STRUKTUR BENTANG LEBAR & ME
STRUKTUR SHELL (STRUKTUR CANGKANG)
DISUSUN OLEH:
ASTA JULIARMAN HATTA (D51112265) A. FITRIANI TENRIWALI (D51112269) MUHAMMAD SAFRIZAL (D51112271)
PROGRAM STUDI TEKNIK ARSITEKTUR JURUSAN ARSITEKTUR
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN
2014
A. Latar Belakang
Definisi struktur dalam konteks hubungannya dengan bangunan adalah sebagai sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaannya dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah (Scodek,1998). Terdapat lima golongan bentuk struktur (Sutrisno, 1983), yaitu struktur massa, struktur rangka, struktur permukaan bidang ( struktur lipatan dan cangkang), struktur kabel danboimorfik.
Bentuk struktur permukaan bidang yang merupakan struktur cangkang atau shell, di alam dapat ditemukan pada bentuk perisai dari tumbuh- tumbuthan maupun binatang, meskipun bentuknya tipis, tapi kuat dan kokoh. Seperti kulit labu yang kering, kulit telur, kulit kerang dan tempurung kepala kita. Ciri-ciri dari perisai yang kokoh adalah bentuknya yang lengkung dan berbahan keras dan padat.
Pengertian ini oleh manusia diwujudkan sebagai struktur cangkang.
Pernyataan dari pengertian alam tersebut menjadi suatu struktur buatan manusia. Meskipun terdapat ikatan-ikatan yang membatasinya, abad demi abad manusia akhirnya mampu melonggarkan batasan tersebut seiring dengan kemajuan teknologi.
Karenanya pada masa kini bentuk yang dihasilkan dalam struktur cangkang masih harus berbentuk geometrik yang dapat dimengerti dan diterjemahkan dalam kemampuan matematis untuk dapat dilaksanakan. Pada dasarnya bentuk-bentuk struktur adalah persamaan antara fungsi, material, dan hukum-hukum statis.
Cangkang pada umumnya menerima beban merata yang dan dapat menutup ruangan besar dibandingkan denga tipisnya pelat cangkang tadi. Oleh karena itu struktur cangkang paling baik digunakan pada bangunan dengan bentang besar tanpa pembagian pada interior
seperti stadion, stasiun, pasar, masjid exibition hall, dang bangunan bentang besar lainnya
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan Struktur Cangkang (Shell)?
2. Bagaimana perkembangan struktur shell?
3. Bagaimana cara kerja pembebanan dan penyaluran momen dan gaya-ga dalam Struktur Cangkang (Shell)?
4. Apa saja contoh-contoh dari bangunan Struktur Cangkang (Shell)?
C. Tujuan
1. Mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan Struktur Cangkang (Shell)
2. Mahasiswa mengetahui bagaimana perkembangan struktur shell.
3. Mahasiswa dapat mengetahui aplikasi penggunaan Struktur Cangkang (Shell) pada bagnunan
4. Mahasiswa dapat mengetahui contoh-contoh dari bangunan Struktur Cangkang (Shell) yang ada saat ini
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Struktur Cangkang
Struktur Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari
1. Kurva yang diputar terhadap 1 sumbu (misalnya, permukaan bola, elips, kerucut, dan parabola),
2. Permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva bidang di atas kurva bidang lainnya, (misalnya permukaan bola eliptik dan silindris)
3. Permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan 2 ujung segmen garis pada 2 kurva bidang (misalnya permukaan bentuk hiperbolik parabolid dan konoid)
4. Dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang sudah disebutkan di atas.
Bentuk cangkang tidak harus selalu memenuhi persamaan matematis sederhana. Segala bentuk cangkang mungkin saja digunakan untuk suatu struktur. Bagaimanapun, tinjauan konstruksional mungkin akan membatasi hal ini.
Beban-beban yang bekerja pada cangkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser, tarik, dan tekan pada arah dalam bidang (in-plane) permukaan tersebut.Tipisnya permukaan cangkang menyebabkan tidak adanya tahan Momen yang berarti Struktur cangkang tipis khusunya cocok digunakan untuk memikul beban merata pada atap gedung. Struktur ini tidak cocok untuk memikul beban terpusat. Struktur cangkang selalu memerlukan penggunaan cincin tarik pada tumpuannya.
Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban dalam bidang (terutama dengan cara tarik dan tekan), struktur cangkang dapat
sangat tipis dan mempunyai bentang yang relatif besar. Perbandingan bentang tebal sebesar 400 – 500 saja digunakan (misalnya tebal 3 in.
(8 cm) mungkin saja digunakan untuk kubah yang berbentang 100 sampai 125 ft (30 sampai 38 m). Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif baru dikembangkan, misalnya beton bertulang yang didesain khusus untuk membuat permukaan cangkang. Bentuk- bentuk 3 dimensional lain, misalnya kubah pasangan (bata), mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan struktur yang hanya memikul tegangan dalam bidang karena, pada struktur tebal seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.
Bentuk 3 dimensional juga dibuat dari batang-batang kaku dan pendek. Struktur seperti ini pada hakikatnya adalah struktur cangkang karena perilaku strukturalnya dapat dikatakan sama dengan permukaan cangkang menerus, hanya saja tegangannya tidak lagi menerus seperti pada permukaan cangkang, tetapi terpusat pada setiap batang. Struktur demikian baru pertama kali digunakan pada awal abad XIX. Kubah Schewedler, yang terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tak teratur, misalnya, diperkenalkan pertama kali oleh Schwedler di Berlin pada tahun 1863, pada saat ia mendesain kubah dengan bentang 132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah menggunakan batang-batang yang diletakkan pada kurva yang dibentuk oleh garis membujur dan melintang dari suatu permukaan putar. Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara demikian.
Untuk menghindari kesulitan konstruksi yang ditimbulkan dari penggunaan batang-batang yang berbeda dalam membentuk permukaan cangkang, kita dapat menggunakan cara-cara lain yang menggunakan batang-batang yang panjangnya sama. Salah satu diantaranya adalahkubah geodesik yang diperkenalkan oleh Buckminster Fuller. Karena permukaan bola tidak dapat dibuat, maka
banyaknya pola berulang identik yang akan dipakai untuk membuat bagian dari permukaan bola itu akan terbatas. Icosohedron bola, misalnya, terdiri atas 20 segitiga yang dibentuk dengan menghubungkan lingkaran-lingkaran besar yang mengelilingi bola.
Tinjauan geometris demikian inilah yang digunakan oleh Fuller. Kita harus berhati-hati dalam menggunakan cara seperti ini karena sifat strukturnya dapat membingungkan. Keuntungan struktural yang didapat tidak selalu lebih besar daripada bentuk kubah lainnya.
Bentuk-bentuk lain yang bukan merupakan permukaan putaran juga dapat dibuat dengan menggunakan elemen-elemen batang. Beberapa di antaranya adalah atap barrel ber-rib dan atapLamella yang terbuat dari grid miring seperti pelengkung yang membentuk elemen-elemen diskrit. Bentuk yang disebut terakhir ini yang terbuat dari material kayu sangat banyak dijumpai, tetapi baja maupun beton bertulang juga dapat digunakan. Dengan sistem Lamella, kita dapat mempunyai bentangan yang sangat besar.
Cangkang (Shell) adalah salah satu bentuk dari jenis konstruksi yang luar biasa
Kata cangkang (shell) diambil dari bentuk-bentuk yang ada di alam yaitu bentuk cangkang telur, kepiting, keong dsb. Sifat dari bentuk tersebut tipis, kaku, melengkung tapi kokoh, ditiru manusia dalam pembuatan struktur untuk bangunan yang membutuhkan ruang besar.
Cangkang (Shell) adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipissertamempunyai permukaan lengkung.
Gaya-gaya yang harus didukung dalam struktur cangkang disalurkan secara merata melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya membran yang diserap oleh elemen strukturnya.
Gaya-gaya disalurkan melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya normal, dengan demikian tidak terdapat gaya lintang dan momen lentur.
Struktur shell diperhitungkan untuk memikul tegangan-tegangan langsung berupa tekan, tarik dan geser.
Termasuk dalam klasifikasi Surface Active System dimana gaya bekerja dan disalurkan melalui seluruh bidang permukaan.
Konsep dari struktur cangkang(shell) dapat dipahami seperti ilustrasi disamping ini:
1. Sehelai kertas dapat melendut karena beban sendiri.
2. Kertas yang digulung dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.
3. Bentuk silinder juga dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.
4. Kertas dapat tertekuk (roboh) karena beban yang berat.
5. Penguatan ujung silinder dapat menahan tekukan.
Persyaratan Struktur Cangkang Shell Suatu struktur shell harus mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai berikut :
a. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or double curved).
b. Harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya.
c. Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan.
Prinsip pembebanan dalam sebuah shell dapat dibagi:
1. Lokal, yang menentukan geometri dari permukaan segera di sekitar suatu titik.
2. Umum atau Keseluruhan, yang menerangkan bentuk dari permukaan sebagai suatu keseluruhan.
Bentuk-bentuk ShellShell mempunyai variasi bentuk yang tak terhingga.
Secara umum bentuk-bentuk shell dapat digolongkan dari berbagai cara (metoda) penggolongan:
A.Berdasarkan bentuk terjadinya, shell dibagi atas:
1.Rotational Surface (bidang putaran)
Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datardiputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan rotational dapat dibagi tiga yaitu Spherical Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface.
2. Transitional Surface (bidang geseran)
Adalah bidang yang diperoleh bila mana ujung–ujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transitional dibagi dua yaitu Cylindrical SurfacedanElliptical Surface
3. Translational Surface
Adalah bidang yang diperoleh dengan garis lengkung yang datar digeser sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan translational dibagi menjadiHyperbolic Paraboloid dan Conoid.
B.Berdasarkan bentuk geometris, shell dibagi atas:
