Bài tập liên kết trong kết cấu thép

Bài tập: LIấN KẾT TRONG KẾT CẤU THẫP Bài 1 Cho liờn kết như trong hỡnh 1. Thanh kộo cú mặt cắt ngang 12 ì 150 mm2, bản nỳt cú chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thộp M270 cấp 250. Bu lụng ASTM A307 cú đường kớnh 22 mm. Lực dọc cú hệ số bằng 170 kN. Hóy kiểm toỏn cường độ thiết kế của mối nối theo cắt , ộp mặt và cắt khối. Hỡnh 1 Hỡnh cho bài 1 Bài 2 Cho liờn kết như trong hỡnh 2. Thanh kộo cú mặt cắt ngang 12 ì 140 mm2, bản nỳt cú chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thộp M270 cấp 345. Bu lụng ASTM A307 cú đường kớnh 20 mm. Hóy xỏc định cường độ thiết kế của mối nối theo cắt ,ộp mặt và ̀ cắt khối . Hỡnh 2 Hỡnh cho bài 2 Bài 3 Cho liờn kết như trong hỡnh 3. Thanh chịu kộo là thộp số hiệu C200 ì 27,9, bản nỳt cú chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thộp M270 cấp 250. Bu lụng ASTM A307 cú đường kớnh 22 mm. Lực dọc cú hệ số bằng 320 kN. Hóy kiểm toỏn cường độ thiết kế của mối nối theo sức khỏng cắt , ộp mặt và cắt khối. 1 Hỡnh 3 Hỡnh cho bài 3 Bài 4 Hỡnh 4 biểu diễn mối nối hai thanh kộo cú chiều dày 12 mm bằng hai bản ghộp cú chiều dày 8 mm. Cỏc chi tiết đều bằng thộp M270 cấp 345. Sử dụng bu lụng ASTM A307 cú đường kớnh 22 mm. Hóy xỏc định cường độ thiết kế của mối nối dựa trờn sức khỏng cắt , ộp mặt và cắt khối. Hỡnh 4 Hỡnh cho bài 4 Bài 5 Xỏc định số bu lụng cần thiết dựa trờn cắt và ộp mặt và bố trớ dọc trờn đường a-b trong hỡnh 5. Sử dụng bu lụng ASTM A307. Thanh kộo gồm hai thộp gúc đều cỏnh cú số hiệu L102ì102ì9,5 . Thộp kết cấu và bản nỳt loại M270 cấp 250. Lực dọc trục cú hệ số Pu = 500 kN. 2 Hỡnh 5 Hỡnh cho bài 5 Bài 6 Tớnh toỏn và bố trớ bu lụng A307 cho mối nối trong hỡnh 6 theo cắt , ộp mặt và cắt khối. Cỏc thanh kộo là thộp bản cú kớch thước 12 mm ì 150 mm , cỏc bản ghộp cú chiều dày 8 mm. Cỏc chi tiết làm bằng thộp M270 cấp 250. Lực kộo cú hệ số bằng 300 kN. Hỡnh 6 Hỡnh cho bài 6 Bài 7 Cho một liờn kết thộp gúc với bản nỳt bằng bu lụng cường độ cao A325 d = 24 mm, lỗ chuẩn. Thộp kết cấu M270 cấp 250, bề mặt loại A. Đường ren của bu lụng cắt ngang mặt phẳng cắt của mối nối. Hóy xỏc định cường độ thiết kế của mối nối dựa trờn sức khỏng cắt , ộp mặt và cắt khối. Hỡnh 7 Hỡnh cho bài 7 Bài 8 Tớnh số bu lụng A325 cần thiết và bố trớ theo kớch thước đó cho trờn bản ghộp của mối nối (hỡnh 8). Cỏc thanh kộo cú mặt cắt ngang 12 mm ì 300 mm. Thộp kết cấu M270 cấp 345, bề mặt loại A. Bu lụng cường độ cao cú lỗ chuẩn, làm việc chịu ộp mặt. Đường ren bu 3 lụng cắt mặt phẳng cắt của mối nối. Lực kộo cú hệ số ở TTGH cường độ bằng 500 kN, Lực kộo ở TTGHSD là 300kN Hỡnh 8 Hỡnh cho bài 8 Bài 9 Một thanh kộo được nối với bản nỳt bằng bu lụng cường độ cao A325, d = 27 mm, lỗ chuẩn, như trong hỡnh 9. Thộp kết cấu loại M270 cấp 250, bề mặt loại A. Bu lụng làm việc chịu ma sỏt (sự trượt khụng được phộp). Giả thiết rằng đường ren bu lụng cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối. Hóy xỏc định tải trọng cú hệ số lớn nhất ở TTGH cường độ và ở TTGH sử dụng mà liờn kết cú thể chịu được. Xột đến tất cả cỏc trường hợp phỏ hoại cú thể xảy ra. Hỡnh 9 Hỡnh cho bài 9 Bài 10 Kiểm toỏn liờn kết cho trong hỡnh 10. Thanh kộo là thộp gúc khụng đều cạnh số hiệu L152ì89ì12,7. Bản nỳt cú chiều dày 10 mm. Thộp kết cấu loại M270 cấp 345, bề mặt loại A. Bu lụng cường độ cao A325 đường kớnh 27 mm, lỗ chuẩn, làm việc chịu ma sỏt. Giả thiết rằng đường ren bu lụng khụng cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối. Lực dọc cú hệ số ở TTGH cường độ Pu = 600 kN, lực dọc cú hệ số ở TTGH sử dụng Pa = 350 kN. 4 Hỡnh 10 Hỡnh cho bài 10 Bài 11 Hóy thiết kế mối nối một cấu kiện chịu kộo là thộp gúc đơn L127ì127ì9,5 với một bản nỳt bằng bu lụng theo cỏc điều kiện sau: • Lực kộo cú hệ số ở TTGH cường độ Pu = 350 kN • Lực kộo cú hệ số ở TTGH sử dụng Pa = 250 kN • Bu lụng cường độ cao A325, khụng cho phộp trượt, đường ren bu lụng cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối • Bản nỳt cú chiều dày 10 mm • Thộp M270 cấp 250 cho cả thanh kộo và bản nỳt, bề mặt loại A. Bài 12 Hóy thiết kế mối nối một cấu kiện chịu kộo là hai thộp mỏng C250ì30 với một bản nỳt bằng bu lụng theo cỏc điều kiện sau: • Lực kộo cú hệ số Pu = 1000 kN • Bu lụng cường độ cao A325, làm việc chịu ộp mặt (được phộp trượt), đường ren bu lụng khụng cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối • Bản nỳt cú chiều dày 12 mm • Thộp M270 cấp 250 cho cả thanh kộo và bản nỳt, bề mặt loại A. Bài 13 Kiểm toỏn mối nối cho trong hỡnh 11. Sử dụng bu lụng A307, đường kớnh 22 mm. Cỏc cấu kiện bằng thộp M270 cấp 250. 5 Hỡnh 11 Hỡnh cho bài 13 Bài 14 Kiểm toỏn mối nối cho trong hỡnh 12. Sử dụng bu lụng cường độ cao A325, đường kớnh 22 mm, lỗ chuẩn, làm việc chịu ộp mặt. Giả thiết rằng đường ren bu lụng cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối. Cỏc cấu kiện bằng thộp M270 cấp 345. Hỡnh 12 Hỡnh cho bài 14 Bài 15 Hóy tớnh lực dọc cú hệ số lớn nhất được chịu bởi mối nối cho trong hỡnh 13. Xột đến tất cả cỏc trạng thỏi giới hạn. Thanh kộo là thộp mỏng C200 ì 28, bằng thộp M270 cấp 485W. Bản nỳt bằng thộp M270 cấp 250. Đường hàn gúc cú chiều dày 6 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX cú cường độ . exx 485 MPaF = 6 Hỡnh 13 Hỡnh cho bài 15 Bài 16 Kiểm toỏn mối nối cho trong hỡnh 14. Toàn bộ thộp kết cấu là M270 cấp 250. Đường hàn gúc cú chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX cú cường độ . Thanh kộo gồm hai thộp gúc cú số hiệu L127ì89ì7,9, cả hai thộp gúc đều được hàn như trong hỡnh vẽ. Lực dọc cú hệ số bằng 550 kN. exx 485 MPaF = Hỡnh 14 Hỡnh cho bài 16 Bài 17 Hóy xỏc định lực dọc cú hệ số lớn nhất được chịu bởi liờn kết cho trong hỡnh 15. Thanh kộo gồm hai bản cú kớch thước 10 mm ì 80 mm, bản nỳt cú kớch thước 12 mm ì 160 mm. Tất cả cỏc cấu kiện đều bằng thộp M270 cấp 250. Đường hàn gúc cú chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn cú cường độ exx 485 MPaF = . Hỡnh 15 Hỡnh cho bài 17 7 Bài 18 Hóy thiết kế mối nối trong hỡnh 16 bằng đường hàn gúc. Tải trọng cú hệ số bằng 500 kN. Thanh kộo gồm hai thộp gúc bằng thộp M270 cấp 345, bản nỳt bằng thộp M270 cấp 250. Sử dụng que hàn E70XX cú cường độ exx 485 MPaF = . Hỡnh 16 Hỡnh cho bài 18 Bài 19 Hóy thiết kế mối nối trong hỡnh 17 bằng đường hàn gúc. Tải trọng cú hệ số bằng 1000 kN. Thanh kộo là một thộp mỏng bằng thộp M270 cấp 345, bản nỳt bằng thộp M270 cấp 250. Sử dụng que hàn E70XX cú cường độ exx 485 MPaF = . Hỡnh 17 Hỡnh cho bài 19 Bài 20 Hóy kiểm toỏn mối nối bằng đường hàn gúc trong hỡnh 18. Tải trọng cú hệ số bằng 250 kN. Cỏc cấu kiện đều bằng thộp M270 cấp 250. Đường hàn gúc cú chiều dày 12 mm được chế tạo bằng que hàn cú cường độ exx 485 MPaF = . 8 Hỡnh 18 Hỡnh cho bài 20 Bài 21 Hóy kiểm toỏn mối nối bằng đường hàn gúc cho trong hỡnh 19. Lực dọc cú hệ số bằng 350 kN. Cỏc cấu kiện đều bằng thộp M270 cấp 345. Đường hàn gúc cú chiều dày 10 mm được chế tạo bằng que hàn cú cường độ exx 485 MPaF = . Hỡnh 19 Hỡnh cho bài 21 Bài 22 Hóy thiết kế mối nối hàn liờn kết một thộp gúc với một bản nỳt (theo hai phương ỏn: liờn kết chịu lực lệch tõm và liờn kết chịu lực dọc trục) (hỡnh 20). Cỏc cấu kiện đều bằng thộp M270 cấp 250. Đường hàn gúc cú chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn cú cường độ . Tải trọng cú hệ số bằng 450 kN, tỏc dụng theo trục trọng tõm của thộp gúc. exx 485 MPaF = Hỡnh 20 Hỡnh cho bài 22 9 I. Bμi tập phần cấu kiện chịu kéo A. Bμi toán tính duyệt Bμi 1: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 650kN, bu lông có đ−ờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 40 40 70 75 70 70 70 70 Pu L 152x102x12.7 57 64 31 (Đơn vị = mm) Bμi 2: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 2000kN, bu lông có đ−ờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345. (Đơn vị = mm)W 410x67 uP 60 80 80 80 60 Bμi 3: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu =1000kN, bu lông có đ−ờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345. (Đơn vị = mm) 60606050 C 310x31 u P 10 Bμi 4: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu =1000kN, bu lông có đ−ờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345. 60 13 4 60 100 100 100 100 C 250x30 u P (Đơn vị = mm) Bμi 5: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 400kN, bu lông có đ−ờng kính 19mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 57 64 51 (Đơn vị = mm) 40 60 60 6060 L 152x89x7.9 Pu Bμi 6: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 1200kN, bu lông có đ−ờng kính 19mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. (Đơn vị = mm) 60 60606040 uP C 250x45 80 80 10 6 80 11 Bμi 7: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hμn ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 15 2 200 L 152x102x12.7 uP (Đơn vị = mm) Bμi 8: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hμn ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. Pu L 152x102x12.7 200 15 2 (Đơn vị = mm) Bμi 9: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hμn ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây (coi liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. (Đơn vị = mm) 15 2 100 L 152x102x12.7 uP B. Bμi toán thiết kế Bμi 1: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép góc không đều cánh, liên kết với bản nối bằng 2 hμng bu lông (mỗi hμng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 900kN, bu lông có đ−ờng kính 19mm; 12 thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dμi L = 6,5m; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. uP 2 hμng bu lông Bμi 2: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 2 thanh thép góc đều cánh đ−ợc giả thiết ghép cứng với nhau, liên kết với bản nối bằng 1 hμng bu lông (mỗi hμng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 580kN, bu lông có đ−ờng kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dμi L = 4,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 1 hμng bu lông Pu 10 (Đơn vị = mm) Bμi 3: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép C, liên kết với bản nối bằng 3 hμng bu lông (mỗi hμng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 1100kN, bu lông có đ−ờng kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dμi L = 4,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 345. 3 hμng bu lông u P Bμi 4: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 2 thanh thép C đ−ợc giả thiết ghép cứng với nhau, liên kết với bản nối bằng 2 hμng bu lông (mỗi hμng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 2300kN, bu lông có đ−ờng 13 kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dμi L = 6,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 345. P u 2 hμng bu lông 10 (Đơn vị = mm) II. Bμi tập phần cấu kiện chịu nén A. Bμi toán tính duyệt Bμi 1: Tính duyệt thanh chịu nén bằng 1 thanh thép W360x110. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 1900kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 6,1m; đ−ợc liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 250. Bμi 2: Tính duyệt thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 3500kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 8,0m; liên kết 1 đầu khớp, 1 đầu ngμm; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 450 16 30 0 12 16 Bμi 3: Tính duyệt thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 3000kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 5,0m; liên kết 1 đầu ngμm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. 450 16 30 0 16 300 12 12 14 Bμi 4: Tính duyệt thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 7000kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 7,0m; liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345. W 250x89 W 410x67 W 410x67 Bμi 5: Tính duyệt thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 2000kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 6,5m; liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. W 250x28 C 310x31 C 310x31 Bμi 6: Tính duyệt thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TTGHCĐ lμ Pu = 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 6,5m; liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 345. C 310x31C 310x31 W 250x28 B. Bμi toán thiết kế Bμi 1: Thiết kế thanh chịu nén bằng W 460. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ lμ Pu = 2900kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 7,5m; liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 345. 15 Bμi 2: Thiết kế thanh chịu nén có kích th−ớc tiết diện dạng chữ H nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ lμ Pu = 2000kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 7,0m; liên kết 1 đầu ngμm, một đầu khớp; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. ft d bf tw t f D Bμi 3: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ lμ Pu = 5000kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 5,5m; liên kết 1 đầu ngμm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. b h Bμi 4: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ lμ Pu = 2200kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 6,5m; liên kết khớp ở hai đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 250. b h 16 Bμi 5: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh− hình vẽ d−ới đây. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ lμ Pu = 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính dμi L = 6,5m; liên kết khớp ở hai đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345. b h IV. BÀI TẬP PHẦN SƯỜN TĂNG CƯỜNG GỐI Bài 1 Chọn kớch thước STC gối và bố trớ cho tiết diện dầm chữ I. Biết: - Kớch thước tiết diện: d = 1460mm, tw = 10mm, bf = 400mm, tf = 30mm; - Phản lực gối cú hệ số ở TTGHCĐ Ru = 2500kN; - Thộp làm dầm và STC gối theo ASTM A709M cấp 345. Bài 2 Chọn kớch thước STC gối và bố trớ cho tiết diện dầm chữ I. Biết: - Kớch thước tiết diện: d = 1140mm, tw = 10mm, bf = 300mm, tf = 30mm; - Phản lực gối cú hệ số ở TTGHCĐ Ru = 500kN; - Thộp làm dầm và STC gối theo ASTM A709M cấp 250. 17