Bài tập Kết cấu thép Chơng A Liên kết hàn I Bài toán kiểm tra Kiểm tra cấu kiện đợc nối từ thép có tiết diện 300x10 (mm) 260x12 (mm) ghép chồng lên đoạn 250 mm, liên kết đờng hàn góc cạnh có h f = 10 mm lw = 250 mm Các thép sử dụng thép CCT38, que hàn N46, hàn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Cấu kiện chịu kéo tâm N = 60000 daN Hệ số điều kiện làm việc cÊu kiƯn γc =1 KiĨm tra cÊu kiƯn đợc ghép đối đầu từ thép có tiết diện 500x16 (mm), mối nối đợc thực ghép đờng hàn góc đầu (đờng hàn vuông góc với trục cấu kiện, phía liên kết có đờng) Bản ghép có tiết diện 500x9 , đờng hàn góc có hf = mm lw = 500 mm Các thép sử dụng thép CCT34, que hàn N42, hàn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Cấu kiện chịu kéo tâm N = 60000 daN Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 II Bài toán xác định liên kết Thiết kế (tính toán vẽ) liên kết hàn đối đầu hai thép có tiết diƯn 360x14mm chÞu lùc kÐo däc trơc N = 1050kN Biết: Thép CCT38, que hàn N46, hàn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Hệ số điều kiện làm việc liên kết c =1 Xác định chiều dài đờng hàn sống (lw1) đờng hàn mép (lw2) cđa liªn kÕt ghÐp chång mét thÐp gãc 180x12 víi thép dày t = 14 mm , chịu lực kÐo däc trơc tèi ®a ([N]) cđa thÐp gãc ThÐp gãc cã diÖn tÝch tiÕt diÖn A = 42,2 cm2, cờng độ tính toán f = 2250 daN/cm2 Đờng hàn góc có chiều cao tiết diện đờng hàn hf1=14 mm, hf2=10 mm ThÐp CCT38, que hµn N46, hµn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Hệ số điều kiện làm việc c = 0,75 Coi thép đủ khả chịu lực có kích thớc dài rông đủ để bố trí liên kết Thiết kế (tính toán vẽ) liên kết phẳng nối thép có tiết diện 400x10 chịu M=5000daNm Q=6000 daN Liên kết dùng đờng hàn góc đầu ghép, ghép tiết diện 400x6 Biết : Thép CCT38, que hàn N42, hàn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Hệ số điều kiện làm việc liên kết c =1 III Bài toán xác định khả Xác định lực dọc tối đa ([N] = ?) cấu kiện đợc nối từ thép có tiết diện 400x14 (mm) đặt đối đầu, nèi b»ng b¶n ghÐp cã tiÕt diƯn 360x8 (mm) đờng hàn góc cạnh có hf = mm, đờng hàn dài lw = 320 mm Thép CCT38, que hàn N46, hàn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Xác định lực dọc tối đa ([N] = ?) cấu kiện thép góc 220x150X12 Đầu liên kết chồng cạnh lớn thép góc vào thép đoạn 450 mm Bản thép có bề dày t = 14 mm Đờng hàn sống đờng hàn mép có chiều dài l w1 = 45 cm , lw2 = 35 cm , chiỊu cao tiÕt diƯn hf1 = 1,4 cm , hf2 = 1,2 cm ThÐp CCT38, que hµn N42, hµn tay, phơng pháp kiểm tra mắt thờng Hệ số điều kiƯn lµm viƯc cđa cÊu kiƯn γc =0,75 Coi thép đủ khả chịu lực có kích thớc dài rộng đủ để bố trí liên kết.s B Liên kết bu lông I Bài toán xác định liên kết Thiết kế (tính toán vẽ) liên kết nối chồng thép tiết diện 500x16 (mm) chịu kÐo däc trôc N = 125000 daN Mèi nèi dïng bu l«ng thêng cã fvb = 1600 daN/cm2, fcb = 3400 daN/cm2 Các thép dùng thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 (Liên kết thuộc loại không đối xứng) Xác định số lợng bu lông, bố trí bu lông kiểm tra thép liên kết nối thÐp tiÕt diƯn 500x14 (mm) chÞu kÐo däc trơc N = 75000 daN Mối nối dùng bu lông thờng ghép Các thép dùng thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 II Bài toán kiểm tra Vẽ hình kiểm tra liên kết bu lông thờng cấu kiƯn tõ b¶n thÐp tiÕt diƯn 600x14 (mm) ghÐp chồng lên đoạn 200 mm, chịu M = 7500 daN.m V = 15000 daN Liên kết gồm 14 bu lông thờng đờng kính d = 24 mm, lỗ bu lông d1 = 27 mm, xếp thành cột (vuông góc với trục cấu kiện) hàng (song song víi trơc cÊu kiƯn), cét c¸ch 80 mm, hàng cách 80 mm Các thép dùng thép CCT38, bu lông cấp độ bền 4.8 Hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lông b =0,9 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 (Xem nh thép đà đợc kiểm tra đảm bảo yêu cầu chịu lực) Vẽ hình kiểm tra liên kết bu lông thép liên kết nối thép tiÕt diƯn 500x14 (mm) chÞu kÐo däc trơc N = 105000 daN Mèi nèi dïng b¶n ghÐp tiÕt diƯn 500x8 (mm) 30 bu lông thờng đờng kính bu lông d = 20 mm, lỗ bu lông d = 23 mm, bên liên kết có 15 bu lông xếp thành cột (vuông góc với trục cấu kiện) hàng (song song với trục cấu kiện), cột cách 60 mm, hàng cách 100 mm Các thép dùng thép CCT38, bu lông cấp ®é bỊn 4.8, hƯ sè ®iỊu kiƯn lµm viƯc cđa liên kết bu lông b = 0,9 Hệ số ®iỊu kiƯn lµm viƯc cđa cÊu kiƯn γc =1 III Bài toán xác định khả Vẽ hình xác định khả chịu kéo dọc trục ([N] = ?) cđa cÊu kiƯn tõ b¶n thÐp tiÕt diện 500x14 (mm) ghép chồng lên đoạn 340 mm, liên kết 16 bu lông thờng đờng kính d = 24 mm, lỗ bu lông d = 27 mm, xếp thành hàng cột đảm bảo yêu cầu cấu tạo Các thép dùng thép CCT38, bu lông cấp độ bền 4.8, hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lông b = 0,9 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 (Liên kết thuộc loại không đối xứng) Vẽ hình xác định khả chịu lực dọc trơc ([N] = ?) cđa cÊu kiƯn tõ b¶n thép tiết diện 550x14 (mm) ghép đối đầu nối tiết diện 550x8 (mm) 18 bu lông cờng độ cao đờng kính d = 24 mm, bên bu lông xếp thành hàng cột (khoảng cách bu lông đợc bố trí đảm bảo yêu cầu cấu tạo) Lỗ bu lông có đờng kính d1 = 27 mm Mặt ma sát đánh bàn chải sắt Thép làm bu lông cờng độ cao có cờng độ tức thời tiêu chuẩn fub =11000 daN/cm2 Các thép có cờng độ tính toán f = 2150daN/cm2 Hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lông cờng độ cao b = 0,85 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Chơng I Bài toán kiểm tra HÃy kiểm tra dầm thép sau theo điều kiện bền Dầm có tiết diện chữ I tổ hợp hàn, hai cánh nh tiết diện 450x18 (mm) bụng 1400x8 (mm), chịu Mmax=240000daN.m Vmax=75000daN Dầm đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Dầm giảm yếu tiết diện Tại tiết diện dầm có M max lực cắt V=0 có Vmax mômen M=0 HÃy kiểm tra ổn định cục cánh bụng, nêu biện pháp xử lý không đảm bảo điều kiện ổn định cục (vẽ cấu tạo xác định kích thớc cụ thể) cho dầm thép tiết diện chữ I tổ hợp hàn (hai cánh nh nhau) chịu tải trọng tĩnh, có tiết diện cánh 600x20 (mm) bụng 1750x14 (mm) HÃy kiểm tra khả chịu lực sờn đầu dầm Dầm thép có tiết diện chữ I tổ hợp hàn, hai cánh nh tiết diện 350x20 (mm) bụng 1600x10 (mm), sờn gối đặt đầu mút dầm có tiết diện 350x14 (mm) Dầm đợc làm từ thép CCT38 Phản lực gối tựa tác dụng vào sờn đầu dầm P =120000daN Hệ số điều kiện làm việc cÊu kiƯn γc=1 KiĨm tra bỊn, kiĨm tra tính liên kết hàn cánh với bụng dầm tổ hợp sau: Dầm đơn giản nhip L=10m chịu tổng tải trọng phân bố tiêu chuẩn q tc=45kN/m, hệ số độ tin cậy tải trọng Q=1,15 Dầm có tiết diện chữ I ghép từ thép, kích thớc cánh 300x16mm bụng 1000x8mm Dầm làm thép CCT34 Hệ số điều kiện làm việc c =1 Độ võng cho phép [/l] =1/400 Hàn tay,que hàn N46 II Bài toán chon tiÕt diƯn ViÕt biĨu thøc lùa chän chiỊu cao hợp lý dầm (h) Chọn h cho trờng hợp sau (phân tích chọn nh vậy): a hmax = 1,65 m hmin = 1,45 m b hmax = 1,45 m hmin = 1,25 m c hmax = 1,40 m hmin = 1,10 m hktÕ = 1,35 m hktÕ = 1,35 m hktÕ = 1,55 m Xác định kích thớc tiết diện cánh dầm thép tiết diện chữ I tổ hợp hàn (hai cánh nh nhau), chịu Mmax=300000daN.m Bản bụng dầm có kích thớc tiết diện 1500x10(mm) Dầm đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cÊu kiƯn γc =1 Chän kÝch thíc tiÕt diƯn bụng (h w = ? tw = ?) chiỊu cao tiÕt diƯn (h =?) cđa dÇm thÐp tỉ hợp hàn Dầm có V max=85000daN, bề dày cánh đà xác định tf =25 mm số liệu giới hạn chiều cao tiết diện dầm đà đợc xác định: hmax=1,65 m , hmin=1,25 m hktế =1,2m Dầm đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c=1 III Bài toán xác định khả HÃy xác định Mmax Vmax dầm thép sau: Dầm có tiết diện chữ I tổ hợp hàn, hai cánh nh tiết diện 400x18 (mm) bụng 1200x8 (mm), dầm đợc làm từ thép CCT38 Hệ số xét đến điều kiện ổn định tổng thể dầm đà đợc xác định b = 0,75 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Tại tiết diện dầm có M max lực cắt V = có Vmax mômen M = Dầm giảm yếu tiết diện Chơng I Bài toán kiểm tra Kiểm tra ổn định tổng thể cột thép sau: Cột có tiết diện tổ hợp dạng chữ H hai cánh nh nhau, cánh tiết diện 360x18 (mm), bụng tiết diện 360x10(mm) Chiều dài tính toán cột đà xác định đợc là: lx=1200cm, ly=840cm Tiết diện cột có trục x song song với bề rộng cánh, trục y vuông góc với bề rộng cánh Cột chịu nén tâm N =230000 daN Cột đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c=1 Kiểm tra ổn định cục cột thép chịu nén tâm sau: Cột có tiết diện tổ hợp dạng chữ H, hai cánh nh nhau, cánh tiết diện 300x16 (mm), bụng tiết diện 300x8 (mm) Chiều dài tính toán cột đà xác định đợc là: lx=1000 cm, ly=700cm Tiết diện cột có trục x song song với bề rộng cánh, trục y vuông góc với bề rộng cánh Cột đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện lµm viƯc cđa cÊu kiƯn γc =1 KiĨm tra ổn định tổng thể phơng trục ảo cột rỗng nhánh chịu nén tâm N = 230000daN Nhánh đợc làm thép hình [40 , hai nhánh ghép cánh hớng vào nhau, đặt cách (tính từ mặt ngoài) h = 55 cm đợc liên kết với giằng tiết diện 350x10 (mm) đặt cách 150 cm (khoảng cách tâm giằng) Bản giằng liên kết hàn vào nhánh Chiều dài tính toán cột phơng trục ảo đà xác định đợc là: lx=700 cm Tiết diện cột có trục x trục ảo, trục y trục thực Cột đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 (Theo phơng trục thực cột đà đợc kiểm tra đảm bảo yêu cầu chịu lực) Thép hình [40 có đặc trng hình học tiết diện nh sau: - Diện tích tiết diện: 61,5 cm2 - Mômen quán tính ®èi víi trơc song song víi b¶n bơng: 760 cm4 - Bán kính quán tính trục song song với bụng: 3,51 cm - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện tới mép bụng: 3,05 cm Kiểm tra bền giằng đờng hàn góc liên kết giằng vào nhánh cột cột rỗng nhánh chịu nén tâm N = 210000daN Nhánh đợc làm thép hình [36 , hai nhánh ghép cánh hớng vào nhau, đặt cách (tính từ mặt ngoài) h = 75 cm đợc liên kết với giằng tiết diện 300x10 (mm) đặt cách 120 cm (khoảng cách tâm giằng) Hệ số uốn dọc cột phơng trục ảo đà đợc xác định x = 0,8523 Thép làm cột có cờng độ tính toán f =2250 daN/cm2 Thép làm giằng có cờng độ tính toán f =2150 daN/cm2 , fv=1250 daN/cm2 Mô đun đàn hồi thép E=2,06.106daN/cm2 Đờng hàn góc liên kết giằng vào nhánh cột có chiều dài 30 cm, chiỊu cao tiÕt diƯn h h = mm, fwf = 1800 daN/cm2 , fws = 1550 daN/cm2, βf=0,7, s=1 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện thép hình [36 đến mép bụng 2,99 cm Kiểm tra khả chịu lực bụng cột rỗng nhánh chịu nén tâm N = 225000 daN Nhánh dợc làm thép hình [33 , hai nhánh ghép cánh hớng vào nhau, đặt cách (tính từ mặt ngoài) h = 75 cm Hệ bụng có sơ đồ tam giác bụng ngang, bụng nghiêng với nhánh cét mét gãc α = 450 HÖ sè uèn däc cột theo phơng trục ảo đà đợc xác định ϕx = 0,8674 Thanh bơng lµ mét thÐp gãc 50x5 diện tích tiết diện 4,8 cm2, bán kính quán tính nhỏ tiết diện 0,98 cm Thép hình [33 có khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép bụng 2,90 cm Thép làm cột có cờng độ tính toán f = 2300 daN/cm2 mô đun đàn hồi E = 2,06.106 daN/cm2 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1, bụng c=0,75 II Bài toán thiết kế Xác định chiều dài tính toán đối víi trơc y (l y=?) cđa cét thÐp sau, ®Ĩ cột đạt điều kiện đồng ổn định chịu nén tâm Cột có tiết diện tổ hợp dạng chữ H hai cánh nh nhau, cánh tiết diện 400x20 (mm), bụng tiết diện 500x10 (mm) Chiều dài tính toán cột trục x đà xác định đợc là: lx=1350 cm Tiết diện cột có trục x song song với bề rộng cánh, trục y vuông góc với bề rộng cánh Xác định khoảng cách nhánh (Cyc=?) cột thép chịu nén tâm theo điều kiện đồng ổn định chän chiỊu cao cđa tiÕt diƯn cét (h = ?) Nhánh đợc làm thép hình [36, hai nhánh ghép cánh hớng vào đợc liên kết với hệ bụng tam giác bụng ngang, bụng nghiêng với nhánh cột góc α=450 Thanh bơng lµ mét thÐp gãc 50x5 diƯn tÝch tiết diện 4,8cm2 Chiều dài tính toán cột đà xác định đợc là: lx=1000cm, ly=700cm Tiết diện cột có trục x trục ảo, trục y trục thực Thép hình [36 có đặc trng hình học cđa tiÕt diƯn nh sau: - DiƯn tÝch tiÕt diƯn: 53,4 cm2 - Bán kính quán tính trục song song víi c¸nh: 14,3 cm - B¸n kÝnh qu¸n tÝnh ®èi víi trơc song song víi bơng: 3,38 cm - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện tới mép bụng: 2,99 cm III Bài toán xác định khả Xác định khả chịu nén tâm cột thép sau theo điều kiện ổn định tỉng thĨ ([N] =?) Cét cã tiÕt diƯn tỉ hỵp dạng chữ H hai cánh nh nhau, cánh tiết diện 450x25 (mm), bụng tiết diện 500x10(mm) Chiều dài tính toán cột đà xác định đợc là: lx=1200cm, ly=600cm TiÕt diƯn cét cã trơc x song song víi bề rộng cánh, trục y vuông góc với bề rộng cánh Cột đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Xác định khả chịu nén tâm cột rỗng nhánh ([N] =?) Nhánh đợc làm thép hình [36 , hai nhánh ghép cánh hớng vào nhau, đặt cách (tính từ mặt ngoài) h=70 cm đợc liên kết với hệ bụng tam giác bụng ngang, bụng nghiêng với nhánh cột góc =450 Thanh bụng lµ mét thÐp gãc 50x5 diƯn tÝch tiÕt diƯn lµ 4,8 cm2 Chiều dài tính toán cột đà xác định đợc là: lx=1100 cm, ly=770 cm Tiết diện cột có trục x trục ảo, trục y trục thực Cột đợc làm từ thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 Thép hình [36 có đặc trng hình học tiết diện nh sau: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn: 53,4 cm2 - Mômen quán tính trục song song với bụng: 611 cm4 - Bán kính quán tính trơc song song víi b¶n bơng: 3,38 cm - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện tới mép bụng: 2,99 cm Chơng Chọn dạng tiết diện từ thép góc cho xiên đầu dàn phân tích lựa chọn nh cho trờng hợp sau: a) Giàn hệ bụng phân nhỏ b) Giàn có hệ bụng phân nhỏ Chọn dạng tiết diện từ thép góc cho cánh nén giàn, phân tích lựa chọn nh vậy? Thanh cánh có chiều dài tính toán nh sau: a) ly = lx b) ly = lx Chän d¹ng tiÕt diện từ thép góc cho bụng xiên (không phải xiên đầu dàn) giàn có hệ bụng phân nhỏ phân tích lựa chọn nh vËy? Chän d¹ng tiÕt diƯn tõ thÐp góc cho bụng (không phải xiên đứng đầu dàn) giàn hệ bụng phân nhỏ phân tích lựa chọn nh vËy? ... việc cấu kiện c =0,75 Coi thép đủ khả chịu lực có kích thớc dài rộng đủ để bố trí liên kết. s B Liên kết bu lông I Bài toán xác định liên kết Thiết kế (tính toán vẽ) liên kết nối chồng thép tiết... daN/cm2 Các thép dùng thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 (Liên kết thuộc loại không đối xứng) Xác định số lợng bu lông, bố trí bu lông kiểm tra thép liên kết nối thép tiết diện... dïng bu lông thờng ghép Các thép dùng thép CCT38 Hệ số điều kiện làm việc cấu kiện c =1 II Bài toán kiểm tra Vẽ hình kiểm tra liên kết bu lông thờng cấu kiện từ thép tiết diện 600x14 (mm) ghép