bài tập thép lớp 57xd3 đại học xây dựng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MÔN CÔNG TRÌNH THÉP GỖ

BÀI TẬP VỀ NHÀ

MÔN KẾT CẤU THÉP
PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN

THÁNG 4/2014
1


CHƯƠNG 1
VẬT LIỆU
VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP
Bài số 1
Cho dầm liên tục hai nhịp đều nhau chịu tải trọng tĩnh phân bố đều như hình vẽ.
Biết:
- Dầm được chế tạo từ thép CCT34 có tl=2000 daN/cm2, c=2400 daN/cm2
- Khoảng cách giữa hai gối dầm: L=9m.
- Dầm tổ hợp hàn tiết diện chữ I có: hai bản cánh -12300mm, bản bụng -8500mm
- Tải trọng tập trung giữa mỗi nhịp: P
Hãy xác định lực P trong 2 giai đoạn làm việc sau đây của dầm và so sánh:
- Thớ biên của dầm đạt tới ứng suất tỉ lệ, toàn bộ tiết diện dầm làm việc trong giai
đoạn đàn hồi.
- Khi trong dầm xuất hiện các khớp dẻo, toàn bộ các thớ của tiết diện dầm tại vị trí
khớp dẻo đạt tới ứng suất chảy, dầm bị phá hoại do chuyển sang hệ cơ cấu.
Giả thiết fằng trong quá trình chịu tải trọng dầm được đảm bảo ổn định tổng thể và ổn
định cục bộ và bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt đến sự phát triển biến dạng dẻo tại các khớp
dẻo.

Bài số 2
Cho một thanh thép chịu nén đúng tâm tiết diện hình chữ nhật 50100mm; thanh dài
1,6m; liên kết khớp hai đầu theo cả hai phương.
Biết: - Thanh thép được làm từ vật liệu thép CCT38n có: f =2400daN/cm2; E = 2,06.106
daN/cm2.
Hãy xác định lực tới hạn và ứng suất tới hạn theo hai cách:
- Theo công thức của Euler
- Theo công thức của tiêu chuẩn Kết cấu thép TCXDVN 338:2005
So sánh và giải thích sự khác nhau của các giá trị tìm được.

2


CHƯƠNG 2
LIÊN KẾT
Bài số 1
Xác định khả năng chịu lực dọc trục N của liên kết hàn đối đầu xiên góc như hình vẽ.
Biết:
- Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2, f =2100 daN/cm2
- Que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thường; hệ số đklv c = 1.

Bài số 2
Kiểm tra sự làm việc của liên kết dùng đường hàn góc cạnh chịu mô men M=35
kNm như hình vẽ.
Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2
- Que hàn N46 hf =6mm, kiểm tra bằng phương pháp thường; hệ số đklv c = 1.

Bài số 3
Thiết kế mối nối cho hai bản thép có tiết diện 30012mm, chịu mômen M=14kNm
theo hình thức ghép chồng và dùng đường hàn góc đầu.

Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2.
- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường.

3


Bài số 4
Tính toán và vẽ liên kết ghép chồng dùng đường hàn góc đầu giữa hai bản thép có
cùng tiết diện 20012, chịu đồng thời mômen và lực cắt: M=6,3KNm; Q=130KN.
Biết: - Thép CT3 có f=2100 daN/cm2; fu =3450 daN/cm2
- Que hàn N46, hàn tay, hệ số điều kiện làm việc c=1.
Bài số 5
Thiết kế liên kết hai thép góc 2L1008 vào bản mã như hình vẽ.
Biết: - Thép góc và bản mã được làm từ thép hợp kim thấp 15XCH có fy=3300 daN/cm2;
fu=4650 daN/cm2
- Diện tích của một thép góc: A=15,6 cm2
- Loại que hàn tự chọn, phương pháp hàn tay
- Lực tác dụng N=90 tấn
1
N

1-1
N

1

Bài số 6
Thiết kế mối nối cho hai bản thép có tiết diện 26014mm, chịu lực kéo dọc trục N=490kN
theo hình thức liên kết phẳng có hai bản ghép và bulông thường làm từ thép có độ bền lớp
4.6; đường kính 16mm; đường kính lỗ 18mm.

Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2.

CHƯƠNG 3
DẦM THÉP
Bài số 1
Cho hệ dầm đơn giản có các dầm chính là dầm tổ hợp hàn đặt song song và cách nhau
4.5m; dầm chính liên kết khớp với gối tựa; nhịp dầm L=10m. Hệ dầm đỡ sàn công tác, tải
trọng tiêu chuẩn trên sàn công tác được lấy như sau:
- Tĩnh tải: 2.5 T/m2
- Hoạt tải: 0.5 T/m2
- Hệ số vượt tải tương ứng: Qg=1.1; Q p=1.2
Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT38s2 có f =2150 daN/cm2, fv=1250 daN/cm2,
E=2.06106 daN/cm2.
4


- Cho chiều cao tối đa của dầm theo yêu cầu kiến trúc là: hmax=1.6m, độ võng tương
đối cho phép là

1
; Hãy xác định chiều cao hợp lý của dầm.
400

Bài số 2
Cho hệ dầm thép định hình dạng chữ I nhịp 6m đỡ bản sàn, đặt cách nhau 3m, hai đầu liên
kết khớp với gối tựa. Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn gồm tĩnh tải gc=9kN/m2 (hệ số
vượt tải Qg = 1,1); hoạt tải pc = 2kN/m2 (hệ số vượt tải Qp = 1,2).
Hãy chọn tiết diện dầm; Biết:
- Độ võng cho phép của dầm [/l] = 1/400, chiều cao hmax không hạn chế. Bỏ qua
trọng lượng dầm.

- Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2, fv =1200 daN/cm2.
Bài số 3
Thiết kế tiết diện dầm thép đơn giản nhịp L=10m, tiết diện tổ hợp hàn từ 3 bản thép, chịu
tải trọng quy về phân bố đều trên dầm qtc=75 kN/m; hệ số vượt tải trung bình ntb=1,2.
Biết: - Vật liệu thép có fu = 3450 daN/cm2, f = 2100 daN/cm2; E=2,1.106 daN/cm2
- Chiều cao hmax không hạn chế; tw=10mm; [/l]=1/400.
- Cho bản sàn liên kết liên tục với cánh trên của dầm.
Bài số 4
Kiểm tra bền dầm thép đơn giản có tiết diện thay đổi tại vị trí x =L/6, nhịp L=12m (dùng
đường hàn đối đầu xiên góc với góc =45o để liên kết các bản cánh), tải trọng phân bố đều
q=12T/m.
Biết: - Thép CCT38 có f =2100daN/cm2, fv =1200daN/cm2 hệ số điều kiện làm việc c =1.
380

20
1160

8

8

20

20

1160

20

200

Bài số 5
Cho hệ dầm thép tổ hợp hàn nhịp L=14m đỡ bản sàn trong đó các dầm đặt cách nhau 3m,
hai đầu liên kết khớp với gối tựa. Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn gồm tĩnh tải (bao
gồm cả trọng lượng bản thân dầm) gc = 25 kN/m2 (hệ số vượt tải Qg = 1,1); hoạt tải pc = 6
kN/m2 (hệ số vượt tải Qp = 1,2). Tiết diện dầm gồm bản bụng 125010mm và hai bản
cánh 45020mm. Thiết kế đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng dầm.
Biết: - Vật liệu thép có fu = 3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2.
- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường.

5


Bài số 6
Cho dầm tổ hợp hàn nhịp L=12m, tải trọng tính toán tác dụng tĩnh q =11 T/m, tiết diện
ngang của dầm gồm hai bản cánh - 20380, bản bụng - 101160.
Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm trong hai trường hợp sau:
- Không có dầm phụ kê lên cánh nén của dầm;
- Có ba dầm phụ kê lên cánh nén của dầm và chia nhịp dầm thành bốn khoảng đều
nhau.
Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT38 có f =2100 daN/cm2; E=2,1.106 daN/cm2.
Bài số 7
Cho dầm liên tục hai nhịp đều nhau chịu tải trọng tĩnh phân bố đều như hình vẽ.
Biết: - Dầm được chế tạo từ thép CCT3s2 có f =2150 daN/cm2, fv =1250 daN/cm2,
E=2.06106 daN/cm2
- Khoảng cách giữa hai gối dầm L=9m
- Dầm tổ hợp hàn tiết diện chữ I có: hai bản cánh tiết diện -14350mm, bản bụng tiết
diện -81000mm.
- Tải trọng tĩnh phân bố đều: q =10000 daN/m
Hãy kiểm tra ổn định cục bộ của dầm và thiết kế gia cường nếu dầm bị mất ổn định cục

bộ.

Bài số 8
Cho dầm tổ hợp hàn nhịp L=12m tựa lên cột thép, tải trọng tính toán quy về phân bố đều
trên dầm là qtt=200 kN/m. Tiết diện dầm gồm: bản bụng tiết diện -110010; hai bản cánh
tiết diện -32020mm; sườn gối ở mút đầu dầm -32012mm.
Vẽ và kiểm tra sự làm việc của sườn gối dầm.
Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2; f =2100 daN/cm2; E=2,1.106 daN/cm2.

6


CHƯƠNG 4
CỘT THÉP
Bài số 1
Thiết kế cột đặc chữ I chịu nén đúng tâm N = 300T, cột cao H=8m, liên kết ngàm với
móng và khớp cố định ở đỉnh cột theo mọi phương.
Biết: - Vật liệu thép CCT38 có f =2100daN/cm2; fv =1200daN/cm2; E = 2,06.106daN/cm2.
- Hệ số điều kiện làm việc c =1.
Bài số 2
Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột thép fỗng bản giằng cao 10m, liên kết hai
đầu là khớp theo cả hai phương. Cột có tiết diện là hai thép [36, đặt cách nhau 450mm tính
từ mặt ngoài, các bản giằng có tiết diện 25010mm, đặt cách nhau 1000mm từ trục đến
trục.
Biết: - Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 ; f =2100 daN/cm2.
- Các đặc trưng hình học của thép [36:
+ Diện tích tiết diện A = 53,4cm2
+ Mômen quán tính đối với trục x song song với cánh Ix = 10820 cm4
+ Mômen quán tính đối với trục y song song với bụng Iy = 513 cm4
+ Bán kính quán tính đối với trục x song song với cánh ix = 14,2cm

+ Bán kính quán tính đối với trục y song song với bụng iy = 3,1cm
+ Khoảng cách từ trọng tâm đến cạnh ngoài của bụng zo = 2,68cm.
Bài số 3
Kiểm tra tiết diện cột rỗng chịu nén đúng tâm như hình vẽ.
Biết: - Lực tác dụng N=1300kN,
- Cột liên kết khớp theo hai phương có H=5,5m.
- Tiết diện cột như hình vẽ với thép hình [30 có :
+ Diện tích tiết diện A0=40,5 cm2
+ Mô men quán tính đối với trục x-x song song với cánh Ix0=5810 cm4
+ Mô men quán tính đối với trục y-y song song với bụng Iy0=327 cm4
+ Bán kính quán tính ix0=12cm.
+ Bán kính quán tính iy0=2,84cm.
- Vật liệu thép f =2100 daN/cm2.

7


Bài số 4
Thiết kế chi tiết chân cột đặc liên kết khớp với móng, tiết diện chữ I tổ hợp hàn như hình
vẽ, chịu lực nén đúng tâm N=2500 kN.
Biết: - Vật liệu thép có f =2100 daN/cm2; E=2,1106 daN/cm2.
- Bê tông móng mác 250# có Rn=110 daN/cm2.

CHƯƠNG 5
DÀN THÉP
Bài số 1
Cho mặt bằng nhà xưởng không có cầu trục có nhịp L=15m, chiều dài nhà B1=36m, bước
khung B=3,6m; mái lợp tôn, dàn mái liên kết khớp với cột khung. Cột cao H=6m tính từ
mặt móng đến đỉnh cột.
Yêu cầu: - Chọn sơ đồ hệ thanh bụng cho dàn

- Vẽ sơ đồ khung ngang.
Bài số 2
Cho dàn thép dạng hình thang có mái lợp bằng panel loại 1,56m; nhịp dàn L=27m; dàn
liên kết cứng với cột.
Yêu cầu: - Vẽ sơ đồ hình dạng dàn hợp lý.
- Hãy chọn thanh bụng xiên thứ 3 tính từ đầu dàn.
Biết: - Vật liệu thép CCT3s2 có f =2400 daN/cm2.
- Lực nén trong thanh N=-30400 daN.
- Bản mã dày 14mm.
Bài số 3
Xác định khả năng chịu lực của thanh xiên đầu dàn, có tiết diện tạo bởi hai thép góc
1259010.
Biết: - Chiều dài tính toán Lx=1,7m; Ly=3,7m.
- Thép CT3 có f =2100daN/cm2, hệ số điều kiện làm việc c=1.
8


Bài số 4
Thiết kế nút trung gian cho nút dàn có sơ đồ như hình vẽ bao gồm các thanh: thanh cánh
trên T1, T2 tiết diện 2L18011010 (ghép cạnh dài), nội lực T1 = 2655 daN và T2 =
97853 daN; thanh bụng X1 có tiết diện 2L1609012 (ghép cạnh nhỏ), nội lực X1 =
72806 daN; thanh bụng X2 có tiết diện 2L1107, nội lực X2 = 52652 daN. Nút dàn chịu
một lực tập trung P = 11065 daN, độ dốc thanh cánh trên là 10%.
Biết: - Chiều dày bản mã tbm=14 mm.
- Vật liệu thép có fu =3450 daN/cm2 ; f =2100 daN/cm2.
- Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường.

Bài số 5
Tính toán và cấu tạo nút dàn (như hình vẽ) bao gồm các thanh: hai thanh cánh trên T1 tiết
diện 2L18011010 (ghép cạnh dài), nội lực T1 = 980kN và T2 tiết diện 2L18010, nội

lực T2 = 1200kN; hai thanh bụng X1 tiết diện 2L1107, nội lực X1 = 400kN, X2 tiết diện
2L505, nội lực X2 = 250kN. Bản mã dày 14mm. Nút dàn chịu một lực tập trung P =
125kN, độ dốc thanh cánh trên là 10%.
Biết: - Vật liệu thép có fu=3450 daN/cm2 , f =2100 daN/cm2.
Liên kết hàn dùng que hàn N46, hàn tay, kiểm tra bằng phương pháp thông thường.

9