bài tập kết cấu thép bài tập chương liên kết

Kiểm toán cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép mặt Hình 1 Bài 2 Cho liên kết như hình vẽ 2.. Kiểm toán cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép

CHƯƠNG 1 BÀI TẬP CHƯƠNG LIÊN KẾT Bài 1

Cho liên kết như hình vẽ 1 Thanh kéo có mặt cắt ngang 12 mm�150 mm được liên kết với bản nút có chiều dày 10 mm bằng bu lông ASTM A307 cấp A có đường kính 22 mm Cả hai chi tiết đều bằng thép M270M cấp 250 Lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ bằng 170 kN Kiểm toán cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép mặt

Hình 1

Bài 2

Cho liên kết như hình vẽ 2 Thanh kéo có mặt cắt ngang 12 mm �140 mm được liên kết với bản nút có chiều dày 10 mm bằng bu lông ASTM A307 cấp A có đường kính

20 mm Cả hai chi tiết đều bằng thép M270M cấp 250 Xác định cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu ép mặt và chịu cắt

Hình 2

Bài 3

35mm

70mm 70mm

40mm

170 kN

t=10 mm

12mm x 150 mm

40mm

75mm 75mm

40mm

40mm 60mm 40mm

Cho liên kết như hình 3 Thanh chịu kéo là thép C200� 27,9 được liên kết với bản nút

có chiều dày 10 mm bằng bu lông ASTM A307 cấp A có đường kính 22 mm Cả hai chi tiết đều bằng thép M270M cấp 250 Lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ bằng 320 kN Kiểm toán cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép mặt

Hình 3

Bài 4

Hai thanh kéo có chiều dày 12 mm được nối với hai bản ghép có chiều dày 8 mm như trên hình 4 Bu lông ASTM A307 cấp A có đường kính 22 mm Thép M270M cấp 345 Xác định cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép mặt

Hình 4

Bài 5

Xác định số bu lông cần thiết dựa trên điều kiện chịu cắt và ép mặt, bố trí dọc theo đường a – b như trong hình 5 Sử dụng bu lông ASTM A307 cấp A Thanh kéo gồm hai thép góc đều cánh có số hiệu L102�102�9,5 Thép kết cấu và bản nút là loại thép M207M cấp 250 Lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ bằng 500 kN

50mm

75mm 75mm

75mm

50mm 50mm 100mm

t=10mm

C200x27,9

320 kN

130mm

40mm

40mm

2@40 mm

bản ghép t=6mm

Hình 5

Bài 6

Tính toán và bố trí bu lông A307 cho mối nối như trong hình 6 Các thanh kéo là thép bản có kích thước 12 mm�150 mm, các bản ghép có chiều dày 8 mm Các chi tiết làm

bằng thép M270M cấp 250 Lực kéo có hệ số ở TTGHCĐ bằng 300 kN

Hình 6.

Bài 7

Thanh kéo bằng thép góc L152�152�7,9 được liên kết với bản nút bằng bu lông cường độ cao ASTM A325M có đường kính 24 mm Thép kết cấu M270M cấp 250, bề mặt loại A Đường ren của bu lông nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối Xác định cường độ thiết kế của mối nối theo điều kiện chịu cắt và ép mặt

Hình 7

Bài 8

a

b

t = 10 mm

2L 102x102x9,5

P

u=500 kN

Mặt cắt

Pu=300 kN

12 mm

Pu=300 kN

60 mm

60 mm

40 mm 90 mm 90 mm 40 mm

t = 10 mm

L152x152x7,9

Tính số bu lông ASTM A325M cần thiết và bố trí theo kích thước đã cho trên bản ghép của mối nối như hình 8 Các thanh kéo có mặt cắt ngang 12 mm�150 mm Thép kết cấu M270M cấp 345, bề mặt loại A Bu lông cường độ cao có lỗ chuẩn, làm việc chịu ép mặt Đường ren của bu lông nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối Lực kéo có

hệ số ở TTGH cường độ bằng 500 kN

Hình 8

Bài 9

Một thanh kéo có mặt cắt ngang 12 mm�170 mm được nối với bản nút bằng bu lông cường độ cao ASTM A325M, đường kính 27 mm, lỗ chuẩn, như trên hình 9 Thép kết cấu loại M270M cấp 250, bề mặt loại A Bu lông làm việc chịu ma sát (liên kết không được phép trượt) Giả thiết rằng đường ren bu lông nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối Xác định tải trọng có hệ số lớn nhất ở TTGH cường độ và TTGH sử dụng mà liên

kết có thể chịu được Xét đến tất cả các trường hợp phá hoại có thể xẩy ra

Hình 9

Bài 10

2@40mm

t = 10 mm

12mm x 170mm 50mm 75mm 50mm

45mm

45mm

t= 14 mm

Kiểm toán liên kết như hình 10 Thanh kéo làm bằng thép góc không đều cạnh L152�

89�12,7 được liên kết với bản nút có chiều dày 10 mm, bằng bu lông cường độ cao ASTM A325M đường kính 27 mm, lổ chuẩn, làm việc chịu ma sát Thép kết cấu loại M270M cấp 345 Giả thiết rằng đường ren bu lông không nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối Lực dọc có hệ số ở TTGH cường độ P u 600kN, lực dọc có hệ số ở TTGH

sử dụng P a 350kN

Hình 10

Bài 11

Thiết kế mối nối một cấu kiện chịu kéo là thép góc đơn L127�127�9,5 với một bản nút bằng bu lông theo các điều kiện sau:

 Lực kéo có hệ số ở TTGH cường độ P u 350kN

 Lực kéo có hệ số ở TTGH sử dụng P a 250kN

 Bu lông cường độ cao ASTM A325M, không cho phép trượt, đường ren bu lông nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối

 Bản nút có chiều dày 10 mm

 Thép M270M cấp 250 cho thanh kéo và bản nút, bề mặt loại A

Bài 12

Thiết kế mối nối một cấu kiện chịu kéo là hai thép máng C250�30 với một bản nút bằng bu lông theo các điều kiện sau:

 Lực kéo có hệ số ở TTGH cường độ P u 350kN

 Bu lông cường độ cao ASTM A325M, làm việc chịu ép mặt (được phép trượt), đường ren của bu lông không nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối

 Bản nút có chiều dày 12 mm

 Thép M270M cấp 250 cho thanh kéo và bản nút, bề mặt loại A

Bài 13

5@90mm=450mm

90mm 62mm 152mm

Kiểm toán mối nối sử dụng bu lông ASTM A307 cấp A, đường kính 22 mm cho trong hình 11 Các cấu kiện bằng thép M270M cấp 250

Hình 11

Bài 14

Kiểm toán mối nối sử dụng bu lông cường độ cao ASTM A325M, đường kính 22 mm,

lỗ chuẩn, làm việc chịu ép mặt cho trong hình 12 Giả thiết rằng đường ren của bu lông nằm trong mặt phẳng cắt của mối nối Các cấu kiện bằng thép M270M cấp 345

Hình 12

Bài 15

Tính lực dọc có hệ số lớn nhất được chịu bởi mối nối cho trong hình 13 Xét đến tất cả các trạng thái giới hạn Thanh kéo là thép máng C200�28, bằng thép M270M cấp

485W Bản nút bằng thép M270M cấp 250 Đường hàn góc có chiều dày 6 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ F exx 485MPa.

250mm

40mm

40mm

3@75mm

=225 mm

t = 10mm

t = 12 mm

4

3 90 kN

3@75mm

=225 mm

200 kN

t = 16 mm 50mm

50mm

75mm 130mm

W150 x 24

Hình 13

Bài 16

Kiểm toán mối nối cho trong hình 14 Toàn bộ thép kết cấu là M270M cấp 250 Đường hàn góc có chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ

485

exx

F  MPa Thanh kéo gồm hai thép góc L127�89�7,9 được hàn như hình vẽ.

Lực dọc có hệ số ở TTGH cường độ bằng 550 kN

Hình 14

Bài 17

Xác định lực dọc có hệ số lớn nhất được chịu bởi liên kết cho trong hình 15 Thanh kéo gồm hai bản có kích thước 10 mm�80 mm, bản nút có kích thước 12 mm �160

mm Tất cả các cấu kiện đều bằng thép M270M cấp 250 Đường hàn góc có chiều dày

8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ F exx 485MPa

330 mm C200 x 28

10 mm

550 kN

127 mm

2L 127x89x7,9

t = 10 mm

Hình 15

Bài 18

Thiết kế mối nối bằng đường hàn góc như trong hình 16 Tải trọng có hệ số ở TTGH cường độ bằng 500 kN Thanh kéo gồm hai thép góc L127�127�7,9 bằng thép M270M cấp 345, bản nút bằng thép M270M cấp 250 chiều dày 10 mm Sử dụng que hàn E70XX có cường độ F exx 485MPa

Hình 16

Bài 19

Thiết kế mối nối bằng đường hàn góc như trong hình 17 Tải trọng có hệ số ở TTGH cường độ bằng 1000 kN Thanh kéo là một thép máng C200�27,8 bằng thép M270M

cấp 345, bản nút bằng thép M270M cấp 250 Sử dụng que hàn E70XX có cường độ

485

exx

80mm

12 mm x 160 mm

2 bản 10mm x 80mm

Pu

P u

t = 10mm

2L 127x127x7,9

500 kN

Hình 17

Bài 20

Kiểm toán mối nối bằng đường hàn góc như trong hình 18 Tải trọng có hệ số ở TTGH cường độ bằng 250 kN Các cấu kiện đều bằng thép M270M cấp 250 Đường hàn góc

có chiều dày 12 mm được chế tạo bằng que hàn có cường độ F exx 485MPa

Hình 18

Bài 21

Kiểm toán mối nối bằng đường hàn góc như trong hình 19 Lực dọc có hệ số ở TTGH cường độ bằng 350 kN Các cấu kiện đều bằng thép M270M cấp 345 Đường hàn góc

có chiều dày 10 mm được chế tạo bằng que hàn có cường độ F exx 485MPa.

t = 10mm

C200 x 27,8

1000 kN

250mm

200mm

Thép hình W310x179

Thép bản

t = 14 mm

250 kN

Hình 19

Bài 22

Thiết kế mối nối hàn liên kết một thép góc L127�127�9,5 với một bản nút (theo hai phương án: liên kết chịu lực lệch tâm và liên kết chịu lực dọc trục) như trong hình 20 Các cấu kiện đều bằng thép M270M cấp 250 Đường hàn góc có chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn có cường độ F exx 485MPa Tải trọng có hệ số ở TTGH cường

độ bằng 450 kN, tác dụng theo trục trọng tâm của thép góc

Hình 20

Bài 23

Xác định khả năng chịu lực của lên kết hàn đối đầu xien như hình vẽ 21

Biết:

 Vật liệu thép CT34 có f u 340Mpa, f 210Mpa

 Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

110 mm

Thép góc L76x76x12,7

350 kN

Thép góc L127x127x9,5

t = 10 mm

400 kN

Hình 21

Bài 24

Kiểm tra sự làm việc của liên kết dùng đường hàn góc cạnh chịu mômen uốn M 35kNm

như hình vẽ 22 Biết:

 Vật liệu thép CT34 có f u 340Mpa, f 210Mpa

 Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

Hình 22

Bài 25

Thiết kế mối nối liên kết hàn hai bản thép tiết diện ngang 300x12mm, chịu kéo dọc trục với 550

N  kN theo hình thức liên kết có bản ghép Biết:

 Vật liệu thép CT38 có f u 380Mpa, f 230Mpa

 Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

Bài 26

Thiết kế đường hàn liên kết giữa các thép góc với bản mã tại nút dàn như hình vẽ 23 Biết:

 Vật liệu thép CT38 có f u 380Mpa, f 230Mpa

 Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường Hệ số điều kiện làm việc  c 0,9

 N1 21,9kN;N2 50kN;N3 25,06kN;N4 70kN

 Góc hợp bởi thanh bụng xiên và đứng là 64o

Hình 23

Bài 27

Thiết kế mối nối liên kết bulông hai bản thép tiết diện ngang 350x12mm, chịu kéo dọc trục với N 650kN theo hình thức liên kết có bản ghép Biết:

 Vật liệu thép CT38 có f u 380Mpa, f 230Mpa

 Bulông lớp độ bền 8.8 Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

Bài 28

Thiết kế mối nối liên kết hai bản thép tiết diện ngang 400x10mm, chịu đồng thời mômen 50

M  kNmvà lực cắt V 200kN theo hình thức liên kết bulông có bản ghép Biết:

 Vật liệu thép CT38 có f u 380Mpa, f 230Mpa

 Bulông lớp độ bền 8.8 Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

Bài 29

Thiết kế liên kết bulông cho nút dàn ở hình vẽ 23 Biết:

 Vật liệu thép CT38 có f u 380Mpa, f 230Mpa

 Bulông lớp độ bền 8.8 Hệ số điều kiện làm việc  c 1,0

CHƯƠNG 1 Lý thuyết chung

Bài 1 Trình bày sự làm việc, cường độ tính toán, tiết diện tính toán của mối hàn đối đầu và mối hàn góc

Bài 2 Nêu các yêu cầu cấu tạo của đường hàn đối đầu và đường hàn góc

Bài 3 Trình bày việc tính toán liên kết dùng đường hàn đối đầu:

1.3.1 Chịu lực dọc N.

1.3.2 Chịu M, V.

1.3.3 Chịu M, N, V.

Bài 4 Trình bày việc tính toán liên kết dùng đường hàn góc:

1.4.1 Chịu lực dọc N.

1.4.2 Chịu M, V.

1.4.3 Chịu M, N, V.

CHƯƠNG 2 Bài toán kiểm tra

Bài 1 Kiểm tra cấu kiện tạo nên từ 2 bản thép tiết diện 300x14 (mm), nối với nhau bằng đường hàn đối đầu vuông góc với trục cấu kiện Bản thép có cường độ tính toán f = 2100

(daN/cm 2 ), đường hàn có cường độ tính toán f wt = 1800 (daN/cm 2 ) Cấu kiện chịu uốn, tại mối

nối có Mmax = 3000 (daNm) Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 2 Kiểm tra cấu kiện được nối từ 2 bản thép có tiết diện 300x10 (mm) và 260x12 (mm) ghép chồng lên nhau một đoạn là 250 (mm), liên kết bởi 2 đường hàn góc cạnh có hf = 10

(mm) và l w = 250 (mm) Các bản thép có cường độ tính toán là f = 2100 (daN/cm 2 ) Đường hàn

góc có fwf = 1800 (daN/cm 2 ), f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f = 0,7; s = 1 Cấu kiện chịu kéo đúng

tâm N = 60000 (daN) Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1.

Bài 3 Kiểm tra cấu kiện được ghép đối đầu từ 2 bản thép có tiết diện 500x16 (mm), mối nối

được thực hiện bằng 2 bản ghép và 4 đường hàn góc đầu (đường hàn vuông góc với trục cấu

kiện, mỗi phía liên kết có 2 đường) Bản ghép có tiết diện 500x9 (mm), các đường hàn góc có

Đường hàn góc có fwf = 1800 (daN/cm 2 ), f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f = 0,7; s = 1 Cấu kiện chịu

kéo đúng tâm N = 60000 (daN) Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1.

CHƯƠNG 3 Bài toán xác định liên kết

Bài 1 Thiết kế (tính toán và vẽ) liên kết hàn đối đầu giữa hai bản thép có cùng tiết diện

360x14 (mm) chịu lực kéo dọc trục N = 1050 (kN).

Biết: Thép có f = 2100 (daN/cm 2 ); đường hàn có f wt = 1800 (daN/cm 2 ) và f wv = 1200

(daN/cm 2 ) Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 2 Xác định kích thước bản ghép và kích thước các đường hàn góc của mối nối 2 bản thép

có tiết diện 350x16 (mm) chịu kéo dọc trục N = 120000 (daN) Liên kết dùng 2 bản ghép và đường hàn góc cạnh Các bản thép có cường độ tính toán là f = 2100 (daN/cm 2 ) Que hàn N46,

hàn thủ công Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 3 Cấu kiện được nối từ 2 bản thép có tiết diện 300x14 (mm) và 330x14 (mm) ghép chồng

lên nhau, liên kết bởi 2 đường hàn góc cạnh có hf = 14 (mm), chịu lực dọc trục tối đa của cấu kiện ([N]) Xác định chiều dài ghép chồng tối thiểu của 2 bản thép này Các bản thép có cường độ tính toán là f = 2100 (daN/cm 2 ) Đường hàn góc có f wf = 1800 (daN/cm 2 ), f ws = 1550

(daN/cm 2 ), f = 0,7; s = 1 Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 4 Xác định chiều dài đường hàn sống (lw s ) và đường hàn mép (lw m) của liên kết ghép

chồng một thép góc L200x14 với bản thép dày t = 14 (mm), chịu lực dọc trục thép góc N =

78000 (daN) Đường hàn góc có fwf = 1800 (daN/cm 2 ), f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f = 0,7; s = 1

Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 0,75 Coi thép góc và bản thép đủ khả năng chịu lực, bản thép đủ kích thước dài rộng để liên kết

Bài 5 Xác định chiều dài đường hàn sống (lw s ) và đường hàn mép (lw m) của liên kết ghép

chồng một thép góc L180x12 với bản thép dày t = 14 (mm), chịu lực kéo dọc trục tối đa ([N]) của thép góc Thép góc có diện tích tiết diện A = 42,2 (cm 2 ), cường độ tính toán f = 2300 (daN/cm 2 ) Đường hàn góc có chiều cao tiết diện các đường hàn là h f s = 14 (mm), hf m = 10

(mm) và có f wf = 1800 (daN/cm 2 ), f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f = 0,7; s = 1 Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 0,75 Coi bản thép đủ khả năng chịu lực và có kích thước dài rộng đủ để

bố trí liên kết

Bài 6 Thiết kế (tính toán và vẽ) liên kết phẳng nối 2 bản thép có tiết diện 400x10 (mm) chịu

M = 5000 (daNm) và V = 6000 (daN) Liên kết dùng đường hàn góc đầu và 2 bản ghép, mỗi

bản ghép tiết diện là 400x6 (mm).

Biết: Thép có f = 2100 (daN/cm 2 ); f u = 3400 (daN/cm 2 ); Que hàn N46, hàn tay; Hệ số điều

kiện làm việc của liên kết c = 1

CHƯƠNG 4 Bài toán xác định khả năng

Bài 1 Xác định khả năng chịu kéo dọc trục ([N] = ?) của cấu kiện tạo nên từ 2 bản thép tiết diện 350x12 (mm), nối với nhau bằng đường hàn đối đầu xiên nghiêng với trục cấu kiện một

góc 72o Bản thép có cường độ tính toán f = 2100 (daN/cm 2 ) Đường hàn có cường độ tính

toán fwt = 1800 (daN/cm 2 ), f wv = 1200 (daN/cm 2 ) Hệ số điều kiện làm việc của cấu kiện c = 1

Bài 2 Xác định lực dọc tối đa ([N] = ?) của cấu kiện được nối từ 2 bản thép có tiết diện 400x14 (mm) đặt đối đầu, nối bằng 2 bản ghép có tiết diện 360x8 (mm) và 4 đường hàn góc cạnh có hf = 8 (mm), mỗi đường hàn dài là lw = 320 (mm) Các bản thép có cường độ tính toán

là f = 2100 (daN/cm 2 ) Đường hàn góc có f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f wf = 1800 (daN/cm 2 ), s = 1;

f = 0,7 Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 3 Xác định lực dọc tối đa ([N] = ?) của cấu kiện được nối từ 2 bản thép có tiết diện 400x12 (mm) và 360x14 (mm) ghép chồng lên nhau một đoạn là 350 (mm), liên kết bởi 2 đường hàn góc cạnh có hf = 12 (mm) và lw = 350 (mm) Các bản thép có cường độ tính toán là

f = 2100 (daN/cm 2 ) Đường hàn góc có f ws = 1550 (daN/cm 2 ), f wf = 1800 (daN/cm 2 ), s = 1; f = 0,7 Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 1

Bài 4 Xác định lực dọc tối đa ([N] = ?) của cấu kiện là 1 thép góc L220x14 Đầu thanh liên kết chồng vào bản thép một đoạn 450 (mm) Bản thép có bề dày t = 14 (mm) Thép góc cố diện tích tiết diện A = 60,4 (cm 2 ), cường độ tính toán f = 2200 (daN/cm 2 ) Đường hàn góc có

chiều dài lw s = 45 (cm), lw m = 35 (cm), chiều cao tiết diện hf s = 1,4 (cm), hf m = 1,2 (cm), cường

độ tính toán fws = 1550 (daN/cm 2 ), f wf = 1800 (daN/cm 2 ), s = 1; f = 0,7 Hệ số điều kiện làm việc của liên kết c = 0,75 Bản thép đủ khả năng chịu lực và có kích thước dài rộng đủ để bố trí liên kết

PHẦN 2 LIÊN KẾT BU LÔNG

CHƯƠNG 1 Lý thuyết chung

Bài 1 Trình bày sự làm việc, cường độ tính toán, khả năng chịu cắt và ép mặt của liên kết một bu lông thường khi chịu lực vuông góc với thân bu lông

Bài 2 Trình bày sự làm việc, cường độ tính toán, khả năng chịu lực của liên kết một bu lông cường độ cao khi chịu lực vuông góc với thân bu lông

Bài 3 Đường kính bu lông d phải lựa chọn như thế nào so với (t)min trong liên kết một bu

lông thường để khả năng chịu cắt bằng khả năng chịu ép mặt

Bài 4 Phân tích những đặc điểm cơ bản giống và khác nhau về sự làm việc và tính toán giữa

bu lông thường và bu lông cường độ cao khi liên kết chịu lực trục (lực tác dụng vuông góc với thân bu lông)? Biện pháp tăng khả năng chịu lực của liên kết bu lông cường độ cao?

Bài 5 Trình bày sự làm việc, cường độ tính toán, khả năng chịu kéo của liên kết một bu lông thường khi chịu lực kéo dọc thân bu lông

Bài 6 Nêu các loại liên kết và các yêu cầu cấu tạo của liên kết bu lông