bài tập thép lớp 57xd3 đại học xây dựng

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP Bài số 1 Cho dầm liên tục hai nhịp đều nhau chịu tải trọng tĩnh phân bố đều như hình vẽ.. Bài số 2 Cho một thanh thép chịu nén đúng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH THÉP GỖ

BÀI TẬP VỀ NHÀ

MÔN KẾT CẤU THÉP

PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN

THÁNG 4/2014

CHƯƠNG 1

VẬT LIỆU

VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP

Bài số 1

Cho dầm liên tục hai nhịp đều nhau chịu tải trọng tĩnh phân bố đều như hình vẽ

Biết:

- Dầm được chế tạo từ thép CCT34 có tl=2000 daN/cm2, c=2400 daN/cm2

- Khoảng cách giữa hai gối dầm: L=9m

- Dầm tổ hợp hàn tiết diện chữ I có: hai bản cánh -12300mm, bản bụng -8500mm

- Tải trọng tập trung giữa mỗi nhịp: P

Hãy xác định lực P trong 2 giai đoạn làm việc sau đây của dầm và so sánh:

- Thớ biên của dầm đạt tới ứng suất tỉ lệ, toàn bộ tiết diện dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi

- Khi trong dầm xuất hiện các khớp dẻo, toàn bộ các thớ của tiết diện dầm tại vị trí khớp dẻo đạt tới ứng suất chảy, dầm bị phá hoại do chuyển sang hệ cơ cấu

Giả thiết fằng trong quá trình chịu tải trọng dầm được đảm bảo ổn định tổng thể và ổn định cục bộ và bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt đến sự phát triển biến dạng dẻo tại các khớp dẻo

Bài số 2

Cho một thanh thép chịu nén đúng tâm tiết diện hình chữ nhật 50100mm; thanh dài 1,6m; liên kết khớp hai đầu theo cả hai phương

Biết: - Thanh thép được làm từ vật liệu thép CCT38n có: f =2400daN/cm2; E = 2,06.106 daN/cm2

Hãy xác định lực tới hạn và ứng suất tới hạn theo hai cách:

- Theo công thức của Euler

- Theo công thức của tiêu chuẩn Kết cấu thép TCXDVN 338:2005

So sánh và giải thích sự khác nhau của các giá trị tìm được

CHƯƠNG 2

LIÊN KẾT

Bài số 1

Xác định khả năng chịu lực dọc trục N của liên kết hàn đối đầu xiên góc như hình vẽ Biết:

- Vật liệu thép có fu=3450 daN/cm2, f =2100 daN/cm2

- Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường; hệ số đklv c = 1

Bài số 2

Kiểm tra sự làm việc của liên kết dùng đường hàn góc cạnh chịu mô men M=35 kNm như hình vẽ

Biết: - Vật liệu thép có fu=3450 daN/cm2 , f=2100 daN/cm2

- Que hàn N46 hf =6mm, kiểm tra bằng phương pháp thường; hệ số đklv c

= 1

Bài số 3

Thiết kế mối nối cho hai bản thép có tiết diện 30012mm, chịu mômen M=14kNm theo hình thức ghép chồng và dùng đường hàn góc đầu

Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2

- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường

Bài số 4

Tính toán và vẽ liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc đầu giữa hai bản thép có cùng tiết diện 20012, chịu đồng thời mômen và lực cắt: M=6,3KNm; Q=130KN

Biết: - Thép CT3 có f=2100 daN/cm2

; fu=3450 daN/cm2

- Que hàn N46, hàn tay, hệ số điều kiện làm việc c=1

Bài số 5

Thiết kế liên kết hai thép góc 2L1008 vào bản mã như hình vẽ

Biết: - Thép góc và bản mã được làm từ thép hợp kim thấp 15XCH có f y=3300 daN/cm2;

fu=4650 daN/cm2

- Diện tích của một thép góc: A=15,6 cm2

- Loại que hàn tự chọn, phương pháp hàn tay

- Lực tác dụng N=90 tấn

N

1

1

N

1-1

Bài số 6

Thiết kế mối nối cho hai bản thép có tiết diện 26014mm, chịu lực kéo dọc trục N=490kN theo hình thức liên kết phẳng có hai bản ghép và bulông thường làm từ thép có độ bền lớp 4.6; đường kính 16mm; đường kính lỗ 18mm

Biết: - Vật liệu thép có f u =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2

CHƯƠNG 3

DẦM THÉP Bài số 1

Cho hệ dầm đơn giản có các dầm chính là dầm tổ hợp hàn đặt song song và cách nhau 4.5m; dầm chính liên kết khớp với gối tựa; nhịp dầm L=10m Hệ dầm đỡ sàn công tác, tải trọng tiêu chuẩn trên sàn công tác được lấy như sau:

- Tĩnh tải: 2.5 T/m2

- Hoạt tải: 0.5 T/m2

- Hệ số vượt tải tương ứng: Qg=1.1; Q p=1.2

Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT38s2 có f =2150 daN/cm2, f =1250 daN/cm2,

- Cho chiều cao tối đa của dầm theo yêu cầu kiến trúc là: hmax=1.6m, độ võng tương đối cho phép là

400

1

; Hãy xác định chiều cao hợp lý của dầm

Bài số 2

Cho hệ dầm thép định hình dạng chữ I nhịp 6m đỡ bản sàn, đặt cách nhau 3m, hai đầu liên kết khớp với gối tựa Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn gồm tĩnh tải gc

=9kN/m2 (hệ số vượt tải Qg = 1,1); hoạt tải pc = 2kN/m2 (hệ số vượt tải Qp = 1,2)

Hãy chọn tiết diện dầm; Biết:

- Độ võng cho phép của dầm [/l] = 1/400, chiều cao hmax không hạn chế Bỏ qua trọng lượng dầm

- Vật liệu thép có f u =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2, f v =1200 daN/cm2

Bài số 3

Thiết kế tiết diện dầm thép đơn giản nhịp L=10m, tiết diện tổ hợp hàn từ 3 bản thép, chịu tải trọng quy về phân bố đều trên dầm qtc=75 kN/m; hệ số vượt tải trung bình ntb=1,2

Biết: - Vật liệu thép có f u = 3450 daN/cm2, f = 2100 daN/cm2; E=2,1.106 daN/cm2

- Chiều cao hmax không hạn chế; tw=10mm; [/l]=1/400

- Cho bản sàn liên kết liên tục với cánh trên của dầm

Bài số 4

Kiểm tra bền dầm thép đơn giản có tiết diện thay đổi tại vị trí x =L/6, nhịp L=12m (dùng đường hàn đối đầu xiên góc với góc =45o để liên kết các bản cánh), tải trọng phân bố đều q=12T/m

Biết: - Thép CCT38 có f =2100daN/cm2, f v =1200daN/cm2 hệ số điều kiện làm việc c =1

200 380

8

8

Bài số 5

Cho hệ dầm thép tổ hợp hàn nhịp L=14m đỡ bản sàn trong đó các dầm đặt cách nhau 3m, hai đầu liên kết khớp với gối tựa Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn gồm tĩnh tải (bao gồm cả trọng lượng bản thân dầm) gc = 25 kN/m2 (hệ số vượt tải Qg = 1,1); hoạt tải pc = 6 kN/m2 (hệ số vượt tải Qp = 1,2) Tiết diện dầm gồm bản bụng 125010mm và hai bản cánh 45020mm Thiết kế đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng dầm

Biết: - Vật liệu thép có f u = 3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2

- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường

Bài số 6

Cho dầm tổ hợp hàn nhịp L=12m, tải trọng tính toán tác dụng tĩnh q =11 T/m, tiết diện

ngang của dầm gồm hai bản cánh - 20380, bản bụng - 101160

Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm trong hai trường hợp sau:

- Không có dầm phụ kê lên cánh nén của dầm;

- Có ba dầm phụ kê lên cánh nén của dầm và chia nhịp dầm thành bốn khoảng đều nhau

Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT38 có f =2100 daN/cm2

; E=2,1.106 daN/cm2

Bài số 7

Cho dầm liên tục hai nhịp đều nhau chịu tải trọng tĩnh phân bố đều như hình vẽ

Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT3s2 có f =2150 daN/cm2

, f v =1250 daN/cm2, E=2.06106 daN/cm2

- Khoảng cách giữa hai gối dầm L=9m

- Dầm tổ hợp hàn tiết diện chữ I có: hai bản cánh tiết diện -14350mm, bản bụng tiết diện -81000mm

- Tải trọng tĩnh phân bố đều: q =10000 daN/m

Hãy kiểm tra ổn định cục bộ của dầm và thiết kế gia cường nếu dầm bị mất ổn định cục

bộ

Bài số 8

Cho dầm tổ hợp hàn nhịp L=12m tựa lên cột thép, tải trọng tính toán quy về phân bố đều trên dầm là qtt=200 kN/m Tiết diện dầm gồm: bản bụng tiết diện -110010; hai bản cánh tiết diện -32020mm; sườn gối ở mút đầu dầm -32012mm

Vẽ và kiểm tra sự làm việc của sườn gối dầm

Biết: - Vật liệu thép có f u =3450 daN/cm2; f =2100 daN/cm2; E=2,1.106 daN/cm2

CHƯƠNG 4

CỘT THÉP Bài số 1

Thiết kế cột đặc chữ I chịu nén đúng tâm N = 300T, cột cao H=8m, liên kết ngàm với móng và khớp cố định ở đỉnh cột theo mọi phương

Biết: - Vật liệu thép CCT38 có f =2100daN/cm2

; f v =1200daN/cm2; E = 2,06.106daN/cm2

- Hệ số điều kiện làm việc c =1

Bài số 2

Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột thép fỗng bản giằng cao 10m, liên kết hai

đầu là khớp theo cả hai phương Cột có tiết diện là hai thép [36, đặt cách nhau 450mm tính

từ mặt ngoài, các bản giằng có tiết diện 25010mm, đặt cách nhau 1000mm từ trục đến trục

Biết: - Vật liệu thép có f u =3450 daN/cm2 ; f =2100 daN/cm2

- Các đặc trưng hình học của thép [36:

+ Diện tích tiết diện A = 53,4cm2

+ Mômen quán tính đối với trục x song song với cánh Ix = 10820 cm4

+ Mômen quán tính đối với trục y song song với bụng Iy = 513 cm4

+ Bán kính quán tính đối với trục x song song với cánh ix = 14,2cm

+ Bán kính quán tính đối với trục y song song với bụng iy = 3,1cm

+ Khoảng cách từ trọng tâm đến cạnh ngoài của bụng zo = 2,68cm

Bài số 3

Kiểm tra tiết diện cột rỗng chịu nén đúng tâm như hình vẽ

Biết: - Lực tác dụng N=1300kN,

- Cột liên kết khớp theo hai phương có H=5,5m

- Tiết diện cột như hình vẽ với thép hình [30 có :

+ Diện tích tiết diện A0=40,5 cm2

+ Mô men quán tính đối với trục x-x song song với cánh Ix0=5810 cm4

+ Mô men quán tính đối với trục y-y song song với bụng Iy0=327 cm4

+ Bán kính quán tính ix0=12cm

+ Bán kính quán tính iy0=2,84cm

- Vật liệu thép f =2100 daN/cm2

Bài số 4

Thiết kế chi tiết chân cột đặc liên kết khớp với móng, tiết diện chữ I tổ hợp hàn như hình

vẽ, chịu lực nén đúng tâm N=2500 kN

Biết: - Vật liệu thép có f =2100 daN/cm2; E=2,1106 daN/cm2

- Bê tông móng mác 250# có Rn=110 daN/cm2

CHƯƠNG 5

DÀN THÉP Bài số 1

Cho mặt bằng nhà xưởng không có cầu trục có nhịp L=15m, chiều dài nhà B1=36m, bước khung B=3,6m; mái lợp tôn, dàn mái liên kết khớp với cột khung Cột cao H=6m tính từ mặt móng đến đỉnh cột

Yêu cầu: - Chọn sơ đồ hệ thanh bụng cho dàn

- Vẽ sơ đồ khung ngang

Bài số 2

Cho dàn thép dạng hình thang có mái lợp bằng panel loại 1,56m; nhịp dàn L=27m; dàn liên kết cứng với cột

Yêu cầu: - Vẽ sơ đồ hình dạng dàn hợp lý

- Hãy chọn thanh bụng xiên thứ 3 tính từ đầu dàn

Biết: - Vật liệu thép CCT3s2 có f =2400 daN/cm2

- Lực nén trong thanh N=-30400 daN

- Bản mã dày 14mm

Bài số 3

Xác định khả năng chịu lực của thanh xiên đầu dàn, có tiết diện tạo bởi hai thép góc

1259010

Biết: - Chiều dài tính toán L

Bài số 4

Thiết kế nút trung gian cho nút dàn có sơ đồ như hình vẽ bao gồm các thanh: thanh cánh trên T1, T2 tiết diện 2L18011010 (ghép cạnh dài), nội lực T1 = 2655 daN và T2 =

97853 daN; thanh bụng X1 có tiết diện 2L1609012 (ghép cạnh nhỏ), nội lực X1 =

72806 daN; thanh bụng X2 có tiết diện 2L1107, nội lực X2 = 52652 daN Nút dàn chịu một lực tập trung P = 11065 daN, độ dốc thanh cánh trên là 10%

Biết: - Chiều dày bản mã tbm=14 mm

- Vật liệu thép có f u =3450 daN/cm2 ; f =2100 daN/cm2

- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường

Bài số 5

Tính toán và cấu tạo nút dàn (như hình vẽ) bao gồm các thanh: hai thanh cánh trên T1 tiết diện 2L18011010 (ghép cạnh dài), nội lực T1 = 980kN và T2 tiết diện 2L18010, nội lực T2 = 1200kN; hai thanh bụng X1 tiết diện 2L1107, nội lực X1 = 400kN, X2 tiết diện 2L505, nội lực X2 = 250kN Bản mã dày 14mm Nút dàn chịu một lực tập trung P = 125kN, độ dốc thanh cánh trên là 10%

Biết: - Vật liệu thép có f u=3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2

Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường