Bài tập kết cấu thép
Trang 1BÀI TẬP KẾT CẤU THÉP Bài 1
Kiểm tra mối hàn tại vị trí nối
- Nội lực tại vị trí nối
2
1 2 2 2
2
T l
x l
q
Diện tích thép chữ I
F = 2Fc + Fb = 2.(δc.bc) + (δc.hb) = 2.(0,5.6) + (0,4.14) = 11,6 cm2
Mômen quán tính theo trục x
4 3
2 3
3 2
3
341 , 722 12
14 4 , 0 ) 2
5 , 14 5 , 0 6 12
5 , 0 6 (
2 12 ) 2 12
.(
c
Momen chống uốn
3
312 , 96 15
341 , 722 2
2
cm h
J
- Kiểm tra mối hàn
3115 312
, 96
10
3 5
h
M
h
W
M
h
R = 0,95.1800 = 1710 daN/cm2 Không thỏa
7 , 301 6 , 11
3500
h
M
h
F
Q
h
R = 0,95.1300 = 1235 daN/cm2
,
/ 3159 7
, 301 3 3115 ]
[ 3 ]
Q
M
2 ,
/ 5 , 1966
15
,
1 R h k daN cm
Q
M
Trang 2- Nội lực tại vị trí nối
Ta có:
M = 3 Tm
Q =3,5 T
- Diện tích bản thép
2
76 , 17 2 , 14 8
- Momen quán tính theo trục x
12 2 ) 2 12 (
2
2 2
3
b b c
c c c c x
h h
b b
3 3
2 2
3
64 , 695 12
2 , 14 4 , 0 2 ) 2
6 , 14 4 , 0 2 ) 2
6 , 14 4 , 0 8 12
4
,
0
8
.(
3
752 , 92 15
64 , 695
2
.
2
cm h
J
- Kiểm tra mối hàn tại vị trí nối
2 5
/ 1710 1800
95 , 0 3234 752
, 92
10 3
cm daN R
W
h h
M
Không thỏa
2
/ 1235 1300
95 , 0 07 , 197 76 ,
17
3500
cm daN R
F
h h
Q
,
/ 3252 07
, 197 3 3234 ]
[ 3 ]
Q
M
2 ,
/ 5 , 1966
.
15
,
1 R h k daN cm
Q
M
Không thỏa
Trang 3Bài 2
Kiểm tra liên kết hàn tại vị trí nối
- Nội lực tại vị trí nối
M = P.2 = 2Tm
Q = 1T
N = 2T
- Diện tích đường hàn
F 2.F cF b 2.c.b cb.h b 2.0,5.80,4.1714,8
- Momen chống uốn theo trục y
2 2
3 3
2 3
1235 12
17 4 , 0 ) 2
5 , 17 5 , 0 8 12
5 , 0 8 (
2 12 ) 2 12 (
b c c c c c
137 18 2470 2
cm h
J
W y
Kiểm tra mối hàn
/ 1599 ]
57 , 67 [
3 ] 135 1460 [ ]
[ 3 ]
td
2
/ 5 , 1966 95
, 0 1800 15 , 1
15
,
td
Bài 3
α = 30o
2
/
1800Kg cm
R h g
Trang 4a)Tính đường hàn sống và đường hàn mép của thép góc L63x5 vào bản vẽ
mm
h hmin 5 khi max 10mm (tra bảng)
mm
h hmax 1,2min 6 (chọn min 5mm)
Chọn h h 6mm
+) Đường hàn sống
N1kN 0,7.107T
3
1800
10 7
cm F
R F
N
hs g h hs
F l
hs
hs
6 , 0 7 , 0
9 , 3
+) Đường hàn mép
N2 kN 0,3.103T
3
1800
10 3
cm F
R F
N
hm g
h hm
F l
hm
hm
6 , 0 7 , 0
7 , 1
b)Tính chiều cao đường hàn liên kết bản mã vào cột I
Tổng chiều dài đường hàn: l h 2(301)58cm
Lực tác dụng lên đường hàn
2
1 8 30 sin
2
3 8 10 cos 8
Momen: M 3 , 07 5 15 , 35Tcm
h
h
F lh= 0,7.hh.58=40,6.hh
Wh= h*hh 6
2
h l
=0,7.hh.58
2
6 =392,467hh
2 2
2 2
2
/ 1710
6 , 40
4000 6
, 40
3072 467
, 392
15350
cm Kg R
h h
h F
Q F
N
W
h h
h h
h h 0,8mm chọn h h 4mm
Trang 5Bài 4
2
/
1800Kg cm
Tính chiều cao và chiều dài đường hàn
Lực tác dụng lên đường hàn
M P 20 100000Kgcm
QP 5000Kg
hmin= 5mm khi δmax=10mm
Hmax=1,2δmin = 1,2.8 = 9,6 mm
Chọn hh = 6mm
h
h
F lh= 0,7.0,6.lh=0,42lh
Wh= h*hh 6
2
h l
=0,7.0,6. 6
2
h l
=0,42 6
2
h l
Ứng suất tác dụng lên đường hàn
2 2
2 2
2 2
42 , 0
5000 07
, 0
100000
l l
R F
Q W
M
h h
g h h
h
Q
M
Bài 5
2
/
1800Kg cm
Tính chiều cao đường hàn
Trang 6Tổng chiều dài đường hàn
cm
l h 54,863,2118
Ứng suất tác dụng lên đường hàn
1800 95 , 0 10 36 10
2 2
,
h h
g h h
h
Q
N
F F
R F
Q F
N
l
F h
h
h
118 7 , 0
2 , 12
Chọn h h 4mm
Bài 6 2
/
1800Kg cm
R bl c 2
/
3400Kg cm
R bl em 2
/
2100Kg cm
R bl k
Lực tác dụng lên 1 bu lông
n
N
8
10
10 3
l m
l M N
i
30 10 2
30 10 5
.
2 2 4 2
max
Khả năng chịu lực của 1 bu lông
+)Chịu Kéo:
2000 9
, 0 2100
bl
bl k bl
bl k bl k
A
N A
R
2
05 ,
1 cm
A bl tra bảng d=16mm
Trang 7
Bài 7
Lực tác dụng lên 1 bu lông
n
Q
4
10
10 3
n
N
4
10
10 3
n
Q n
N
2 2
,
Khả năng chịu lực của 1 bu lông:
bl c
bl c bl
1800.0,9.A bl.1.0,953535
2
3 ,
2 cm
A bl tra bảng d=18mm
Ép Mặt:
bl em
bl em
N min . ,
d 1 , 2 3400 0 , 95 3535
d=0,9cm = 9mm
Chọn d=18mm
Bài 8
Trang 8Lực tác dụng lên 1 bu lông
N Q Q 750Kg
8
10 6 8
3
n
N
8
10
12 3
l m
l M N
i
18 6 2
18 10 4
.
2 2 3 2
max
Khả năng chịu lực của 1 bu lông
+) Cắt
c bl bl c bl
bl
1800.0,9.A bl.1.0,95750
49 ,
0 cm
A bl tra bảng d=16mm
+) Ép mặt
min em. 750
bl em
N
d 1 3400 0 , 95 750 tra bảng d 0 , 23cm 2 , 3mm
+) Kéo
bl bl
k bl k
N
2100.A bl.0,951400 2
7 ,
0 cm
Chọn d=16mm
Bài 9
Tính d
Trang 9Lực tác dụng lên 1 bu lông
8
10 ).
4 3 3 ( 8
sin
n
N
8
10 3 3 cos
l m
l M N
i
15 5 2
15 10 2
.
2 2 3 2
max
Khả năng chịu lực của 1 bu lông
+) Cắt
c bl bl c bl
bl
1800.0,9.A bl.1.0,95149,5
2
1 ,
0 cm
A bl tra bảng d=16mm
+) Ép mặt
N em bl d.min.R bl em. 149,5
d 1 3400 0 , 95 149 , 5 d 0 , 05cm 0 , 5mm
+) Kéo
bl bl
k bl k
N
2100.A bl.0,95709,5 2
35 ,
0 cm
A bl tra bảng d=16mm Chọn d=16mm
Bài 10
R 2100Kg/cm2
R c 1300Kg/cm2
E 2,1.106Kg/cm2 Thiết kế dầm trên
Nội lực tác dụng lên dầm
Tm l
q
2 8
Trang 10T l
q
2
12 4
2
.
max
Chọn dầm tổ hợp hàn (chữ I)
Chọn sơ bộ tiết diện
cm n
l f
l
E
R
h
tb
87 15 , 1
1200 400 10 1 , 2 24
2100 5
24
5
6
Momen chống uốn yêu cầu
3 5
2100 95 , 0
10 72
M
Chiều cao sơ bộ của dầm
cm W
Chiều dày bản bụng dầm
cm R
h
Q
c
d
1300 83 2
10 24 3
2
Chọn b= 8 mm
Chiều cao kinh tế
cm
W
k
h
b
yc
8 , 0
3609 15 , 1
Chọn chiều cao dầm
min
h
h d chọn h d 110cm
Xác định kích thước bản cánh
2
6 , 24 110 4
3609 3
4
3
cm h
W
F
d
yc
c
= (8 – 24) mm chọn c = 1cm
bc = 20 cm Diện tích thép chữ I
F = 2Fc + Fb = 2.(δc.bc) + (δc.hb) = 2.(0,8.30) + (0,8.88,4) = 20 cm2
Mômen quán tính theo trục x
4 3
2 3
3 2
3
202794 12
108 8 , 0 ) 2
109 1 20 12
1 20 (
2 12 ) 2 12
.
.(
Momen chống uốn
3
3687 110
202794
2
.
2
cm h
J
3
1080 2
109 1 20 2
.
b
c
c
c
Momen tĩnh theo trục x
3
4 , 2246 109
1 20 1080
.
cm h
b
S
Trang 11Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền chịu uốn
2 5
max
/ 1995 1953
3687
10 72
cm kg R
W
M
x
ứng suất tiếp ( tại vị trí gần gối tựa)
2 5
8 , 0
* 202794
4 , 2246
* 10 24
cm kg R
J
S
Q
b
x
Tại vị trí cách 1/4 dầm
m T
l q l
l
q
2
3 4 3 2
12 4 2 2
2 1
1
m T ql
l
q
2 1
Ứng suất tương đương ( tại vị trí cách gối tựa 1 đoạn)
1953 109
108 1953
c
b
h
h
88 , 79 8 , 0
* 202794
1080
* 12000
1
b
x
c
J
S
Q
2 2
2 2
/ 1995 /
1940 80
* 3
điều kiện độ võng : hd = 90 cm > hmin = 87 cm không cần kiểm tra Kiểm tra ổn định cục bộ
- Bản cánh
R 5 , 0 1
6 , 9
b
c
- Bản bụng
+ Dưới tác dụng của ứng suất tiếp
8 , 0
108 3
b b
b b
E
R h
Bản bụng sẽ mất ổn định cục bộ cần bố trí sườn tăng cường ngang + dưới tác dụng của ứng suất pháp
8 , 0
108
b
h
Bài 11
Chiều dài tính toán
lx = ly = ltt = 2*5 = 10 m
giả thiết gt= 50 – 70 chọn gt= 70 gt = 0,728
78 , 12
21000
N
Trang 1234 70
* 42 , 0
1000
gt
x
x
yc
l
h
5 , 59 70
* 24 , 0
1000
gt
y
y
yc
l
b
Chọn
b
= 0,8 cm
c
=1,2 cm
c
b = 35 cm
b
h = 35 cm
2
112 35 2 , 1 2 8 , 0 35
2
h
F bb c c
4 2
3 3
2 3
3
16623 2
2 , 36 2 , 1 35 12
2 , 1 35 2 12
35 8 , 0 2
12
2
12
cm
h b b
h
c c c c b
b
4 3
3 3
3
8576 12
35 2 , 1 2 12
8 , 0 35 12
2
12
.
cm b
h
cm F
J
112
16623
cm F
J
112
8576
114 75 , 8
1000
y
y
y
r
l
Kiểm tra ổn định tổng thể
2 2
min
/ 2100 /
4 , 358 114 514 , 0
21000
N
Kiểm tra ổn định cục bộ
+ Bản bụng
3 , 46 75
, 43 8 , 0
35
b b
b
h
38 , 1 2100000
2100 75
,
E
R
R 8 , 0 36 ,
b
+ Bản cánh
5 , 15 R 08 , 0 38 , 0
c
Trang 135 , 15 25
, 14 2 , 1
1 ,
c c
b b