Lewati ke konten utama

Desain Balok dan Kolom Baja Ringan

Terlepas dari stud panel, balok pengikat (balok) atau kolom praktis (kolom) dalam model dapat didesain dengan penampang baja ringan. Perhitungan dilakukan melalui metode lebar efektif (EGM) dengan gaya selubung elemen hingga dari elemen tersebut (M3, V2, N; pada kolom juga M2) — padanan baja ringan dari alur balok dan kolom baja. Untuk desain panel, lihat artikel Desain Panel dan Stud Baja Ringan.

info

Pada edisi mana? Perhitungan baja ringan terdapat pada edisi StatiCAD Ultimate.

1. Penetapan penampang​

  1. Pada jendela Properti Balok Pengikat (Kolom Praktis), pilih opsi “Baja Ringan” pada kotak Tipe Elemen (di samping opsi kayu dan baja).
  2. Untuk penampang, buka jendela Profil Pabrikasi, lalu di bawah Cold Formed pilih kategori C, Z, U, C+, Sigma, atau Sigma+. 527 profil pada tabel bawaan didaftar dalam bentuk “CC C200x80x16x2”, “ZZ Z200x60x15x2”, “UU U200x94x4”, “CPLUS C+200-89x25x15x4”, “SIGMA S200-50x67x16x2”, “SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4”.
  3. Pilih profil lalu klik Tetapkan; gambar penampang (garis luar sebenarnya), properti bruto (A, Ix, Iy katalog), dan besaran torsi terisi otomatis. Sebagai material ditetapkan mutu baja (mis. S235, S355); Fy dan E dibaca dari material ini.
  4. Jalankan analisis; hasilnya terlihat pada daftar peringatan analisis dan dalam laporan.

2. Kombinasi beban​

Gaya yang bekerja diambil, selain dari kombinasi program, dengan kombinasi HCBTİE 4.3.1 — YDKT (LRFD): 1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + 1,0Q; jika ada angin, 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W dan 0,9G + 1,6W; GKT (ASD): kombinasi ASCE 7 yang sesuai. Dengan demikian, koefisien kombinasi vertikal dalam proyek (bawaan 1,0G + 1,0Q) tidak menjadi kurang pada elemen baja ringan. Dalam laporan, nama kombinasi penentu ditulis; tanda “[1.2G+1.0Q]” atau “[GKT]” menunjukkan bahwa koefisien kombinasi program telah dikonversi menurut metodenya.

catatan

Pada daftar kombinasi TBDY tidak ada kasus beban angin: agar angin masuk ke desain balok dan kolom, kasus beban dan kombinasi yang terdefinisi harus dipilih (jika tidak, diberikan peringatan). Lendutan balok dihitung dari kombinasi layan tanpa koefisien (G + Q, G + S). Metode desain (YDKT/GKT) berasal dari pengaturan proyek yang sama dengan stud panel.

3. Pemeriksaan​

ElemenGaya yang bekerja (selubung analisis)Panjang tekukPemeriksaan
BalokM3, V2, NLx = bentang; panjang tanpa kekangan lateral menurut tanda momen: Lb+ = panjang elemen atau Le dari pengguna (jika sayap atas terikat pada pelapis, tidak ada tekuk torsi lateral pada momen positif), Lb− = jarak kekangan sayap bawah (jika tidak ada input, Lb+); Cb dari diagram momen (1 pada kantilever dan bila Lb < L)M+/Md+ dan M−/Md− bertanda, V/Vd, P/Pd + M/Md (Pers. 4.8.4), lentur + geser simultan (Pers. 4.8.5/4.8.6, Mdlo pada penyebut), web crippling pada tumpuan (4.8.3), perlunya pengaku badan 7.4, lendutan L/K dan L/250 untuk beban hidup saja (Tabel 7.1), getaran (7.5)
KolomN, M3, M2, V2KLx = KLy = tinggi lantai (K = 1) atau input penggunaN/Pd, P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (Pers. 4.8.4), V/Vd, peringatan KL/r > 200; pada kolom yang mengalami tarik, T/Td (Pers. 4.8.1/4.8.2)
  • Kekuatan lentur adalah yang terkecil dari baris tekuk global (torsi lateral), lokal, dan distorsional; kekuatan tekan juga ditentukan dengan cara yang sama.
  • Pada kolom, kapasitas lentur sumbu lemah dihitung terpisah untuk kedua arah dari penampang efektif.
  • Kecukupan pengaku tepi (lip) diperiksa menurut HCBTİE 4.9.3; jika ada reduksi, ditulis pada catatan kaki laporan.
  • Penampang yang tidak memenuhi syarat penampang HCBTİE Bab 3 (mis. pada penampang dengan rasio lip/sayap < 0,20, lip diabaikan) dinyatakan pada catatan kaki laporan.
  • Untuk input khusus balok lantai (sambungan pelapis, jarak kekangan sayap bawah, bentuk tumpuan, panjang tumpuan, pengaku, bridging) dan rincian pemeriksaannya, lihat artikel Lantai Baja Ringan: Balok Lantai dan Diafragma.
  • Penampang Z dihitung sebagai gording/balok yang melentur terhadap sumbu tegak lurus badan; pada penampang U, karena tidak ada lip, sayap diambil sebagai bagian tanpa pengaku dan baris distorsional tidak terbentuk; pada penampang C+ dan Sigma+, lipatan balik pada ujung lip diperhitungkan sebagai bagian dari pengaku tepi.

4. Kekangan rotasi pelapis​

Pada balok dan kolom juga dapat diperhitungkan kekangan rotasi (kφ) yang diberikan pelapis kepada sayap: pada properti elemen (tab Kayu2 pada balok, tab Kayu pada kolom), pada kotak “Baja Ringan: kekangan rotasi pelapis” dimasukkan jenis pelapis, jarak elemen, kekakuan lentur pelat, jarak sekrup, dan bila perlu nilai kφ pengguna.

  • Pelapis yang dimasukkan dianggap terdapat pada kedua sayap; pada elemen yang hanya satu sayapnya berpelapis, biarkan “Tidak terdefinisi”.
  • Pada elemen tepi yang pelatnya hanya di satu sisi elemen (mis. balok pelat lantai tepi), masukkan setengah dari kekakuan lentur pelat.
  • Syarat: jarak sekrup ≤ 305 mm dan jarak elemen ≤ 625 mm; jika tidak, diambil kφ = 0 dan alasannya ditulis dalam laporan.

5. Laporan​

Jika dalam proyek ada balok atau kolom baja ringan, pada grup Laporan Elemen Baja Ringan tampak halaman Desain Balok Baja Ringan (EGM) dan Desain Kolom Baja Ringan (EGM): nama elemen dan penampang, geometri (L, Lb / KL, kelangsingan, A, I), metode dan material, gaya yang bekerja dan kombinasi penentu, lentur (global / lokal / distorsional → Md; momen positif dan negatif terpisah pada balok), geser, interaksi aksial + lentur, lendutan pada balok, baris web crippling, pengaku badan, dan getaran, baris tekan pada kolom, dan catatan asumsi.

6. Pustaka profil baja ringan bawaan​

Profil dibaca dari berkas HafifCelikProfil.txt di folder instalasi. Tabel memuat 527 penampang baja ringan bawaan: C (89), Z (90), U (88), C+ (87), Sigma (90), Sigma+ (83); tinggi 100–400 mm, tebal dinding 1,0–4,0 mm.

Pada setiap baris terdapat kode tipe (1 = C, 2 = Z, 3 = U, 5 = Sigma, 8 = C+, 9 = Sigma+), geometri lengkap (H, A, B, C1, C2, D lipatan balik, E, F, G, T, R), dan properti penampang katalog (berat, A, Ix, Wx, ix, Iy, Wy, iy, ex, ey). Pada daftar stud panel hanya ditawarkan penampang C, C+, Sigma, dan Sigma+. Pada desain, A, Ix, Iy bruto diambil dari kolom katalog; kolom geometri digunakan dalam perhitungan lebar efektif, torsi, dan tekuk distorsional.

info

Menambahkan profil Anda sendiri: Berkas berbentuk teks sederhana; baris yang diawali # adalah keterangan. Anda dapat menambahkan profil Anda sendiri dengan susunan kolom yang sama (geometri dalam mm, properti penampang dalam satuan cm, pemisah desimal titik). Jika kolom katalog dibiarkan kosong atau 0, properti dihitung dari geometri (model sudut tajam, beberapa persen lebih tinggi).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. Cakupan dan asumsi​

  • Hanya penampang pada tabel profil bawaan (HafifCelikProfil.txt) yang dihitung; jika ditetapkan penampang yang tidak ada dalam pustaka, perhitungan ditandai tidak memadai dengan catatan “kütüphanede yok” (tidak ada dalam pustaka).
  • Perhitungan balok didasarkan pada asumsi bahwa beban melewati pusat geser atau torsi dibatasi oleh sambungan (HCBTİE Bab 5). Pada balok C, U, dan C+, jika kedua sayap tidak terikat secara efektif pada pelapis, harus disediakan sambungan torsi tambahan.
  • Penampang Z hanya dihitung untuk lentur terhadap sumbu tegak lurus badan; lentur terhadap sumbu utama dan perilaku dua sumbu tanpa tumpuan lateral tidak dimodelkan.
  • Pada kolom untuk tarik, luas neto diambil sama dengan luas bruto; lubang sekrup dan baut serta kekuatan sambungan harus diperiksa terpisah.
  • Gaya aksial semu (komposit) yang dihasilkan bersama oleh offset sumbu balok dan diafragma kaku dikurangkan dari gaya aksial pada desain balok baja ringan (lihat Lantai Baja Ringan: Balok Lantai dan Diafragma).

8. Pertanyaan yang sering diajukan​

Saya mendapat peringatan “… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok” (perhitungan balok/kolom baja ringan tidak dapat dilakukan: penampang tidak ada dalam pustaka). Pada elemen ditetapkan penampang di luar tabel profil bawaan. Pilih penampang dari kategori C, Z, U, C+, Sigma, atau Sigma+ di bawah Profil Pabrikasi → Cold Formed.

Saya mendapat peringatan “… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)” (balok baja ringan tidak memadai (M/Md=… V/Vd=… lendutan=…)). Perbesar penampang atau tinjau kembali input tumpuan lateral (Le). Pada balok lantai, jika sayap atas terikat menerus pada pelapis, centang hal ini pada tab Baja Ringan; pada momen positif tekuk torsi lateral tidak terjadi.

Pada laporan profil U, baris distorsional tertulis “yok” (tidak ada). Pada penampang U tanpa lip, baris tekuk distorsional tidak diterapkan; baris ini ditujukan untuk sayap dengan pengaku tepi.

Pada kolom muncul baris “Çekme” (Tarik). Kolom mengalami tarik pada setidaknya satu kombinasi. Kekuatan tarik dihitung dengan asumsi luas neto = luas bruto; lubang dan kekuatan sambungan harus diperiksa terpisah.