| A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Daniel | |||||||||||||||||||||||||
2 | PROJECT : | PAGE : | ||||||||||||||||||||||||
3 | Tian Li | CLIENT : | DESIGN BY : | |||||||||||||||||||||||
4 | JOB NO. : | DATE : | REVIEW BY : | |||||||||||||||||||||||
5 | Seismic Design for Special Moment Resisting Frames Based on AISC Seismic - LRFD | |||||||||||||||||||||||||
6 | ||||||||||||||||||||||||||
7 | INPUT DATA & DESIGN SUMMARY | |||||||||||||||||||||||||
8 | COLUMN SECTION | = > | W14X426 | |||||||||||||||||||||||
9 | A | d | tw | bf | tf | Sx | Ix | rx | ry | Zx | k | |||||||||||||||
10 | 125 | 18.7 | 1.88 | 16.70 | 3.04 | 706 | 6600 | 7.27 | 4.35 | 869 | 3.63 | |||||||||||||||
11 | BEAM SECTION | = > | W36X150 | |||||||||||||||||||||||
12 | A | d | tw | bf | tf | Sx | Ix | rx | ry | Zx | k | |||||||||||||||
13 | 44.2 | 35.9 | 0.63 | 12.00 | 0.94 | 504 | 9040 | 14.30 | 2.47 | 581 | 1.69 | |||||||||||||||
14 | ||||||||||||||||||||||||||
15 | STRUCTURAL STEEL YIELD STRESS | Fy = | 50 | ksi | THE SMRF DESIGN IS ADEQUATE. | |||||||||||||||||||||
16 | THE FACTOR GRAVITY LOAD ON THE BEAM | wu = | 0.25 | klf | (Continuity column stiffeners 1 x 8 | |||||||||||||||||||||
17 | THE FACTOR AXIAL LOAD ON THE COLUMN | Pu = | 800 | kips | with 3/4" fillet weld to web & CP to flanges. | |||||||||||||||||||||
18 | BEAM LENGTH BETWEEN COL. CENTERS | L = | 30 | ft | A doubler plate is not required. ) | |||||||||||||||||||||
19 | AVERAGE STORY HEIGHT OF ABOVE & BELOW | h = | 12 | ft | ||||||||||||||||||||||
20 | REDUCED SECTION DIMENSIONS | a = | 7 | in, [0.5~0.75bf] | ||||||||||||||||||||||
21 | b = | 25 | in, [0.65~0.85db] | |||||||||||||||||||||||
22 | c = | 2.5 | in, [ < 0.25bf] | |||||||||||||||||||||||
23 | ANALYSIS | r = (4c2 + b2 ) / 8c = | 32.5 | in | ||||||||||||||||||||||
24 | Sh = dc/2 + a + b/2 = | 28.9 | in | |||||||||||||||||||||||
25 | ||||||||||||||||||||||||||
26 | CHECK BEAM LOCAL BUCKLING LIMITATIONS (AISC Seiemic 02 Tab. I-8-1) | |||||||||||||||||||||||||
27 | bf / (2tf ) = | 6.38 | < | 0.3 (Es / Fy)0.5 = | 7.22 | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||
28 | [ 52 / (Fy)0.5 for AISC Seismic 97, Tab. I-9-1] | |||||||||||||||||||||||||
29 | Where | Es = | 29000 | ksi | ||||||||||||||||||||||
30 | h / tw = | 52.03 | < | 2.45 (Es / Fy)0.5 = | 59.00 | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||
31 | [ 418 / (Fy)0.5 for FEMA Sec. 3.3.1.2] | |||||||||||||||||||||||||
32 | CHECK COLUMN LOCAL BUCKING LIMITATIONS (AISC Seiemic 02 Tab. I-8-1) | |||||||||||||||||||||||||
33 | bf / (2tf ) = | 2.75 | < | 0.3 (Es / Fy)0.5 = | 7.22 | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||
34 | [ 52 / (Fy)0.5 for AISC Seismic 97, Tab. I-9-1] | |||||||||||||||||||||||||
35 | h / tw = | 6.09 | < | { | 3.14(Es/Fy)0.5(1-1.54Pu/fbPy) = | N/A | , for Pu/fbPy < 0.125 | |||||||||||||||||||
36 | [ 520 / (Fy)0.5(1-1.54Pu/fbPy) for AISC Seismic 97, Tab. I-9-1] | |||||||||||||||||||||||||
37 | 1.12(Es/Fy)0.5(2.33-Pu/fbPy) = | 59.01 | , for Pu/fbPy > 0.125 | |||||||||||||||||||||||
38 | { MAX[ 191 / (Fy)0.5(2.33-Pu/fbPy) , 253 / (Fy)0.5] for AISC Seismic 97, Tab. I-9-1} | |||||||||||||||||||||||||
39 | [Satisfactory] | Where | fb = | 0.9 | , Py = FyA = | 6250 | kips | |||||||||||||||||||
40 | ||||||||||||||||||||||||||
41 | CHECK BEAM - COLUMN RATIO REQUIREMENT (AISC Seiemic 02 Sec. 9.6, Pg. 16) | |||||||||||||||||||||||||
42 | SMpc* / (SMpb* ) = | 2.50 | > | 1.00 | [Satisfactory] | |||||||||||||||||||||
43 | Where | SMpc* = SZc (Fyc - Pu / Ag ) = | 6315 | ft-kips | ||||||||||||||||||||||
44 | SMpb* = S(MRBS + Mv) = | 2528 | ft-kips, at center of column | |||||||||||||||||||||||
45 | Mv = VRBS Sh = [2MRBS /(L-2Sh)+wu(L-2Sh)/2] Sh= | 427 | ft-kips | |||||||||||||||||||||||
46 | MRBS = CprRyFyb ZRBS = | 2196 | ft-kips | |||||||||||||||||||||||
47 | Ry = | 1.1 | (AISC Seiemic Tab. I-6-1) | |||||||||||||||||||||||
48 | ZRBS = Zb - 2c tf (d - tf) = | 417 | in3 | |||||||||||||||||||||||
49 | Cpr = | 1.15 | (FEMA Sec. 3.5.5.1) | |||||||||||||||||||||||
50 | ||||||||||||||||||||||||||
51 | CHECK BENDING MOMENT AT THE COLUMN FACE | |||||||||||||||||||||||||
52 | Mf = MRBS + [2MRBS / (L - 2Sh) + wu(L - 2Sh)/2] (a + b/2) | |||||||||||||||||||||||||
53 | = | 2485 | ft-kips | < | RyFyb Zb = | 2663 | ft-kips | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||
54 | ||||||||||||||||||||||||||
55 | CHECK CONTINUITY PLATE REQUIREMENT (FEMA Sec. 3.3.3.1) | |||||||||||||||||||||||||
56 | tcf = MIN{ bbf / 6 , 0.4[1.8bbf tbf (FybRyb) / (FybRyb)] 0.5 }= | 1.80 | in | < | actual tcf | |||||||||||||||||||||
57 | (The continuity plates may not be required.) | |||||||||||||||||||||||||
58 | tst = tbf for interior connection, or (tbf /2) for exterior connection = | 0.94 | in, | USE | 1.00 | in, ( 1 in ) | ||||||||||||||||||||
59 | bst = | 8 | in | < | 95 / (Fyst )0.5 tst = | 15.83 | in, (LRFD Sec. K1.9) | |||||||||||||||||||
60 | [Satisfactory] | |||||||||||||||||||||||||
61 | fcPn,st = fcFcr A = | 788.2 | kips | |||||||||||||||||||||||
62 | Where | fc = | 0.85 | hst = dc - 2k = | 11.4 | |||||||||||||||||||||
63 | K = | 0.75 | K hst / rst < 200 | (LRFD B2) | [Satisfactory] | |||||||||||||||||||||
64 | I = tst (2bst + twc) 3 / 12 = | 383 | in4 | lc = | 0.025 | (LRFD E2-4, Pg 6-47) | ||||||||||||||||||||
65 | A = 2bsttst + 25(twc) 2 = | 26 | in2 | Fcr = | 35.99 | ksi (LRFD Sec.E2, Pg 6-47) | ||||||||||||||||||||
66 | rst = ( I / A )0.5 = | 3.86 | in | |||||||||||||||||||||||
67 | Pu,st = Ryb Fyb bfb tfb = | 620.4 | kips | < | fcPn,st | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||
68 | (Cont'd) | |||||||||||||||||||||||||
69 | The best fillet weld size (LRFD Sec.J2.2b) | |||||||||||||||||||||||||
70 | w = | 3/4 | in | > wMIN = | 5/16 | in | ||||||||||||||||||||
71 | < wMAX = | 15/16 | in | |||||||||||||||||||||||
72 | [Satisfactory] | |||||||||||||||||||||||||
73 | The required weld length between A36 continuity plates and column web (FEMA Fig 3-6) | |||||||||||||||||||||||||
74 | Lw = 0.6tstLnstFy / [(2) f Fw (0.707 w)] | = (1 x 8.4) x 36 / [(2) 0.75 (0.6x70)(0.707x3/4)] = | 3.86 | in | ||||||||||||||||||||||
75 | Where | Lnet = dc - 2(kc + 1.5) = | 8.4 | < | 2(Lnet -0.5) | [Satisfactory] | ||||||||||||||||||||
76 | (Use complete joint penetration groove welds between continuity plates & column flanges.) | |||||||||||||||||||||||||
77 | ||||||||||||||||||||||||||
78 | CHECK PANEL ZONE THICKNESS REQUIREMENT (AISC Sec. 9.3 & FEMA Sec. 3.3.3.2) | |||||||||||||||||||||||||
79 | tReqD = MAX (t1, t2) = | 1.04 | in | |||||||||||||||||||||||
80 | t1 = Cy Mc (h - db ) / [0.9 (0.6) Fyc Ryc dc (db - tfb) h] = | 1.04 | in | |||||||||||||||||||||||
81 | Where | Cy = Sb / (Cpr ZRBS) = | 0.88 | |||||||||||||||||||||||
82 | Sb = 2Ib / db = | 424 | in2 | |||||||||||||||||||||||
83 | Ib = Ix - (2 c tfb)(0.5db - 0.5tfb)2 = | 7604 | in4 | |||||||||||||||||||||||
84 | Mc = SMpb* = | 2528 | ft-kips | |||||||||||||||||||||||
85 | t2 = (dz + wz ) / 90 = (db -2tst + dc - 2k) / 90 = | 0.50 | in | 12 | ||||||||||||||||||||||
86 | ||||||||||||||||||||||||||
87 | Since twc = | 1.88 | in | > | tReqD , a doubler plate is | |||||||||||||||||||||
88 | not required. | |||||||||||||||||||||||||
89 | ||||||||||||||||||||||||||
90 | ||||||||||||||||||||||||||
91 | ||||||||||||||||||||||||||
92 | Techincal References: | |||||||||||||||||||||||||
93 | 1. FEMA 350: "Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-frame Buildings.", SAC Joint Venture, 2000. | |||||||||||||||||||||||||
94 | 2. Alan Williams: "Seismic and Wind Forces, Structural Design Examples", International Code Council, 2003. | |||||||||||||||||||||||||
95 | 3. SEAOC: "2000 IBC Structural/Seismic Design Manual - Volume 3", International Code Council, 2003. | |||||||||||||||||||||||||
96 | 4. AISC: "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings", American Institute of Steel Construction, May 1, 2002. | |||||||||||||||||||||||||
97 | ||||||||||||||||||||||||||
98 | ||||||||||||||||||||||||||
99 | ||||||||||||||||||||||||||
100 | ||||||||||||||||||||||||||