BÀI tập PHẦN cấu KIỆN CHỊU kéo bài tập kết cấu THÉP

bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
1
I. Bi tập phần cấu kiện chịu kéo

A. Bi toán tính duyệt

Bài 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 là 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
576431
(Đơn vị = mm)


Bài 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 là 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


Bài 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 là P
u
=1000kN, bu lông có đờng kính 22mm, thép thanh dùng loại A709M
cấp 345.
bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
2
(Đơn vị = mm)
60606050
C 310x31
u
P

Bài 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 là 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)


Bài 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 là 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

Bài 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 là P
u
= 1200kN, bu lông có đờng kính 19mm, thép thanh dùng loại A709M
cấp 250.
bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
3
(Đơn vị = mm)
60 60606040
u

P
C 250x45
80
8010680

Bài 7: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hàn 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 là
P
u
= 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
152
200
L 152x102x12.7
u
P
(Đơn vị = mm)

Bài 8: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hàn 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 là
P
u
= 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
P
u
L 152x102x12.7
200
152
(Đơn vị = mm)

Bài 9: Tính duyệt thanh chịu kéo có liên kết hàn 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 là
P
u
= 700kN, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.

bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
4
(Đơn vị = mm)
152
100
L 152x102x12.7
u
P


B. Bi toán thiết kế

Bài 1: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép góc không đều cánh, liên kết với
bản nối bằng 2 hàng bu lông (mỗi hàng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh hình vẽ
dới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ là P
u
= 900kN, bu lông có đờng
kính 19mm; thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dài L = 6,5m; thép thanh dùng
loại A709M cấp 250.
u
P
2 hàng bu lông

Bài 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 hàng bu lông (mỗi hàng có ít nhất 3 bu
lông) ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ là
P
u
= 580kN, bu lông có đờng kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu,
dài L = 4,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
1 hàng bu lông
P
u
10
(Đơn vị = mm)



bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
5
Bài 3: Thiết kế thanh chịu kéo bằng 1 thanh thép C, liên kết với bản nối bằng 3 hàng
bu lông (mỗi hàng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu thanh nh hình vẽ dới đây. Biết lực
kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ là P
u
= 1100kN, bu lông có đờng kính 19mm,
thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dài L = 4,0m; thép thanh dùng loại A709M
cấp 345.
3 hàng bu lông
u
P

Bài 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 hàng bu lông (mỗi hàng có ít nhất 3 bu lông) ở đầu
thanh nh hình vẽ dới đây. Biết lực kéo tính toán tác dụng ở TTGHCĐ là P
u
=
2300kN,
bu lông có đờng kính 19mm, thanh chính chịu ứng suất không đổi dấu, dài L
= 6,0m; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
P
u
2 hàng bu lông
10
(Đơn vị = mm)









bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
6
II. Bi tập phần cấu kiện chịu nén

A. Bi toán tính duyệt

Bài 1: Tính duyệt thanh chịu nén bằng 1 thanh thép W360x110. Biết lực nén tính
toán tác dụng ở TTGHCĐ là P

u
= 1900kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L = 6,1m;
đợc liên kết khớp ở 2 đầu, thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
Bài 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 là P
u
= 3500kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L =
8,0m; liên kết 1 đầu khớp, 1 đầu ngàm; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
450
16
300
12
16

Bài 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 là P
u
= 3000kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L =
5,0m; liên kết 1 đầu ngàm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
450
16
300
16
300
12 12

Bài 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 là P
u
= 7000kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L =

7,0m; liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
W 250x89
W 410x67
W 410x67

bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
7
Bài 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 là P
u
= 2000kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L =
6,5m; liên kết khớp ở 2 đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
W 250x28
C 310x31
C 310x31

Bài 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 là P
u
= 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính dài 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

Bài 1: Thiết kế thanh chịu nén bằng W 460. Biết lực nén tính toán tác dụng ở TGHCĐ
là P
u

= 2900kN, thanh thuộc bộ phận chính dài L = 7,5m; liên kết khớp ở 2 đầu, thép
thanh dùng loại A709M cấp 345.
Bài 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 là P
u
= 2000kN, thanh thuộc bộ phận
chính dài L = 7,0m; liên kết 1 đầu ngàm, một đầu khớp; thép thanh dùng loại A709M
cấp 250.
f
t
d
b
f
tw
t
f
D

bộ môn kết cấu
lu hnh nội bộ
8
Bài 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 là P
u
= 5000kN, thanh thuộc bộ phận chính
dài L = 5,5m; liên kết 1 đầu ngàm, 1 đầu tự do; thép thanh dùng loại A709M cấp 250.
b
h

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

Bài 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 là P
u
= 2500kN, thanh thuộc bộ phận chính
dài L = 6,5m; liên kết khớp ở hai đầu; thép thanh dùng loại A709M cấp 345.
b
h




BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
9
III. BÀI TẬP PHẦN LIÊN KẾT
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 M270M cấp 250. Bu lông ASTM A307
cấp A có đường kính 22 mm. Lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ bằng 170 kN. Hãy kiểm toán
cường độ thiết kế của mối nối theo cắt và ép mặt.

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 M270M cấp 345. Bu lông ASTM A307
cấp A có đường kính 20 mm. Hãy xác định cường độ thiết kế của mối nối theo ép mặt và
theo cắt.

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 M270M cấp 250. Bu lông ASTM A307
cấp A có đường kính 22 mm. Lực dọc có hệ số ở TTGHCĐ bằng 320 kN. Hãy kiểm toán
cường độ thiết kế của mối nối theo cắt và ép mặt.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
10

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 M270M cấp 345. Sử dụng bu lông ASTM A307 cấp
A có đường kính 22 mm. Hãy xác định cường độ thiết kế của mối nối dựa trên cắt và ép
mặt.

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 cấp A. Thanh kéo gồm hai thép góc đều cánh có số

hiệu L102×102×9,5 . Thép kết cấu và bản nút loại M270M cấp 250. Lực dọc trục có hệ số
ở TTGHCĐ là P
u
= 500 kN.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
11

Hình 5 Hình cho bài 5

Bài 6

Tính toán và bố trí bu lông A307 cho mối nối 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 Hình cho bài 6
Bài 7
Cho một liên kết thép góc với bản nút bằng bu lông cường độ cao ASTM ASTM
A325MM có d = 24 mm, lỗ chuẩn. Thép kết cấu M270M 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 cắt và ép mặt.

Hình 7 Hình cho bài 7
Bài 8
Tính số bu lông ASTM A325M 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
M270M cấp 345, bề mặt loại A. Bu lông cường độ cao có lỗ chuẩn, làm việc chịu ép mặt.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ

12
Đường ren bu lông cắt mặt phẳng cắt của mối nối. Lực kéo có hệ số ở TTGH cường độ
bằng 500 kN.

Hình 8 Hình cho bài 8
Bài 9
Một thanh kéo được nối với bản nút bằng bu lông cường độ cao ASTM A325M, d = 27
mm, lỗ chuẩn, như trong hình 9. Thép kết cấu loại M270M 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 kế
t 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 M270M cấp 345, bề mặt
loại A. Bu lông cường độ cao ASTM A325M 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.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
13

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 ASTM A325M, không cho phép trượt, đường ren bu lông cắt
qua mặt phẳng cắt của mối nối
• Bản nút có chiều dày 10 mm
• Thép M270M 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 ở TTGHCĐ là P
u
= 1000 kN
• Bu lông cường độ cao ASTM A325M, 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 M270M 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 ASTM A307 cấp A, đường kính
22 mm. Các cấu kiện bằng thép M270M cấp 250.

BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
14

Hình 11 Hình cho bài 13
Bài 14
Kiểm toán mối nối cho trong hình 12. Sử dụng bu lông cường độ cao ASTM A325M,
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 M270M 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 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
exx
485 MPaF
=
.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
15

Hình 13 Hình cho bài 15
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
exx
485 MPaF = . 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 ở TTGHCĐ bằng 550 kN.

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 M270M cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 8 mm
được chế tạo bằng que hàn có cường độ
exx
485 MPaF
=
.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
16

Hình 15 Hình cho bài 17
Bài 18
Hãy thiết kế mối nối trong hình 16 bằng đường hàn góc. Tải trọng có hệ số ở TTGHCĐ
bằng 500 kN. Thanh kéo gồm hai thép góc bằng thép M270M cấp 345, bản nút bằng thép
M270M 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 ở TTGHCĐ

bằng 1000 kN. Thanh kéo là một thép máng bằng thép M270M cấp 345, bản nút bằng thép
M270M 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 ở TTGHCĐ
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
exx
485 MPaF
=
.
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
17

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 ở
TTGHCĐ 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
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
M270M cấp 250. Đường hàn góc có chiều dày 8 mm được chế tạo bằng que hàn có cường
độ
exx
485 MPaF =
. Tải trọng có hệ số ở TTGHCĐ bằng 450 kN, tác dụng theo trục trọng
tâm của thép góc.

Hình 20 Hình cho bài 22
BỘ MÔN KẾT CẤU
LƯU HÀNH NỘI BỘ
18
IV. BÀI TẬP PHẦN SƯỜN TĂNG CƯỜNG GỐI
Bài 1
Chọn kích thước STC gối và bố trí cho tiết diện dầm chữ I. Biết:
- Kích thước tiết diện: d = 1460mm, t
w
= 10mm, b
f
= 400mm, t
f
= 30mm;
- Phản lực gối có hệ số ở TTGHCĐ R
u
= 2500kN;
- Thép làm dầm và STC gối theo ASTM A709M cấp 345.
Bài 2

Chọn kích thước STC gối và bố trí cho tiết diện dầm chữ I. Biết:
- Kích thước tiết diện: d = 1140mm, t
w
= 10mm, b
f
= 300mm, t
f
= 30mm;
- Phản lực gối có hệ số ở TTGHCĐ R
u
= 500kN;
- Thép làm dầm và STC gối theo ASTM A709M cấp 250.