Bài tập LIÊN kết TRONG kết cấu THÉP

Bài tập: LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP

Bài 1
Cho liên kết như trong hình 1. Thanh kéo có mặt cắt ngang 12 × 150 mm
2
, bản nút có
chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thép M270 cấp 250. Bu lông ASTM A307 có
đường kính 22 mm. Lực dọc có hệ số bằng 170 kN. Hãy kiểm toán cường độ thiết kế của
mối nối theo cắt , ép mặt và cắt khối.

Hình 1 Hình cho bài 1
Bài 2
Cho liên kết như trong hình 2. Thanh kéo có mặt cắt ngang 12 × 140 mm
2
, bản nút có
chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thép M270 cấp 345. Bu lông ASTM A307 có
đường kính 20 mm. Hãy xác định cường độ thiết kế của mối nối theo cắt ,ép mặt và̀ cắt
khối .

Hình 2 Hình cho bài 2
Bài 3
Cho liên kết như trong hình 3. Thanh chịu kéo là thép số hiệu C200 × 27,9, bản nút có
chiều dày 10 mm. Cả hai chi tiết đều bằng thép M270 cấp 250. Bu lông ASTM A307 có
đường kính 22 mm. Lực dọc có hệ số bằng 320 kN. Hãy kiểm toán cường độ thiết kế của
mối nối theo sức kháng cắt , ép mặt và cắt khối.

1

Hình 3 Hình cho bài 3
Bài 4
Hình 4 biểu diễn mối nối hai thanh kéo có chiều dày 12 mm bằng hai bản ghép có chiều

dày 8 mm. Các chi tiết đều bằng thép M270 cấp 345. Sử dụng bu lông ASTM A307 có
đường kính 22 mm. Hãy xác định cường độ thiết kế của mối nối dựa trên sức kháng cắt ,
ép mặt và cắt khối.

Hình 4 Hình cho bài 4
Bài 5
Xác định số bu lông cần thiết dựa trên cắt và ép mặt và bố trí dọc trên đường a-b trong
hình 5. Sử dụng bu lông ASTM A307. Thanh kéo gồm hai thép góc đều cánh có số hiệu
L102×102×9,5 . Thép kết cấu và bản nút loại M270 cấp 250. Lực dọc trục có hệ số P
u
=
500 kN.

2

Hình 5 Hình cho bài 5

Bài 6
Tính toán và bố trí bu lông A307 cho mối nối trong hình 6 theo cắt , ép mặt và cắt khối.
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 M270 cấp 250. Lực kéo có hệ số bằng 300 kN.

Hình 6 Hình cho bài 6
Bài 7
Cho một liên kết thép góc với bản nút bằng bu lông cường độ cao A325 d = 24 mm, lỗ
chuẩn. Thép kết cấu M270 cấp 250, bề mặt loại A. Đường ren của bu lông cắt ngang mặt
phẳng cắt của mối nối. Hãy xác định cường độ thiết kế của mối nối dựa trên sức kháng cắt
, ép mặt và cắt khối.

Hình 7 Hình cho bài 7

Bài 8
Tính số bu lông A325 cần thiết và bố trí theo kích thước đã cho trên bản ghép của mối nối
(hình 8). Các thanh kéo có mặt cắt ngang 12 mm × 300 mm. Thép kết cấu M270 cấp 345,
bề mặt loại A. Bu lông cường độ cao có lỗ chuẩn, làm việc chịu ép mặt. Đường ren bu

3
lông cắt mặt phẳng cắt của mối nối. Lực kéo có hệ số ở TTGH cường độ bằng 500 kN,
Lực kéo ở TTGHSD là 300kN

Hình 8 Hình cho bài 8
Bài 9
Một thanh kéo được nối với bản nút bằng bu lông cường độ cao A325, d = 27 mm, lỗ
chuẩn, như trong hình 9. Thép kết cấu loại M270 cấp 250, bề mặt loại A. Bu lông làm việc
chịu ma sát (sự trượt không được phép). Giả thiết rằng đường ren bu lông cắt qua mặt
phẳng cắt của mối nối. Hãy xác định tải trọng có hệ số lớn nhất ở TTGH cường độ và ở
TTGH sử dụng mà liên kết có thể chịu được. Xét đến tất cả các trường hợp phá hoại có
thể xảy ra.

Hình 9 Hình cho bài 9
Bài 10
Kiểm toán liên kết cho trong hình 10. Thanh kéo là thép góc không đều cạnh số hiệu
L152×89×12,7. Bản nút có chiều dày 10 mm. Thép kết cấu loại M270 cấp 345, bề mặt loại
A. Bu lông cường độ cao A325 đường kính 27 mm, lỗ chuẩn, làm việc chịu ma sát. Giả
thiết rằng đường ren bu lông không cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối. Lực dọc có hệ số ở
TTGH cường độ P
u
= 600 kN, lực dọc có hệ số ở TTGH sử dụng P
a
= 350 kN.

4

Hình 10 Hình cho bài 10
Bài 11
Hãy 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
= 350 kN
• Lực kéo có hệ số ở TTGH sử dụng P
a
= 250 kN
• Bu lông cường độ cao A325, không cho phép trượt, đường ren bu lông cắt qua mặt
phẳng cắt của mối nối
• Bản nút có chiều dày 10 mm
• Thép M270 cấp 250 cho cả thanh kéo và bản nút, bề mặt loại A.


Bài 12
Hãy 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 P
u
= 1000 kN
• Bu lông cường độ cao A325, làm việc chịu ép mặt (được phép trượt), đường ren bu
lông không cắt qua mặt phẳng cắt của mối nối
• Bản nút có chiều dày 12 mm
• Thép M270 cấp 250 cho cả thanh kéo và bản nút, bề mặt loại A.
Bài 13
Kiểm toán mối nối cho trong hình 11. Sử dụng bu lông A307, đường kính 22 mm. Các cấu

kiện bằng thép M270 cấp 250.

5

Hình 11 Hình cho bài 13
Bài 14
Kiểm toán mối nối cho trong hình 12. Sử dụng bu lông cường độ cao A325, đường kính
22 mm, lỗ chuẩn, làm việc chịu ép mặt. Giả thiết rằng đường ren bu lông cắt qua mặt
phẳng cắt của mối nối. Các cấu kiện bằng thép M270 cấp 345.

Hình 12 Hình cho bài 14
Bài 15
Hãy 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 M270 cấp 485W.
Bản nút bằng thép M270 cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 6 mm được chế tạo bằng
que hàn E70XX có cường độ .
exx
485 MPaF =

6

Hình 13 Hình cho bài 15
Bài 16
Kiểm toán mối nối cho trong hình 14. Toàn bộ thép kết cấu là M270 cấp 250. Đường hàn
góc có chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn E70XX có cường độ .
Thanh kéo gồm hai thép góc có số hiệu L127×89×7,9, cả hai thép góc đều được hàn như
trong hình vẽ. Lực dọc có hệ số bằng 550 kN.
exx
485 MPaF =

Hình 14 Hình cho bài 16
Bài 17
Hãy 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 M270 cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 8 mm được
chế tạo bằng que hàn có cường độ
exx
485 MPaF
=
.

Hình 15 Hình cho bài 17

7
Bài 18
Hãy thiết kế mối nối trong hình 16 bằng đường hàn góc. Tải trọng có hệ số bằng 500 kN.
Thanh kéo gồm hai thép góc bằng thép M270 cấp 345, bản nút bằng thép M270 cấp 250.
Sử dụng que hàn E70XX có cường độ
exx
485 MPaF
=
.

Hình 16 Hình cho bài 18
Bài 19
Hãy thiết kế mối nối trong hình 17 bằng đường hàn góc. Tải trọng có hệ số bằng 1000 kN.
Thanh kéo là một thép máng bằng thép M270 cấp 345, bản nút bằng thép M270 cấp 250.
Sử dụng que hàn E70XX có cường độ
exx
485 MPaF

=
.

Hình 17 Hình cho bài 19
Bài 20
Hãy kiểm toán mối nối bằng đường hàn góc trong hình 18. Tải trọng có hệ số bằng 250
kN. Các cấu kiện đều bằng thép M270 cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 12 mm được
chế tạo bằng que hàn có cường độ
exx
485 MPaF
=
.

8

Hình 18 Hình cho bài 20
Bài 21
Hãy kiểm toán mối nối bằng đường hàn góc cho trong hình 19. Lực dọc có hệ số bằng 350
kN. Các cấu kiện đều bằng thép M270 cấp 345. Đường hàn góc có chiều dày 10 mm được
chế tạo bằng que hàn có cường độ
exx
485 MPaF
=
.

Hình 19 Hình cho bài 21
Bài 22
Hãy thiết kế mối nối hàn liên kết một thép góc với một bản nút (theo hai phương án: liên
kết chịu lực lệch tâm và liên kết chịu lực dọc trục) (hình 20). Các cấu kiện đều bằng thép
M270 cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn có cường

độ . Tải trọng có hệ số bằng 450 kN, tác dụng theo trục trọng tâm của thép
góc.
exx
485 MPaF =

Hình 20 Hình cho bài 22


9
I. Bi tập phần cấu kiện chịu kéo

A. Bi toán tính duyệt

Bi 1: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
=
650kN,
bu lông có đờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
40 40
70 75
70 70 70
70
P
u
L 152x102x12.7
57
6431
(Đơn vị = mm)

Bi 2: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu nh hình vẽ dới đây (coi liên
kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 2000kN,
bu lông có đờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
(Đơn vị = mm)W 410x67
u
P
60 80 80 80 60


Bi 3: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u

=1000kN,
bu lông có đờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
(Đơn vị = mm)
60606050
C 310x31
u
P


10
Bi 4: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u

=1000kN,
bu lông có đờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
6013460
100 100 100 100
C 250x30
u
P
(Đơn vị = mm)


Bi 5: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
=
400kN,
bu lông có đờng kính 19mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
5764
51
(Đơn vị = mm)
40 60 60 6060
L 152x89x7.9
P
u

Bi 6: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết bu lông ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
=
1200kN,
bu lông có đờng kính 19mm, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.

(Đơn vị = mm)
60 60606040
u
P
C 250x45
80
8010680






11
Bi 7: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hn ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
=
700kN
, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
152
200
L 152x102x12.7
u
P
(Đơn vị = mm)

Bi 8: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hn ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u

=
700kN
, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
P
u
L 152x102x12.7
200
152
(Đơn vị = mm)


Bi 9: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hn ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây (coi
liên kết ở đầu thanh đã đủ chịu lực). Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
=
700kN
, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.

(Đơn vị = mm)
152
100
L 152x102x12.7
u
P


B. Bi toán thiết kế

Bi 1: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép góc không đều cánh, liên kết với bản nối
bằng 2 hng bu lông (mỗi hng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây.

Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 900kN, bu lông có đờng kính 19mm;

12
thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, di L = 6,5m; thép thanh dùng loại A709M cấp
250.
u
P
2 hng bu lông

Bi 2: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 2 thanh thép góc đều cánh đợc giả thiết ghép cứng
với nhau, liên kết với bản nối bằng 1 hng bu lông (mỗi hng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu
thanh nh hình vẽ dới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 580kN, bu
lông có đờng kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, di L = 4,0m; thép
thanh dùng loại A709M cấp 250.
1 hng bu lông
P
u
10
(Đơn vị = mm)



Bi 3: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép C, liên kết với bản nối bằng 3 hng bu
lông (mỗi hng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây. Biết lực kéo tính
toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u

= 1100kN, bu lông có đờng kính 19mm, thanh chính chịu
ứng suất không đổi dấu, di L = 4,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
3 hng bu lông
u
P

Bi 4: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 2 thanh thép C đợc giả thiết ghép cứng với nhau, liên
kết với bản nối bằng 2 hng bu lông (mỗi hng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh hình
vẽ dới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 2300kN, bu lông có đờng

13
kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, di L = 6,0m; thép thanh dùng loại
A709M cấp 345.
P
u
2 hng bu lông
10
(Đơn vị = mm)


II. Bi tập phần cấu kiện chịu nén

A. Bi toán tính duyệt

Bi 1: Tính duyệt thanh chịu nén bằng 1 thanh thép W360x110. Biết lực nén tính toán tác
dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 1900kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 6,1m; đợc liên kết

khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
Bi 2: Tính duyệt thanh chịu nén có kích thớc tiết diện nh hình vẽ dới đây. Biết lực nén
tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 3500kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 8,0m;
liên kết 1 đầu khớp, 1 đầu ngm; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
450
16
300
12
16

Bi 3: Tính duyệt thanh chịu nén có kích thớc tiết diện nh hình vẽ dới đây. Biết lực nén
tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 3000kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 5,0m;
liên kết 1 đầu ngm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
450
16
300
16
300
12 12


14
Bi 4: Tính duyệt thanh chịu nén có kích thớc tiết diện nh hình vẽ dới đây. Biết lực nén
tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 7000kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 7,0m;

liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
W 250x89
W 410x67
W 410x67

Bi 5: Tính duyệt thanh chịu nén có kích thớc tiết diện nh hình vẽ dới đây. Biết lực nén
tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 2000kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 6,5m;
liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
W 250x28
C 310x31
C 310x31

Bi 6: Tính duyệt thanh chịu nén có kích thớc tiết diện nh hình vẽ dới đây. Biết lực nén
tính toán tác dụng ở TTGHCĐ l P
u
= 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 6,5m;
liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
C 310x31C 310x31
W 250x28


B. Bi toán thiết kế

Bi 1: Thiết kế thanh chịu nén bằng W 460. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ l
P
u
= 2900kN, thanh thuộc bộ phận chính di L = 7,5m; liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh
dùng loại A709M cấp 345.

15
Bi 2: Thiết kế thanh chịu nén có kích thớc tiết diện dạng chữ H nh hình vẽ dới đây.
Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ l P
u
= 2000kN, thanh thuộc bộ phận chính di L
= 7,0m; liên kết 1 đầu ngm, một đầu khớp; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
f
t
d
b
f
tw
t
f
D

Bi 3: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh hình vẽ dới đây. Biết
lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ l P
u
= 5000kN, thanh thuộc bộ phận chính di L =
5,5m; liên kết 1 đầu ngm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
b
h

Bi 4: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh hình vẽ dới đây. Biết
lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ l P

u
= 2200kN, thanh thuộc bộ phận chính di L =
6,5m; liên kết khớp ở hai đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
b
h









16
Bi 5: Chọn mặt cắt cột chịu nén đúng tâm, tiết diện có dạng nh hình vẽ dới đây. Biết
lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ l P
u
= 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính di L =
6,5m; liên kết khớp ở hai đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
b
h


IV. BI TP PHN SN TNG CNG GI

Bi 1
Chn kớch thc STC gi v b trớ cho tit din dm ch I. Bit:
- Kớch thc tit din: d = 1460mm, tw = 10mm, bf = 400mm, tf = 30mm;
- Phn lc gi cú h s TTGHC Ru = 2500kN;

- Thộp lm dm v STC gi theo ASTM A709M cp 345.
Bi 2
Chn kớch thc STC gi v b trớ cho tit din dm ch I. Bit:
- Kớch thc tit din: d = 1140mm, tw = 10mm, bf = 300mm, tf = 30mm;
- Phn lc gi cú h s TTGHC Ru = 500kN;
- Thộp lm dm v STC gi theo ASTM A709M cp 250.



17