ANSI/AISC 360-16: Specification for Structural Steel Buildings · PREFACE 16.1-v Specification for Structural Steel Buildings, July 7, 2016 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION

ANSI/AISC 360-16 An American National Standard

Specification for Structural Steel Buildings

July 7, 2016

Supersedes the Specification for Structural Steel Buildings dated June 22, 2010 and all previous versions

Approved by the Committee on Specifications

AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION130 East Randolph Street, Suite 2000, Chicago, Illinois 60601

www.aisc.org

Blue_Cover_A360-16.indd 1 5/5/2017 3:26:33 PM

ANSI/AISC 360-16 An American National Standard

Specification for Structural Steel Buildings

July 7, 2016

Supersedes the Specification for Structural Steel Buildings dated June 22, 2010 and all previous versions

Approved by the Committee on Specifications

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Specification for Structural Steel Buildings, July 7, 2016AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION

© AISC 2016by

American Institute of Steel Construction

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The information presented in this publication has been prepared by a balanced committeefollowing American National Standards Institute (ANSI) consensus procedures and recog-nized principles of design and construction. While it is believed to be accurate, thisinformation should not be used or relied upon for any specific application without compe-tent professional examination and verification of its accuracy, suitability and applicabilityby a licensed engineer or architect. The publication of this information is not a representa-tion or warranty on the part of the American Institute of Steel Construction, its officers,agents, employees or committee members, or of any other person named herein, that thisinformation is suitable for any general or particular use, or of freedom from infringement ofany patent or patents. All representations or warranties, express or implied, other than asstated above, are specifically disclaimed. Anyone making use of the information presentedin this publication assumes all liability arising from such use.

Caution must be exercised when relying upon standards and guidelines developed by otherbodies and incorporated by reference herein since such material may be modified oramended from time to time subsequent to the printing of this edition. The American Instituteof Steel Construction bears no responsibility for such material other than to refer to it andincorporate it by reference at the time of the initial publication of this edition.

Printed in the United States of America

Revised June 2018

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16.1-iii


PREFACE

(This Preface is not part of ANSI/AISC 360-16, 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 2016 American Institute of Steel Construction’sSpecification for Structural Steel Buildings provides an integrated treatment of allowablestrength design (ASD) and load and resistance factor design (LRFD), and replaces earlierSpecifications. As indicated in Chapter B of the Specification, designs can be made accord-ing to either ASD or LRFD provisions.

This ANSI-approved Specification has been developed as a consensus document usingANSI-accredited procedures to provide a uniform practice in the design of steel-framedbuildings and other structures. The intention is to provide design criteria for routine use andnot to provide specific criteria for infrequently encountered problems, which occur in thefull range of structural design.

This Specification is the result of the consensus deliberations of a committee of structuralengineers with wide experience and high professional standing, representing a wide geo-graphical distribution throughout the United States. The committee includes approximatelyequal numbers of engineers in private practice and code agencies, engineers involved inresearch and teaching, and engineers employed by steel fabricating and producing compa-nies. The contributions and assistance of more than 50 additional professional volunteersworking in task committees are also hereby acknowledged.

The Symbols, Glossary, Abbreviations and Appendices to this Specification are an inte-gral part of the Specification. A nonmandatory Commentary has been prepared to providebackground for the Specification provisions and the user is encouraged to consult it.Additionally, nonmandatory User Notes are interspersed throughout the Specification toprovide concise and practical guidance in the application of the provisions.

A number of significant technical modifications have also been made since the 2010 edition of the Specification, including the following:

• Adopted an ASTM umbrella bolt specification, ASTM F3125, that includes Grades A325,A325M, A490, A490M, F1852 and F2280

• Adopted new ASTM HSS material specifications, ASTM A1085/A1085M and A1065/A1065M, that permit use of a design thickness equal to the full nominal thickness of themember

• Expanded the structural integrity provisions applicable to connection design• Added a shear lag factor for welded plates or connected elements with unequal length

longitudinal welds• The available compressive strength for double angles and tees is determined by the

general flexural-torsional buckling equation for members without slender elements• Added a constrained-axis torsional buckling limit state for members with lateral bracing

offset from the shear center• Revised the available compressive strength formulation for members with slender com-

pression elements• Reformulated the available flexural strength provisions for tees and double angles

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16.1-iv PREFACE


• Revised the shear strength of webs of certain I-shapes and channels without tension fieldaction and when considering tension field action

• Increased the limit on rebar strength to 80 ksi for composite columns• Incorporated provisions for applying the direct analysis method to composite members• Inserted general requirements to address minimum composite action in composite beams• Revised the provisions for bolts in combination with welds• Increased minimum pretension for 11/8-in.-diameter and larger bolts• Increased standard hole sizes and short-slot and long-slot widths for 1-in.-diameter and

larger bolts• Reorganized the HSS connection design provisions in Chapter K, including reference to

Chapter J for some limit states• Expanded provisions in Appendix 1 for direct modeling of member imperfections and

inelasticity that may be used with the direct analysis method• Inserted a table of properties of high-strength bolts at elevated temperatures in Appendix 4

The reader is cautioned that professional judgment must be exercised when data orrecom mendations in the Specification are applied, as described more fully in the disclaimernotice preceding this Preface.

This Specification was approved by the Committee on Specifications,

R. Shankar Nair, Chairman Mark V. HollandPatrick J. Fortney, Vice-Chairman John D. HooperAllen Adams Nestor R. IwankiwTaha D. Al-Shawaf William P. Jacobs, VWilliam F. Baker Ronald J. JanowiakJohn M. Barsom, Emeritus Lawrence A. KloiberReidar Bjorhovde Lawrence F. KruthRoger L. Brockenbrough, Emeritus Jay W. LarsonCharles J. Carter Roberto T. LeonGregory G. Deierlein James O. MalleyCarol J. Drucker Duane K. MillerW. Samuel Easterling Larry S. MuirDuane S. Ellifritt, Emeritus Thomas M. MurrayBruce R. Ellingwood, Emeritus Douglas A. Rees-EvansMichael D. Engelhardt Rafael SabelliShu-Jin Fang, Emeritus Thomas A. SabolSteven J. Fenves, Emeritus Benjamin W. SchaferJames M. Fisher Robert E. Shaw, Jr.John W. Fisher, Emeritus Donald R. Sherman Theodore V. Galambos, Emeritus W. Lee ShoemakerLouis F. Geschwindner William A. ThorntonRamon E. Gilsanz Raymond H.R. Tide, EmeritusLawrence G. Griffis Chia-Ming UangJohn L. Gross, III Amit H. VarmaJerome F. Hajjar Donald W. WhitePatrick M. Hassett Ronald D. ZiemianTony C. Hazel Cynthia J. Duncan, SecretaryRichard A. Henige, Jr.

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PREFACE 16.1-v


The Committee honors former members, David L. McKenzie, Richard C. Kaehler andKeith Landwehr, and advisory member, Fernando Frias, who passed away during this cycle.

The Committee gratefully acknowledges advisory members, Carlos Aguirre, Edward E.Garvin and Alfred F. Wong, for their contributions, and the following task committee mem-bers for their involvement in the development of this document.

Farid Alfawakhiri Bonnie E. ManleySusan B. Burmeister Peter W. MarshallArt Bustos Jason P. McCormickHelen Chen James A. MilkeMarshall T. Ferrell Heath E. MitchellChristopher M. Foley J.R. Ubejd MujagicGeorge Frater Jeffrey A. PackerSteven Freed Conrad PaulsonChristine Freisinger Teoman PekozMike Gase Thomas D. PoulosRodney D. Gibble Christopher H. RaebelArvind V. Goverdhan Gian Andrea RassatiTodd A. Helwig Clinton O. RexAlfred A. Herget Thomas J. SchlaflyStephen M. Herlache James SchoenSteven J. Herth Richard ScrutonMatthew A. Johann Thomas SputoRonald Johnson Andrea E. SurovekDaniel J. Kaufman James A. SwansonVenkatesh K.R. Kodur Matthew TrammellMichael E. Lederle Brian UyAndres Lepage Sriramulu VinnakotaJ. Walter Lewis Michael A. WestLeRoy A. Lutz

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16.1-vi


TABLE OF CONTENTS

SYMBOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi

GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xli

ABBREVIATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . liv

SPECIFICATION

A. GENERAL PROVISIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1A1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1. Seismic Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22. Nuclear Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

A2. Referenced Specifications, Codes and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2A3. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1. Structural Steel Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61a. ASTM Designations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61b. Unidentified Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71c. Rolled Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71d. Built-Up Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82. Steel Castings and Forgings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83. Bolts, Washers and Nuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84. Anchor Rods and Threaded Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95. Consumables for Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96. Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

A4. Structural Design Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

B. DESIGN REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11B1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11B2. Loads and Load Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11B3. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1. Design for Strength Using Load and Resistance Factor Design (LRFD) . 122. Design for Strength Using Allowable Strength Design (ASD) . . . . . . . . 123. Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124. Design of Connections and Supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134a. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134b. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135. Design of Diaphragms and Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146. Design of Anchorages to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147. Design for Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148. Design for Serviceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149. Design for Structural Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1410. Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1511. Design for Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1512. Design for Fire Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1513. Design for Corrosion Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

B4. Member Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

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TABLE OF CONTENTS 16.1-vii


1. Classification of Sections for Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161a. Unstiffened Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161b. Stiffened Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162. Design Wall Thickness for HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203. Gross and Net Area Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203a. Gross Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203b. Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

B5. Fabrication and Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21B6. Quality Control and Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21B7. Evaluation of Existing Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

C. DESIGN FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22C1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1. Direct Analysis Method of Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222. Alternative Methods of Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

C2. Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231. General Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232. Consideration of Initial System Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242a. Direct Modeling of Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242b. Use of Notional Loads to Represent Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . 253. Adjustments to Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

C3. Calculation of Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

D. DESIGN OF MEMBERS FOR TENSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28D1. Slenderness Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28D2. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28D3. Effective Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29D4. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29D5. Pin-Connected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

D6. Eyebars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

E. DESIGN OF MEMBERS FOR COMPRESSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33E1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33E2. Effective Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35E3. Flexural Buckling of Members without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . 35E4. Torsional and Flexural-Torsional Buckling of Single Angles and Members

without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36E5. Single-Angle Compression Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38E6. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

E7. Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421. Slender Element Members Excluding Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . 422. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

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16.1-viii TABLE OF CONTENTS


F. DESIGN OF MEMBERS FOR FLEXURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44F1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46F2. Doubly Symmetric Compact I-Shaped Members and Channels Bent

about Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

F3. Doubly Symmetric I-Shaped Members with Compact Webs and Noncompact or Slender Flanges Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . . 491. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

F4. Other I-Shaped Members with Compact or Noncompact Webs Bent About Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501. Compression Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534. Tension Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

F5. Doubly Symmetric and Singly Symmetric I-Shaped Members with Slender Webs Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541. Compression Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543. Compression Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554. Tension Flange Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

F6. I-Shaped Members and Channels Bent about Their Minor Axis . . . . . . . . . . 561. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562. Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

F7. Square and Rectangular HSS and Box Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572. Flange Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573. Web Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

F8. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592. Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

F9. Tees and Double Angles Loaded in the Plane of Symmetry . . . . . . . . . . . . . . 601. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603. Flange Local Buckling of Tees and Double-Angle Legs . . . . . . . . . . . . . 614. Local Buckling of Tee Stems and Double-Angle Leg Webs in

Flexural Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62F10. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633. Leg Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

F11. Rectangular Bars and Rounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

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TABLE OF CONTENTS 16.1-ix


F12. Unsymmetrical Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663. Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

F13. Proportions of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671. Strength Reductions for Members with Holes in the

Tension Flange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672. Proportioning Limits for I-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673. Cover Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684. Built-Up Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695. Unbraced Length for Moment Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

G. DESIGN OF MEMBERS FOR SHEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70G1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70G2. I-Shaped Members and Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1. Shear Strength of Webs without Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . 702. Shear Strength of Interior Web Panels with a/h ≤ 3 Considering

Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

G3. Single Angles and Tees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74G4. Rectangular HSS, Box Sections, and other Singly and

Doubly Symmetric Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74G5. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75G6. Weak-Axis Shear in Doubly Symmetric and Singly

Symmetric Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75G7. Beams and Girders with Web Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

H. DESIGN OF MEMBERS FOR COMBINED FORCES AND TORSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77H1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and

Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to

Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure

and Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783. Doubly Symmetric Rolled Compact Members Subject to

Single-Axis Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79H2. Unsymmetric and Other Members Subject to Flexure

and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80H3. Members Subject to Torsion and Combined Torsion, Flexure,

Shear, and/or Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811. Round and Rectangular HSS Subject to Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812. HSS Subject to Combined Torsion, Shear, Flexure

and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833. Non-HSS Members Subject to Torsion and Combined Stress . . . . . . . . 84

H4. Rupture of Flanges with Holes Subjected to Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

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16.1-x TABLE OF CONTENTS


I. DESIGN OF COMPOSITE MEMBERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86I1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

1. Concrete and Steel Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862. Nominal Strength of Composite Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872a. Plastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872b. Strain Compatibility Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872c. Elastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872d. Effective Stress-Strain Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883. Material Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884. Classification of Filled Composite Sections for Local Buckling . . . . . . 885. Stiffness for Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

I2. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 921d. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 921e. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942d. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

I3. Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941a. Effective Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941b. Strength During Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952. Composite Beams with Steel Headed Stud or Steel

Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952a. Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952b. Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952c. Composite Beams with Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2. Deck Ribs Oriented Perpendicular to Steel Beam . . . . . . . . . . . . . . 96 3. Deck Ribs Oriented Parallel to Steel Beam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962d. Load Transfer between Steel Beam and Concrete Slab . . . . . . . . . . . . . . 96 1. Load Transfer for Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2. Load Transfer for Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . 973. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 974. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984b. Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

I4. Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 991. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992. Composite Beams with Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

I5. Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xi


I6. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012. Force Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012a. External Force Applied to Steel Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012b. External Force Applied to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1022c. External Force Applied Concurrently to Steel and Concrete . . . . . . . . 1023. Force Transfer Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1023a. Direct Bearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033b. Shear Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033c. Direct Bond Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1044a. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1044b. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

I7. Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104I8. Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1042. Steel Anchors in Composite Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1052a. Strength of Steel Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1052b. Strength of Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1062c. Required Number of Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1062d. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073. Steel Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073a. Shear Strength of Steel Headed Stud Anchors in

Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093b. Tensile Strength of Steel Headed Stud Anchors in

Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093c. Strength of Steel Headed Stud Anchors for Interaction of Shear

and Tension in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103d. Shear Strength of Steel Channel Anchors in Composite Components . . 1113e. Detailing Requirements in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . 112

J. DESIGN OF CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113J1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

1. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1132. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144. Compression Members with Bearing Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1145. Splices in Heavy Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1146. Weld Access Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1157. Placement of Welds and Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1158. Bolts in Combination with Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1159. Welded Alterations to Structures with Existing Rivets or Bolts . . . . . . 11610. High-Strength Bolts in Combination with Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

J2. Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161. Groove Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1171a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

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16.1-xii TABLE OF CONTENTS


1b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182. Fillet Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1193. Plug and Slot Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214. Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1225. Combination of Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1256. Filler Metal Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1257. Mixed Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

J3. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1261. High-Strength Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262. Size and Use of Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1283. Minimum Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1304. Minimum Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1315. Maximum Spacing and Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1316. Tensile and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . 1317. Combined Tension and Shear in Bearing-Type Connections . . . . . . . . 1338. High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . 1349. Combined Tension and Shear in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . 13510. Bearing and Tearout Strength at Bolt Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13511. Special Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13612. Wall Strength at Tension Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

J4. Affected Elements of Members and Connecting Elements . . . . . . . . . . . . . . 1371. Strength of Elements in Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 2. Strength of Elements in Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1373. Block Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1384. Strength of Elements in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1385. Strength of Elements in Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

J5. Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1391. Fillers in Welded Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1391a. Thin Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1391b. Thick Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1392. Fillers in Bolted Bearing-Type Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

J6. Splices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139J7. Bearing Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140J8. Column Bases and Bearing on Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140J9. Anchor Rods and Embedments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141J10. Flanges and Webs with Concentrated Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

1. Flange Local Bending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1422. Web Local Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1433. Web Local Crippling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1434. Web Sidesway Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1445. Web Compression Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1456. Web Panel-Zone Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xiii


7. Unframed Ends of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1468. Additional Stiffener Requirements for Concentrated Forces . . . . . . . . . 1479. Additional Doubler Plate Requirements for Concentrated Forces . . . . 14710. Transverse Forces on Plate Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

K. ADDITIONAL REQUIREMENTS FOR HSS ANDBOX-SECTION CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149K1. General Provisions and Parameters for HSS Connections . . . . . . . . . . . . . . 149

1. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1502. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1502a. Effective Width for Connections to Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . 150

K2. Concentrated Forces on HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1501. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1502. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1503. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

K3. HSS-to-HSS Truss Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1522. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1533. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

K4. HSS-to-HSS Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1531. Definitions of Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1572. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583. Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

K5. Welds of Plates and Branches to Rectangular HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

L. DESIGN FOR SERVICEABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165L1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165L2. Deflections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165L3. Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165L4. Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166L5. Wind-Induced Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166L6. Thermal Expansion and Contraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166L7. Connection Slip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

M. FABRICATION AND ERECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167M1. Shop and Erection Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167M2. Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

1. Cambering, Curving and Straightening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1672. Thermal Cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673. Planing of Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1684. Welded Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1685. Bolted Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1686. Compression Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1697. Dimensional Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1698. Finish of Column Bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1699. Holes for Anchor Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17010. Drain Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17011. Requirements for Galvanized Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

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16.1-xiv TABLE OF CONTENTS


M3. Shop Painting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1701. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1702. Inaccessible Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703. Contact Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1704. Finished Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1705. Surfaces Adjacent to Field Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

M4. Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1711. Column Base Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1712. Stability and Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1713. Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1714. Fit of Column Compression Joints and Base Plates . . . . . . . . . . . . . . . 1715. Field Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1716. Field Painting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

N. QUALITY CONTROL AND QUALITY ASSURANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172N1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172N2. Fabricator and Erector Quality Control Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

1. Material Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1732. Fabricator Quality Control Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733. Erector Quality Control Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

N3. Fabricator and Erector Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1741. Submittals for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1742. Available Documents for Steel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

N4. Inspection and Nondestructive Testing Personnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1751. Quality Control Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1752. Quality Assurance Inspector Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1753. NDT Personnel Qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

N5. Minimum Requirements for Inspection of Structural Steel Buildings . . . . . 1751. Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1752. Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1763. Coordinated Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1764. Inspection of Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1765. Nondestructive Testing of Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805a. Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805b. CJP Groove Weld NDT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805c. Welded Joints Subjected to Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805d. Ultrasonic Testing Rejection Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805e. Reduction of Ultrasonic Testing Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1805f. Increase in Ultrasonic Testing Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1815g. Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1816. Inspection of High-Strength Bolting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1817. Inspection of Galvanized Structural Steel Main Members . . . . . . . . . . 1828. Other Inspection Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

N6. Approved Fabricators and Erectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184N7. Nonconforming Material and Workmanship . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xv


APPENDIX 1. DESIGN BY ADVANCED ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1851.1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1851.2. Design by Elastic Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1852. Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1852a. General Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1862b. Adjustments to Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1873. Calculation of Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

1.3. Design by Inelastic Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1871. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1872. Ductility Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1882a. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1882b. Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1882c. Unbraced Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1892d. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1903. Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1903a. Material Properties and Yield Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913b. Geometric Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913c. Residual Stress and Partial Yielding Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

APPENDIX 2. DESIGN FOR PONDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1922.1. Simplified Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1922.2. Improved Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

APPENDIX 3. FATIGUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.2. Calculation of Maximum Stresses and Stress Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1973.3. Plain Material and Welded Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1973.4. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1993.5. Fabrication and Erection Requirements for Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2003.6. Nondestructive Examination Requirements for Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . 201

APPENDIX 4. STRUCTURAL DESIGN FOR FIRE CONDITIONS . . . . . . . . . 2224.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

1. Performance Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2222. Design by Engineering Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2223. Design by Qualification Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2234. Load Combinations and Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

4.2. Structural Design for Fire Conditions by Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231. Design-Basis Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231a. Localized Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241b. Post-Flashover Compartment Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241c. Exterior Fires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241d. Active Fire Protection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2242. Temperatures in Structural Systems under Fire Conditions . . . . . . . . . 2253. Material Strengths at Elevated Temperatures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2253a. Thermal Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2253b. Mechanical Properties at Elevated Temperatures . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

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16.1-xvi TABLE OF CONTENTS


4. Structural Design Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2264a. General Structural Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2264b. Strength Requirements and Deformation Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2264c. Design by Advanced Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2274d. Design by Simple Methods of Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

4.3. Design by Qualification Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2311. Qualification Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2312. Restrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2313. Unrestrained Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

APPENDIX 5. EVALUATION OF EXISTING STRUCTURES . . . . . . . . . . . . . . 2335.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2335.2. Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

1. Determination of Required Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2332. Tensile Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2333. Chemical Composition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2344. Base Metal Notch Toughness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2345. Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2346. Bolts and Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

5.3. Evaluation by Structural Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2341. Dimensional Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2342. Strength Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2353. Serviceability Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

5.4. Evaluation by Load Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2351. Determination of Load Rating by Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2352. Serviceability Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

5.5. Evaluation Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

APPENDIX 6. MEMBER STABILITY BRACING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2376.1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2376.2. Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

1. Panel Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2382. Point Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

6.3. Beam Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2401. Lateral Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2401a. Panel Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2401b. Point Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2412. Torsional Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2412a. Point Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2422b. Continuous Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

6.4 Beam-Column Bracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

APPENDIX 7. ALTERNATIVE METHODS OF DESIGN FOR STABILITY . . 2457.1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2457.2. Effective Length Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2452. Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2453. Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xvii


7.3 First-Order Analysis Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2461. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2462. Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2473. Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

APPENDIX 8. APPROXIMATE SECOND-ORDER ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . 2498.1. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2498.2. Calculation Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

1. Multiplier B1 for P-δ Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2502. Multiplier B2 for P-Δ Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

COMMENTARY ON THE SPECIFICATION FOR STRUCTURAL STEEL BUILDINGS

INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

COMMENTARY SYMBOLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

COMMENTARY GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

A. GENERAL PROVISIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258A1. Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258A2. Referenced Specifications, Codes and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259A3. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

1. Structural Steel Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2591a. ASTM Designations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2591c. Rolled Heavy Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2632. Steel Castings and Forgings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2633. Bolts, Washers and Nuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2644. Anchor Rods and Threaded Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2655. Consumables for Welding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

A4. Structural Design Drawings and Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

B. DESIGN REQUIREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267B1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267B2. Loads and Load Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267B3. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

1. Design for Strength Using Load and Resistance Factor Design (LRFD) . 2702. Design for Strength Using Allowable Strength Design (ASD) . . . . . . . 2723. Required Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2744. Design of Connections and Supports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2745. Design of Diaphragms and Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2796. Design of Anchorages to Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807. Design for Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2808. Design for Serviceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2809. Design for Structural Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28010. Design for Ponding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28111. Design for Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28212. Design for Fire Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28213. Design for Corrosion Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

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16.1-xviii TABLE OF CONTENTS


B4. Member Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2831. Classifications of Sections for Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2832. Design Wall Thickness for HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2853. Gross and Net Area Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2863a. Gross Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2863b. Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

B5. Fabrication and Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286B6. Quality Control and Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286B7. Evaluation of Existing Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

C. DESIGN FOR STABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287C1. General Stability Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287C2. Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

1. General Analysis Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2892. Consideration of Initial System Imperfections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2943. Adjustments to Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

C3. Calculation of Available Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

D. DESIGN OF MEMBERS FOR TENSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299D1. Slenderness Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299D2. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299D3. Effective Net Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299D4. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304D5. Pin-Connected Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

1. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3042. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

D6. Eyebars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3051. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3052. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .305

E. DESIGN OF MEMBERS FOR COMPRESSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307E1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307E2. Effective Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309E3. Flexural Buckling of Members without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . 309E4. Torsional and Flexural-Torsional Buckling of Single Angles and

Members without Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311E5. Single-Angle Compression Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315E6. Built-Up Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

1. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3172. Dimensional Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

E7. Members with Slender Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3181. Slender Element Members Excluding Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . 3182. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

F. DESIGN OF MEMBERS FOR FLEXURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323F1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325F2. Doubly Symmetric Compact I-Shaped Members and Channels

Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xix


F3. Doubly Symmetric I-Shaped Members with Compact Webs and Noncompact or Slender Flanges Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . 331

F4. Other I-Shaped Members with Compact or Noncompact Webs Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

F5. Doubly Symmetric and Singly Symmetric I-Shaped Members with Slender Webs Bent about Their Major Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

F6. I-Shaped Members and Channels Bent about Their Minor Axis . . . . . . . . . 334F7. Square and Rectangular HSS and Box Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335F8. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336F9. Tees and Double Angles Loaded in the Plane of Symmetry . . . . . . . . . . . . . 337F10. Single Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

1. Yielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3422. Lateral-Torsional Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3423. Leg Local Buckling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

F11. Rectangular Bars and Rounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347F12. Unsymmetrical Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347F13. Proportions of Beams and Girders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

1. Strength Reductions for Members with Holes in the Tension Flange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

2. Proportioning Limits for I-Shaped Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3483. Cover Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3485. Unbraced Length for Moment Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

G. DESIGN OF MEMBERS FOR SHEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350G1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350G2. I-Shaped Members and Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

1. Shear Strength of Webs without Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . 3502. Shear Strength of Interior Web Panels with a/h ≤ 3 Considering

Tension Field Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3523. Transverse Stiffeners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

G3. Single Angles and Tees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354G4. Rectangular HSS, Box Sections, and other Singly and

Doubly Symmetric Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354G5. Round HSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355G6. Weak-Axis Shear in Doubly Symmetric and Singly Symmetric Shapes . . . 355G7. Beams and Girders with Web Openings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

H. DESIGN OF MEMBERS FOR COMBINEDFORCES AND TORSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356H1. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure

and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3561. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure

and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3562. Doubly and Singly Symmetric Members Subject to Flexure and

Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3603. Doubly Symmetric Rolled Compact Members Subject to

Single-Axis Flexure and Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

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16.1-xx TABLE OF CONTENTS


H2. Unsymmetric and Other Members Subject to Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

H3. Members Subject to Torsion and Combined Torsion, Flexure, Shear,and/or Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3661. Round and Rectangular HSS Subject to Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3662. HSS Subject to Combined Torsion, Shear,

Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3683. Non-HSS Members Subject to Torsion and Combined Stress . . . . . . . 368

H4. Rupture of Flanges with Holes Subjected to Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

I. DESIGN OF COMPOSITE MEMBERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370I1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

1. Concrete and Steel Reinforcement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3712. Nominal Strength of Composite Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3722a. Plastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3722b. Strain Compatibility Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3742c. Elastic Stress Distribution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3742d. Effective Stress-Strain Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3743. Material Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3744. Classification of Filled Composite Sections for Local Buckling . . . . . 3745. Stiffness for Calculation of Required Strengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376

I2. Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3771. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3781a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3781b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3781c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3782. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3792a. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3792b. Compressive Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3792c. Tensile Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

I3. Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3801. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3801a. Effective Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3811b. Strength During Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3812. Composite Beams with Steel Headed Stud or

Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3812a. Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3852b. Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3872c. Composite Beams with Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 2d. Load Transfer between Steel Beam and Concrete Slab . . . . . . . . . . . . . 389

1. Load Transfer for Positive Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . 3892. Load Transfer for Negative Flexural Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

3. Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3924. Filled Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

I4. Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3941. Filled and Encased Composite Members . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3942. Composite Beams with Formed Steel Deck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

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TABLE OF CONTENTS 16.1-xxi


I5. Combined Flexure and Axial Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395I6. Load Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

1. General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4012. Force Allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4013. Force Transfer Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4033a. Direct Bearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4033b. Shear Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4033c. Direct Bond Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4034. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

I7. Composite Diaphragms and Collector Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405I8. Steel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4082. Steel Anchors in Composite Beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4092a. Strength of Steel Headed Stud Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4092b. Strength of Steel Channel Anchors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4112d. Detailing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4113. Steel Anchors in Composite Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

J. DESIGN OF CONNECTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415J1. General Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

1. Design Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4152. Simple Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4153. Moment Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4154. Compression Members with Bearing Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4165. Splices in Heavy Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4166. Weld Access Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4187. Placement of Welds and Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4198. Bolts in Combination with Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42010. High-Strength Bolts in Combination with Rivets . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

J2. Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4211. Groove Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4211a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4211b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4222. Fillet Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4222a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4222b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4223. Plug and Slot Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4283a. Effective Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4283b. Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4284. Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4285. Combination of Welds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4306. Filler Metal Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4317. Mixed Weld Metal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

J3. Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4321. High-Strength Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4322. Size and Use of Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4353. Minimum Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

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16.1-xxii TABLE OF CONTENTS


4. Minimum Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4355. Maximum Spacing and Edge Distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4356. Tension and Shear Strength of Bolts and Threaded Parts . . . . . . . . . . . 4357. Combined Tension and Shear in Bearing-Type Connections . . . . . . . . 4388. High-Strength Bolts in Slip-Critical Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . 43910. Bearing and Tearout Strength at Bolt Holes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44312. Wall Strength at Tension Fasteners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

J4. Affected Elements of Members and Connecting Elements . . . . . . . . . . . . . . 4441. Strength of Elements in Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4442. Strength of Elements in Shear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4443. Block Shear Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4444. Strength of Elements in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4465. Strength of Elements in Flexure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

J5. Fillers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447J7. Bearing Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447J8. Column Bases and Bearing on Conc