Contoh Penyelesaian: Panel Baja Ringan Berdiagonal

1. Tentang artikel ini

Artikel ini menjelaskan langkah demi langkah bagaimana sistem panel berdiagonal (TBDY 2018 10.4.2, 10.4.3) didefinisikan pada modul baja ringan StatiCAD, bagaimana sambungan diagonal diperiksa, dan bagaimana desain diperbaiki dengan memperhatikan peringatan. Model awal adalah rumah dua lantai yang dijelaskan rincinya dalam artikel Contoh Penyelesaian: Bangunan Baja Ringan Dua Lantai; di sini sebagian dinding bangunan itu dibuat sebagai panel berdiagonal strip sebagai pengganti panel berpelapis. Pengaturan proyek, lantai, lintel, dan panel berpelapis sama seperti pada contoh sebelumnya; hanya langkah khusus panel berdiagonal yang dijelaskan.

Input dimasukkan dari antarmuka (Duvar Özellikleri, pilihan ganda); semua angka dalam artikel adalah hasil yang diberikan program pada contoh ini. Semua pemeriksaan diagonal dan sambungan satu dinding (WZ12) dihitung ulang secara manual pada Bagian 8.

Untuk latar belakang teori dan rincian opsi, lihat bagian panel berdiagonal pada artikel Desain Panel dan Stud Baja Ringan, Dasar-Dasar Teori Desain Baja Ringan, dan Studi Verifikasi Baja Ringan.

File model dapat diunduh di sini (ZIP): OrnekHafifCelikCapraz_ilk.sy4 (desain awal) dan OrnekHafifCelikCapraz.sy4 (desain akhir).

2. Bangunan contoh dan dinding berdiagonal

Bangunan berukuran 10 × 6 m, dua lantai (tinggi lantai 2,80 m), dengan 24 dinding panel baja ringan (stud C100×50×15, jarak 600 mm, OSB dua sisi). Gempa: S_S = 0,50, S₁ = 0,14, ZC, metode beban gempa ekuivalen, R = 3, D = 2 (HCBTİE Tabel 1.2 daktilitas terbatas). Gaya geser dasar pada kedua arah V_t = 70,0 kN dan tidak berubah dengan dimasukkannya panel berdiagonal (periode empiris).

Tabel 1 – Dinding yang dibuat berdiagonal (18 dinding lainnya tetap berpelapis)

Lantai	Dinding	Arah	Panjang dinding L	Posisi
Dasar	WZ02	X	3,65 m	y = 0, x = 2,93–6,58 m (tengah fasad)
Dasar	WZ05	X	3,65 m	y = 6 m, x = 2,93–6,58 m
Dasar	WZ12	Y	4,15 m	x = 5 m dinding dalam
Lantai 1	W102, W105, W112	sama	sama	di atas dinding lantai dasar

Gambar 1 – Tiga dinding yang dipilih pada denah lantai dasar (cokelat): WZ02, WZ05, WZ12

info

Sistem campuran dan distribusi beban gempa: Bila pada lantai yang sama ada panel berpelapis dan berdiagonal, TBDY 10.2.6.1 meminta beban gempa didistribusikan menurut kapasitas pemikul beban horizontal panel. Tipe kekakuan "Kapasite" default program melakukan ini: kekakuan FEM setiap panel dibuat sebanding dengan kapasitasnya (pada panel berdiagonal V_c/0,6, pada panel berpelapis pada skala V_n). Perbandingan dengan tipe "Klasik" ada pada Bagian 9.

bahaya

Tingkat daktilitas: Bila ada panel berdiagonal pada bangunan, sistem struktur dianggap Tingkat Daktilitas Terbatas menurut TBDY 10.2.1.2. Pada contoh ini proyek memang sudah didefinisikan dengan daktilitas terbatas (R = 3, D = 2). Seandainya daktilitas tinggi dipilih pada pengaturan proyek, analisis akan memberikan baris "Hata: TBDY 10.2.1.2 (çaprazlı panel sünekliği)" dan memeriksa R serta batas tinggi menurut daktilitas terbatas.

3. Memilih dinding dan tab "Hafif Çelik Çapraz"

1. Klik dinding pertama pada denah, tambahkan yang lain ke pilihan dengan mengklik sambil menekan Shift (dinding terpilih tampak cokelat).
2. Klik kanan salah satu dinding terpilih dan pilih Seçili Duvarların Özelliklerini Değiştir.
3. Pada tab Hafif Çelik Çapraz, Panel sistemi = Çaprazlı (TBDY 10.4.2). Bila Çaprazlı dipilih, kapasitas geser dinding dihitung hanya dari diagonal; pelapis hanya terus menahan tekuk stud.
4. Jenis diagonal = Strip (hanya tarik), lebar strip 100 mm, tebal 1,2 mm, material = material stud (S350GD), jumlah sisi berdiagonal 2, jumlah bay 1.

Gambar 2 – Tab "Hafif Çelik Çapraz" pada pilihan ganda

bahaya

Pemisah desimal: Pada kolom ini pemisah desimal adalah titik: tulis 1.2 (bukan 1,2).

tip

Pilihan ganda: Pada pilihan ganda, kolom yang berbeda pada dinding terpilih menjadi kosong (atau tanpa pilihan pada daftar tarik-turun); pada OK hanya kolom yang ditentukan yang diterapkan.

4. Tab sambungan: input awal

Pada kelompok atas tab Hafif Çelik Çapraz Bağlantısı, untuk desain awal hanya input dasar yang diberikan: diameter sekrup 4,8 mm, sekrup per ujung diagonal 12, lubang pada baris pertama penampang netto 2, pelat buhul t = 0 (tanpa pelat: strip langsung disekrup ke stud dan track). Kelompok "Desen, köşe levhası …" di bawahnya dibiarkan kosong; program membentuk pola default dari jumlah sekrup dengan jarak minimum yang diizinkan (di sini 6 baris × 2 kolom, p₁ = p₂ = e₁ = 15 mm, e₂ = 42,5 mm) dan melaporkannya dengan baris informasi.

Gambar 3 – Tab sambungan pada desain awal

5. Analisis awal dan peringatan

Pada jendela analisis, Analize Başla. Desain awal memberikan 51 baris; yang terkait panel berdiagonal dikelompokkan di bawah (angka untuk dinding WZ02 lantai dasar; serupa pada dinding lain).

Gambar 4 – Daftar peringatan analisis awal (bagian awal)

Tabel 2 – Peringatan panel berdiagonal pada desain awal

Peringatan	Nilai	Penyebab	Solusi (Bagian 6)
Penampang netto (TBDY Denk. 10.23)	AnetFu = 45,56 kN < 1,20·AgFy = 50,40 kN (0,90)	Pada S350GD Fu/Fy = 1,20: strip yang dilubangi putus sebelum leleh	penguat ujung strip
Rupture ujung diagonal (block shear)	Rn = 43,61 kN < 50,40 kN (1,16)	pola pendek dan rapat (jarak 15 mm)	pola panjang, penguat ujung
Sambungan lebih lemah daripada diagonal	12·Ps = 30,48 kN < Td = 37,80 kN	tanpa pelat: sekrup masuk ke stud 1,2 mm	pelat buhul
Tidak ada blocking (10.4.3(d))	—	pada panel berdiagonal minimal satu baris blocking wajib	Tab Başlık: 1 baris
Track bawah / atas tidak memadai	WZ12 track bawah N = 59,15 kN, rasio 1,48 (U100×53×1,5)	komponen horizontal diagonal masuk ke track dari satu titik di sudut: N = D·V/nb	track U100×54×2,5
Angkur tarik W112	rasio 1,02 (perangkat 35 kN)	dinding berdiagonal menarik lebih banyak geser	HD 45 kN
Garis diafragma atap x = 500	v = 9,08 > 0,6·15 = 9,00 kN/m (1,01)	gaya yang ditarik W112 datang dari diafragma	vn 15 → 17 kN/m

info

Mengapa track begitu terbebani?: Pada panel berpelapis, gaya geser disalurkan ke track terdistribusi merata sepanjang track (model gigi gergaji); pada panel berdiagonal, gaya diagonal masuk ke track dari satu titik di sudut bay dan dari sana dibawa ke angkur geser. Karena itu track panel berdiagonal memikul gaya aksial yang lebih besar (TBDY 10.4.2.1(a): track dengan gaya diagonal yang diperbesar dengan D).

6. Perbaikan desain

Tiga dinding dipilih ulang dan pada formulir properti ganda dimasukkan hal berikut (nilai yang sama juga untuk tiga dinding di lantai 1):

Tabel 3 – Langkah perbaikan

Langkah	Tab / kolom	Nilai	Pengaruh
1. Penguat ujung strip	Sambungan: total t ujung strip	2,4 mm (strip dua lapis pada zona sambungan)	penampang netto 0,90 → 1,81 (Anet = (100 − 2·4,8)·2,4 = 216,96 mm²)
2. Pola panjang	Sambungan: nr × nc, p1, p2, e1	6 × 2, 20 / 40 / 30 mm	block shear Rn 43,6 → 160,8 kN (rasio 0,31)
3. Pelat buhul	Sambungan: pelat buhul = Var, t	2 mm (material stud S350GD)	sekrup Ps 2,54 → 5,44 kN, kelompok pengikat 65,3 kN ≥ Td 37,8 kN (daktail)
4. Sekrup pelat	Sambungan: pelat → stud tepi / track	8 / 6 sekrup (program memberikan jumlah perlu 6 / 4 dan 6 / 6)	C1 ≤ 0,74, C2 ≤ 0,92
5. Blocking dan track	Başlık: baris blocking, track bawah / atas	1 baris; U100×54×2,5	kesalahan blocking dan track hilang
6. Angkur, diafragma	Angkur (W112); tab Hafif Çelik pada lantai atap	HD = 45 kN, sambungan lantai 45 kN; vn = 17 kN/m	angkur 1,02 → < 1, diafragma 1,01 → 0,89

Gambar 5 – Tab sambungan, input yang diperbaiki

Gambar 6 – Tab Başlık: track U100×54×2,5 dan 1 baris blocking

tip

Pola dahulu, baru pelat: Pada strip tipis bersekrup, dua keadaan batas hampir selalu menentukan: penampang netto (10.23) dan block shear pada ujung diagonal. Keduanya adalah putusnya ujung diagonal itu sendiri dan diperiksa bukan dengan D, tetapi dalam bentuk 10.23 dengan R_n ≥ 1,20·A_gF_y: diagonal tidak boleh putus di ujung sebelum leleh. Penguat ujung serta pola dengan kolom sedikit, baris banyak, dan e₁ besar menyelesaikan keduanya sekaligus. Elemen sambungan (kelompok sekrup, pelat buhul, sekrup pelat) diperiksa dengan gaya diagonal yang diperbesar dengan D.

bahaya

Penerapan penguat ujung: Input "Şerit ucu toplam t" mengasumsikan tebal strip pada zona sambungan ditambah (mis. lapisan kedua dari strip yang sama). Penguat harus cukup panjang untuk mencakup semua sekrup sambungan, dan kedua lapis harus dihubungkan satu sama lain; sekrup dianggap menembus kedua lapis (t₁ = 2,4 mm).

7. Analisis akhir dan hasil

Pada analisis kedua tidak ada lagi baris kesalahan; daftar hanya terdiri dari baris informasi (baris angin berwarna oranye adalah informasi yang juga ada pada contoh sebelumnya: pada model tidak ada beban angin yang didefinisikan).

Gambar 7 – Daftar peringatan analisis akhir (bagian awal)

Tabel 4 – Hasil akhir dinding berdiagonal (YDKT)

Dinding	θ	V (kN)	D	F (kN)	F/Td	Penampang netto	Rasio sambungan (penentu)	Daktail
WZ02	35,5°	20,86	1,98	12,81	0,34	1,81	0,73 (C1 sekrup stud)	ya
WZ05	35,5°	21,22	1,98	13,03	0,34	1,81	0,74 (C1)	ya
WZ12	32,1°	32,18	1,84	18,99	0,50	1,81	0,91 (C2 sekrup track)	ya
W102	35,5°	13,72	1,98	8,42	0,22	1,81	0,48 (C1)	ya
W105	35,5°	13,89	1,95	8,53	0,23	1,81	0,48 (C1)	ya
W112	32,1°	37,12	1,63	21,90	0,58	1,81	0,92 (C2)	ya

V: geser gempa dinding tanpa D; D = V_d/V (dengan D berdasarkan bagian kapasitas dan per lantai); F = V/(n_b·n_y·cos θ); T_d = 0,90·A_gF_y = 37,80 kN. Kapasitas geser panel V_c = 2·37,80·cos θ = 61,58 kN (L = 3,65 m) / 64,07 kN (L = 4,15 m). θ = atan(h/L), h = panjang stud 2,60 m.

8. Verifikasi manual untuk WZ12

WZ12: L = 4,15 m, h = 2,60 m (tinggi panel = panjang stud: tinggi lantai 2,80 m − balok pengikat di atas dinding 0,20 m; diagonal adalah diagonal rangka antara track bawah dan atas), satu bay, strip dua sisi 100×1,2 mm S350GD (F_y = 350, F_u = 420 MPa), penguat ujung t_ujung = 2,4 mm, pelat buhul 2 mm S350GD, sekrup 4,8 mm, pola 6×2 (p₁ = 20, p₂ = 40, e₁ = 30, e₂ = (100 − 40)/2 = 30 mm), stud t = 1,5 mm, track t = 2,5 mm.

Tabel 5 – Perhitungan manual WZ12 (program memberikan nilai yang sama)

Besaran	Perhitungan	Hasil
Sudut	θ = atan(2,60/4,15)	32,07°, cos θ = 0,84742, sin θ = 0,53092
Kekuatan diagonal (10.21b)	Td = 0,90·120·350	37,80 kN
Kapasitas panel	Vc = 1·2·37,80·0,84742	64,07 kN
Gaya diagonal	F = 32,18/(2·0,84742)	18,99 kN → F/Td = 0,50
Tuntutan sambungan (10.4.2.1(a))	D·F = 1,838·18,99	34,90 kN
Penampang netto (10,23, dengan penguat ujung)	AnetFu = (100 − 2·4,8)·2,4·420 = 91,12 kN ≥ 1,20·120·350 = 50,40 kN	rasio 1,81 (memenuhi)
A1 kelompok sekrup	t2/t1 = 2,0/2,4 < 1: Pns = min(4,2√(2³·4,8)·420; 2,7·2,4·4,8·420; 2,7·2,0·4,8·420) = min(10932; 13064; 10886) = 10886 N; Ps = 0,5·10886 = 5443 N; 12·5,443	65,32 kN → 34,90/65,32 = 0,53
A4 block shear, ujung diagonal (ÇYTHYE 13.19)	Lgv = 30 + 5·20 = 130 mm; Agv = 2·130·2,4 = 624; Anv = 2·(130 − 5,5·4,8)·2,4 = 497,28; Ant = (40 − 4,8)·2,4 = 84,48 mm² (sobek ke tepi 2·(30 − 2,4)·2,4 = 132,48, lebih besar); Rn = min(0,6·420·497,28 + 420·84,48; 0,6·350·624 + 420·84,48) = min(160,80; 166,52)	Rn = 160,80 kN ≥ 50,40 kN → 0,31
B2 pelat buhul Whitmore	lw = 40 + 2·100·tan30° = 155,47 mm; leleh 0,9·350·155,47·2 = 97,95 kN; rupture 0,5·420·(155,47 − 2·4,8)·2 = 61,27 kN	0,36 / 0,57
B3 block shear, pelat	permukaan yang sama t = 2: Rn = min(0,6·420·414,4 + 420·70,4; 0,6·350·520 + 420·70,4) = 134,00 kN; φ = 0,5	67,00 kN → 0,52
C1 pelat → stud	D·F·sin θ = 18,53 kN; Pns(t1 = 2, t2 = 1,5) = min(4,2√(1,5³·4,8)·420; 10886; 8165) = 7100 N, Ps = 3550 N; 8 sekrup = 28,40 kN	0,65
C2 pelat → track	D·F·cos θ = 29,57 kN; t2/t1 = 1,25 (interpolasi) Pns = 10886 N, Ps = 5443 N; 6 sekrup = 32,66 kN	0,91 (penentu)
Daktilitas	elemen sambungan terlemah min(65,32; 97,95; 61,27; 67,00) = 61,27 kN ≥ Td = 37,80 kN	daktail

info

Koefisien: Pada rupture dan block shear lembaran tipis (t < 4 mm), koefisien HCBTİE 8.4: bersekrup φ = 0,5, berbaut 0,75. Pada geser sekrup, TBDY 10.12 φ = 0,5. Lebar Whitmore (penyebaran 30°) adalah interpretasi; ÇYTHYE 13.4.1 menyatakan "dengan memperhitungkan penyebaran tegangan pada pelat secara tepat".

9. Tipe kekakuan: "Kapasite" dan "Klasik"

Bila tipe kekakuan panel baja ringan pada Proje Genel Ayarları dipilih "Klasik" dan model yang sama diselesaikan, diagonal masuk ke model elemen hingga sebagai batang diagonal eksplisit (dua diagonal pada setiap dinding, A_m = (k/2)·L_m/(E cos²θ_m); pada WZ12 kekakuan lateral target k = 7144 kN/m, luas diagonal 128,0 mm²) dan bagian geser dinding terdistribusi menurut kekakuan elastis.

Tabel 6 – Geser gempa dinding berdiagonal tanpa D menurut tipe kekakuan

Dinding	Kapasite (V, kN)	Klasik (V, kN)
WZ02	20,86	19,17
WZ12	32,18	23,84
W102	13,72	12,53
W112	37,12	17,19

Pada tipe klasik, dinding berdiagonal menerima geser lebih sedikit; geser bergeser ke panel berpelapis yang secara elastis lebih kaku, dan pada model ini angkur tarik 15 dinding (13 di antaranya berpelapis) menjadi tidak memadai. Karena TBDY 10.2.6.1 meminta agar pada sistem campuran distribusi dilakukan menurut kapasitas panel, tipe "Kapasite" default disarankan; tipe "Klasik" untuk perbandingan dan pemeriksaan simpangan.

10. Laporan perhitungan

Pada laporan "Hafif Çelik Dikme Tasarımı (EGM)" di Rapor Seçimi, baris geser panel setiap dinding berdiagonal menuliskan, dengan judul ÇAPRAZLI PANEL, diagonal, penampang netto, pola sambungan, pelat buhul, kekuatan / rasio setiap mata rantai sambungan, dan status perilaku daktail. Pada halaman Proje Hata Kontrolleri, asumsi panel berdiagonal muncul sebagai baris informasi.

Gambar 8 – Laporan: halaman stud WZ12, baris ÇAPRAZLI PANEL

Gambar 9 – Laporan: Proje Hata Kontrolleri (baris informasi panel berdiagonal)

11. Gambar denah dan tampak

Pada Çizim Seçimi, denah dinding dan Açılımlar → Kesit / Yan Görünüş Çiz (tampak sumbu) menampilkan dinding berdiagonal secara tersendiri. Gambar memakai hasil analisis: analisis harus dijalankan lebih dahulu. Gambar diambil dari jendela gambar program untuk desain akhir (dan desain awal untuk perbandingan).

11.1 Denah dinding

Pada dinding berdiagonal, pada setiap sisi berdiagonal terdapat garis diagonal hijau 1 cm di luar flens stud (dua garis pada panel dua sisi) dan simbol X sepanjang tebal dinding di tengah setiap bay. Tulisan diagonal (jumlah sisi, strip b×t, material, jumlah bay, penguat ujung) berada di sisi atas dinding di atas tulisan stud dan angkur geser. Baris keterangan di bawah lembar mendefinisikan simbol.

Gambar 10 – Denah dinding lantai dasar: pertemuan WZ02 dengan WZ12 (garis sisi hijau, simbol X, tulisan diagonal)

11.2 Tampak sumbu

Pada tampak, pada setiap bay digambar dua diagonal dari sudut panel ke sudut seberangnya, sebagai pita selebar strip. Bila pelat buhul didefinisikan, terlihat pelat segitiga siku di empat sudut, pola sekrup n_r × n_c (p₁, p₂, e₁) pada ujung diagonal, dan sekrup yang menghubungkan pelat ke stud tepi dan track. Blok tulisan berada jauh dari perpotongan X, di bawah rantai ukuran, pada segitiga atas di antara dua diagonal: pertama baris diagonal dan sambungan ujung, kemudian baris stud, track, dan angkur.

Gambar 11 – Desain akhir, W105 (lantai 1) dan di bawahnya WZ05: diagonal X, pelat buhul, blok tulisan

Gambar 12 – Sudut kiri bawah W105: pelat buhul 2 mm, pola sekrup 6×2, pada pelat 8 sekrup ke stud dan 6 ke track; HD di belakang pelat (putus-putus)

info

HD dan pelat buhul: Angkur tarik (HD) terhubung ke stud tepi; karena bertumpuk dengan pelat buhul, bagian yang berada di belakang pelat digambar dengan garis putus-putus, dan tulisan “HD” berada di atas pelat. Ukuran pelat dan penempatan pola adalah asumsi gambar (mencakup kaki pelat pada pola dan jarak ujung pelat, tidak lebih besar dari 45% bay); detail pelaksanaan ditentukan oleh insinyur penanggung jawab.

11.3 Tampak desain yang tidak memadai

Bila pada analisis akhir gaya diagonal / syarat penampang netto atau satu mata rantai sambungan tidak memadai, atau sambungan lebih lemah daripada diagonal, diagonal, pola, dan baris tulisan terkait digambar pada layer HafifCelikYetersiz (merah). Pada desain awal (tanpa pelat, pola 6×2, p = e₁ = 15 mm; penampang netto dan block shear tidak memadai, Bagian 5), diagonal dan sambungan berwarna merah; track bawah dan atas juga merah (gaya sudut D·V/n_b).

Gambar 13 – Desain awal, W105: diagonal, sambungan, dan track yang tidak memadai pada layer merah

Tabel 7 – Layer gambar

Layer	Warna	Isi
HafifCelikCapraz	hijau	pita diagonal, garis sisi dan X pada denah, tulisan diagonal
HafifCelikBaglanti	magenta	pelat buhul, pola ujung, sekrup pelat, HD, angkur geser, tulisan sambungan
HafifCelikDikme	biru	stud, track, blocking, rantai ukuran
HafifCelikYetersiz	merah	elemen yang tidak memadai pada analisis akhir

12. Hal yang perlu diperhatikan dan batasan yang diketahui

• Tinggi panel: pada geometri diagonal diambil h = panjang stud (tinggi lantai − tinggi balok pengikat di atas dinding; pada contoh ini 2,80 − 0,20 = 2,60 m); sama dengan tinggi rangka yang digambar pada tampak sumbu. Syarat h/l panel berpelapis diperiksa dengan tinggi lantai.
• Sambungan kencang (TBDY 10.4.3(b)) dan pratarik strip tidak dapat diperiksa oleh program; harus dipenuhi pada detail lapangan.
• Sambungan las tidak dihitung (HCBTİE Bagian 8 mencakup sambungan bersekrup / berbaut).
• Tekan pelat buhul (ÇYTHYE 13.4.4) hanya diperiksa pada diagonal profil; bila panjang tekan bebas pelat tidak dimasukkan, diambil 50 mm.
• Track bawah dan atas diasumsikan memiliki detail yang sama. Gaya pelat diuraikan menjadi D·F·sin θ ke stud dan D·F·cos θ ke track (titik kerja di sudut).
• Bila strip satu sisi digunakan, momen eksentrisitas T·e ditambahkan ke stud tepi (TBDY 10.4.3(a)); pada contoh ini dua sisi digunakan.
• Bila input rincian blocking (t blocking, sekrup) tidak dimasukkan, sambungan blocking tidak diperiksa; diberikan baris informasi.