Dasar-Dasar Teori Desain Baja Ringan

Artikel ini merangkum teori yang mendasari modul baja ringan StatiCAD dan penerapan persamaan HCBTİE (Hafif Çelik Binaların Tasarımı İçin Esaslar — Prinsip Desain Bangunan Baja Ringan) di dalam program. Untuk penggunaan, lihat artikel Desain Panel dan Stud Baja Ringan.

1. Jenis tekuk pada penampang baja canai dingin

Pada penampang baja canai dingin berdinding tipis (t ≈ 1–4 mm), daya dukung umumnya tidak ditentukan oleh leleh, melainkan oleh interaksi tiga jenis tekuk:

Jenis	Perilaku	Padanannya dalam metode
Tekuk lokal	Pengerutan bagian pelat (badan, sayap, lip) dengan panjang gelombang pendek; sumbu penampang tidak berpindah.	Lebar efektif → luas efektif dan modulus penampang efektif
Tekuk distorsional	Deformasi sayap berlip dengan berputar di sekitar garis pertemuan badan–sayap (panjang gelombang menengah).	Baris kekuatan terpisah berdasarkan tegangan kritis distorsional
Tekuk global	Tekuk lentur, torsi, atau lentur–torsi elemen secara keseluruhan (panjang gelombang panjang).	Beban kritis global dan kurva kolom

2. Model penampang

Penampang disusun sebagai rantai garis tengah yang terhubung dengan dimensi pada katalog produsen (H, A, B, C1, C2, E, F, G, T pada Sigma). Besaran torsi diperoleh dari rantai yang sama dengan teori penampang terbuka berdinding tipis: J = Σ(b·t³)/3; pusat geser dan konstanta warping Cw dengan metode koordinat sektorial.

catatan

Model garis tengah bersudut tajam memberikan luas dan momen inersia beberapa persen lebih tinggi daripada penampang sebenarnya yang sudutnya dibulatkan. Karena itu A, Ix, dan Iy bruto diambil dari nilai katalog; luas efektif dan modulus penampang efektif yang dihitung dalam model direduksi dengan rasio yang sama (rasio hanya diterapkan ke arah pengecilan).

3. Metode Lebar Efektif (EGM)

Kelangsingan dan rasio lebar efektif untuk setiap bagian pelat yang mengalami tekan:

info

• λp = √(f / Fcr,plaka), Fcr,plaka = k · π²E / [12(1−ν²)] · (t/b)²
• ρ = (1 − 0,22/λp) / λp ≤ 1 → beff = ρ·b

Pada bagian dengan dua tepi tertumpu (badan, sayap) k = 4,0; pada bagian dengan satu tepi bebas (lip) k = 0,43. Pada lentur digunakan ekspresi umum yang bergantung pada gradien tegangan; zona tarik sepenuhnya efektif. Pada tekan aksial, lebar efektif dihitung pada tingkat tegangan kekuatan sehingga diperoleh luas efektif, dan pada lentur diperoleh modulus penampang efektif terhadap sisi tekan.

4. Kuat tekan aksial

• Global: Yang terkecil dari tekuk lentur pada dua sumbu, tekuk torsi murni, dan kombinasi lentur–torsi yang bergantung pada eksentrisitas pusat geser (HCBTİE 4.10.3.1).
• Kurva kolom: λc = √(Fy/Fcre); λc ≤ 1,5 → Fn = 0,658^(λc²) · Fy; λc > 1,5 → Fn = (0,877/λc²) · Fy; Pne = Ae(Fn) · Fn.
• Lokal: Pnl dengan luas efektif.
• Distorsional: Melalui tegangan kritis distorsional Fcrd; jika λd ≤ 0,561 maka Pnd = Py, jika tidak Pnd = [1 − 0,25·(Pcrd/Py)^0,6]·(Pcrd/Py)^0,6·Py.
• Kuat nominal: Pn = min(Pne, Pnl, Pnd).

Metode	Tekan	Lentur	Geser
YDKT (bawaan; LRFD)	Pd = φc·Pn, φc = 0,85	Md = φb·Mn, φb = 0,90	φv = 0,90
GKT (perbandingan; ASD)	Pd = Pn/Ωc, Ωc = 1,80	Md = Mn/Ωb, Ωb = 1,67	Ωv = 1,60

5. Lentur, geser, dan efek gabungan

• Lentur: Dua keadaan dengan serat atas dan bawah mengalami tekan dipantau terpisah. Yang terkecil dari baris global (tekuk torsi lateral, HCBTİE Pers. 4.10.21), lokal (modulus penampang efektif), dan distorsional: Mn = min(Mne, Mnl, Mnd). Pada balok, momen positif dan negatif diselubungkan terpisah dan masing-masing dibandingkan dengan kekuatan yang dihitung dengan panjang kekangan lateral dan koefisien Cb-nya sendiri (Bagian 9). Jika elemen terkekang lateral (jika ada pelapis pada panel; pada balok lantai, pada momen positif bila sayap atas terikat pada pelapis), pembatasan tekuk torsi lateral tidak diterapkan. Pada kolom diambil Cb = 1.
• Geser: Dengan tinggi badan datar, Vy = 0,6·Fy·Aw dan tekuk geser Vcr; menurut kelangsingan badan, zona leleh, inelastik, atau tekuk geser elastik.
• Aksial + lentur: |PEd|/Pd + |Mx,Ed|/Md,x + |My,Ed|/Md,y ≤ 1,0 (HCBTİE Pers. 4.8.4).
• Geser + lentur: Pemeriksaan simultan dengan M dan V pada penampang yang sama dan kombinasi yang sama (Pers. 4.8.5/4.8.6; Bagian 9).
• Tarik aksial (kolom): Td = min(φy·Fy·Ag; φt·Fu·An), An = Ag; tarik + lentur Pers. 4.8.1/4.8.2.

6. Tekuk distorsional: metode umum dan strip hingga

Ekspresi kd yang disederhanakan dari HCBTİE hanya didefinisikan untuk penampang C dan Z dengan lip sederhana, dengan enam syarat geometri, dan nyata-nyata konservatif. StatiCAD menghitung tegangan kritis distorsional dengan metode umum HCBTİE 4.10.3.3: untuk setiap sayap berlip, properti unit sayap (sayap + lip, jika ada lipatan balik) dihitung secara numerik dari rantai garis tengah, dan tegangan kritis diperoleh dari kekakuan rotasi (pada tekan Pers. 4.10.32–4.10.37, pada lentur 4.10.41–4.10.47).

• Pada penampang Sigma, Sigma+, dan C+ serta penampang C/Z yang tidak memenuhi syarat, hanya digunakan metode umum. Pada C/Z yang memenuhi syarat, karena kedua metode diizinkan, diambil yang lebih menguntungkan. Catatan kaki laporan menuliskan metode mana yang diterapkan.
• Metode umum tidak mengurangi kapasitas pada profil mana pun dibandingkan ekspresi yang disederhanakan.
• Badan Sigma pada metode ini dianggap badan datar; dibandingkan solusi strip hingga, hasil pada Sigma nyata-nyata konservatif.

info

Opsi strip hingga (HCBTİE 4.10.2 (a)): Opsi Distorsional pada kotak “Metode Desain Elemen Baja Ringan” di Pengaturan Umum Proyek → Pilihan Peraturan memiliki tiga nilai: Metode umum, Strip hingga untuk C+ (bawaan), dan Strip hingga pada semua penampang. Pada solusi strip hingga, dihitung kurva tanda tekuk penampang dan tegangan kritis diambil dari minimum distorsional; jika tidak ada minimum distorsional yang jelas, nilai tidak dapat melampaui metode umum (sisi aman). Karena pada penampang C+ metode umum memperkirakan tegangan distorsional terlalu tinggi, strip hingga adalah bawaan pada penampang ini. Jika dipilih “pada semua penampang”, kapasitas Sigma dan Sigma+ meningkat nyata.

7. Kekangan rotasi pelapis (kφ)

Pelapis OSB atau kayu lapis menahan sayap stud terhadap rotasi sehingga meningkatkan kekuatan tekuk distorsional. Jika data pelapis dimasukkan, kφ dihitung dari komponen kekakuan lentur pelat dan kekakuan sambungan menurut AISI S240 Lampiran 1 dan ditambahkan pada persamaan distorsional. Digunakan yang lebih kecil dari kedua sisi; papan gipsum tidak diperhitungkan dalam perhitungan kekuatan (kφ = 0). Jika syarat jarak sekrup ≤ 305 mm dan jarak stud ≤ 625 mm tidak dipenuhi, diambil kφ = 0.

Lendutan dihitung dengan momen inersia penampang efektif pada momen layan (HCBTİE 4.9.5).

8. Kapasitas geser pelapis panel dan gaya yang bekerja pada stud

• Kapasitas geser panel: Vc = 0,6 · vc · L (L ≥ 0,30 m dan h/L ≤ 4); pada rentang 2 ≤ h/L ≤ 4 reduksi 2L/h. Pada kedua sisi, pelapis yang sama dijumlahkan, pada pelapis berbeda diambil max(2·yang kecil, yang besar).
• Gaya yang bekerja pada stud perantara: Nara = N · s/L. Gaya yang bekerja pada stud tepi: Nkenar = max[N·(s/2)/L + (V·h/L)/n; Cd]; Cd dihitung dari kombinasi dengan efek gempa yang diperbesar dengan D (TBDY 10.4.1.1(a)).
• Pada stud dinding luar, momen angin di luar bidang M = γW · w · b · h²/8, dengan pembesaran orde kedua; w = max(0,8·q; 0,5) kN/m².
• Panel tanpa pelapis: Kapasitas geser panel berasal dari pelapis (TBDY 10.3.2.1); pada panel yang pelapis kedua sisinya tidak ditandai, Vn = 0. Pada distribusi geser klasik, kekakuan panel diambil nol; pada penyelesaian elemen hingga dengan tipe kekakuan “kapasitas”, koefisien kekakuan sebidang adalah 0,001 (panel yang tidak berpartisipasi dalam geser). Panel tidak masuk ke batas bawah porsi kapasitas maupun porsi papan gipsum; stud didesain dengan panjang tekuk tanpa pelapis (dengan bracing h/(n+1)). Jika panel tetap menerima geser dalam analisis (tipe “kekakuan klasik”) dan geser ini melampaui seperseribu geser panel pada arah yang sama di lantai tersebut, kesalahan diberikan (sama dengan aturan panel pendek). Karena pada dinding baru kedua sisi berpelapis merupakan bawaan, kedua sisi yang tidak ditandai adalah pilihan pengguna; program tidak mengubah pilihan ini.
• Degenerasi lantai–arah: Jika pada suatu arah (komponen dominan sumbu dinding) tidak ada lagi panel berkapasitas geser, pada distribusi geser klasik pembagian Vi = Di/ΣD·Q menjadi 0/0 dan geser lantai tidak dapat didistribusikan. Dalam hal ini panel pada arah tersebut diberi kekakuan dengan asumsi kedua sisi berpelapis hanya untuk distribusi gaya (jika vc tidak dimasukkan atau panel pendek, nilai kecil yang sebanding dengan panjangnya); karena kapasitas tetap nol, hasil pemeriksaan panel tidak memadai dan kesalahan lantai–arah juga dituliskan. Pada penyelesaian elemen hingga, dalam kasus yang sama penskalaan kapasitas tidak dilakukan; panel menerima geser dan kesalahan diberikan.

9. Balok lantai: lentur bertanda, Cb, lentur–geser simultan, web crippling, 7.4, dan 7.5

Selubung momen bertanda. M3 dan V2 pada ujung segmen balok (stasiun) disusun dari hasil kasus beban untuk setiap kombinasi kekuatan pada daftar kombinasi baja ringan. Momen positif (bentang; sayap atas tertekan) dan momen negatif (tumpuan; sayap bawah tertekan) diselubungkan terpisah: M+ = maks M, M− = maks(−M); nama kombinasi yang menentukan disimpan. Perhitungan lebar efektif dilakukan tiga kali:

1. Positif: Ly = Lz = Lb+, Cb+; jika sayap atas terikat menerus pada pelapis, tidak ada tekuk torsi lateral → Md+ (penampang dengan sayap atas tertekan).
2. Negatif: Lb−, Cb−, tanpa kekangan → Md− (penampang dengan sayap bawah tertekan).
3. Terkekang (Fn = Fy, HCBTİE 4.6.3) → Mdlo± = facb·Mnl; pada pernyataan pengaku, nilai terkecil terhadap baris distorsional (4.6.4).

Rasio lentur adalah maks(M+/Md+, M−/Md−). Pada interaksi aksial (Pers. 4.8.4) digunakan nilai Md dari tanda yang menentukan.

Cb. HCBTİE 4.10.21 tidak memuat persamaan Cb; HCBTİE 1.3 dan AISI S100 F2.1.1 diterapkan. Nilainya dihitung dari diagram |M| kombinasi yang menentukan:

info

Cb = 12,5·Mmaks / (2,5·Mmaks + 3·MA + 4·MB + 3·MC), 1 ≤ Cb ≤ 3

MA, MB, dan MC adalah nilai pada titik seperempat (interpolasi linear di antara stasiun). Pada balok yang satu ujungnya tidak bertumpu (kantilever) dan pada kondisi Lb < L (kekangan antara), diambil Cb = 1 (sisi aman; diagram di antara kekangan antara tidak diketahui).

Lentur + geser simultan (HCBTİE 4.8.2). Pada setiap stasiun dan kombinasi, M dan V diambil bersama; penyebut adalah Mdlo± menurut tanda momen:

info

• Tanpa pengaku: √((M/Mdlo)² + (V/Vd)²) ≤ 1,0 (Pers. 4.8.5)
• Dengan pengaku, hanya bila M/Mdlo > 0,5 dan V/Vd > 0,7: 0,6·M/Mdlo + V/Vd ≤ 1,3 (Pers. 4.8.6)

Web crippling (HCBTİE 4.8.3). 4.8.3 mensyaratkan M̄ ≤ Mdlo dan P̄ ≤ Pd; persamaan untuk Pd tidak diberikan. Diterapkan HCBTİE 1.3 (Tabel 1.1) dengan TS EN 1993-1-3 6.1.7.2: penampang berbadan tunggal, sudut badan φ = 90°; hw = H − t, k = fyb/228:

info

• k1 = 1,33 − 0,33k; k2 = 1,15 − 0,15·r/t (0,50 ≤ k2 ≤ 1,0); k3 = 1,0; k4 = 1,22 − 0,22k; k5 = 1,06 − 0,06·r/t ≤ 1,0
• Tumpuan ujung, sayap dengan pengaku (C, Z, C+): Rw,Rd = k1·k2·k3·[9,04 − hw/(60t)]·[1 + 0,01·ss/t]·t²·fyb/γM1
• Tumpuan ujung, sayap tanpa pengaku (U): k1·k2·k3·[5,92 − hw/(132t)]·[1 + 0,01·ss/t] (ss/t ≤ 60) atau ·[0,71 + 0,015·ss/t] (ss/t > 60)
• Tumpuan antara: k3·k4·k5·[14,7 − hw/(49,5t)]·[1 + 0,007·ss/t] (ss/t ≤ 60) atau ·[0,75 + 0,011·ss/t] (ss/t > 60)
• Dua gaya lokal yang berlawanan: pada ujung k1·k2·k3·[6,66 − hw/(64t)]·[1 + 0,01·ss/t]; pada bagian antara k3·k4·k5·[21,0 − hw/(16,3t)]·[1 + 0,0013·ss/t]

Keberlakuan: r/t ≤ 6 dan hw/t ≤ 200. Badan Sigma adalah badan dengan pengaku; karena syarat 6.1.7.4 tidak diperiksa, berada di luar cakupan. Pada YDKT diambil Pd = Rw,Rd (γM1 = 1,0), pada GKT Rw,Rd/1,5. Gaya yang bekerja adalah geser ujung pada semua kombinasi kekuatan. Jika ujung balok baja ringan pada arah yang sama berada dalam jarak 1 cm, tumpuan dianggap tumpuan antara dan geser kedua sisi dijumlahkan. Pada bentuk tumpuan otomatis, jika di ujung terdapat elemen vertikal (kolom), balok dianggap terhubung melalui badan (tidak ada pemeriksaan); jika tidak ada kolom dan ada dinding, dianggap bertumpu duduk. Interaksi TS EN 1993-1-3 6.1.11 (M/Mc,Rd + F/Rw,Rd ≤ 1,25) tidak disyaratkan HCBTİE sehingga dilaporkan sebagai informasi.

Pengaku badan (HCBTİE 7.4). Jika badan rata h/t = (H − 2(t + r))/t > 180 atau V > 0,8Vd, diperlukan pengaku antara: tebal ≥ badan, jarak s ≤ min(4h; 500 mm), lebar ≥ 20 mm, dengan baut. Panjang tumpuan balok lantai minimal 40 mm (7.4(e)).

Lendutan akibat beban hidup saja (Tabel 7.1). Dihitung dengan nilai mutlak terbesar dari jumlah momen kasus beban Q: 5/48·MQ·L²/(E·I) ≤ L/250; I adalah inersia efektif layan. Tidak berlaku pada tipe lendutan kantilever.

Getaran (HCBTİE 7.5). Syarat: L/d ≤ 18 dan frekuensi alami ≥ 8 Hz; jika tidak terpenuhi, jarak balok harus kurang dari 40 cm dan minimal dua baris bridging harus dipasang. Frekuensi diperkirakan dari momen tengah bentang dengan beban merata ekuivalen (w = 8M/L², M = MG + 0,3·MQ) sebagai balok sederhana satu bentang:

info

fn = π/(2L) · √(E·Ix·g / (8·M))

Pada balok menerus atau dengan tumpuan jepit, momen bentang lebih kecil sehingga perkiraan membesar; namun pembesaran ini lebih kecil daripada peningkatan frekuensi sebenarnya (pada jepit kedua ujung perkiraan 1,73 kali, sebenarnya 2,27 kali), sehingga perkiraan berada di sisi aman. Untuk nilai yang tepat, harus digunakan model elemen hingga lantai.

10. Pembuatan lantai baja ringan: strip dan balok bersendi

Bila pelat lantai dibiarkan sebagai satu cangkang dan balok ditambahkan ke dalamnya, jaring cangkang beraturan tidak menurunkan simpul ke balok dalam dan balok tidak menerima beban; pada jaring tidak beraturan beban memang mengalir, tetapi distribusinya tidak teratur dan gaya aksial semu muncul pada balok. Karena itu pelat lantai dibagi menjadi strip di antara balok, seperti pada pembuatan pelat lantai berusuk: setiap strip dihubungkan ke balok di tepinya dengan penyaluran klasik atau pada cangkang elemen hingga (simpul tepi strip berada pada balok).

• Pembagian: Jika koordinat sisi yang sejajar dengan balok, tegak lurus sumbu, adalah a0 < a1, maka n = ⌈(a1 − a0)/s⌉ dan s′ = (a1 − a0)/n; balok berada pada garis a0 + j·s′ (j = 1 … n−1), ujung-ujungnya pada dua sisi lainnya (boleh miring). Elemen tepi (balok atau dinding) menggantikan balok pertama dan terakhir.
• Lebar beban: Pada penyaluran klasik, trapesium jatuh ke sisi panjang strip dengan garis 45°; pada L = 4,0 m dan s′ = 0,4 m, luas yang diterima satu balok dari kedua sisinya adalah 2·(4,0 + 3,6)/2·0,2 = 1,52 m², lebar beban ekuivalen 0,38 m (segitiga pada sisi pendek menuju balok tepi).
• Sendi: Balok dibuat dengan M2 + M3 bebas pada kedua ujungnya dan bekerja sebagai balok sederhana (momen ujung nol).
• Efek cangkang: Jika strip ikut serta dalam kekakuan sistem sebagai cangkang, kekakuan luar bidang pelapis membagi beban di antara balok. Pengaruhnya kecil pada balok tepi yang kaku dan besar pada balok tepi yang fleksibel; analisis memberikan peringatan. Untuk desain dengan lebar beban, disarankan penyaluran klasik dan pelat lantai tidak diikutsertakan dalam kekakuan.

11. Diafragma lantai baja ringan

Peraturan. TBDY 10.5 dan HCBTİE 7.4 (a)–(e) sama: (a) lantai dimensioning dengan D pada pengaruh gempa (2 untuk baja ringan); (b) penyaluran gaya diafragma melalui sekrup atau baut ke panel vertikal, balok lantai, dan sayap ditunjukkan dengan perhitungan; (c) untuk gaya sayap, bila perlu digunakan elemen penyalur longitudinal; (d) jika bukaan ≤ 3%, tidak diperlukan perhitungan tersendiri (jika terlampaui, model cangkang dan mekanisme penyaluran beban); (e) tumpuan ≥ 40 mm. Peraturan tidak memuat tabel kekuatan geser diafragma, batas rasio panjang–lebar, maupun persamaan gaya diafragma tersendiri.

Gaya. Menurut TBDY 4.5.6.4, gaya yang disalurkan dari lantai ke elemen vertikal adalah selisih antara geser penampang atas elemen pada lantai tersebut dan geser penampang bawah kelanjutannya di lantai atas. Program menyusun selisih ini berdasarkan garis dinding (arah sama ±5°, jarak tegak lurus sumbu ≤ 20 cm): F = Σ Vatas(panel lantai bawah)·u − Σ Vbawah(panel lantai atas)·u (u: arah garis). Dengan demikian tidak terjadi kesalahan pencocokan pada panel yang terbagi oleh pintu dan jendela atau bila jumlah dinding atas/bawah berbeda. Kasus gempa horizontal dikalikan dengan koefisien D arahnya, angin diambil tanpa D; kombinasi gempa dan kombinasi angin saja diselubungkan terpisah.

Pelapis. Model TBDY Gambar 10.11: v = F/B. Gaya garis dibagi dengan jumlah interval perpotongan garis dengan pelat lantai (kedalaman diafragma B); jika dinding lebih pendek dari B, kolektor memikul gaya di antaranya. Kapasitas φ·vn (gempa 0,60 / Ω 2,5; angin 0,65 / 2,0; koefisien panel TBDY Tabel 10.4 secara analogi).

Kolektor. Gaya satuan sepanjang garis: panel lantai atas memberi V/ℓ, panel lantai bawah menerima V/ℓ, pelapis memberi secara merata F/B. N(s) = ∫(qatas − qbawah + qd) ds bersifat linear bersegmen; |N|maks dibandingkan dengan kekuatan tarik (HCBTİE 4.4; An = Ag − 2·dv·t) dan kekuatan tekan (EGM; lihat di bawah) profil balok lantai. Pada satu dinding pendek N = F·(1 − ℓ/B), pada dinding atas dan bawah yang bergeser sebesar geser dinding atas, pada dinding yang bertumpuk ≈ 0.

Sambungan. Pada rangka platform, seluruh geser penampang atas panel lantai bawah melewati sekrup antara balok lantai / profil keliling dan track atas panel. Gaya yang bekerja adalah geser selubung yang diperbesar dengan D; kapasitas n·Ps: n = maks(1, round(ℓ/s)), Ps = φ·Pns (TBDY 10.3.4: Pns1 = 4,2·√(t2³·dv)·Fu2, Pns2 = 2,7·t1·dv·Fu1, Pns3 = 2,7·t2·dv·Fu2; φ = 0,5 / Ω = 3,0); t1 adalah tebal balok lantai, t2 tebal track atas panel.

Sayap. Setiap keluarga lantai menerima bagian gaya neto level menurut luas: Fkeluarga = Fk·Akeluarga/Ak. Pada arah X T = C = F·Ly/(8·Lx), pada arah Y F·Lx/(8·Ly) (balok sederhana; sisi aman pada diafragma menerus); T = C ≤ min(Td; Pd).

Tekan dan sambungan (splice). Karena gaya diafragma berubah tanda menurut arah gempa dan angin, gaya kolektor dan sayap harus dipikul baik pada tarik maupun tekan: |N| ≤ min(Td; Pd). Pd adalah kuat tekan EGM profil balok lantai (opsi tekuk distorsional sama dengan pada desain stud). Panjang tekuk Lx = Ly = Lz = Lb = jarak balok lantai (400 mm jika tidak dimasukkan): elemen dianggap tertahan pada kedua sumbu dan terhadap torsi di titik-titik tempat balok terhubung, sayap atasnya tertahan oleh pelapis, dan bertumpu menerus dari bawah di atas dinding. Pada bagian kolektor yang melintasi bukaan (tanpa dinding di bawahnya), panjang tekuk sumbu kuat adalah bentang bukaan; bagian ini harus diperiksa secara terpisah. Karena kolektor dan sayap tersusun dari potongan-potongan dengan panjang terbatas dan posisi splice tidak diketahui, diberikan jumlah sekrup sambungan lewatan yang diperlukan untuk |N|maks: n = ⌈|N|maks/Ps⌉, Ps = φ·Pns (TBDY 10.3.4; t1 = t2 = tebal dinding balok, dv = diameter sekrup sambungan lantai, Fu1 = Fu2 = nilai Fu material balok; φ = 0,5 / Ω = 3,0; dibatasi oleh kekuatan geser sekrup dari produsen Pnvs jika dimasukkan).

Pemeriksaan beton bertulang. Pada level yang seluruh pelat lantainya baja ringan, pemeriksaan tegangan, sambungan, dan tulangan bukaan diafragma beton bertulang TBDY 7.11 tidak dilakukan; pada level campuran dilakukan.

12. Offset sumbu balok: pemisahan gaya aksial komposit

Jika pada Pengaturan Umum Proyek Perhitungkan nilai Offset1 dan Offset2 dalam matriks kekakuan sistem atau, dengan as yang terdefinisi, Perhitungkan eksentrisitas dalam matriks kekakuan sistem dicentang, sumbu balok dimodelkan sebesar e2 di bawah sumbu simpul. Karena diafragma kaku atau tumpuan menahan perpindahan aksial simpul, profil berperilaku seperti penampang komposit yang bekerja bersama flens yang sangat kaku dan menerima gaya aksial yang sebenarnya tidak ada. Gaya ini konstan pada setiap rantai di antara simpul diafragma:

info

• Nk = ck · M̄3, ck = A·e2 / (I3 + A·e2²)
• M̄3: momen rata-rata berbobot panjang sepanjang rantai (rata-rata momen ujung segmen); M3 adalah momen total terhadap sumbu simpul.

Misalnya pada balok lantai C200x80x16x2 sepanjang 5 m (A = 7,51 cm², I3 = 471,9 cm⁴, e2 = −10 cm) diperoleh ck = −6,14 m⁻¹; gaya aksial segmen elemen hingga memberikan persamaan ini dalam 0,02%. Pada selubung balok baja ringan, bagian ini dikurangkan dari gaya aksial segmen setiap kasus beban; M3 tidak berubah, artinya profil memikul momen total tanpa kontribusi komposit. Bagian yang dikurangkan tidak melebihi |N| dan tidak membalik tandanya; pada kasus beban tanpa diafragma atau pada kekangan parsial, gaya aksial sebenarnya yang tersisa dipertahankan. Karena rata-rata segmen diambil dengan kaidah trapesium dari momen ujung, sekitar 0,7% dari nilai puncak pada beban merata ((2/3)/n² pada 10 segmen) tetap berada di sisi aman. Koreksi yang sama juga diterapkan pada balok baja berat (hot-rolled) (lihat Dasar Teori Desain Baja); hasil balok elemen hingga tetap menampilkan gaya aksial mentah.

13. Track bawah dan atas panel serta bracing

Peraturan. Menurut TBDY 10.3.1.3 dan HCBTİE Bab 6, track bawah dan atas panel berpenampang U atau C dengan tebal dinding minimum 0,8 mm; pada penampang lain harus ditunjukkan bahwa penampang tersebut memikul beban perhitungan dengan aman. TBDY 10.4.1.1(a) mensyaratkan stud tepi, track bawah dan atas, serta bracing (jika ada) didimensikan dengan gaya yang berasal dari kasus pembebanan yang diperbesar dengan D. Pada panel dengan pelapis yang sama di kedua sisi, nilai satu sisi dijumlahkan dan ditunjukkan dengan perhitungan bahwa track memikul gaya geser (10.3.2.3(b)). Jika sisi panjang pelapis digunakan secara horizontal, dipasang bracing horizontal yang menyalurkan geser ke dalam panel (10.3.1.4). HCBTİE 6 memberikan aturan rincian untuk bracing: (a) jika tinggi/kedalaman stud > 50, satu baris bracing pada tinggi tengah; (b) panjang tab ≥ 6d; (c) jarak tepi ≥ 1,5d, jarak sekrup ≥ 3d; (d) tebal dinding bracing ≥ 0,8 mm; (e) lebar track tempat bracing dihubungkan ≥ 3d; (f) minimal dua sekrup No.8 atau lebih besar pada setiap sambungan. Peraturan tidak memiliki persamaan untuk gaya track dan bracing; model di bawah ini adalah interpretasi.

Profil track. Dipilih dari katalog (U, C, C+) pada Properti Dinding > tab Track Baja Ringan. Jika tidak dipilih, diambil profil U yang tinggi badannya paling mendekati badan stud; bila sama, yang tebal dindingnya paling mendekati tebal dinding track pada tab angkur (tebal dinding stud bila tidak dimasukkan), dan bila masih sama, yang lebih tebal; laporan menuliskan “otomatik” (otomatis).

Track bawah. Geser pelapis dianggap terdistribusi merata sepanjang track: v = Vd/L (jumlah kedua sisi; Vd adalah kombinasi penentu yang diperbesar dengan D pada pemeriksaan angkur; D hanya diterapkan pada kasus pembebanan gempa horizontal). Angkur geser berjarak a, angkur pertama di ujung berjarak e1 (a/2 bila tidak dimasukkan). Gaya aksial track berbentuk gigi gergaji; yang terbesar adalah N = v·max(a/2; e1). a adalah L/n jika jumlah atau jarak angkur dimasukkan; jika tidak dimasukkan, diambil dari jumlah angkur yang diperlukan (L/nperlu), dan jika itu pun tidak ada, a = L (baris informasi). Kuat tarik menurut HCBTİE 4.4: min(φt·Fy·Ag; φu·Fu·An), An = Ag − dh·t (satu lubang pada badan; untuk baut lubang standar HCBTİE Tabel 8.1: d+1 untuk d < 12 mm, d+2 untuk 12–22 mm, d+3 bila lebih besar; untuk tipe sekrup diameter sekrup). Kuat tekan dengan EGM (Bagian 3–4): panjang tekuk sumbu kuat (keluar bidang dinding) max(a; e1), panjang sumbu lemah dan torsi sama dengan jarak stud s. Rasio = N/min(Td; Pd). Material adalah S350GD (Fu = 420 MPa).

Track atas. Geser yang datang dari lantai di dalam panel disalurkan ke pelapis melalui sambungan lantai: Ndalam = vatas·max(ssamb/2; e1). ssamb dan vatas diambil dari sambungan pelat lantai–track atas panel pada diafragma lantai baja ringan (Bagian 11) (jarak sekrup dan geser penampang atas yang diperbesar dengan D); bila tidak ada sambungan, ssamb = a dan vatas = v. Jika dinding adalah panel lantai bawah pada suatu garis diafragma, track atas adalah kolektor garis tersebut: N = |N|maks (diagram N(s) garis, gempa yang diperbesar dengan D atau angin) + Ndalam (sisi aman; nilai terbesar dapat berada di bagian lain garis). Pada track atas ganda, kuat tarik dan kuat tekan diambil dua kali lipat. Pada tekan, panjang sumbu kuat adalah max(ssamb; e1). Pada level tanpa diafragma lantai baja ringan, pemeriksaan kolektor tidak dilakukan dan satu baris informasi dituliskan pada daftar periksa proyek. Baris kolektor balok lantai (profil keliling) pada Bagian 11 tetap terpisah.

Bracing. Bracing memperpendek panjang tekuk stud. Pada stud tanpa pelapis, dengan n baris bracing panjang tekuk sumbu lemah dan torsi diambil Ly = Lz = h/(n+1); pada stud berpelapis (Ly = Lz = jarak stud) tidak ada perubahan. Untuk gaya penyangga digunakan analogi aturan bridging stud dinding AISI S211 / S240: 0,02·P per stud (aturan penyangga titik tunggal umum AISI S100 adalah 0,01; untuk stud dinding dipilih 0,02 yang lebih konservatif). Pada dinding tanpa pelapis, gaya terakumulasi sepanjang garis bracing: F = 0,02·(nara·Para + P) (stud perantara dan satu stud tepi; seolah-olah angkur hanya di satu ujung, sisi aman). Pada dinding berpelapis tidak ada akumulasi (AISI RP20-4): F = 0,02·P. P adalah gaya tekan stud terbesar (pada stud tepi termasuk kombinasi yang diperbesar dengan D). Sambungan diperiksa dengan geser sekrup TBDY 10.3.4 (t1 bracing, t2 stud; φ = 0,5 / Ω = 3,0), dan bila lebar strip dimasukkan, bracing diperiksa dengan tarik HCBTİE 4.4 (dengan satu lubang sekrup dikurangkan); bila lebar tidak dimasukkan, luas yang diperlukan F/(φt·Fy) dilaporkan. Ketentuan HCBTİE 6 (b)–(f) diperiksa dengan rincian yang dimasukkan; rincian yang tidak dimasukkan tidak diperiksa dan baris informasi diberikan. Jika sisi panjang pelapis ditandai horizontal dan tidak ada bracing, kesalahan TBDY 10.3.1.4 diberikan. Pada panel yang bracing-nya telah dimasukkan, peringatan HCBTİE 6 (a) “h/d > 50: orta yükseklikte kuşak gerekli” (h/d > 50: diperlukan bracing pada tinggi tengah) tidak diberikan; catatan pada laporan stud menuliskan jumlah baris bracing.

Pemeriksaan informasi. Jika tinggi badan track berbeda lebih dari 10 mm dari tinggi badan stud (stud tidak masuk ke dalam track), peringatan diberikan. Jika tebal dinding track lebih kecil daripada tebal dinding stud, diingatkan bahwa syarat tebal dinding sekrup/stud TBDY Tabel 10.5 juga harus dipenuhi pada track.

Pengalihan tebal dinding track ke pemeriksaan lain. Jika profil track dipilih, pemeriksaan angkur geser (tumpu lubang baut HCBTİE 8.3.2; t1 pada sambungan lantai tipe sekrup, HCBTİE 8.2.2) menggunakan tebal dinding track bawah, dan sekrup pelat lantai–track atas (Bagian 11) menggunakan tebal dinding track atas. Jika profil tidak dipilih, digunakan tebal track pada tab angkur, dan bila itu pun tidak dimasukkan, tebal stud; profil otomatis juga dipilih dari U yang paling mendekati tebal ini. Jika tidak ada padanan yang tepat di katalog (tebal profil otomatis berbeda dari nilai ini), baris informasi diberikan.

14. Asumsi dan batasan

• Karena GKT tidak didefinisikan dalam HCBTİE, GKT diterapkan dengan faktor keamanan AISI S100 dan logika kombinasi GKT ASCE 7; pada persetujuan proyek resmi, YDKT harus dijadikan dasar.
• Pada tekuk distorsional, gradien momen (β > 1) tidak diperhitungkan (sisi aman).
• Pada tarik aksial, luas neto diambil sama dengan luas bruto; keadaan batas lubang dan sambungan harus diperiksa terpisah.
• Jalur perhitungan ditujukan untuk penampang bawaan C, Z, U, C+, Sigma, dan Sigma+. Pada penampang Z hanya dihitung lentur terhadap sumbu tegak lurus badan.
• Lentur akibat angin dan lendutan di luar bidang hanya diterapkan pada dinding yang ditandai as tepi (dinding luar); tekanan/isapan dalam dan peningkatan zona sudut tidak dimodelkan.
• Tumpuan lateral pelapis pada stud diidealkan dengan asumsi panjang tekuk sebesar jarak stud.
• Pada balok lantai, kekangan pelapis dan blocking merupakan pernyataan pengguna. Cb diambil 1 pada kantilever dan pada panjang dengan kekangan antara. Frekuensi getaran adalah perkiraan balok sederhana. Web crippling dibatasi pada cakupan TS EN 1993-1-3 6.1.7.2 (badan Sigma, r/t > 6, dan hw/t > 200 di luar cakupan).
• Pembuatan lantai baja ringan hanya berfungsi pada pelat lantai segi empat dengan sisi sejajar sumbu; distribusi lebar beban eksak pada penyaluran klasik, sedangkan pada model cangkang pelapis membagi beban di antara balok.
• Pada diafragma lantai tidak ada nilai peraturan untuk vn (nilai bawaan adalah analogi panel dinding TBDY Tabel 10.5). Sayap dan kolektor dianggap tertahan pada setiap jarak balok lantai dalam kondisi tekan (Lx = Ly = Lz = Lb, Bagian 11); bagian kolektor yang melintasi bukaan harus diperiksa secara terpisah; gaya sayap berasal dari model balok sederhana; kolom tidak masuk ke gaya garis (masuk ke gaya neto level); rasio bukaan dihitung bila pemeriksaan ketidakberaturan aktif. Pada definisi tempat balok lantai belum dibuat, tabel diafragma terperinci tidak dicetak; hasil tampak pada baris level, peringatan analisis, dan daftar periksa proyek.
• Gaya track dan bracing panel (Bagian 13) adalah model interpretasi yang tidak memiliki persamaan dalam peraturan (gaya track berbentuk gigi gergaji, gaya penyangga bracing 2%·P); pemeriksaan kolektor track atas hanya dilakukan pada level yang memiliki diafragma lantai baja ringan. Lentur track akibat beban di luar bidang, web crippling pada balok lantai akibat tekan stud tepi di lantai atas, dan sambungan (splice) track tidak dihitung.