UNIT 5
SISTEM STRUKTUR
FUNIKULAR / FUNIKULUS
(GERBANG DAN KEKUBAH)
OBJEKTIF AM
: Memahami definisi Sistem Struktur
Gerbang dan Kekubah ,contoh, sebaran beban,
kestabilan serta analisis reka bentuk bangunan.
OBJEKTIF KHUSUS
: Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:
Menyatakan definisi Sistem Struktur Gerbang.dan Kekubah
Menerangkan contoh Sistem Struktur Gerbang dan Kekubah
daripada alam semula jadi.
Menerangkan sebaran beban bagi Sistem Struktur Gerbang.dan
Kekubah
Melakarkan kestabilan bagi Sistem Struktur Gerbang.dan
Kekubah
5.0
Pengenalan
Anda telah pun mengetahui sistem struktur kerangka dalam unit yang lepas. Di unit ini pula anda akan diperkenalkan kepada sistem stuktur funikular atau funikulus. Dari perkataan Latin Funis untuk tali dan perkataan Greek Poly untuk banyak dan gonia untuk sudut. Funikulur adalah struktur form-active yang menerima beban dan menghasilkan tegasan tegangan dan mampatan.
Kabel adalah satu contoh funikular, dimana kabel terdiri daripada gabungan kekuatan keluli yang tinggi mutunya,serta kecekapan tegangan mudah membuatkan kabel keluli suatu elemen struktur yang cukup sesuai untuk merentang jarak jauh.
Gerbang dan kekubah adalah satu contoh struktur mampatan. Sebelum kita mempelajari Struktur Gerbang dan Kekubah dengan lebih luas lagi, cuba bayangkan bentuk gerbang yang terdiri daripada gerbang batu pasir dan tapak kaki manusia, manakala bentuk kekubah yang terdiri daripada bentuk gua atau paruh burung.
5.1 Definisi dan contoh dari alam semula jadi
Sebelum kita mempelajari Sistem Gerbang , kita perlulah mengetahui definisi struktur tersebut.Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, cuba bayangkan pula contoh dari alam yang berhubung kait dengannya.
5.1.1 Sistem Struktur Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami lenturan yang minimum.
DALAM SISTEM GERBANG, CONTOH YANG
BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI
5.1.2 Struktur Kekubah
Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah lengkung yang berterusan.
Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh berat dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.
DALAM SISTEM KEKUBAH, CONTOH YANG BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI ADALAH TERDIRI DARIPADA GUA DAN PARUH BURUNG
AKTIVITI 5.1
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.1-1
Berikan definisi Sistem Struktur Gerbang?
SOALAN 5.1-2
.Terangkan beserta lakaran DUA contoh dari alam semula jadi yang boleh dihubungkaitkan dengan Sistem Struktur Gerbang.
SOALAN 5.1-3
Apakah daya yang dialami oleh gerbang di bawah tindakan beban?
SOALAN 5.1-4
MAKLUM BALAS 5.1
SOALAN 5.1-1
Definisi Sistem Struktur Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
SOALAN 5.1-2
Gerbang batu pasir
Gerbang ini merentang 278 kaki dan mempunyai ketinggian 309 kaki.Ketebalan gerbang bertambah ke bahagian dasarnya.Ini memberi kestabilan kepada gerbang tersebut.
Tapak kaki manusia
Terdapat gerbang di bahagian ini.Otot-otot dan urat menahan gerbang dari mengembang.
SOALAN 5.1-3 Daya mampatan
SOALAN 5.1-4
5.2 Sebaran beban
Beban boleh diagihkan ke atas sesuatu struktur dengan berbagai- bagai cara.Mari kita lihat bagaimana Sistem Struktur Gerbang mengagihkan beban.
5.2.1 Gerbang
Unsur kecil bagi gerbang tradisional disusun untuk membentuk
lengkungan yang menghasilkan tegasan mampatan
Keberkesanan gerbang ditentukan oleh geometri bentuk lengkungnya . Ini boleh didapati dari contoh dibawah.
jarak yang sama di sepanjang kabel tersebut,
Kabel ini akan membentuk lengkung katenari.
5.2.2 Kekubah
KEKUBAH RAJAH
Sebaran beban di dalam kekubah bolehlah disamakan dengan sebaran
Kekubah yang dibentuk oleh siri gerbang-gerbang yang saling
Jisim ini selalu dilanjutkan pada ke bahagian dalam kekubah.
Rajah 5.2.2.1
Rajah 5.2.2.2
AKTIVITI 5.2
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.2-1
Keberkesanan gerbang boleh didapati dari bentuk lengkung berikut, terangkan beserta lakaran lengkung parabola dan lengkung katenari.
SOALAN 5.2.2
MAKLUM BALAS 5.2
SOALAN 5.2-1 Lengkung parabola
Jika pemberat yang mendatar dan selanjar digantung pada titik-titik yang sama jaraknya secara mendatar daripada suatu kabel yang tergantung bebas, kabel ini akan membentuk lengkung parabola.
Lengkung katenari
Jika pemberat-pemberat digantung pada jarak yang sama di sepanjang kabel tersebut,
Kabel ini akan membentuk lengkung katenari.
Dalam lengkungan ini, beban adalah disebarkan secara seragam di sepanjang kabel.
SOALAN 5.2-2
Rajah menunjukkan bahagian-bahagian yang terdapat pada gerbang dan sebaran beban dalam gerbang tersebut
Sebaran beban di dalam kekubah bolehlah disamakan dengan sebaran beban dalam:
Satu siri gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.
5.3
Kestabilan
Sistem struktur selalunya kekurangan kestabilan sisi. Daya-daya sisi seperti angin dan gempa bumi mengakibatkan kegagalan struktur kecuali jika struktur ini mempunyai penghalang daro daya-daya tersebut.
5.3.1 Kestabilan Gerbang
STRUKTUR GERBANG RAJAH
Rajah 5.3.1.1 menunjukkan Gerbang mendapat
kestabilan dengan
penambahan bahan sagang agar menghalang gerbang dari kembang.
Rajah 5.3.1.2 menunjukan gerbang memerlukan rod ikatan jika tiada jisim di bahagian garisan tumpuan.
Gerbang stabil dalam bentuk segitiga geometri gerbang.
Rajah 5.3.1.1
STRUKTUR GERBANG
Rajah 5.3.1.3 menunjukkan susunan gerbang secara bersiri, kestabilan sisi diperolehi dengan cara ikatan pepenjuru dan sistem lamela.
RAJAH
Rajah 5.3.1.3
5.3.2 Kestabilan Kekubah
STRUKTUR KEKUBAH RAJAH
Rajah 5.3.2.1 menunjukkan
Kekubah boleh distabilkan dengan menambah jisim besar yang selanjar untuk mengelakkan dasar kekubah daripada mengembang.
AKTIVITI 5.3
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.3-1
Terangkan kestabilan bagi Struktur Gerbang.
SOALAN 5.3-2
Terangkan serta lakarkan kestabilan dalam susunan struktur gerbang secara bersiri.
SOALAN 5.3-3
MAKLUM BALAS 5.3
SOALAN 5.3-1
Gerbang mendapat kestabilan dengan penambahan bahan sagang agar menghalang gerbang dari kembang.
Gerbang memerlukan rod ikatan jika tiada jisim di bahagian garisan tumpuan.
Gerbang stabil dalam bentuk segitiga geometri gerbang.
SOALAN 5.3-2
Dalam susunan gerbang secara bersiri, kestabilan sisi diperolehi dengan cara ikatan pepenjuru dan sistem lamela.
SOALAN 5.3-3
Sagang pada bahagian dasar.
Gerbang besar setinggi 360 kaki tinggi dibina daripada bahan konkrit bertetulang yang disalut dengan keluli tahan karat.
Gerbang mempunyai keratan lintang tigasegi yang lompomg dan
berukuran 17 kaki lebar di bahagian puncak dan membesar 57 kaki di bahagian dasar.
Jisim yang semakin bertambah di bahagian dasar mengatasi daya tujahan dari siling ke kubah kepada sagang.
STRUKTUR GERBANG
Sistem lengkung ini dinamakan sebagai sagang lintang.
Garisan tegasan dari kekubah kepada tanah tetap berada dalam jisim sagang.
Kestabilan didapati melalui berat sagang yang cukup untuk menahan tujahan daripada tupang lengkung.
Bentuk hiasan berukir yang terdapat di atas sagang bertindak bukan sahaja sebagai hiasan tetapi juga untuk menambahkan jisim bagi kestabilan sagang.
RAJAH
Rajah 5.4.2
Ruang tengah berukuran 265 x 83 kaki ditutupi oleh tiga kekubah
diatasi oleh rasuk siling yang rata yang menutupi bahagian tepi gereja. terdapat di antara tiang-tiang dari bahagian luar.
RAJAH
Rajah 5.4.4
S Antonius.Basel.Moser.1926
AKTIVITI 5.4
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.4-1
Lakarkan Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965
SOALAN 5.4-2
MAKLUM BALAS 5.4
SOALAN 5.4-1
Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965
SOALAN 5.4-2
PENILAIAN KENDIRI
Anda telah menghampiri kejayaan.
SOALAN 1
Struktur Funikular/Funikulus adalah struktur yang berada dalam keadaan tegangan dan mampatan.Gerbang dan Kekubah adalah dua contoh bagi struktur tersebut.
a) Berikan definisi Gerbang dan Kekubah.
b) Terangkan beserta lakaran sebaran beban bagi Gerbang.
SOALAN 2
MAKLUMBALAS
SOALAN 1 Definisi Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami lenturan yang minimum.
Definisi Kekubah
Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah lengkung yang berterusan.
Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh berat dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.
SOALAN 2
Sebaran beban bagi Gerbang dan Kekubah
Gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.
Kekubah yang dibentuk oleh siri gerbang-gerbang yang saling berkaitan ini mesti mengatasi daya dalaman yang dihasilkan oleh beban hidup dan beban mati.
