BAB I
PENDAHULUAN
Latar belakang
Bangunan bentang lebar merupakan bangunan yang memungkinkan penggunaan ruang bebas kolom yang selebar dan sepanjang mungkin. Bangunan bentang lebar secara umum terdiri dari 2 yaitu bentang lebar sederhana dan bentang lebar kompleks. Bentang lebar sederhana berarti bahwa konstruksi bentang lebar yang ada dipergunakan langsung pada bangunan berdasarkan teori dasar dan tidak dilakukan modifikasi pada bentuk yang ada. Sedangkan bentang lebar kompleks merupakan bentuk struktur bentang lebar yang melakukan modifikasi dari bentuk dasar, bahkan kadang dilakukan penggabungan terhadap beberapa sistem struktur bentang lebar.
BAB II
STRUKTUR
1. Pengertian Struktur dan Konstruksi
Sebelum mengenal lebih jauh struktur bentang lebar, perlu dipahami dulu kata-kata yang selalu mengikut di depannya, yaitu kata Struktur dan konstruksi. Dua kata ini merupakan hal sederhana, namun sering harus diulang untuk menghindari kesalahpahaman penggunaan kata. Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah.
Struktur juga dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang memiliki sifat keseluruhan yang dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang ditempatkan dalam suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi interelasi bagian-bagiannya( Shodek, 1998:3). Struktur merupakan bagian bangunan yang menyalurkan beban-beban (Macdonald, 2001:1). Struktur dianggap sebagai alat untuk mewujudkan gaya-gaya ekstern menjadi mekanisme pemikulan beban intern untuk menopang dan memperkuat suatu konsep arsitektural (Snyder&Catanese,1989:359)
Sedangkan konstruksi adalah pembuatan atau rancang bangun serta penyusunannya bangunan. Ervianto, 2002: 9, menjelaskan bahwa konstruksi merupakan suatu kegiatan mengolah sumber daya proyek menjadi suatu hasil kegiatan yang berupa bangunan. Dalam artian sederhananya struktur adalah susunannya dan konstruksi adalah penyusunan dari susunan-susunan, sehingga dari pengertian tersebut dapat diambil sustu kesimpulan bahwa konsruksi mencakup secara keseluruhan bangunan dan bagian terkecil atau detail dari tersebut adalah struktur.
Penafsiran yang lebih luas tentang struktur adalah yang didalamnya alat-alat penopang dan metode-metode konstruksi dianggap sebagai faktor intrinsik dan penentu bentuk dalam proses perancangan bangunan. (Snyder&Catanese,1989:359)
Berdasarkan buku Sistem Bentuk Struktur Bangunan (Frick, 1998: 28), struktur dan konstruksi dibedakan berdasarkan fungsinya sebagai berikut:
Fungsi konstruksi: mendayagunakan konstruksi dalam hubungannya dengan daya tahan, masa pakai terhadap gaya-gaya dan tuntutan fisik lainnya.
Pada teknik, struktur berpengaruh pada kekukuhan gedung terhadap pengaruh luar maupun bebannya sendiri yang dapat mengakibatkan perubahan bentuk atau robohnya bangunan. Sedangkan estetika dilihat dari segi keindahan gedung secara integral dan kualitas arsitektural.
2. Definisi Struktur Bentang Lebar
Bangunan bentang lebar merupakan bangunan yang memungkinkan penggunaan ruang bebas kolom yang selebar dan sepanjang mungkin. Bangunan bentang lebar biasanya digolongkan secar umum menjadi 2 yaitu bentang lebar sederhana dan bentang lebar kompleks. Bentang lebar sederhana berarti bahwa konstruksi bentang lebar yang ada dipergunakan langsung pada bangunan berdasarkan teori dasar dan tidak dilakukan modifikasi pada bentuk yang ada. Sedangkan bentang lebar kompleks merupakan bentuk struktur bentang lebar yang melakukan modifikasi dari bentuk dasar, bahkan kadang dilakukan penggabungan terhadap beberapa sistem struktur bentang lebar.
3. Guna dan fungsi bangunan bentang lebar.
Berdasarkan gambar-gambar di atas, bangunan bentang lebar dipergunakan untuk kegiatan-kegiatan yang membutuhkan ruang bebas kolom yang cukup besar, seperti untuk kegiatan olah raga berupa gedung stadion, pertunjukan berupa gedung pertunjukan, audiotorium dan kegiatan pameran atau gedung exhibition.
4. Tingkat kerumitan, masalah dan teknik pemecahan masalah dlm bangunan bentang lebar, dan struktur yang digunakan pada bangunan bentang lebar
Struktur bentang lebar, memiliki tingkat kerumitan yang berbeda satu dengan lainnya. Kerumitan yang timbul dipenaruhi oleh gaya yang terjadi pada struktur tersebut dan beberapa hal lain yang akan di bahas di masing-masing bab. Secara umum, gaya dan macam struktur bentang lebar
dapat dilihat pada gambar di bawah ini: (Frick, 1998)
Dalam Schodek, 1998, struktur bentang lebar dibagi ke dalam beberapa sistem struktur yaitu:
d. Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent(tenda) dan net (jaring) e. Struktur Cangkang
Sedangkan Sutrisno, 1989, membagi ke dalam 2 bagian yaitu: a. Struktur ruang, yang terdiri atas:
- Konstruksi bangunan petak ( Struktur rangka batang) - Struktur Rangka Ruang
5. Struktur dan Konstruksi ditinjau dari segi Islam
Struktur dan konstruksi merupakan suatu bagian dari ilmu arsitektur dengan fungsi seperti yang dikemukakan sebelumnya sebagai pendukung pencapaian bentuk dalam arsitektur. Sebagai sebuah ilmu, merupakan suatu hal yang penting untuk menpelajari dan mendalaminya. Dalam Al. Alaq ayat 1, Allah memerintahkan kita untuk membaca. Ayat ini sudah ditafsirkan dengan berbagai versi yang intinya satu, untuk terus belajar di dalam hidup.
Penguasaan struktur dan konstruksi sangat penting, mengingat peranannya sebagai penentu kekuatan bangunan. Bangunan yang lemah, dapat menjadi musibah bagi penghuni yang ada di dalamnya. Apalagi mengingat bentang lebar dengan perkiraan minimal orang yang diwadahi sekitar dua ribu orang. Belajar ilmu struktur bentang lebar, berarti belajar untuk menghargai hidup orang lain. Bangunan yang kokoh akan memberikan ketenangan bagi orang yang ada di dalamnya.
seperti laba-laba yang membuat rumah. Dan sesungguhnya rumah yang paling lemah adalah rumah laba-laba kalau mereka mengetahui (Al Ankabuut 41). Adanya peringatan ini membuat manusia, atau si arsitek tetap sadar bahwa bagaimanapun kuatnya struktur yang dibuat, semua tetap bergantung pada kekuasaan Allah SWT.
6. Struktur Rangka Batang
Rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk bila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih batangnya. Setiap elemen tersebut dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan sambungan sendi. Sedangkan batang-batang tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga semua beban dan reaksi hanya terjadi pada titik hubung.
6.1. Prinsip – prinsip Umum Rangka Batang a. Prinsip Dasar Triangulasi
Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk stabil. Pada bentuk segiempat atau bujursangkar, bila struktur tersebut diberi beban, maka akan terjadi deformasi masif dan menjadikan struktur tak stabil. Bila struktur ini diberi beban, maka akan membentuk suatu mekanisme runtuh (collapse), sebagaimana diilustrasikan pada gambar berikut ini. Struktur yang demikian dapat berubah bentuk dengan mudah tanpa adanya perubahan pada panjang setiap batang. Sebaliknya, konfigurasi segitiga tidak dapat berubah bentuk atau runtuh, sehingga dapat dikatakan bahwa bentuk ini stabil.
Pada struktur stabil, setiap deformasi yang terjadi relatif kecil dan dikaitkan dengan perubahan panjang batang yang diakibatkan oleh gaya yang timbul di dalam batang sebagai akibat dari beban eksternal. Selain itu, sudut yang terbentuk antara dua batang tidak akan berubah apabila struktur stabil tersebut dibebani. Hal ini sangat berbeda dengan mekanisme yang terjadi pada bentuk tak stabil, dimana sudut antara dua batangnya berubah sangat besar.
membentuk struktur stabil dan kukuh. Hal ini merupakan prinsip dasar penggunaan rangka batang pada gedung. Bentuk kaku yang lebih besar untuk sembarang geometri dapat dibuat dengan memperbesar segitiga-segitiga itu. Untuk rangka batang yang hanya memikul beban vertikal, pada batang tepi atas umumnya timbul gaya tekan, dan pada tepi bawah umumnya timbul gaya tarik. Gaya tarik atau tekan ini dapat timbul pada setiap batang dan mungkin terjadi pola yang berganti-ganti antara tarik dan tekan.
Penekanan pada prinsip struktur rangka batang adalah bahwa struktur hanya dibebani dengan beban-beban terpusat pada titik-titik hubung agar batang-batangnya mengalami gaya tarik atau tekan. Bila beban bekerja langsung pada batang, maka timbul pula tegangan lentur pada batang itu sehingga desain batang sangat rumit dan tingkat efisiensi menyeluruh pada batang menurun.
b. Analisa Kualitatif Gaya Batang
Perilaku gaya-gaya dalam setiap batang pada rangka batang dapat ditentukan dengan menerapkan persamaan dasar keseimbangan. Untuk konfigurasi rangka batang sederhana, sifat gaya tersebut (tarik, tekan atau nol) dapat ditentukan dengan memberikan gambaran bagaimana rangka batang tersebut memikul beban. Salah satu cara untuk menentukan gaya dalam batang pada rangka batang adalah dengan menggambarkan bentuk deformasi yang mungkin terjadi. Metode untuk menggambarkan gaya-gaya pada rangka batang adalah berdasarkan pada tinjauan keseimbangan titik hubung. Secara umum rangka batang kompleks memang harus dianalisis secara matematis agar diperoleh hasil yang benar.
6.2. Analisa Rangka Batang a. Stabilitas
Penting untuk menentukan apakah konfigurasi batang stabil atau tidak stabil. Keruntuhan total dapat terjadi bila struktur tak stabil terbebani. Pola yang tidak biasa seringkali menyulitkan penyelidikan kestabilannya. Pada suatu rangka batang, dapat digunakan batang melebihi jumlah minimum yang diperlukan untuk mencapai kestabilan. Untuk menentukan kestabilan rangka batang bidang, digunakan persamaan yang menghubungkan banyaknya titik hubung pada rangka batang dengan banyaknya batang yang diperlukan untuk mencapai kestabilan.
Aspek lain dalam stabilitas adalah bahwa konfigurasi batang dapat digunakan untuk menstabilkan struktur terhadap beban lateral. menunjukan cara menstabilkan struktur dengan menggunakan batangbatang kaku (bracing). Kabel dapat digunakan sebagai pengganti dari batang kaku, bila gaya yang dipikul adalah gaya tarik saja. Tinjauan stabilitas sejauh ini beranggapan bahwa semua elemen rangka batang dapat memikul gaya tarik dan tekan dengan sama baiknya. Elemen kabel tidak dapat memenuhi asumsi ini, karena kabel akan melengkung bila dibebani gaya tekan. Ketika pembebanan datang dari suatu arah, maka gaya tekan atau gaya tarik mungkin timbul pada diagonal, sesuai dengan arah diagonal tersebut. Suatu struktur dengan satu kabel diagonal mungkin tidak stabil. Namun bila kabel digunakan dengan sistem kabel silang, dimana satu kabel memikul seluruh gaya horisiontal dan kabel lainnya menekuk tanpa menimbulkan bahaya terhadap struktur, maka kestabilan dapat tercapai.
b. Gaya Batang
Prinsip yang mendasari teknik analisis gaya batang adalah bahwa setiap struktur atau setiap bagian dari setiap struktur harus berada dalam kondisi seimbang. Gaya-gaya batang yang bekerja pada titik hubung rangka batang pada semua bagian struktur harus berada dalam keseimbangan, Prinsip ini merupakan kunci utama dari analisis rangka batang.
c. Metode Analisis Rangka Batang
Beberapa metode digunakan untuk menganalisa rangka batang. Metode-metode ini pada prinsipnya didasarkan pada prinsip keseimbangan. Metode-metode yang umum digunakan untuk analisa rangka batang adalah sebagai berikut :
-. Keseimbangan Titik Hubung pada Rangka Batang
meninjau keseimbangan titik-titik hubung. Setiap titik hubung harus berada dalam keseimbangan.
-. Keseimbangan Potongan
Prinsip yang mendasari teknik analisis dengan metode ini adalah bahwa setiap bagian dari suatu struktur harus berada dalam keseimbangan. Dengan demikian, bagian yang dapat ditinjau dapat pula mencakup banyak titik hubung dan batang. Konsep peninjauan keseimbangan pada bagian dari suatu struktur yang bukan hanya satu titik hubung merupakan cara yang sangat berguna dan merupakan dasar untuk analisis dan desain rangka batang, juga banyak desain struktur lain.
Perbedaan antara kedua metode tersebut di atas adalah dalam peninjauan keseimbangan rotasionalnya. Metode keseimbangan titik hubung, biasanya digunakan apabila ingin mengetahui semua gaya batang. Sedangkan metode potongan biasanya digunakan apabila ingin mengetahui hanya sejumlah terbatas gaya batang.
-. Gaya Geser dan Momen pada Rangka Batang Metode ini merupakan cara khusus untuk meninjau bagaimana rangka batang memikul beban yang melibatkan gaya dan momen eksternal, serta gaya dan momen tahanan internal pada rangka batang.
Agar keseimbangan vertikal potongan struktur dapat dijamin, maka gaya geser eksternal harus diimbangi dengan gaya geser tahanan total atau gaya geser tahanan internal (VR), yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan dengan gaya geser eksternal. Efek rotasional total dari gaya internal tersebut juga harus diimbangi dengan momen tahanan internal (MR) yang besarnya sama dan berlawanan arah dengan momen lentur eksternal. Sehingga memenuhi syarat keseimbangan, dimana :
E R M = M atau ? = 0 E R M M (4.1)
d. Rangka Batang Statis Tak Tentu
Rangka batang statis tak tentu tidak dapat dianalisis hanya dengan menggunakan persamaan kesimbangan statika, karena kelebihan banyaknya tumpuan atau banyaknya batang yang menjadi variabel. Pada struktur statis tak tentu, keseimbangan translasional dan rotasional (Fx=0, Fy=0, dan Mo=0) masih berlaku. Pemahaman struktur statis tak tentu adalah struktur yang gaya-gaya dalamnya bergantung pada sifat-sifat fisik elemen strukturnya.
e. Penggunaan Elemen (Batang) Tarik Khusus : Kabel
berupa batang baja berpenampang kecil atau kabel terjalin. Elemen ini tidak mampu memikul beban tekan, tetapi sering digunakan apabila hasil analisis diketahui selalu memikul beban tarik. Elemen yang hanya memikul beban tarik dapat mempunyai penampang melintang yang jauh lebih kecil dibanding dengan memikul beban tekan.
f. Rangka Batang Ruang
Kestabilan yang ada pada pola batang segitiga dapat diperluas ke dalam tiga dimensi. Pada rangka batang bidang, bentuk segitiga sederhana merupakan dasar, sedangkan bentuk dasar pada rangka batang ruang adalah tetrahedron. Prinsip-prinsip yang telah dibahas pada analisis rangka batang bidang secara umum dapat diterapkan pada rangka batang ruang. Kestabilan merupakan tinjauan utama. Gaya-gaya yang timbul pada batang suatu rangka batang ruang dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan ruang potongan rangka batang ruang tersebut.
Apabila diterapkan langsung pada rangka batang ruang yang cukup besar, persamaan-persamaan ini akan melibatkan banyak titik hubung dan batang. bahkan tidak dikehendaki. Apabila kondisi titik hubung aktual sedemikian rupa sehingga ujung-ujung batang tidak bebas berotasi, maka momen lentur lokal dan gaya aksialnya dapat timbul pada batang-batang. Apabila momen lentur itu cukup besar, maka batang tersebut harus didesain agar mampu memikul tegangan kombinasi akibat gaya aksial dan momen lentur. Besar tegangan lentur yang terjadi sebagai akibat dari titik hubung kaku umumnya ?? 20% dari tegangan normal yang terjadi. Pada desain awal, biasanya tegangan lentur sekunder ini diabaikan. Salah satu efek positif dari adanya titik hubung kaku ini adalah untuk beberapa tujuan yang menjadi kriteria dalam desain rangka batang, yaitu :
Tujuan efisiensi struktural biasa digunakan dan diwujudkan dalam suatu prosedur desain, yaitu untuk meminimumkan jumlah bahan yang digunakan dalam rangka batang untuk memikul pembebanan pada bentang yang ditentukan. Tinggi rangka batang merupakan variabel penting dalam meminimumkan persyaratan volume material, dan mempengaruhi desain elemennya.
(2) Efisiensi Pelaksanaan (Konstruksi)
Alternatif lain, kriteria desain dapat didasarkan atas tinjauan efisiensi pelaksanaan (konstruksi) sehubungan dengan fabrikasi dan pembuatan rangka batang. Untuk mencapai tujuan ini, hasil yang diperoleh seringkali berupa rangka batang dengan konfigurasi eksternal sederhana, sehingga diperoleh bentuk triangulasi yang sederhana pula. Dengan membuat semua batang identik, maka pembuatan titik hubung menjadi lebih mudah dibandingkan bila batang-batang yang digunakan berbeda.
b. Konfigurasi
Beberapa bentuk konfigurasi eksternal rangka batang yang umum digunakan seperti ditunjukan pada Gambar 4.6. Konfigurasi eksternal selalu berubah-ubah, begitu pula pola internalnya. Konfigurasi-konfigurasi ini dipengaruhi oleh faktor eksternal, tinjauan struktural maupun konstruksi. Masing-masing konfigurasi mempunyai tujuan yang berbeda. Beberapa hal yang menjadi bahasan penting dalam konfigurasi rangka batang adalah : digunakan dalam rangka batang merupakan respon terhadap pembebanan yang ada. Gaya-gaya internal akan timbul sebagai respon terhadap momen dan Gaya-gaya geser eksternal. Momen lentur terbesar pada umumnya terjadi di tengah rangka batang yang ditumpu sederhana yang dibebani merata, dan semakin mengecil ke ujung. Gaya geser eksternal terbesar terjadi di kedua ujung, dan semakin mengecil ke tengah.
(3) Rangka Batang Sejajar
diagonal karena batangbatang tepi berarah horisontal dan tidak mempunyai kontribusi dalam menahan gaya arah vertikal. Gaya-gaya pada diagonal umumnya bervariasi mengikuti variasi gaya geser dan pada akhirnya menentukan desain batang.
(4) Rangka Batang Funicular
Rangka batang yang dibentuk secara funicular menunjukan bahwa secara konsep, batang nol dapat dihilangkan hingga terbentuk konfigurasi bukan segitiga, namun tanpa mengubah kemampuan struktur dalam memikul beban rencana. Batang-batang tertentu yang tersusun di sepanjang garis bentuk funicular untuk pembebanan yang ada merupakan transfer beban eksternal ke tumpuan. Batangbatang lain adalah batang nol yang terutama berfungsi sebagai bracing. Tinggi relatif pada struktur ini merupakan fungsi beban dan lokasinya.
c. Tinggi Rangka Batang
Penentuan tinggi optimum yang meminimumkan volume total rangka batang umumnya dilakukan dengan proses optimasi. Proses optimasi ini membuktikan bahwa rangka batang yang relatif tinggi terhadap bentangannya merupakan bentuk yang efisien dibandingkan dengan rangka batang yang relatif tidak tinggi. Sudut-sudut yang dibentuk oleh batang diagonal dengan garis horisontal pada umumnya berkisar antara 300 – 600 dimana sudut 450 biasanya merupakan sudut ideal. Berikut ini pedoman sederhana untuk menentukan tinggi rangka batang berdasarkan pengalaman. Pedoman sederhana di bawah ini hanya untuk pedoman awal, bukan digunakan sebagai keputusan akhir dalam desain.
d. Masalah-masalah pada Desain Elemen
Beberapa permasalahan yang umumnya timbul pada desain elemen menyangkut faktor-faktor yang diuraikan berikut ini.
(1) Beban Kritis
Pada rangka batang, setiap batang harus mampu memikul gaya maksimum (kritis) yang mungkin terjadi. Dengan demikian, dapat saja terjadi setiap batang dirancang terhadap kondisi pembebanan yang berbeda-beda.
(2) Desain Elemen, meliputi : Batang Tarik
Batang Tekan
batang. Untuk batang tekan yang relatif pendek, maka tekuk bukan merupakan masalah sehingga luas penampang melintang hanya bergantung langsung pada besar gaya yang terlibat dan teganagan ijin material, dan juga tidak bergantung pada panjang batang tersebut.
(3) Batang Berukuran Konstan dan/atau Tidak Konstan
Bila batang tepi atas dirancang sebagai batang yang menerus dan berpenampang melintang konstan, maka harus dirancang terhadap gaya maksimum yang ada pada seluruh batang tepi atas, sehingga penampang tersebut akan berlebihan dan tidak efisien. Agar efisien, maka penampang konstan yang dipakai dikombinasikan dengan bagian-bagian kecil sebagai tambahan luas penampang yang hanya dipakai pada segmen-segmen yang memerlukan.
(4) Pengaruh Tekuk terhadap Pola
Ketergantungan kapasitas pikul beban suatu batang tekan pada panjangnya serta tujuan desain agar batang tekan tersebut relatif lebih pendek seringkali mempengaruhi pola segitiga yang digunanakan.
(5) Pengaruh Tekuk Lateral pada desain batang dan susunan batang.
Jika rangka berdiri bebas seperti pada Gambar 4.8, maka ada kemungkinan struktur tersebut akan mengalami tekuk lateral pada seluruh bagian struktur. Untuk mencegah kondisi ini maka struktur rangka batang yang berdiri bebas dapat dihindari. Selain itu penambahan balok transversal pada batang tepi atas dan penggunaan rangka batang ruang juga dapat mencegah tekuk transversal.
e. Rangka Batang Bidang dan Rangka Batang Ruang
beberapa rangka batang yang digunakan untuk membentuk sistem dua arah. Rangka batang tiga dimensi juga terbukti lebih efisien bila dibandingkan beberapa rangka batang yang digunakan sebagai rangka berdiri bebas (tanpa balok transversal yang menjadi penghubung antar rangka batang di tepi atas)
7. STRUKTUR KABEL
Struktur Kabel Adalah sebuah sistem struktur yang bekerja berdasarkan prinsip gaya tarik, terdiri atas kabel baja, sendi, batang, dsb yang menyanggah sebuah penutup yang menjamin tertutupnya sebuah bangunan.
Prinsip konstruksi kabel sudah dikenal sejak zaman dahulu pada jembatan gantung, di mana gaya-gaya tarik digunakan tali. Contoh lainnya adalah tenda-tenda yang dipakai para musafir yang menempuh perjalanan jarak jauh lewat padang pasir. Setelah orang mengenal baja, maka baja digunakan sebagai gantungan pada jembatan. Pada taraf permulaan baja itu dapat berkarat. Pada zaman setengah abad sebelum sekarang, ditemukanlah baja dengan tegangan tinggi yang tahan terhadap karat.
7.1 Penerapan Struktur Kabel dalam Arsitektur
Struktur kabel merupakan suatu generalisasi terhadap beberapa struktur yang menggunakan elemen tarik berupa kabel sebagai ciri khasnya. Struktur ini bekerja terhadap gaya tarik sehingga lebih mudah berubah bentuk jika terjadi perubahan besar atau arah gaya. Struktur kabel merupakan struktur funicular dimana beban pada struktur diteruskan dalam bentuk gaya tarik searah dengan material konstruksinya, sehingga memungkinkan peniadaan momen.
7.2 Sistem Stabilisasi
Beberapa sistem stabilisasi yang dapat digunakan untuk mengantisipasi deformasi pada struktur kabel antara lain :
Stabilisasi ini dilakukan dengan penerapan material dengan berat yang memadai dan merupakan material yang homogen sehingga diperoleh beban yang terdistribusi merata.
2. Pengaku busur dengan arah berlawanan (inverted arch)
Stabilisasi dengan pengaku bususr atau kabel ini berusaha mencapai bentuk yang kaku dengan menambah jumlah kabel sehingga kemudian menghasilkan suatu jaring-jaring (cable net structure).
3. Penggunaan batang-batang pembentang (spreader)
Stabilisasi ini menggunakan batang-batang tekan sebagai pemisah antara dua kabel sehingga menambah tarikan internal didalam kabel.
4. Penambatan/pengangkuran ke pondasi (ground anchorage)
Sistem ini hanya berlaku bagi kabel karena adanya gaya-gaya taik yang dinetralisir oleh pondasi sehingga menghasilkan stabilisasi.Pada pondasi terjadi tumpuan tarik akibat perlawanan gaya tarik kabel.
5. Metoda prategang searah kabel (masted structure)
Ciri utamanya adalah tiang-tiang dan kabel yang secara keseluruhan membentuk suatu struktur kaku. Kabel ditempatkan pada keadaan tertegang dengan jalan memberikan beban yang dialirkan searah kabel.
7.3 Keuntungan dan Kelemahan Struktur Kabel Keuntungan struktur kabel :
1. Elemen kabel merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup permukaan yang luas
2. Ringan, meminimalisasi beban sendiri sebuah konstruksi
3. Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter mengungguli semua sistem lain
4. Memberikan efisiensi ruang lebih besar
5. Memiliki faktor keamanan terhadap api lebih baik dibandingkan struktur tradisonal yang sering runtuh oleh pembengkokan elemen tekan di bawah temperatur tinggi. Kabel baja lebih dapat menjaga konstruksi dari temperatur tinggi dalam jangka waktu lebih panjang, sehingga mengurangi resiko kehancuran
7. Cocok untuk bangunan bersifat permanen. 7.4Kelemahan struktur kabel
Pembebanan yang berbahaya untuk struktur kabel adalah getaran. Struktur ini dapat bertahan dengan sempuna terhadap gaya tarik dan tidak mempunyai kemantapan yang disebabkan oleh pembengkokan, tetapi struktur dapat bergetar dan dapat mengakibatkan robohnya bangunan
STRUKTUR KABEL
Ada jenis-jenis struktur yang telah banyak digunakan oleh perencana gedung, yaitu struktur pelengkung dan struktur kabel. Kedua jenis struktur yang berbeda ini mempunyai karakteristik dasar struktural yang sama, khususnya dalam hal perilaku strukturnya.
Kabel yang mengalami beban eksternal tentu akan mengalami deformasi yang bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang didapat khusus untuk beban itu ialah bentuk funicular ( sebutan funicular berasal dari bahasa Latin yang berarti “tali”). Hanya gaya tarik yang dapat timbul pada kabel. Dengan membalik bentuk struktur yang diperoleh tadi, kita akan mendapat struktur baru yang benar-benar analog dengan struktur kabel, hanya sekarang gaya yang dialami adalah gaya tekan. Secara teoritis, bentuk yang terakhir ini dapat diperoleh dengan menumpuk elemen-elemen yang dihubungkan secara tidak kaku (rantai tekan) dan struktur yang diperoleh akan stabil. Akan tetapi, sedikit variasi pada beban akan berarti bahwa strukturnya tidak lagi merupakan bentuk funicular sehingga akan timbul momen lentur dan gaya geser akibat beban yang baru ini. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya keruntuhan pada struktur tersebut sebagai akibat dari hubungan antara elemen-elemen yang tidak kaku, tidak dapat memikul momen lentur. Karena bentuk struktur tarik dan tekan yang disebutkan di atas mempunyai hubungan dengan tali tergantung yang dibebani, maka kedua jenis struktur disebut sebagai struktur funicular.
Sekalipun kabel telah lama digunakan, pengertian teoretisnya masih belum lama dikembangkan. Di Eropa, jembatan gantung masih belum lama digunakan meskipun struktur rantai-tergantung telah pernah dibangun di Alpen Swiss pada tahun 1218. Teori mengenai struktur ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1595, yaitu sejak Fausto Veranzio menerbitkan gambar jembatan gantung. Selanjtnya pada tahun 1741 dibangun jembatan rantai di Durham County, Inggris. Jembatan ini mungkin merupakan jembatan gantung pertama di Eropa.
Titik balik penting dalam evolusi jembatan gantung terjadi pada awal abad ke-19 di Amerika, yaitu pada saat James Findley mengembangkan jembatan gantung yang dapat memikul beban lalu lintas. Findley membangun jembatannya untuk pertama kali pada tahun 1810 di Jacobs Creek, Uniontown, Pennsylvania dengan menggunakan rantai besi fleksibel. Inovasi Findley bukanlah kabelnya, melainkan penggunaan dek jembatan yang diperkaku yang pengakunya diperoleh dengan menggunakan rangka batang kayu. Penggunaan dek kaku ini dapat mencegah kabel penumpunya berubah bentuk sehingga bentuk permukaan jalan juga tidak berubah. Dengan inovasi ini dimulailah penggunaan jembatan gantung modern.
Inovasi Findley dilanjutkan oleh Thomas Telford di Inggris dengan mendesain jembatan yang melintasi selat Menai di Wales (1818-1826). Louis Navier, ahli matematika Prancis yang amat terkenal, membahas karya Findley dengan menulis buku mengenai jembatan gantung, Rapport et Memoire sur les Ponts Suspends, yang diterbitkan pada tahun 1823. Navier dalam bukunya sangat menghargai karya Findley dalam hal pengenalan dek jembatan kaku.
Segera setelah inovasi Findley, banyak jembatan gantung terkenal lainnya dibangun, misalnya jembatan Clifton di Inggris (oleh Isombard Brunel) dan jembatan Brooklyn (oleh John Roebling). Banyak pula jembatan modern yang dibangun setelah itu, misalnya yang membentangi Selat Messina dengan bentang tengah sekitar 5000 ft (1525 m) dan jembatan Verazano-Narrows yang bentang tengahnya 4260 ft (1300 m).
pada pameran Nijny-Novgorod yang didesain oleh V. Shookhov pada tahun 1896 dianggap sebagai awal mulanya aplikasi kabel pada gedung modern. Struktur-struktur yang dibangun berikutnya adalahpavilyun lokomotif pada Chicago World’s Fair pada tahun 1933 dan Livestock Judging Pavillion yang dibangun di Raleigh, North Carolina pada sekitar tahun 1950. sejak itu sangat banyak dibangun gedung yang menggunakan struktur kabel.
8. STRUKTUR MEMBRAN
Membran adalah suatu lembaran bahan tipis sekali dan hanya dapat menahan gaya tarik murni. Soap film adalah membran yang paling tipis, kira-kira 0,25 mm yang dapat membentang lebar. Suatu struktur membran dapat bertahan daalm 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.
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 di atas bidang itu. Aksi membran pada dasarnya tergantung dari karakteristik bentuk geometrinya, yaitu dari lengkungan dan miringnya bidang membran. Walaupun membran tidak begitu stabil, dapat dicarikan jalan untuk dimanfaatkan sebagai struktur. Keuntungan struktur ini ialah ringan, ekonomis dan dapat membentang luas.
Aksi struktur membran dapat ditingkatkan daya tariknya dengan tarikan sebelum pembebanan. Sebagai contoh payung dari kain.
Dengan mengadakan pratarik pada kain yang kemudian dikuncinya dengan alat apitan, rusuk-rusuk baja membuka dan mendukungnya dengan dibantu oleh batang-batang tekan yang duduk pada tangkai payung. Kain tertarik dan memberi bentuk lengkungan yang cocok untuk menahan beban. Membran kain payung dapat menerima tekanan dari
Skelet dari rusuk-rusuk baja menerima tarikan dari kain dan memperkuat seluruh permukaan bidang terhadap tekanan angin.
9. STRUKTUR PNEUMATIK
Membran dapat diberi pra tegang dengan tekanan dari sebelah dalam apabila menutup suatu volume atau sejumlah volume yang terpecah-pecah. Dengan cara ini tersusunlah struktur pneumatik. Embran mudah menjadi bengkok dan dapat mudah ditekan oleh gas atau udara. Dalam tyeori, membran tanpa pra tegang dapat membentangi ruangan yang besar sekali dengan tekanan udara yang mengimbangi beratnya sendiri dari membran yang mengambang. Dalam praktek, membran perlu diberi prategang supaya menjadi stabil terhadap pembebanan yang tak simetris dan yang dinamis.
Stabilitas bentuk konstruksi ini dikendalikan oleh 2 faktor :
1. Kesatu : tekanan pada tiap titik dari membran yang menyebabkan tegangan tarik harus cukup untuk menahan semua kondisi pembebanan dan untuk menjaga agar tidak terdapat tegangan tekan pada membaran.
2. Kedua : tegangan membran pada setiap titik dengan kondisi pembebanan harus lebih kecil daripada tegangan yang diperkenankan pada bahan.
Bentu struktur pneumatik adalah karakteristik merupakan lengkungan dua arah dari lengkungan sinplastik. Bentuk dengan lengkungan searah dan lingkungan anti klasik tidak mungkin digunakan .
Tegangan membran dalam bola atau dalam kubah tergantung pada tekanan udara dari dalam dan garis radius, yakni o = ½ . p .r (p = tekanan udara, r = radius kubah ).
10. STRUKTUR CANGKANG
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 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.
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 atap Lamella 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.
BAB III
KONSTRUKSI
Konstruksi Bangunan terdiri dari dua suku kata yaitu konstruksi (construction) yang berarti membangun, sedangkan bangunan yang berarti suatu benda yang dibangun atau didirikan untuk kepentingan manusia dengan tujuan, biaya dan waktu tertentu. Konstruksi bangunan berarti suatu cara atau teknik membuat/mendirikan bangunan agar memenuhi syarat kuat, awet, indah, fungsional dan ekonomis.
struktur berarti benda sedangkan konstruksi berarti teknik atau cara membuat (rekayasa). Konstruksi merupakan suatu kegiatan membangun sarana maupun prasarana. Dalam sebuah bidang arsitektur atau teknik sipil, sebuah konstruksi juga dikenal sebagai bangunan atau satuan infrastruktur pada sebuah area atau pada beberapa area. Secara ringkas konstruksi didefinisikan sebagai objek keseluruhan bangunan yang terdiri dari bagian-bagian struktur. Misal, Konstruksi Struktur Bangunan adalah bentuk/bangun secara keseluruhan dari struktur bangunan. contoh lain: Konstruksi Jalan Raya, Konstruksi Jembatan, Konstruksi Kapal, dan lain lain.
sebagai satu pekerjaan, tetapi dalam kenyataannya konstruksi merupakan satuan kegiatan yang terdiri dari beberapa pekerjaan lain yang berbeda.Pada umumnya kegiatan konstruksi diawasi oleh manajer proyek, insinyur disain, atau arsitek proyek. Orang-orang ini bekerja di dalam kantor, sedangkan pengawasan lapangan biasanya diserahkan kepada mandor proyek yang mengawasi buruh bangunan, tukang kayu, dan ahli bangunan lainnya untuk menyelesaikan fisik sebuah konstruksi.
Bangunan dikelompokkan kedalam 4 kelompok yaitu:
1). Bangunan Gedung yaitu: kantor, rumah sakit, hotel, rumah dan lain-lain.
2) Bangunan Transportasi yaitu: jalan, jembatan, rel kereta api, terminal, pelabuhan, lapangan terbang dan sebagainya.
3) Bangunan Air yaitu: bendungan, saluran irigasi, saluran drainase, bangunan bagi, gorong-
gorong dan sebagainya.
4) Bangunan khusus yaitu: anjungan lepas pantai, menara jaringan listrik tegangan tinggi, menara pemancar radio, TV dan sebagainya.
Secara umum konstruksi bangunan harus memenuhi 5 syarat yaitu:
1. Kuat dan awet, dalam arti tidak mudah rusak sehingga biaya pemeliharaan relatip menjadi murah.
2.Fungsional, dalam arti bentuk, ukuran dan organisasi ruangan mememihi kebutuhan sesuai dengan fungsinya.
3. Indah, dalam arti bentuknya enak dipandang mata .
4.Hygienis, dalam arti sirkulasi udara dan cahayanya cukup sehingga penghuninya merasa nyaman dan sehat.
Sistem Bangunan
Sebuah sistem dapat didefinisikan sebagai suatu susunan bagian-bagian yang saling berhubungan atau saling tergantung satu sama lain yang membentuk sebuah kesatuan kompleks dan berlaku untuk satu fungsi. Sebuah bangunan dapat diartikan sebagai wujud fisik dari beberapa sistem dan subsistem yang saling berhubungan, terkoordinasi, terintegrasi satu sama lain sekaligus dengan wujud tiga dimensinya, serta organisasi spasialnya secara utuh.
Sistem Struktural
Sistem struktural sebuah bangunan dirancang dan dikonstruksi untuk dapat menyokong danmenyalurkan gaya gravitasi dan beban lateral ke tanah dengan aman tanpa melampaui beban yang diizinkan atau yang dapat ditanggung oleh bagian-bagian sistem struktur itu sendiri.
a) Substruktur atau struktur bawah: adalah struktur dasar yang membentuk fondasi sebuah bangunan.
b) Struktur: berupa kolom, balok, dan dinding penopang menyokong struktur lantai dan atap.
Sistem Selubung
Sistem selubung merupakan cangkang atau selimut bangunan yang terdiri dari atap, dinding eksterior, jendela, dan pintu.
Atap dan dinding eksterior melindungi ruang-ruang interior dari cuaca, mengkontrol kelembaban, panas, dan aliran udara dengan susunan lapisan komponen konstruksi.
Dinding eksterior dan atap juga meredam kebisingan, serta memberikan keamanan dan privasi bagi penghuni bangunan.
Pintu memberikan akses fisik.
Jendela memberikan akses terhadap cahaya, udara, dan pemandangan.
Dinding interior dan partisi membagi ruang interior bangunan menjadi satuan ruang yang lebih kecil.
Sistem Mekanikal
Sistem mekanikal bangunan memberikan pelayanan yang penting bagi bangunan, diantaranya:
1. Sistem pasokan air menyediakan air untuk konsumsi dan sanitasi penghuni. 2. Sistem pembuangan air membuang limbah cair danzat organik ke luar bangunan. 3. Sistem pemanas, ventilasi, dan AC (air conditioning) mengkondisikan keadaan ruang interior untuk kenyamanan penghuni.
4. Sistem elektrikal mengendalikan, mengukur, melindungi sumber daya listrik bangunan dan mendistribusikannya dengan aman untuk memenuhi kebutuhan
5. Sistem penerangan, keamanan, dan komunikasi Sistem transportasi vertikal (lift) membawa crane dan barang dari satu lantai ke lantai lain dalam bangunan bertingkat sedang Ban tinggi.
6. Sistem kebakaran mendeteksi dan memadamkan api.
Gb.kontruksi rumah dari kayu
Gb.kontruksi rumah dari baja
I. Jenis-jenis Bangunan
Bangunan sebagai suatu benda hasil karya orang umumnya besar dan mempunyai bobot yang tinggi serta dikerjakan oleh orang banyak. Mengingat banyaknya macam bangunan dalam bidang teknik, maka dapat dibedakan menjadi jenis-jenis sebagai berikut :
Bangunan kering, yang diantaranya adalah gedung, rumah, jalan, pabrik, tempat ibadah , dan lain-lain.
II. Bagian-bagian Bangunan Gedung
Setiap bangunan merupakan susunan sesuatu yang terdiri dari komponen-komponen yang saling berhubungan antara satu dengan lainnya agar mendapatkan konstruksi yang stabil.
Ditinjau dari sisi susunannya, bagunan gedung dapat dibagi menjadi 3 (tiga) bagian yaitu sebagai berikut:
Bagian bawah
Yaitu bagian-bagian bangunan yang terletak dibawah permukaan lantai atau bagian bangunan yang ada di dalam tanah, seperti balok beton (sloof), kolom beton dan pondasi. Bangunan bagian bawah ini berfungsi untuk menahan semua beban bangunan yang berada diatasnya termasuk beratnya sendiri. plafond, balok cincin (ring balk), rangka atap dan penutup atap.
II.1 Struktur bangunan adalah komponen penting dalam arsitektur.
Untuk melindungi suatu ruang terhadap iklim dan bahaya –bahaya yang ditimbulkan oleh alam. Menyalurkan beban ke dalam tanah.
Struktur adalah sebuah sistem, artinya gabungan atau rangkaian dari berbagai macam elemen-elemen yang dirakit sedemikian rupa hingga menjadi satu kesatuan yang utuh.
II.2 Beban dibedakan dalam beberapa arti :
Beban Gravitasi : Tegak Lurus Kebumi, vertikal ke bumi, beban yang secara alami dimiliki oleh setiap benda di muka bumi.
Beban Lateral atau Horizontal :Tegak Lurus terhadap beban gravitasi atau mendatar relatif sejajar permukaan bumi.
Pembagian beban berdasarkan sebabnya : 1. Beban yang disebabkan Alam (Geofisika)
2. Beban yang disebabkan Buatan Manusia (Man Made)
getaran kendaraan, suara buatan, ledakan bom, nuklir, benturan, pukulan, dsb.
Perbedaan beban hidup dan beban mati Beban Mati
Berat Sendiri – Struktur dan Seisinya
Sifatnya Permanen – Tetap, Statik
Beban mati dapat dihitung dengan akurat – material dan komponennya jelas.
Contoh : Struktur dinding, lantai, atap, plafon, perlengkapan Sistem Mekanikal Elektrikal Beban Hidup
2. Tanah Longsor, Tanah Turun pada lapisan bawah 3. Tsunami
4. Beban Termis – Panas, Memuai dan Pemuaian 5. Beban Ledakan – Nuklir, Super Sonic
6. Sifatnya Berubah atau Temporari atau Semi Permanen 7. Beban Hidup terkadang sukar diprekdiksi arah dan besarnya 8. Besaran dapat berubah menurut Waktu dan Tempat
9. Beban Hidup dapat bekerja secara Statik ataupun Dinamik
Contoh : Orang, Perabot Interior-Furnitur, Dinding Partisi, Sebagian Perlengkapan Mekanikal (tangki air, pipa, dll).
Konsep dasar sistem struktur :
Beberapa aspek yang perlu diperhatikan dalam memilih dan mendisain struktur adalah Pola Geometrik bentuk geometrik diperlukan untuk kemudahan dalam hal ;
organisasi fungsi ruang,
visual,
stabilitas,
Pola dan Koordinasi Modul
untuk memudahkan dalam mendisain, pelaksanaan lapangan dan perhitungan-perhitungan sruktur
Kolom Murni ; perletakan kolom (Lihat Lampiran Gambar)
Letak kolom dengan pengulangan secara merata
Letak kolom ditepi,
Ditepi dan ditengah
Letak kolom terpusat
Dinding Murni ; Lihat Lampiran Gambar)
Dinding Lurus/Linear
Elemen Struktur Horizontal ;
1. Plat Lantai ; (Lihat Lampiran Gambar) 2. Plat Beton Slab (Solid)
3. Plat Wafel
4. Plat Komposit (Steel Deck - Bondex) 5. Plat Berongga (Hollow-core concrete slabs)
11. Balok Paralel; satu arah (oneway) dan dua arah (two way system) 12. Balok dengan susunan Radial
13. Balok dengan susunan Diagonal
14. Balok dengan susunan Kombinasi (Hibrid) Elemen Dasar Struktur menurut Bentuk Geometrik
1. Elemen Garis Lurus (Balok dan Kolom) – merupakan elemen struktur satu dimensi. 2. Elemen Bidang Datar (Flat Surface Structure/Slab)
3. Elemen Lipat/Patah dan Lipat Kurva ( “Folded and Curved Line“) 4. Elemen Dinding Lengkung dan Dinding Miring
5. Elemen Permukaan Lengkung (“Curved Surface“) Sistem Struktur Penahan Beban Lateral
Pada dasarnya untuk menahan beban vertikal ; kolom struktur dan sistem pondasi adalah yang utama.
Dasar untuk menahan beban lateral/horizontal dapat dipecahkan dengan cara ; o Membuat sambungan jepit sempurna (rigid frame) pada sistem struktur rangka ; o Mendisain sambungan jepit sempurna pada bagian kolom dengan sistem pondasi/tanah. o Mendisain sambungan jepit sempurna pada kolom dan balok, baik sebagian maupun keseluruhan sistem portal.
oMenggunakan ikatan diagonal (bracing) pada struktur rangka. o Menggunakan dinding panel (dinding geser/“shear wall“) pada sistem struktur rangka atau dinding geser murni (menerus)
III. Sistem Struktur Portal (Single-Storey Skeleton Structure)
Elemen dasar struktur portal adalah berupa elemen batang yang disusun/dirakit sedemikian rupa menjadi “Balok dan Kolom” (“Post and Lintel/Beam”). Elemen Batang disebut juga sebagai elemen garis /satu dimensi.
Hubungan Sistem Rangka dapat dibentuk atas dasar :
o Susunan rangka dengan ikatan jepit sempurna/hubungan kaku (“rigid”)antara elemen-elemen batang yang tersusun.
o Susunan rangka dengan ikatan sendi/engsel (“pin”, “hinge”) dengan konsep dasar susunan berupa‘truss”segi tiga.
o Susunan kombinasi keduanya
Sistem portal dapat disusun satu buah (“single”) atau multi level(“multibay”-bersusun dengan mengulangan). Sistem rangka dapat disusun dan dikembangkan dengan arah susunan;
Paralel
Radial, dengan cara dirotasi
Bentuk-bentuk susunan bebas
2. KONSTRUKSI RANGKA BATANG
Konstruksi rangka batang adalah suatu konstruksi yg tersusun atas batang-batang yang dihubungkan satu dengan lainnya untuk menahan gaya luar secara bersama-sama.
2.1 MACAM-MACAM KONSTRUKSI RANGKA BATANG 1. Konstruksi rangka batang tunggal
Jika setiap batang atau setiap segitiga penyusunannya mempunyai kedudukan yang setingkat, atau konstruksi terdiri dari atas satu kesatuan yang sama (setara).
Contohnya
2. Konstruksi rangka batang ganda
Jika Setiap batang atau setiap segitiga penyusunnya setingkat kedudukannya. akan tetapi konstruksi terdiri atas dua buah kesatuan konstruksi yang setara.
3. Konstruksi rangka batang tersusun.
Jika kedudukan batang atau segitiga penyusun konstruksi ada beda tingkatannya, dengan kata lain, konstruksi terdiri atas konstruksi anak dan konstruksi induk.
Dapat kita lihat pada contoh , segitiga ABC merupakan segitiga konstruksi induk, sedang segitiga ADE merupakan segitiga konstruksi anak.
Contohnya
Alasan mengapa sebuah Kontruksi rangka batang pada umumnya adalah berbentuk segitiga, antara lain :
Karena bentuk segitiga adalah bentuk yang paling menyatu dibanding bentuk yang lain.
Perubahan tempat akibat adanya gaya luar menjadi lebih kecil dalam bentuk segitiga di banding dari pada bentuk yang lain.
Bentuk segitiga merupakan bentuk yang paling stabil (statis).
Dan juga tidak menimbulkan tegangan didalam batang walaupun ada kesalahan ukuran dalam pelaksanaannya
2.2. KESEIMBANGAN KONTRUKSI RANGKA
Sebuah Kontruksi rangka batang bisa bersifat statis tertentu atau statis tidak tentu, yang dapat ditentukan dengan suatu formula
S = 2K – 3 Dimana :
Catatan : jika S > atau = 2K - 3 maka merupakan rangka batang statis tidak tentu S < 2K – 3 maka merupakan rangka batang statis tertentu
Contoh :
Periksalah apakah kontruksi tersebut stabil atau tidak ? Penyelesaian :
Banyak Batang = 13 Banyaknya titik Buhul k =8
S = 2k – 3
S = 2. (8) -3 = 13 (Sesuai) berarti kontruksi tersebut stabil.
2.3. METODE-METODE PERHITUNGAN GAYA BATANG PADA KONTRUKSI RANGKA BATANG
o Metode kesetimbangan buhul ( cara analitis ) o Metode ritter ( cara analitis )
2.3.1 KESETIMBANGAN TITIK BUHUL konsep terpenting dalam metode ini, ialah :
Uraikan terlebih dahulu gaya-gaya batang menjadi 2 arah yang tegak lurus
Hitung reaksi ( Ra dan Rb ) tumpuan akibat pembebanan yang diberikan
Namai batang-batang dan titik-titik buhul kontruksi, agar lebih mudah membedakannya dalam perhitungan kedepannya.
Buat perjanjian tanda, yang pada umumnya dalam perhitungan tanda negatif (-) dilambangkan sebagai tekan. Dan lambanga positif (+) dilambangkan sebagai tarik.
Mulailah perhitungan, dengan terlebih dahulu menghitung gaya-gaya batang pada titik buhul yang maximal gaya batangnya hanya 2 gaya batang yang tidak diketahui.
Kemudian lanjutkan perhitungan ke titik buhul lainnya dengan syarat tadi “ hanya 2 gaya batang maximum yang tidak diketahui pada titik buhul”
Dalam perhitungan pada tiap-tiap titik buhul, di buat asumsi awal dimana semua gaya-gaya batang arahnya menjauhi titik buhul pada titik buhul yang kita hitung.
Dan jika hasil yang diperoleh bernilai positif (+) maka batang tersebut adalah batang tarik, dan sebaliknya jika hasil yang diperoleh bernilai negatif (-) maka batang tersebut adalah batang tekan.
Contoh perhitungan dengan metode kesetimbangan titik buhul
Hitung gaya-gaya batang pada kontruksi diatas dengan metode kesetimbangan titik buhul ? Penyelesaian :
Menghitung reaksi tumpuan
Σ MB = 0 ; RA(9) – 6(6,75) – 6(4,5) – 6(2,25) = 0 Maka RA = 9 kN
Karena kontruksi simetris maka RA = RB = 9kN
Kita mulai perhitungan gaya dalam dengan mengambil titik yang maksimal gaya batangnya hanya 2 yang tidak diketahui
Karena batang S1 sudah diketahui selanjutnya kita ambil titik D untuk mencari S4 dan S3.
Kita ambil titik C
2.3.2 METODE RITTER
Metode ritter atau umumnya disebut sebagai metode potongan itu berprinsip pada keseimbangan suatu kontruksi. Dimana pada sebuah kontruksi yang seimbang bila dipotong pada sembarang bagian, maka bagian sebelah kiri dari kontruksi akan melakukan keseimbangan gaya-gaya yang ada, demikian juga pada bagian kanan dari kontruksi tersebut.
Prinsip pengerjaan dengan metode ritter ini ialah :
Terlebih dahulu hitung reaksi-reaksi pada tumpuan.
Kemudian potongan yang kita dibuat hendaknya jangan lebih dari tiga gaya batang yang tidak diketahui, untuk mempermudah dalam menentukan batang tarik dan batang tekan.
Dalam potongan yang telah dibuat, pilih titik pusat momen sedemikian sehingga hanya sebuah gaya yang belum diketahui besarnya dan gaya tersebut tidak melewati pusat momen yang kita pilih.
Dan dalam melakukan perhitungan potongan yang di ambil, dimisalkan setiap gaya-gaya batang itu meninggalkan titik buhul disetiap perhitungan yang dilakukan.
Seperti halnya dengan metode sebelumnya, jika hasil yang diperoleh bernilai positif (+) maka batang tersebut adalah batang tarik, sedangkan jika hasil yang diperoleh bernilai negatif (-) maka batang tersebut adalah batang tekan.
Carilah gaya-gaya batang pada kontruksi dibawah ini dan tentukan sifatnya ?
Penyelesaian :
Kita ambil pertama potongan A-A, karena dipotongan ini hanya 2 gaya batang yang tidak diketahui yaitu S1 dan S2.
2.3.3 METODE CREMONA
Metode cremona adalah metode penyelesaian gaya-gaya batang dengan cara grafis. Dalam metode ini yang perlu kita kuasai ialah pemahaman konsep perhitungannya. Dimana, agar nantinya tidak membingungkan kita sendiri jika kita berjumpa dengan model kontruksi yang lebih sulit lagi.
Jadi, prinsip terpenting dalam perhitungan metode ini yaitu sebagai berikut :
Hitung terlebih dahulu reaksi-reaksi tumpuan.
Namai tiap batang dan tiap titik buhul agar mudah dikenali dalam perhitungan nantinya.
Buat tanda pada tiap batang apakah batang tersebut merupakan batang tekan atau batang tarik, dengan melihat lendutan akibat pembebanan yang diberikan.
Dan terlebih dahulu jangan lupa membuat skala penggambarannya, agar tidak membingungkan nantinya dalam menentukan arah penggambaran yang selanjutnya akan kita lakukan.
Mulailah melukiskan gaya batang, dimulai dari titik buhul yang maksimum besar gaya batangnya hanya 2 batang yang tidak diketahui, yang biasanya kita mulai dari titik perletakan.
Urutan dalam melukiskan gaya batang itu searah jarum jam.
Dan dalam menentukan besarnya gaya batang itu berprinsip bahwa, resultan seluruh gaya luar dan gaya dalam=0.
Dalam melukisan arah gaya batang harus sejajar batang yang dihitung gayanya.
Berikut contoh soal untuk mempermudah pemahaman para kawan-kawan sekalian, Hitunglah besar dan jenis gaya batang tersebut dengan cara ceremona ?
PENYELESAIAN :
Jadi untuk menentutkan batang tarik atau tekan kita bisa melihat lendutan yang terjadi karena beban rangka batang tersebut
Baru kita tentukan urutan pengerjaan penggambaran yang akan kita lakukan.
Baru kita kerjakan sesuai urutan yang telah kita buat.
Kemudian kita ambil titik D, karena batang S1 sudah diketahui dari titik C, hanya tinggal batang S3 dan S4. Jadi, kita mulai penggambaran dari batang S1 sampai menutup kembali searah jarum jam penggambaran.
Kemudian ke titik E, seperti konsep awal dimulai searah jarum jam urutan penggambaran nya sampai tertutup kembali ke titik start. Untuk memperoleh batang S6 dan S5.
Kemudian ketitik G unutk memperoleh batang S9 dan S7
Kemudian kita ke titik F
3. KONSTRUKSI BALOK GERBER
Contoh aplikasi penggunaan sistem gerber ini sebagai berikut :
Banyak kita lihat di lingkungan kita sendiri aplikasi langsung dari balok gerber ini, seperti jembatan yang sering kita lalui. Dimana, ketika bentang jembatan terlalu panjang kita membutuhkan kombinasi balok yang lebih pendek untuk memenuhi kesetimbangan.
Balok gerber adalah suatu konstruksi balok jembatan yang mempunyai jumlah reaksi perletakan > 3 buah, namun masih bisa kita selesaikan dengan syarat - syarat keseimbangan.
Sistem pada gambar diatas adalah statis tertentu, karena reaksi reaksi perletakan dapat dicari dengan syarat keseimbangan .
Untuk memahami konsep penyelesaian dengan sistem gerber ini dapat kita selesaikan dengan cara berikut :
1. Ibaratkan sistem balok gerber itu tersebut terdiri atas balok induk, balok anak1, balok anak 2 dan seterusnya.
2. Dari situ, kita bisa menamai balok gerber itu sebagai balok induk dalam 1 sistem kontruksi, karena balok gerber adalah balok yang secara utuh adalah balok yang mempengaruhi seluruh sistem. Maksudnya ketika di balok gerber diberi pembebanan tambahan maka akan terjadi pengaruh kesistem balok lainnya. Tetapi ketika pembebanan tambahan yang diberikan itu ada pada sistem balok yang lain. Maka, pada balok gerber tidak akan ada terjadi pengaruh.
3. Maka yang terlebih dahulu kita selesaikan yaitu balok induknya ( balok gerber). Karena dengan memperoleh gaya-gaya pada gerber kita akan bisa mengetahui seberapa besar pengaruh yang disebabkannya kesistem balok lainnya.
4. Penyelesaian gaya-gaya pada gerber itu berprinsip pada, bahwa balok gerber itu adalah balok statis tertentu. Dimana ia terletak diatas 2 tumpuan sendi dan rol yang bisa kita selesaikan dengan keseimbangan.
Untuk lebih jelas, coba kita lihat permasalahan berikut,
Balok C-D = balok anak 2
Ket : Balok A-S1 = balok gerber ( balok induk 1) Balok C-D = balok anak
Balok S2-B = balok gerber ( balok induk 2)
Baiklah akan lebih baik jika kita masuk saja ke contoh perhitungannya langsung, Diketahui balok gerber dibawah ini, hitunglah dan gambarkan bidang M, D, dan N ?
PENYELESAIAN
Setelah semua reaksi telah diketahui, maka kita bisa mencari gaya lintang sebagai berikut :
Dan untuk mencari momen, kita sering akan lupa pada konsep awal kita tadi yaitu sistem gerber sebagai sistem balok statis tertentu, dengan kata lain gerber itu terdiri atas rol atau sendi. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa momen dititik gerber adalah = 0 (nol)
4. Perbedaan Konstruksi Membran pada Struktur Tenda (Tensile Strukture) dan Struktur Penompang Rangka Kaku pada Bangunan
4.1 Struktur Membran
Terdapat tiga istilah yang terkait dengan struktur membran, yaitu: membran, tents (tenda), dan jaring. ‘Membran’ adalah lembaran tipis yang fleksibel dan ‘Tents’ atau tenda biasanya dibuat dari permukaan membran. Bentuk sederhana maupun kompleks dapat dibuat dengan menggunakan membran-membran. Sementara itu, ‘Jaring’ adalah permukaan tiga dimensi yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang. Jaring dapat dianalogikan sebagai kulit membran. Dengan mengatur bukaan jaring divariasikan sesuai keperluan, sangat banyak bentuk permukaan yang dapat diperoleh. (Schodek, 1998)
struktur tenda adalah struktur membran yang bekerja dengan memberikan gaya eksternal yang menarik membran (seperti tenda pramuka). Struktur pneumatik terbagi lagi menjadi dua, yaitu: air-supported structure dan air-inflated structure. Pada air-supported structure udara mengisi seluruh volume internal (dapat diibaratkan pengguna berada di dalam balon), sementara pada air-inflated structure udara diisolasi diantara membran rangkap yang diberi tekanan (dapat diibaratkan pengguna dinaungi atap yang terbuat dari balon).
4.2. Struktur Tenda
Struktur tenda adalah struktur membran yang bekerja dengan memberikan gaya eksternal yang menarik membran. (Schodek, 1998) Salah satu cara untuk memberikan prategang pada membran adalah dengan memberikan gaya jacking yang cukup untuk tetap menegangkan membran pada berbagai kondisi pembebanan yang mungkin terjadi. Gaya jacking berasal dari kata ‘jack’ yang berarti dongkrak. Prinsip kerja dari struktur membran prategang ini adalah mempertahankan semua permukaan membran mengalami tarik dalam semua kondisi pembebanan.
4.3. Proses Konstruksi Struktur Tenda
Di bawah ini adalah proses konstruksi struktur tenda menurut spesifikasi struktur tenda yang dikeluarkan oleh Eide Industries, Inc.
4.3.1. Pre-fabrikasi Membran
4.3.2. Konstruksi
Proses konstruksi struktur tenda terdiri dari persiapan lahan, pemancangan pondasi dan struktur pendukung, penyusunan, pemasangan dan penarikan, pengujian, dan pengevaluasian. Persiapan lahan dilakukan untuk membersihkan lahan yang akan dibangun sebelum dilakukan konstruksi. Kemudian setelah lahan disiapkan, dilakukan pemancangan pondasi dan struktur pendukung seperti tiang-tiang, sambungan, dan kabel. Setelah itu barulah dilakukan penyusunan membran, pemasangan, dan penarikan membran. Proses penyusunan dan penarikan ini harus diawasi serta dilakukan atas persetujuan ahli struktur yang bertanggung jawab. Di samping itu juga harus dilakukan dalam cuaca yang paling tenang agar kerusakan pada saat pemasangan dan penarikan dapat diminimalisir. Setelah memban ditarik, dilakukan pengaturan tarikan agar tidak terjadi kelebihan tarikan pada titik-titik tertentu. Dan terakhir, dilakukan pengujian, pengevaluasian dan pelaporan mengenai proses konstruksi yang telah dilakukan.
4.4. Contoh Kasus Struktur Tenda (
Tensile Structure)
4.4.1. Carlos Moseley Music Pavilion, New York, 1991Gambar 3 1 Interior Pavilion
Gambar 3 2. Proses instalasi struktur Carlos Moseley Music Pavillion (arquiteturaefemera.blogspot.com)
4.4.2. William Hutton Younger Dynamic Earth Centre
Gambar 3 3 Struktur Tenda Younger Dynamic Earth Centre (scotish-places.info)
Gambar 3 4 Tampak Atas Bangunan
4.5 Contoh Kasus yang
Bukan
Termasuk Struktur Tenda
4.5.1. Margo City, O-Zone Conector Tent
Bangunan ini berlokasi di Jl. Margonda Raya, Depok Indonesia dan dikonstruksi oleh salah satu kontraktor lokal yang berspesialisasi pada struktur membran. Namun struktur membran yang digunakan pada bangunan ini bukan termasuk Tensile Structure, melainkan struktur membran dengan rangka kaku pendukung. Cara konstruksinya adalah dengan mendirikan pondasi dan rangka kaku pendukung, kemudian menegangkan permukaan membran pada rangka tersebut. Sistem struktur ini tidak memberikan gaya jacking pada membran seperti halnya yang terjadi pada struktur tenda. Oleh karena itu kedua sistem struktur ini sama sekali berbeda satu sama lainnya.
BAB III PENUTUP
Kesimpulan
