reference herein since such material may be modified or
amended from time to time subsequent to the printing of this edition. The Institute bears no
responsibility for such material other than to refer to it and incorporate it by reference at the
time of the initial publication of this edition.
Printed in the United States of America
Second Printing: February 2012
Third Printing: February 2013
Fourth Printing: February 2015

Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010

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1/20/11

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Page iii

16.1–iii

PREFACE
(This Preface is not part of ANSI/AISC 360-10, Specification for Structural Steel Buildings,
but is included for informational purposes only.)
This Specification is based upon past successful usage, advances in the state of knowledge,
and changes in design practice. The 2010 American Institute of Steel Construction’s
Specification for Structural Steel Buildings provides an integrated treatment of allowable
stress design (ASD) and load and resistance factor design (LRFD), and replaces earlier
Specifications. As indicated in Chapter B of the Specification, designs can be made according to either ASD or LRFD provisions.
This Specification has been developed as a consensus document to provide a uniform
practice in the design of steel-framed buildings and other structures. The intention is to provide design criteria for routine use and not to provide specific criteria for infrequently
encountered problems, which occur in the full range of structural design.
This Specification is the result of the consensus deliberations of a committee of structural
engineers with wide experience and high professional standing, representing a wide geographical distribution throughout the United States. The committee includes approximately
equal numbers of engineers in private practice and code agencies, engineers involved in
research and teaching, and engineers employed by steel fabricating and producing companies. The contributions and assistance of more than 50 additional professional volunteers
working in ten task committees are also hereby acknowledged.
The Symbols, Glossary and Appendices to this Specification are an integral part of the

Specification. A non-mandatory Commentary has been prepared to provide background for
the Specification provisions and the user is encouraged to consult it. Additionally, nonmandatory User Notes are interspersed throughout the Specification to provide concise and
practical guidance in the application of the provisions.
The reader is cautioned that professional judgment must be exercised when data or recommendations in the Specification are applied, as described more fully in the disclaimer
notice preceding this Preface.
This Specification was approved by the Committee on Specifications:
James M. Fisher, Chairman
Edward E. Garvin, Vice Chairman
Hansraj G. Ashar
William F. Baker
John M. Barsom
William D. Bast
Reidar Bjorhovde
Roger L. Brockenbrough
Gregory G. Deierlein
Bruce R. Ellingwood
Michael D. Engelhardt
Shu-Jin Fang
Steven J. Fenves
John W. Fisher
Theodore V. Galambos

Louis F. Geschwindner
Lawrence G. Griffis
John L. Gross
Jerome F. Hajjar
Patrick M. Hassett
Tony C. Hazel
Mark V. Holland
Ronald J. Janowiak

Richard C. Kaehler
Lawrence A. Kloiber
Lawrence F. Kruth
Jay W. Larson
Roberto T. Leon
James O. Malley
Sanjeev R. Malushte

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16.1–iv

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PREFACE

David L. McKenzie
Duane K. Miller
Larry S. Muir
Thomas M. Murray
R. Shankar Nair

Jack E. Petersen
Douglas A. Rees-Evans
Thomas A. Sabol

Robert E. Shaw, Jr.
Donald R. Sherman
W. Lee Shoemaker
William A. Thornton
Raymond H. R. Tide
Chia-Ming Uang
Donald W. White
Cynthia J. Duncan, Secretary

The Committee gratefully acknowledges the following task committee members and staff
for their contribution to this document:
Allen Adams
Farid Alfawakhiri
Susan Burmeister
Bruce M. Butler
Charles J. Carter
Helen Chen
Bernard Cvijanovic
Robert Disque
Carol Drucker
W. Samuel Easterling
Duane Ellifritt
Marshall T. Ferrell
Christopher M. Foley
Steven Freed
Fernando Frias

Nancy Gavlin
Amanuel Gebremeskel
Rodney D. Gibble
Subhash Goel
Arvind Goverdhan
Kurt Gustafson
Tom Harrington
Todd Helwig
Richard Henige
Stephen Herlache
Steve Herth
Keith Hjelmstad
Nestor Iwankiw
William P. Jacobs, V
Matthew Johann
Daniel Kaufman
Keith Landwehr
Barbara Lane
Michael Lederle
Roberto Leon
Andres Lepage

Brent Leu
J. Walter Lewis
William Lindley
Stanley Lindsey
LeRoy Lutz
Bonnie Manley
Peter Marshall
Margaret Matthew

Curtis L. Mayes
William McGuire
Saul Mednick
James Milke
Heath Mitchell
Patrick Newman
Jeffrey Packer
Frederick Palmer
Dhiren Panda
Teoman Pekoz
Clarkson Pinkham
Thomas Poulos
Christopher Raebel
Thomas D. Reed
Clinton Rex
Benjamin Schafer
Thomas Schlafly
Monica Stockmann
James Swanson
Steven J. Thomas
Emile Troup
Brian Uy
Amit H. Varma
Sriramulu Vinnakota
Ralph Vosters
Robert Weber
Michael A. West
Ronald D. Ziemian

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16.1–v

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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B5.
B6.
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TABLE OF CONTENTS

13. Design for Corrosion Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
14. Anchorage to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
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
Fabrication and Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Quality Control and Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
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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7:56 AM

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TABLE OF CONTENTS

E6.

E7.

F.

16.1–vii

Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1. Slender Unstiffened Elements, Qs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2. Slender Stiffened Elements, Qa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

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
Specification for Structural Steel Buildings, June 22, 2010

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AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed.

16.1–viii

1/20/11

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TABLE OF CONTENTS

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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H2.
H3.

H4.
I.

16.1–ix

Unsymmetric and Other Members Subject to Flexure
and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
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
Rupture of Flanges With Holes Subject to Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

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

I4.

I5.
I6.

I7.
I8.

I9.
J.

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TABLE OF CONTENTS

Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
1. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
2. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
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
Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
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
Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

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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TABLE OF CONTENTS

J2.

J3.

J4.

J5.

(Black plate)

16.1–xi

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
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
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 . . . . . . . . . . . . 124
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
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
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

J6.
J7.
J8.
J9.
J10.

TABLE OF CONTENTS

Splices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Bearing Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Column Bases and Bearing on Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Anchor Rods and Embedments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
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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Page xiii

TABLE OF CONTENTS

M3.

M4.

16.1–xiii

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
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
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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N6.
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Page xiv

TABLE OF CONTENTS

5f. Increase in Rate of Ultrasonic Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5g. Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
6. Inspection of High-Strength Bolting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7. Other Inspection Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Minimum Requirements for Inspection of Composite Construction . . . . . . 181
Approved Fabricators and Erectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
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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AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed.

1/20/11

7:56 AM

Page xv

TABLE OF CONTENTS

4.3.

16.1–xv

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
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

6.4

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Page xvi

TABLE OF CONTENTS

Beam-Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

APPENDIX 7.
7.1.
7.2.

7.3

ALTERNATIVE METHODS OF DESIGN
FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Effective Length Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
2. Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
3. Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
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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Page xvii

TABLE OF CONTENTS

16.1–xvii

3.

B4.

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
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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F.

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TABLE OF CONTENTS

1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
2. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
1. Slender Unstiffened Elements, Qs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

2. Slender Stiffened Elements, Qa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

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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Page xix

TABLE OF CONTENTS

G6.
G7.
G8.

16.1–xix

Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Weak Axis Shear in Doubly and Singly Symmetric Shapes . . . . . . . . . . . . . 330
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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TABLE OF CONTENTS

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
Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
1. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
2. Composite Beams With Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
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
Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
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
Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

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

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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TABLE OF CONTENTS

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
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TABLE OF CONTENTS

N4.

N5.

N6.
N7.

16.1–xxiii

2. Available Documents for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
Inspection and Nondestructive Testing Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
1. Quality Control Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
2. Quality Assurance Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
3. NDT Personnel Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
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
Minimum Requirements for Inspection of Composite Construction . . . . . . 466
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.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.

DESIGN FOR FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
Calculation of Maximum Stresses and Stress Ranges . . . . . . . . . . . . . . 479
Plain Material and Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
Special Fabrication and Erection Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

APPENDIX 4. STRUCTURAL DESIGN FOR FIRE CONDITIONS . . . . . . . . . 483
4.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
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AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed.

16.1–xxiv

4.2.

4.3.

1/20/11

7:56 AM

Page xxiv

TABLE OF CONTENTS

4.1.1.
Performance Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
4.1.2.
Design by Engineering Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
4.1.4.
Load Combinations and Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
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
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
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AISC_PART 16_Spec.1_A:14th Ed.

1/20/11

7:56 AM

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TABLE OF CONTENTS

6.4

16.1–xxv

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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