Block shear rupture strength (AISC Eq J4-5):
Gross shear length = ( 1.5 + 3 + 3 = 7.5 \text{ in} ) (from edge to last bolt). Net shear length = ( 7.5 - 2.5 \times d_h = 7.5 - 2.5 = 5.0 \text{ in} ) (since 2.5 holes along shear path? Actually 2.5 holes for two lines? Need precise – typical simplified: net shear area = ( (7.5 - 2.5*(1.0))*0.5 = 2.5 \text{ in}^2 ) per plane, two planes = 5.0 in²).
Check alternative staggered path through first hole in one leg then to hole in opposite leg? For L4×4, gage between legs (distance from back of one leg to center of holes in other leg) ≈ 2.5 in (AISC gage for angles). But given gage = 2.0 in, stagger term: ( s^2/(4g) = 3^2/(4 2) = 9/8 = 1.125 ). For one diagonal path: ( A_n = A_g - 2 (d_h t) + (1.125 t) ) = ( 3.75 - 1.0 + 0.5625 = 3.3125 \text{ in}^2 ) → larger than 2.75, so critical net area = 2.75 in².
Assume failure path: tension on net area across the end row, shear on two net areas along both sides of bolt group. solution manual steel structures design and behavior
Thickness ( t = 0.5 \text{ in} ). Two hole diameters in the failure path (assuming worst path goes through both holes in the same leg – check path 1-2-3).
This manual provides detailed step-by-step solutions for end-of-chapter problems. Solutions follow the AISC Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360) – current edition. References to provisions (e.g., Section D2, Table D3.1) refer to the AISC Specification. Chapter 2: Tension Members Problem 2.17 (Sample Problem)
Given edge distance = assume 1.5 in (standard), spacing = 3 in, hole diameter = 1 in, thickness = 0.5 in. Block shear rupture strength (AISC Eq J4-5): Gross
So ( R_n = 191 \text{ kips} ) (lower governs). This is much higher than tensile fracture or yielding – thus block shear does not control.
[ A_{gv} = 2 \times ( \text{shear length along bolt line}) \times t = 2 \times 7.5 \times 0.5 = 7.5 \text{ in}^2 ] [ A_{nv} = A_{gv} - 2 \times (2.5 \times d_h \times t) \quad \text{(2.5 holes per shear plane)} = 7.5 - 2 \times (2.5 \times 1.0 \times 0.5) = 7.5 - 2.5 = 5.0 \text{ in}^2 ] [ A_{nt} = ( \text{gage} - d_h) \times t = (2.0 - 1.0) \times 0.5 = 0.5 \text{ in}^2 ]
[ A_n = A_g - \sum (d_h \cdot t) + \sum \left( \frac{s^2}{4g} \cdot t \right) ] Need precise – typical simplified: net shear area = ( (7
For L4×4×½: ( \bar{x} = 1.13 \text{ in} ) (from AISC Manual). Length of connection ( L ) = distance between first and last bolt = 2 pitches = 6 in.
Yielding: LRFD 121.5 kips, ASD 80.8 kips Fracture: LRFD 97.1 kips, ASD 64.8 kips →
LRFD: ( \phi_t = 0.75 ) → ( P_d = 0.75 \times 129.5 = 97.1 \text{ kips} ) ASD: ( \Omega_t = 2.00 ) → ( P_a = 129.5 / 2.00 = 64.8 \text{ kips} )
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