gaya tekan oleh angin, hal ini menyebabkan tenda dapat terus berdiri.
Suatu struktur membran dapat bertahan dalam dua dimensi, tidak dapat menerima tekan
dan geser karena tipisnya terhadap bentangan yang besar. Beban – beban yang dipikul
mengakibatkan lendutan, karena membran adalah bidang dua dimensi dan karena merupakan
jala – jala yang saling membantu, maka bertambahlah kapasitasnya. Pada gambar di bawah
terlihat sepotong membran yang memikul beban sebagai gaya normal.
Gambar 2.3.e.1 Gaya tegak dan geser pada membran Sumber: Sutrisno. 1983. Hal 198
Element melendut dan mengadakan lengkungan pada bidang itu dalam dua arah, yang satu tegak lurus terhadap lainnya seperti dua kabel yang masing – masing menahan beban. Bentuk lengkungan adalah karakteristik geometris dan dalam penahan beban dalam dua dimensi, timbul mekanisme pendukung dengan timbulnya geser tangensial yang bekerja di dalam permukaan bidang.
Dapat dibuktikan bahwa sepotong bahan kertas yang tipis dapat menahan gaya geser dengan cara dibebani oleh gaya disisi tepi yang tidak terapit.
Gambar 2.3.e.2 Gaya tegak dan geser pada membran Sumber: Sutrisno. 1983. Hal 198
Pada gambar di atas menunjukkan bahwa pada bidang itu timbul gaya –gaya geser tangensial. Beban tegak lurus pada bidang kertas tadi tidak dapat dipikul, seperti halnya kabel bila dibebani tegak pada arah memanjang. Daya pikul dari membran mengenai geser tangensial ada hubungannya dengan karakteristik. (Gambar lembar a.1 4,5)adalah sepotong membran bujur sangkar yang miring ke arah satu sudut. Sisi a – d’ miring terhadap sisi a – d, dan sisi c – d’ miring terhadap sisi c – d; selisih d – d’ ini disebut kemiringan geometri dari permukaan membran. Kemiringan disertai lengkungan mempunyai tingkah laku geometri daripada permukaan membran. Dalam membran yang miring, kemiringan antara dua gaya geser perbuatan luar biasa dengan mengadakan gaya keatas.
Dalam hal ini keadaan seimbang diperoleh sebagian dari beban – beban yang memberi membran kapasitas geser pada permukaan bidang. Selama gaya geser equivalen dengan tarik dan tekan, kapasitas pendukung beban dapat ditimbulkan oleh membran apabila besarnya gaya tekan yang ekuivalen dengan geser lebih kecil dari pada aksi tarikan kabel. Bila tidak demikian halnya, membran berubah bentuk dan hanya dapat menerima gaya tarik saja.
Membran yang tidak melekuk dapat dipandang sebagai pemikul gaya normal tanpa berubah bentuk oleh sebab tiga mekanisme, yaitu: aksi kabel oleh karena lengkungan ke satu arah, aksi kabel dalam arah tegak lurus pada yang kesatu tadi, dan aksi geser terhadap pemutaran. Ketiga mekanisme
Lengkungan dan tekanan membran prinsipial
Uraian di muka memperlihatkan bahwa ada dua karakter dasar dari kemampuan membran. Tegangan membran terdiri atas tarik dan geser, yang selalu ada dalam permukaan bidang membran dan tidak tegak lurus diatas bidang itu. Aksi membran pada dasarnya tergantung dari karakteristik bentuk geometrinya, yaitu dari lengkungan dari miringnya bidang membran.Untuk mendapat gambaran dari lengkungan – lengkungan dari permukaan bidang dapat dikerjakan dengan menggunting kertas dan meletakkannya diatas bentuk lengkungan.
Gambar 2.3.e.3 Lengkungan searah dari silinder Sumber: R. Sutrisno. 1983. Hal 198
Pada gambar di atas menunjukkan bahwa tampak bahwa pada sumbu memanjang tidak ada pemotongan lengkungan dari garis lurus. Tegak lurus pada pemotongan lengkungan itu adalah minimum dan pemotongan – pemotongan lainnya lebih panjang.
Gambar 2.3.e.4 Lengkungan searah dari silinder Sumber: R. Sutrisno. 1983. Hal 198
Pada gambar di atas berikut, menujukkan bentuknya setengah silinder membelok. Gambar (1) memperlihatkan bahwa pemotongannya mendatar, tidak ada pemutaran dan garis lainnya tegak lurus padanya. Gambar (2) memperlihatkan adanya pemutaran garis – garis sehingga menjadi jajaran
genjang. Kita dapat mengadakan pemotongan – pemotongan dengan jarak pendek pada suatu bentuk permukaan bidang untuk mendapatkan garis – garis dan prinsip lengkungan.
Gambar 2.3.e.5 Lengkungan searah dari silinder Sumber: R. Sutrisno. 1983. Hal 198
Pada gambar di atas menunjukkan bahwa tampak garis – garis dari prinsip lengkungan secara garis besar. Tegangan tarik pada suatu titik dari membran tidak sama besar, tetapi tergantung kepada arah masing – masing lengkungan. Bilamana orientasi dari tegangan memutar terhadap suatu titik, tegangan dapat mencapai maksimum pada suatu kedudukan dand apat minimum pada kedudukan lain yang tegak lurus. Ini disebut arah –arah prinsip tegangan. Elemen – elemen yang berorientasi pada arah – arah itu tidak menimbulkan 1geser. Geser maksimal ada pada arah 45o dari arah arah tegangan maksimum dan minimum tadi. Arah prinsip tegangan dapat dianggap sebagai dua kabel yang tegak lurus yang satu dengan lainnya, sedangkan gaya geser ada diantaranya dengan arah lain.
Garis – garis prinsip untuk tegangan disebut garis – garis trayektori tegangan pada bentuk permukaan geometri suatu membran dan tergantung dari sifat bentuk permukaan dan cara pembebanan beserta kondisi dari peletakkan atau landasam. Analisa kekakuan konstruksi kabel memperlihatkan bahwa tegangan – tegangan yang terjadi didalamnya berhubungan erat dengan pembandingan antara bentangan dan lendutan. Sebaliknya apabila tegangan yang diperkenankan ditentukan, maka semakin besar lendutan, bertambahlah beban yang dapat dipikul. Dalam membran yang dapat dianggap sebagai sitem kabel, lebih besar lengkungan makin besar daya pikulnya terhadap beban dari pada lengkungan yang kecil.
Membran yang bentuk setengah bola dengan semua lengkungan yang sama dan pembebanan yang terbagi rata, dalam kedua arah berdaya sama. Bila bentuk silinder yang dibebani dengan tekanan terbagi rata dari sebelah dalam, maka garis lurus sejajar dengan sumbu memanjang tidak memikul beban karena tidak ada lengkungan. Semua beban dipikul oleh seluruh panjang busur lingkaran yang tegak lurus pada sumbu memanjang. Ini disebut tumpukan tegangan, yang besarnya sama dengan dua kali pada bentuk setengah lingkaran. Apabila pada membran distribusi beban berubah, maka tegangan
– tegangan berubah pula. Tetapi bilamana beban baru itu mencoba mengadakan lekuk, membran tidak punya kesempatan untuk mengubah bentuk untuk memikul beban itu.
Pada sistem kabel hanya dapat diterima satu set beban, sedangkan membran dapat menerima variasi pembebanan, diantaranya gaya tarik dalam dua dimensi ditambah dengan mekanisme geser dalam beberapa macam jalan. Jadi membran sebetulnya lebih stabil, wlaupun tidak stabil terhadap beban yang mengakibatkan lekuk. dalam hal itu membran mengubah bentuk sebagai pendukung daya tarik. pada umumnya membran harus distabilkan, kebanyakan karena bentuk yang funikuler (funikuler = batang – batang segi banyak beban – beban yang hampir berimpitan dengan sumbu lengkungan membran) untuk beban mendatar yang keadaannya lain daripada beban vertikaCara membuat stabil ialah dengan mengadakan rangka didalam membran atau dengan memberi prategang yang didapat dari tenaga luar atau tekanan dari dalam. Dengan cara prategang maka daya tariknya yang terutama dalam membran naik. Hal itu menambah banyak stabilitas terhadap aerodinamika dan sedikit kapasitas untuk mekanisme geser.