Desain Panel dan Stud Baja Ringan

Artikel ini menjelaskan penggunaan modul panel dinding geser baja ringan (baja canai dingin) di StatiCAD. Modul melakukan dua pemeriksaan utama: kapasitas geser pelapis panel (TBDY 2018) dan pemeriksaan stud pada rangka panel terhadap tekan aksial + lentur akibat angin di luar bidang (Metode Lebar Efektif — EGM pada susunan HCBTİE Bab 4; YDKT (LRFD) atau GKT (ASD)). Gaya diambil dari hasil analisis program; hasilnya disajikan dalam peringatan analisis serta laporan perhitungan berbahasa Turki/Inggris.

Artikel terkait: Desain Balok dan Kolom Baja Ringan, Ketentuan Peraturan, Angkur dan Pondasi, Dasar-Dasar Teori, Verifikasi.

info

Pada edisi mana? Perhitungan baja ringan terdapat pada edisi StatiCAD Ultimate. Data panel disimpan bersama proyek pada setiap edisi.

1. Alur umum

1. Gambar dinding seperti biasa dan buka jendela Properti Dinding.
2. Pilih opsi “Panel pada Baja Ringan” sebagai tipe desain.
3. Pada tab Panel Baja Ringan, masukkan data pelapis dan stud (Bagian 2) lalu simpan dengan OK.
4. Untuk panel pada fasad luar, centang kotak as tepi yang sesuai di Properti Dinding (Pada As Tepi Atas/Bawah/Kiri/Kanan); lentur akibat angin hanya dihitung pada dinding-dinding ini (Bagian 5).
5. Pada Pengaturan Umum Proyek, periksa metode desain (YDKT/GKT), tekanan kecepatan angin, dan batas lendutan stud (Bagian 5 dan 6).
6. Jalankan analisis. Kapasitas geser panel dan pemeriksaan stud dihitung otomatis selama analisis; ketidakcukupan muncul di daftar peringatan akhir analisis (Bagian 8).
7. Pada pohon di tab Laporan jendela Pilihan Laporan, centang grup “Laporan Elemen Baja Ringan” beserta sub-laporannya, lalu buat laporan (Bagian 9).

2. Input tab “Panel Baja Ringan”

Input	Penjelasan	Nilai bawaan
Sol/Üst Panel Kaplama Var (Pelapis Ada pada Sisi Kiri/Atas Panel)	Ada tidaknya pelat pelapis pada sisi kiri (atas) panel	Ada
Sağ/Alt Panel Kaplama Var (Pelapis Ada pada Sisi Kanan/Bawah Panel)	Ada tidaknya pelat pelapis pada sisi kanan (bawah) panel	Ada
vc,sol, vc,sağ (kN/m)	Kuat geser karakteristik pelapis per satuan panjang (menurut jenis pelat, diameter dan jarak sekrup; keterangan pada tab memberikan nilai tipikal TBDY Tabel 10.5)	10,2 (OSB 11 mm)
Dikme Profili (C / Sigma) (Profil Stud (C / Sigma))	Penampang baja canai dingin yang digunakan pada stud panel; daftar diisi dari tabel profil yang dibawa saat instalasi	Kosong (dipilih pengguna)
Dikme aralığı s (mm) (Jarak stud s (mm))	Jarak as ke as antar stud perantara	600
Kenar dikme adedi n (Jumlah stud tepi n)	Jumlah stud pada setiap ujung panel; gaya guling dibagi di antara stud-stud ini	2

catatan

Berkas proyek lama yang tidak memuat input ini dapat dibuka tanpa perubahan; kolom-kolom terisi dengan nilai bawaan.

3. Kapasitas geser panel (TBDY 2018)

Untuk setiap panel baja ringan, dihitung kapasitas geser sisi yang berpelapis:

info

Vc = 0,6 · vc · L (L: panjang dinding)

• Pada rentang 2 ≤ h/L ≤ 4, kapasitas direduksi dengan faktor 2L/h; jika h/L > 4 atau L < 0,30 m, panel tidak diperhitungkan dalam kapasitas geser.
• Jika hanya satu sisi berpelapis, digunakan kapasitas sisi tersebut; jika kedua sisi berpelapis, untuk pelapis yang sama dijumlahkan, sedangkan untuk pelapis berbeda digunakan aturan max(2·yang kecil, yang besar).

Hasilnya diperhitungkan sebagai kapasitas lateral panel dalam distribusi geser tingkat dan dicantumkan per panel dalam laporan.

3.1 Panel tanpa pelapis

Jika pada tab Panel Baja Ringan tanda pelapis pada kedua sisi (Sol/Üst Panel Kaplama Var dan Sağ/Alt Panel Kaplama Var) dihapus, panel dianggap tanpa pelapis:

• Kapasitas geser panel adalah nol, karena kapasitas geser berasal dari pelapis. Panel juga tidak masuk ke perhitungan porsi papan gipsum.
• Stud didesain dengan panjang tekuk tanpa pelapis: Ly = Lz = h, dengan n baris bracing h/(n+1) (Bagian 4.2).
• Jika distribusi geser dilakukan dengan metode elemen hingga, panel pada praktiknya tidak menerima geser selama tipe kekakuan adalah Kapasitas. Pada tipe Kekakuan Klasik, panel menerima geser sebanding dengan kekakuannya; jika geser ini melampaui seperseribu geser panel pada arah yang sama di lantai tersebut, kesalahan diberikan. Pada distribusi geser klasik, panel tidak menerima geser.
• Pada peringatan analisis muncul satu baris informasi yang melaporkan panel tanpa pelapis.

Jika panel sebenarnya berpelapis, periksa tanda pelapis pada sisi-sisinya.

3.2 Lantai tanpa panel berkapasitas geser

Jika pada suatu lantai seluruh panel pada satu arah (X atau Y) tanpa pelapis atau pendek (h/L > 4 atau L < 0,30 m), pada arah tersebut tidak ada lagi panel yang memikul beban lateral. Dalam hal ini analisis memberikan kesalahan “kat, X/Y doğrultusu: kesme kapasiteli panel yok” (lantai, arah X/Y: tidak ada panel berkapasitas geser) dan menuliskannya pada daftar periksa proyek. Geser lantai diberikan ke panel-panel ini dengan asumsi kedua sisi berpelapis hanya agar dapat didistribusikan; karena kapasitasnya tetap nol, hasil pemeriksaan panel tidak memadai. Beri pelapis pada sebagian panel atau perpanjang panel. Panel dengan ikatan silang strip baja tidak didukung.

4. Pemeriksaan stud (EGM — HCBTİE Bab 4)

4.1 Gaya yang bekerja

Analisis menghasilkan selubung (envelope) geser sebidang (V) dan aksial vertikal (N) dinding untuk setiap panel pada seluruh kombinasi beban; nama kombinasi penentu ditampilkan dalam laporan. Gaya yang bekerja pada stud diturunkan dari selubung ini:

Elemen	Gaya aksial	Penjelasan
Stud perantara	Nara = N · s / L	Bagian beban vertikal menurut daerah pengaruh
Stud tepi	Nkenar = max[ N·(s/2)/L + (V·h/L)/n ; Cd ]	Bagian daerah pengaruh + bagian gaya ujung akibat momen guling yang dibagi dengan jumlah stud tepi. Cd adalah bentuk distribusi yang sama yang diperbesar dengan faktor kuat lebih (overstrength) D pada efek gempa dan dihitung per kombinasi (TBDY 10.4.1.1(a)); yang lebih besar menjadi dasar. Pada laporan, di samping gaya yang bekerja tertulis “(D ile)” (dengan D) atau “(zarf)” (selubung).

4.2 Kapasitas

Untuk penampang terpilih, kapasitas tekan aksial (Pd) dicari dengan EGM: yang terkecil dari baris tekuk lokal (lebar efektif), tekuk distorsional, dan tekuk lentur–torsi (global) menjadi penentu. Panjang tekuk:

• Sumbu kuat: Lx = tinggi panel h.
• Jika setidaknya satu sisi berpelapis, untuk sumbu lemah dan torsi diambil Ly = Lz = jarak stud s dan tekuk torsi lateral dianggap terkekang; jika tidak ada pelapis, Ly = Lz = h (jika n baris bracing didefinisikan, h/(n+1); lihat Ketentuan Peraturan, Angkur, dan Pondasi pada Bangunan Baja Ringan).

Properti penampang bruto (A, Ix, Iy) adalah nilai katalog produsen pada tabel profil; konstanta torsi, pusat geser, dan konstanta warping dihitung otomatis dari geometri penampang. Pada panel berpelapis, baris penentu umumnya adalah tekuk distorsional; tegangan kritis distorsional dihitung dengan metode umum HCBTİE 4.10.3.3 atau, jika dipilih, dengan metode strip hingga (lihat Dasar-Dasar Teori).

Untuk setiap panel, stud tepi dan stud perantara diperiksa pada baris terpisah. Dihitung dua rasio dan yang lebih besar menjadi rasio penentu, yang menghasilkan keputusan Memadai / YETERSİZ (TIDAK MEMADAI):

• Rasio aksial = PEd/Pd (selubung seluruh kombinasi beban),
• Rasio kombinasi angin = P/Pd + M/Md (hanya pada dinding luar; HCBTİE Pers. 4.8.4).

5. Lentur angin di luar bidang dan lendutan

Stud pada dinding yang ditandai as tepi (dinding luar) melentur seperti balok sederhana di bawah tekanan angin tegak lurus permukaan dinding:

• w = max(0,8 · q ; 0,5) kN/m² (0,8: koefisien tekanan TS 498; 0,5 kN/m²: batas bawah beban angin karakteristik HCBTİE)
• M = γW · w · b · h² / 8 (b: s pada stud perantara, s/2 pada stud tepi; diterapkan pembesaran orde kedua)

q adalah kotak “Rüzgar Yükü” (Beban Angin) pada tab Pengaturan Umum Proyek → Kombinasi Beban; nilai yang sesuai dengan tinggi bangunan menurut TS 498 harus dimasukkan (0–8 m: 0,5; 8–20 m: 0,8; 20–100 m: 1,1 kN/m²). Beban salju pada tab yang sama ikut serta dalam gaya aksial pada kombinasi angin. Kombinasi angin — YDKT: 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W dan 1,2G + 1,6S + 0,8W; GKT: G + 0,75Q + 0,75S + 0,45W dan G + 0,6W.

catatan

Jika tidak ada satu pun panel baja ringan dalam proyek yang ditandai sebagai dinding luar, pada daftar peringatan analisis muncul baris yang menyatakan hal ini; lentur akibat angin tidak dilewati secara diam-diam. Peringatan juga diberikan jika q tidak dimasukkan atau berada di bawah nilai TS 498 yang sesuai dengan tinggi elevasi atas panel (q tidak diubah oleh program).

Pemeriksaan lendutan: Pada stud dinding luar, lendutan di luar bidang dihitung dengan nilai karakteristik angin dan diperiksa δ ≤ h/K. Lendutan dihitung dengan momen inersia penampang efektif pada momen layan (HCBTİE 4.9.5); pada penampang langsing nilainya dapat lebih besar daripada yang dihitung dengan inersia bruto. K dipilih dari daftar Batas lendutan stud (Dikme sehim sınırı) pada kotak “Metode Desain Elemen Baja Ringan” di tab Pengaturan Umum Proyek → Pilihan Peraturan (h/120, h/200, h/240 bawaan, h/300, h/360). Karena HCBTİE tidak memberikan batas khusus untuk stud, pilihan harus dibuat secara rekayasa menurut jenis pelapis: h/120 pada pelapis fleksibel, h/240 pada pelapis gipsum atau OSB, h/360 pada pelapis plesteran atau keramik umum digunakan. Hasilnya ditulis pada baris “Sehim” (Lendutan) tersendiri dalam laporan; jika terlampaui, stud dianggap tidak memadai.

6. Metode desain: YDKT / GKT

Metode dipilih pada kotak “Metode Desain Elemen Baja Ringan” di tab Pengaturan Umum Proyek → Pilihan Peraturan (yang tampak saat tipe bangunan baja ringan dipilih atau ada panel baja ringan dalam proyek) dan disimpan bersama proyek:

Pilihan	Kekuatan	Kombinasi beban
YDKT (bawaan; LRFD)	φc = 0,85, φb = 0,90 (HCBTİE)	Kombinasi program; pada kombinasi yang memuat gempa, 1,2G sebagai pengganti G; selain itu, kombinasi vertikal HCBTİE 4.3.1 (1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + Q) dihasilkan dari hasil G/Q/S murni dan ditambahkan ke selubung.
GKT (ASD)	Ωc = 1,80, Ωb = 1,67 (AISI S100)	Kombinasi program diubah menjadi padanan GKT-nya; selain itu, G + Q, G + S, G + 0,75Q + 0,75S, dan bentuk G + 0,7E dari kombinasi dengan gempa ditambahkan ke selubung.

bahaya

HCBTİE hanya mendefinisikan YDKT; opsi GKT diperuntukkan bagi perbandingan dan pradimensi. Gunakan YDKT pada perhitungan resmi. Proyek lama dibuka dengan YDKT.

7. Kekangan rotasi pelapis (kφ)

Pelapis OSB atau kayu lapis menahan sayap stud terhadap rotasi sehingga meningkatkan kekuatan tekuk distorsional (HCBTİE 4.10.3.3, AISI S240). Jika tidak ada data yang dimasukkan, diambil kφ = 0.

• Pada kotak “Kaplamanın dikmeye dönme tutulumu” (Kekangan rotasi pelapis terhadap stud) di tab Properti Dinding → Panel Baja Ringan, dimasukkan jenis pelat untuk sisi kiri dan kanan (Tidak terdefinisi / Papan gipsum / OSB / Kayu lapis / kφ pengguna), kekakuan lentur pelat (0 = bawaan jenisnya), jarak sekrup, dan kφ hanya untuk “kφ pengguna”. Dalam perhitungan digunakan yang lebih kecil dari kedua sisi: jika salah satu sisi adalah papan gipsum, tidak terdefinisi, atau tanpa pelapis, maka kφ = 0.
• Syarat: jarak sekrup ≤ 305 mm dan jarak stud ≤ 625 mm; jika tidak, diambil kφ = 0 dan alasannya ditulis dalam laporan. Papan gipsum tidak diperhitungkan dalam perhitungan kekuatan.
• Pada catatan stud dalam laporan, nilai kφ setiap sisi atau alasan nilai nol serta nilai yang digunakan ditulis.

8. Peringatan analisis

Peringatan	Arti / yang harus dilakukan
“… hafif çelik panel dikme hesabı yapılamadı: Dikme profili seçilmedi” (perhitungan stud panel baja ringan tidak dapat dilakukan: profil stud belum dipilih)	Profil stud belum dipilih pada tab panel. Pilih profil dari Properti Dinding → tab Panel Baja Ringan.
“… hafif çelik panel KENAR/ARA dikmesi yetersiz (oran=…)” (stud TEPI/PERANTARA panel baja ringan tidak memadai (rasio=…))	Rasio penentu stud terkait melebihi 1. Pilih profil yang lebih besar atau lebih tebal, kurangi jarak stud, atau tambah jumlah stud tepi.
“Hafif çelik panellerde bina kenar aksı (dış duvar) işaretli duvar yok …” (pada panel baja ringan tidak ada dinding yang ditandai as tepi bangunan (dinding luar) …)	Lentur akibat angin tidak dihitung karena tidak ada panel yang ditandai sebagai dinding luar. Centang kotak as tepi pada panel fasad.
“… hafif çelik panel dikme sehimi fazla (rüzgâr: sehim=… mm > h/K=… mm)” (lendutan stud panel baja ringan terlalu besar (angin: lendutan=… mm > h/K=… mm))	Lendutan di luar bidang stud dinding luar melampaui batas terpilih. Pilih profil yang lebih kaku, kurangi jarak stud, atau tinjau kembali batas jika sesuai dengan jenis pelapis.
“Rüzgâr basıncı q girilmemiş …” / “… TS 498 yükseklik kademesinin altında …” (tekanan angin q belum dimasukkan … / … di bawah tingkat ketinggian TS 498 …)	Masukkan nilai Pengaturan Umum Proyek → Kombinasi Beban → Beban Angin yang sesuai dengan tinggi bangunan.
Baris informasi panel tanpa pelapis	Panel yang pelapis pada kedua sisinya tidak ditandai dicantumkan; panel-panel ini tidak memikul geser (Bagian 3.1). Jika panel berpelapis, perbaiki tanda pelapis pada sisi-sisinya.
“… kaplamasız … katılamaz ancak analizde V=…” (… tanpa pelapis … tidak dapat berpartisipasi, tetapi dalam analisis V=…)	Pada tipe Kekakuan Klasik, panel tanpa pelapis menerima geser lebih dari seperseribu geser panel lantai dalam analisis. Beri pelapis pada panel atau gunakan tipe Kapasitas.
“kat, X/Y doğrultusu: kesme kapasiteli panel yok” (lantai, arah X/Y: tidak ada panel berkapasitas geser)	Pada arah tersebut tidak ada panel yang dapat memikul beban lateral (Bagian 3.2). Beri pelapis pada sebagian panel atau perpanjang panel.

9. Laporan

Pada pohon di Pilihan Laporan → tab Laporan terdapat grup “Laporan Elemen Baja Ringan” (tampak jika ada panel baja ringan dalam proyek):

• Desain Panel Baja Ringan: Informasi pelapis per panel, input h, L, vc, dan kapasitas geser pelapis.
• Desain Stud Baja Ringan (EGM): Lantai demi lantai, per panel — nama panel dan profil, geometri (h, L, s, n), metode desain dan tekanan angin, gaya selubung (dengan nama kombinasi penentu), gaya yang bekerja, kapasitas, rasio aksial, rasio penentu, dan status untuk stud tepi dan perantara; pada dinding luar baris kombinasi angin dan lendutan; baris angkur dan geser panel; baris track bawah dan atas serta bracing (gaya yang bekerja, kuat tarik dan tekan, rasio, kolektor, gaya bracing, dan peringatan rincian HCBTİE 6); catatan asumsi perhitungan.
• Desain Balok Baja Ringan (EGM) dan Desain Kolom Baja Ringan (EGM): Jika ada elemen semacam itu dalam proyek (lihat Desain Balok dan Kolom Baja Ringan).

Laporan dibuat dalam bahasa Turki atau Inggris sesuai pengaturan bahasa program; setelah analisis selesai, laporan diperoleh dengan “Buat Semua Laporan Terpilih” dan dapat diekspor sebagai PDF/DOCX.

10. Pertanyaan yang sering diajukan

Kapasitas geser panel tampak 0. Bisa jadi h/L > 4 atau L < 0,30 m, atau pelapis tidak ditandai pada kedua sisi (panel tanpa pelapis, Bagian 3.1). Pada proyek lama, kekuatan pelapis dapat datang dengan nilai bawaan lama (2,7 kN/m); periksa dari tab.

Daftar profil stud kosong atau hanya menampilkan profil Sigma. Profil dimuat dari berkas HafifCelikProfil.txt di folder instalasi (527 profil). Jika berkas ini tidak ditemukan, berkas cadangan HafifCelikSigma.txt (90 profil Sigma) digunakan; jika keduanya tidak ada, daftar tetap kosong. Instal ulang pembaruan.

Pada dinding baja ringan baru, profil stud kosong. Profil dipilih oleh pengguna: Properti Dinding → Panel Baja Ringan → Profil Stud. Jika tidak dipilih, analisis memberikan peringatan.

Pada laporan tidak ada baris kombinasi angin, tertulis “iç duvar” (dinding dalam). Dinding tidak ditandai dengan satu pun kotak as tepi. Jika dinding fasad, tandai as tepi yang sesuai dari Properti Dinding dan ulangi analisis.

Di samping gaya yang bekerja pada stud tepi tertulis “(D ile)”. Menurut TBDY 10.4.1.1(a), gaya yang bekerja pada stud tepi juga dihitung dari kombinasi gempa yang diperbesar dengan faktor kuat lebih D; pada bangunan bertingkat banyak, momen guling yang terakumulasi dari lantai atas juga diperhitungkan. Jika rasio tidak memadai, perbesar jumlah stud tepi atau profilnya.

Pada catatan kaki laporan ada catatan “Kenar rijitleştirici (HCBTİE 4.9.3)” (pengaku tepi (HCBTİE 4.9.3)). Lip tidak cukup untuk memperkaku sayap secara penuh; koefisien tekuk pelat sayap dan lebar efektif direduksi menurut peraturan. Jika dipilih profil dengan tebal lebih besar atau lip lebih panjang, reduksi mengecil.

Mengapa pada panel berpelapis baris penentu selalu tekuk distorsional? Pelapis membatasi tekuk sumbu lemah dan torsi dengan jarak stud; pada penampang berdinding tipis, dalam keadaan ini kekuatan terendah umumnya diberikan oleh tekuk distorsional. Memasukkan kekangan rotasi pelapis (Bagian 7) dan opsi strip hingga (pada penampang Sigma) menghitung kekuatan ini secara lebih realistis.