Behaviour of extended shear tab connections under combined axial and shear forces

The configuration of a shear tab connection depends greatly on the location and geometry of the supported and supporting structural members. In comparison to the short (conventional) shear tab, the long (extended) shear tab is considered as a more economical solution to join a simply supported beam to the web of a supporting girder or column. Despite a long history of use of the extended shear tab in the USA and Canada, both the American and Canadian steel design codes provide no design recommendation for extended shear tabs under combined axial and shear forces. The Steel Construction Manual of the American Institute of Steel Construction (AISC) provides a procedure for the design of extended shear tabs under gravity induced shear force, while the Handbook of Steel Construction of the Canadian Institute of Steel Construction (CISC) is silent. To address this shortcoming, a series of full-scale tests was performed in the Jamieson Structures Laboratory at the McGill University. The tested specimens consisted of two stiffened and four unstiffened extended shear tabs. These specimens varied in the number of vertical bolt lines and bolt rows, the bolt size, the depth and thickness of the shear plate, the offset of the bolt group from the face of the support, and the applied axial force. The test results shaped a baseline for validation of the finite element models and a subsequent parametric study. In addition to the various geometric parameters of the shear tab, the impact of the axial force with varied magnitude and direction was investigated for both unstiffened and stiffened configurations of the extended shear tab connection. Based on the experimental-numerical results, modifications to the current AISC procedure for the design of the extended shear tabs are introduced, and applied in the case of coupled axial and shear demands.La configuration d'une connexion de plaque de cisaillement dépend grandement de l'emplacement et de la géométrie des éléments de structure supportés et de supports. Comparée à la plaque de cisaillement courte (conventionnelle), la plaque de cisaillement longue (étendue) est considérée comme une solution plus économique pour joindre une poutre simplement supportée à l’âme d’une poutre ou d'une colonne de support. Malgré une longue histoire d'utilisation de la plaque de cisaillement étendue aux États-Unis et au Canada, les guides de conception en acier américains et canadiens n'offrent aucune recommandation de la conception pour les plaques de cisaillement étendues sous des forces axiales et de cisaillement combinées. Le manuel de la construction en acier par l’American Institute of Steel Construction (AISC) fournit une procédure pour la conception de plaques de cisaillement étendues sous les charges de cisaillement induites par la gravité, tandis que le manuel de la construction en acier par l’Institut canadien de la construction en acier (ICCA) reste silencieux. Pour combler cette lacune, une série de tests à grande échelle a été effectuée au laboratoire de structures Jamieson à l'Université McGill. Les spécimens testés constituaient de deux plaques de cisaillement étendues raidies et de quatre non-raidies. Ces spécimens variaient en nombre de lignes de boulons verticaux et de rangées de boulons, la taille des boulons, la profondeur et l'épaisseur de la plaque de cisaillement, le décalage du groupe de boulons de la face du support et la force axiale appliquée. Les résultats des tests ont servi à la validation de base des modèles d'éléments finis et à une étude paramétrique ultérieure. En plus des divers paramètres géométriques de la plaque de cisaillement, l'impact de la force axiale avec une amplitude et une direction variées a été étudié pour les configurations non-raidies et raidies de la connexion de plaque de cisaillement étendue. Fondé sur les résultats expérimentaux et numériques, des modifications de la procédure actuelle de l’AISC pour la conception des plaques de cisaillement étendues sont introduites, et appliquées dans le cas de demandes axiales et de cisaillement couplées