Behaviour of single and double row shear tab connections and weld retrofits

The use of shear tabs continues to be one of the most popular methods of connecting steel beams to columns or girders. The current design procedure for shear tab connections in the 2010 CISC Handbook of Steel Construction is based on research conducted in the late 1980s. Some of the tabulated design values in the Handbook are based partly on outdated resistance factors and clauses. The CISC design method is also limited in its applicability; it applies only for shear tabs having a single row of seven bolts or less. Consequently, an up to date design procedure applicable to single and double row bolted shear tab connections featuring up to ten bolts per row is proposed by the author for use in Canada. In order to gain a better understanding of the behaviour of shear tab connections, sixteen full-scale tests were conducted using three different sized test beams. Connections varied in size from one row of three bolts to two rows of ten bolts. Six bolted connections and ten retrofit weld tests were conducted as there was a demand for information on retrofit welds from the consulting engineering community. Shear tab weld retrofits are often performed on construction sites when members are damaged or when detailing errors cause misalignments between bolts and holes. The tests on weld retrofits shear tab connections sought to determine whether they possessed sufficient ductility to accommodate the rotation demand and to establish the loads that these welded connections could withstand. The weld retrofit connections did reach the targeted rotations and did resist at least the same loads as their corresponding bolted connections were predicted to resist. The welded and bolted connections behaved differently in terms of the onsets of flexural and shear yielding. This behaviour was consistent for all test beam sizes for both single and double row tests. Weld retrofit connections tended to outperform their bolted counterparts in double row tests. The opposite was true in single row tests.L'utilisation des plaques de cisaillement continue d'être l'une des méthodes les plus populaires pour connecter des poutres en acier aux colonnes ou aux poutres-maîtresses. La démarche de conception des assemblages avec plaques de cisaillement proposée par le CISC (2010) Handbook of Steel Construction est basée sur des recherches menées dans les années 1980. Le Handbook offer des tableaux de valeurs de capacité de connexion type basées en partie sur des facteurs de résistance et des clauses désuets. La méthode de conception du CISC (2010) est également limitée en application, car elle ne s'applique que sur les plaques de cisaillement ayant une seule rangée d'un maximum de sept boulons. En conséquence, une procédure de conception mise à jour, et applicable aux plaques de cisaillement avec une ou deux rangées boulonnés comportant jusqu'à dix boulons par rangée est proposé par l'auteur. Afin de mieux comprendre le comportement des assemblages avec des plaques de cisaillement, seize essais en grandeur réelles ont été réalisées en utilisant des poutres de trois grandeurs différentes. Les configurations des assemblages ont été variées d'une plus petite rangée de trois boulons à une plus grande ayant deux rangées de dix boulons. Six assemblages boulonnés ont été testés. En plus, dix autres assemblages munis de soudures de réparation ont été éprouvés, pour répondre aux besoins exprimés par des bureaux de génie-conseil. Des soudures réparatoires sur des plaques de cisaillement sont souvent effectuées sur chantier au cas où les membrures sont endommagées, ou quand les trous à boulons de la plaque et ceux de la poutre ne s'alignent pas suite à des erreurs de détaillage ou de fabrication. Les essais sur les soudures réparatoires visent à déterminer si ces soudures possèdent une ductilité pour permettre une rotation suffisante au niveau des assemblages. Ils ont aussi été utilisés pour déterminer les charges maximales que ces assemblages soudés peuvent supporter. Les assemblages avec soudures de réparation ont atteint les rotations ciblées et ont au moins résisté aux mêmes charges pour lesquelles les assemblages boulonnés sont conçus. Les assemblages soudés et boulonnés ont montrés des comportements différents vis-à-vis du commencement de plastification en flexion et en cisaillement. Ce même comportement est observé pour les poutres de toutes grandeurs, ainsi que dans les connexions avec rangées simples ou doubles. Parmi les assemblages avec rangées doubles, les assemblages ayant des soudures réparatoires avaient tendance à résister à plus de charge que les assemblages boulonnés. L'inverse est vrai quant aux assemblages ayant des rangées simples