Les plaques de cisaillement sont largement utilisées en tant que connexions de cisaillement simple dans la construction de structures en acier. Ces connexions prennent la forme d'une unique plaque soudée à une colonne ou une poutre. Pendant le montage, la poutre est mise en place et reliée à la plaque de cisaillement en utilisant des boulons. Dans certains cas, l'excentricité du groupe de boulons sur la face de l'élément de support (soit la colonne soit la poutre) doit être augmentée à cause de l'encombrement à proximité de la face d'appui ou à des fins de constructibilité. Dans ce cas, la plaque de cisaillement est considérée comme «étendue» (l'alternative étant classique). Le manuel de la construction en acier par l'Institut canadien de la construction en acier (ICCA) et celui par l'Institut américain pour la construction en acier (IACA) incluent tous les deux des plaques de cisaillement conventionnelles déjà préconçues. Les résistances en cisaillement ont été établies à l'aide de la méthode de L'IACA [confirmée par les tests de Astaneh et al. (1989)]. Contrairement au Manuel de l'ICCA, le Manuel IACA comprend une méthode de conception pour les configurations étendues, qui est principalement basée sur la recherche ci-dessus.Cette recherche vise à vérifier l'exactitude dans la prédiction de la résistance au cisaillement de connexions étendues en utilisant une méthode modifiée, combinant celle des Manuels de l'ICCA et de l'IACA. La résistance au cisaillement de 12 connexions étendues représentatives a été prédite à l'aide de cette méthode modifiée et comparée à celle mesurée par des tests à grande échelle. Quatre plaques de cisaillements étendues utilisées comme connexions poutre-colonne et huit pour des connexions poutre-poutre ont été conçues et testées dans le laboratoire de structures de génie civil Macdonald.Deux tests poutre-colonne furent régis par flexion suivi par le déchirement de la soudure. Les soudures ont été réalisées, comme spécifié dans la méthode de conception IACA, à 5/8èmes de l'épaisseur de la plaque (ce qui suppose un acier soudable de 345MPa avec des électrodes E49). L'auteur recommande de dimensionner les soudures en utilisant une équation de conception qui prend en compte la contrainte de rendement probable de l'acier. Deux tests ont abouti à un voilement plastique sur le bord inférieur de la plaque de cisaillement. La méthode de conception de l'IACA indique que la résistance de voilement doit être calculé en utilisant deux modèles : i ) flambement par torsion latérale ou ii ) un flambement classique conservateur. Les résistances au voilement local mesurées pour les deux tests ont été mieux prédites par ce dernier, et ce, de manière significative.Les tests sur les connexions poutre-poutre ont révélés que deux états limites doivent être pris en compte dans la méthode de conception : i) un flambement biaxial sur toute la hauteur de la plaque de cisaillement étendue, et ii) une déformation localisée de l'âme et de la semelle de la poutre de support. Des équations sont proposées pour la conception dans ces deux états limites.

Shear tab, or single-plate, connections are widely used as simple shear connections in the construction of steel structures. These connections take the form of a single plate shop welded to a supporting column or girder. During erection, the supported beam is moved into place and connected to the shear tab using bolts. In some cases, the eccentricity of the bolt group to the face of the supporting member must be increased due to congestion near the support face or for constructability. In this case, the shear tab connection is considered “extended” (the alternative being conventional). The Canadian Institute of Steel Construction (CISC) Handbook of Steel Construction and the American Institute for Steel Construction (AISC) Steel Construction Manual both include pre-designed conventional shear tab connections, the shear resistances of which were computed using the AISC design method [confirmed through testing by Astaneh et al. (1989)]. In addition, the AISC Manual includes a design method for extended configurations.This research aims to verify the accuracy in predicting the shear resistance of extended shear tab connections using a modified method, combining that of CSA S16-09 (2009), the CISC Handbook (2010), and the AISC Manual (2010). The shear resistances of 12 representative shear tab connections were predicted using said method and compared with the measured resistances found through full-scale testing. Four beam-to-column and eight beam-to-girder extended shear tab connections were tested in the Macdonald Engineering Jamieson Structures Laboratory at McGill University. Two of the four beam-to-column tests were governed by flexural tearing of the weld. The welds were sized, as specified in the AISC design method, at 5/8ths of the plate thickness (which assumes 345MPa steel welded with E49 electrodes). This author recommends the welds be sized using a design equation that takes into account the probable yield stress of the steel. The other two beam-to-column tests resulted in plastic local buckling of the bottom edge of the shear tab. The AISC design method allows for the buckling resistance to be calculated using two models: i) lateral torsional buckling or ii) a conservative classical plate buckling. The measured buckling resistances for both tests were significantly better predicted by the latter model. The beam-to-girder tests revealed that two limit states should be accounted for in the design method: i) biaxial buckling of full-height connections, and ii) localized deformation of the supporting girder web and flange for partial-height connections. Design equations are proposed for both of these limit states.

Rogers, Colin Andrew (Internal/Supervisor)