STRUKKON PAPER.docx

(1)

STRUKTUR BENTANG LEBAR

Winner T.T. (02220110009) Winner T.T. (02220110009)

Ken W. (02220110045) Ken W. (02220110045)

Fakultas Desain dan Teknik

Fakultas Desain dan Teknik PerancanganPerancangan Arsitektur

Arsitektur

UNIVERSITAS PELITA HARAPAN UNIVERSITAS PELITA HARAPAN

Tangerang Tangerang

2013 2013

(2)

DAFTAR ISI DAFTAR ISI

PENGERTIAN BENTANG LEBAR...3

SISTEM STRUKTUR KABEL...5

SISTEM STRUKTUR RANGKA RUANG...10

SISTEM STRUKTUR PNEUMATIK...16

SISTEM STRUKTUR DOME...20

SISTEM STRUKTUR BIDANG LIPAT...24

SISTEM STRUKTUR CANGKANG...34

SISTEM STRUKTUR MEMBRAN...39

SISTEM STRUKTUR BUSUR...45

KESIMPULAN...50

DAFTAR PUSTAKA...53

(3)

DAFTAR ISI DAFTAR ISI

PENGERTIAN BENTANG LEBAR...3

SISTEM STRUKTUR KABEL...5

SISTEM STRUKTUR RANGKA RUANG...10

SISTEM STRUKTUR PNEUMATIK...16

SISTEM STRUKTUR DOME...20

SISTEM STRUKTUR BIDANG LIPAT...24

SISTEM STRUKTUR CANGKANG...34

SISTEM STRUKTUR MEMBRAN...39

SISTEM STRUKTUR BUSUR...45

KESIMPULAN...50

DAFTAR PUSTAKA...53

(4)

PENGERTIAN BENTANG LEBAR PENGERTIAN BENTANG LEBAR

Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah. Struktur juga dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah. Struktur juga dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang

dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang memiliki sifat keseluruhan yangmemiliki sifat keseluruhan yang dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang ditempatkan dalam dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang ditempatkan dalam suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi interelasi

suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi interelasi bagian- bagian-bagiannya. Struktur merupakan bagian bangunan yang menyalurkan beban-beban. bagiannya. Struktur merupakan bagian bangunan yang menyalurkan beban-beban. Struktur dianggap sebagai alat untuk

Struktur dianggap sebagai alat untuk mewujudkan gaya-gaya ekstern menjadimewujudkan gaya-gaya ekstern menjadi

mekanisme pemikulan beban intern untuk menopang dan memperkuat suatu konsep mekanisme pemikulan beban intern untuk menopang dan memperkuat suatu konsep arsitektural.

arsitektural.

Sedangkan konstruksi adalah pembuatan atau rancang bangun serta Sedangkan konstruksi adalah pembuatan atau rancang bangun serta penyusunannya bangunan. Konstruksi merupakan suatu kegiatan

penyusunannya bangunan. Konstruksi merupakan suatu kegiatan mengolah sumbermengolah sumber daya proyek menjadi suatu hasil

daya proyek menjadi suatu hasil kegiatan yang berupa bangunan. Dalam artiankegiatan yang berupa bangunan. Dalam artian sederhananya struktur adalah susunannya dan konstruksi adalah penyusunan dari sederhananya struktur adalah susunannya dan konstruksi adalah penyusunan dari susunan-susuna

susunan-susunan, sehingga dari pengertian tersebut n, sehingga dari pengertian tersebut dapat diambil suatu kesimpulandapat diambil suatu kesimpulan bahwa konsruksi mencakup secara keseluruhan bangunan dan bagian terkecil

bahwa konsruksi mencakup secara keseluruhan bangunan dan bagian terkecil atauatau detail dari tersebut adalah struktur.Penafsiran yang lebih luas tentang struktur adalah detail dari tersebut adalah struktur.Penafsiran yang lebih luas tentang struktur adalah yang didalamnya alat-alat penopang dan

yang didalamnya alat-alat penopang dan metode-metode konstruksi dianggap sebagaimetode-metode konstruksi dianggap sebagai faktor intrinsik dan penentu

faktor intrinsik dan penentu bentuk dalam proses perancangan bangunan.bentuk dalam proses perancangan bangunan.

Struktur dan konstruksi dibedakan berdasarkan fungsinya sebagai berikut: Struktur dan konstruksi dibedakan berdasarkan fungsinya sebagai berikut:



 Fungsi konstruksi: mendayagunakan konstruksi dalam Fungsi konstruksi: mendayagunakan konstruksi dalam hubungannya denganhubungannya dengan daya tahan, masa pakai terhadap gaya-gaya dan tuntutan fisik lainnya.

daya tahan, masa pakai terhadap gaya-gaya dan tuntutan fisik lainnya. 

 Fungsi struktur: Menentukan aturan Fungsi struktur: Menentukan aturan yang mendayagunakan hubungan antarayang mendayagunakan hubungan antara konstruksi dan bentuk.

konstruksi dan bentuk.

Struktur berpengaruh pada teknik dan estetika. Pada teknik, struktur Struktur berpengaruh pada teknik dan estetika. Pada teknik, struktur berpengaruh pada kekukuhan gedung terhadap pengaruh luar maupun bebannya berpengaruh pada kekukuhan gedung terhadap pengaruh luar maupun bebannya sendiri yang dapat

(5)

arsitektural. 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.Struktur bentang lebar, memiliki tingkat kerumitan yang berbeda satu dengan lainnya.

Struktur bentang lebar dibagi ke dalam b eberapa sistem struktur yaitu: a. Struktur kabel

b. Struktur rangka ruang c. Struktur dome

d. Struktur pneumatik e. Struktur cangkang

f. Struktur membran g. Struktur bidang lipat h. Struktur busur

(6)

SISTEM STRUKTUR KABEL

Pengertian Struktur Kabel

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.

Struktur kabel dan jaringan dapat juga dinamakan struktur tarik dan tekan, karena pada kabel-kabel hanya dilimpahkan gaya-gaya tarik, sedangkan kepada tiang-tiang pendukungnya hanya dilimpahkan gaya tekan. (Sutrisno, 1983)

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. (Makowski, 1988)

Sistem konstruksi dengan menggunakan bahan secara minimal, karena pada kabel-kabel hanya bekerja gaya tarik linear sehingga bahaya tekuk tidak diperhitungkan.

Daya Tarik yang tinggi dari baja dengan efisiensi tarik murni memungkinkan kabel baja sebagai elemen struktur yang dapat membentangi jarak besar. Karena tegangan-tegangan lengkung tidak sama, dapat diatasi oleh fleksibelnya kabel. Beban-beban yang dipikul oleh batang-batang tarik terbagi di antara kabel-kabel. Masing-masing kabel memikul beban dengan tegangan yang sama dan di bawah tegangan yang diperkenankan.

(7)

Ketika sebuah kabel diberi beban, akan terbentuk sebuah bentuk segitiga dimana tiap sisi kabel memikul beban yang sama.

Bentuk segitiga yang terbentuk oleh kabel memilki ciri khas lenturan,

- Makin panjang kabel, a. lenturan makin besar

b. tetapi tegangan menjadi lebih rendah

c. dapat dipakai kabel dengan potongan lintang yang keci l.

- Makin pendek kabel, a. lenturan pun makin kecil b. tegangan menjadi lebih tinggi

c. diperlukan kabel dengan potongan lintang yang lebih besar.

Beban Yang Bekerja Pada Struktur Kabel

Gaya Yang Bekerja Pada Struktur Kabel

Detail dan Sistem Pengakhiran Kabel

Sesuai fungsinya titik pertemuan dari kabel-kabel tersebut dapat dikategorikan dalam beberapa bentuk simpul untuk persilangan dari 2 atau 4 kabel. Sifat dari pemegang persilangan ini dapat dibedakan dalam 2 sistem, yaitu sistem dimana sifat persilangan tidak dapat berotasi (fix), dan sistem dimana persilangan masih dapat bergeser dan berotasi.

(8)

Sesuai dengan fungsinya resultan gaya pada kabel utama harus pula dapat dibelokkan. Sebagai lintasan dari pembelokan kabel utama umumnya digunakan konstruksi dudukan berbentuk pelana dengan radius tertentu.

Solusi Design Sistem Struktur Kabel Terhadap Deformasi

Sistem stabilisasi yang dapat digunakan untuk mengantisipasi deformasi pada sistem struktur kabel antara lain:

- Peningkatan beban mati

- Pengaku busur dengan arah berlawanan (inverted arch) - Penggunaan batang-batang pembentang (spreader)

- Penambatan/pengangkuran ke pondasi (ground anchorage) - Metoda prategang searah kabel (masted structure)

Keuntungan Dan Kerugian Sistem Struktur Kabel Keuntungan struktur kabel:

- Elemen kabel merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup permukaan yang luas

- Ringan, meminimalisasi beban sendiri sebuah konstruksi

- Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter mengungguli semua sistem lain

- Memberikan efisiensi ruang lebih besar

- 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

(9)

- Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan diri pada kondisi keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti dari tegangan

- Cocok untuk bangunan bersifat permanen.

- Fleksibel dengan perpaduan sistem struktur lain, seperti membrane dan busur - Pengerjaan cepat

Kelemahan 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. Dalam hal gejala resonansi yang umum dikenal dapat timbul dan mengakibatkan robohnya bangunan.

- Maintenance khusus untuk menjaga kabel agar tetap dalam kondisi baik dan tidak berkarat terutama pada iklim tropis

- Keterbatasan sistem pembebanan yang ada hanya berupa kekuatan dari gaya tarik kabel, mengakibatkan sistem struktur kabel harus dikombinasikan dengan sistem struktur lain.

- SDM yang ada harus cekatan dalam mengkonstruksi sistem ini,karena kabel-kabel yang ada merupakan elemen struktur.

SISTEM STRUKTUR SPACE FRAME

Pengertian Sistem Struktur Space Frame

Rangka ruang (space frame) adalah sistem struktur rangka tiga dimensi yang membentang dua arah, di mana batang-batangnya hanya mengalami gaya tekan atau tarik saja. Sistem tersebut merupakan salah satu perkembangan sistem struktur batang

(10)

(strusses structure).

Space struktur adalah elemen elemen ruanag dalam arsitektur dimana strukturnya daslam tiga dimensi yang bagian konstruksinya dbekerja secara

keseluruhan. sebagai perbandingan Bingkai, tidak sama dengan berbadan tegap unit, tidak tergantung pada self-weight dari material untuk menyediakan integritas struktural. Sebagai kekuatan dari penyusunan material, dan khususnya koneksi mereka,

menyediakan kekakuan dan kekuatan yang diperlukan. bingkai Struktur memerlukan beberapa format salut, tidak sama dengan berbadan tegap unit yang pada umumnya bertindak sebagai bagian dalam/pedalaman dan bagian luar/lahir penghabisan.

Struktur rangka ruang merupakan susunan modul yang diatur dan disusun

berbalikan antara modul satu dengan lainnya sehingga gaya-gaya yang terjadi menjalar mengikuti bentuk modul-modul yang tersusun.

Modul ini satu sama lain saling menguatkan, sehingga sistem struktur ini tidak mudah goyah.

Karena sistem ini menggunakan modul-modul dalam mem¬bentuk suatu bentangan, maka dibutuhkan suatu alat penyambung-penyambung yang mengikat modul satu dengan modul lainnya.

- Modul Unit Ruang

Modul unit ruang yang digunakan di dalam menyusun rangka spaceftaine berupa unit dengan bentuk:

1.unit segitiga horizontal dengan empat bidang segitiga miring. 2.unit segiempat horizontal dengan empat bidang segitiga miring. 3.unit segienam horizontal dengan enam bidang segitiga.

(11)

- Penyangga (Support)

Penyangga dibutuhkan untuk mendirikan suatu susunan space frame. Dibutuhkan minimal 3 (tiga) penyangga supaya space, frame dapat berdiri.

1. Penyangga di setiap sudut space frame structure

2. Penyangga di dua sisi garis yang berseberangan, dengan 0

membuat lebih banyak tiang penyangga, sehingga bentangan dapat dibuat lebih besar. 3. Kolom penyangga merupakan titik penyaluran dari tiga,

empat atau enam dari titik dasar space frame.

3.2.2 Beban Yang Bekerja Pada Studi Kasus Sistem Struktur Space Frame

BBVA Compas Stadium

(12)

Keuntungan Dan Kerugian Sistem Struktur Space Frame

Keuntungan dari sistem space frame terbagi menjadi 3 bagian yaitu: 1. Sisi Struktural:

o Ringan, kaku, dan kuat.

o Defleksi struktu lebih kecil karena 2 arah

o Fleksibel, karena dapat dipasang dan dibongkar kembali. o Struktur dengan bentang lebar

o Kaku/rigid, tapi tetap dapat menerima perubahan beban tak terduga o Faktor keamanan tinggi

o Semua komponen Ex

_–

Pabrik (Pre-Fabrikasi) sehingga kualitas, kekuatan dan finishing dapat terkontrol.

o Pelaksanaan lapangan cepat.

o Dapat di assembling dan dipasang (erect) dengan metode yang bermacam-macam.

o Bahan kualitas tinggi

o Memiliki presisi yang tinggi 2. Sisi ekonomis:

o Resale value yang tinggi mengingat material yang digunakan umumnya adalah baja

o Karena pengerjaan yang cepat dan sistem yang mudah,maka pembiayaan SDM tidak terlalu berpengaruh ( biaya pelatihan SDM dsb)

3. Segi arsitektural :

(13)

o Struktur bebas kolom karena kolom missal digantikan dengan kolom rangka yang berupa layer.menciptakan efek dalam ruangan dinamis. Kekurangan dari sistem space frame yaitu:

o Membutuhkan tingkat presisi yang tinggi dalam pre-fabrikasi

o Order dari struktur harus jelas dan penuh pertimbangan karena struktur akan diekspose, agar tidak terlihat berantakan

SISTEM STRUKTUR PNEUMATIC

Pengertian Sistem Struktur Pneumatic

Suatu sistem struktur yang memperoleh kestabilannya dari tekanan internal yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan eksternal. Media yang digunakan dapat bermacam-macam, diantaranya zat cair, busa atau butiran. Namun yang paling banyak digunakan adalah media gas atau udara. Prinsip ini berlaku seperti pada balon udara, dimana tekanan udara internal di dalam balon lebih tinggi dibandingkan tekanan udara di luarnya. Keberhasilan penerapan pada sarana transportasi mendorong orang untuk menerapkannya pula pada bangunan arsitektural. Pelopornya adalah seorang engineer Inggris Sir William Lanchester dengan desain field hospitalnya pada tahun 1917.

Karakter dari struktur pneumatik adalah murah dalam investasi awal, cepat

pembangunannya dan ringan bobotnya karena material utamanya adalah lembaran kain dengan tebal tidak lebih data 0,5mm.

Penerapan struktur pneumatik di Indonesia, khususnya untuk bangunan

arsitektural hingga saat ini belum banyak dilakukan. Kendala yang dihadapi adalah jenis struktur ini masih kurang populer yang diikuti dengan kurangnya nara sumber serta belum adanya peraturan-peraturan yang khusus mengatur pembangunan menggunakan struktur pneumatik.

(14)

Beban-beban yang dipikul sistem struktur pneumatic mengakibatkan lendutan, karena membrane adalah bidang dua dimensi dank arena merupakan jala-jala yang saling membantu, makabertambahlah kapasitasnya.

Kelebihan dan Kekurangan Sistem Struktur Pneumatic Kelebihan:

o Struktur ini bisa digunakan untuk membuat bentukan

_–

bentukan mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks, contoh: seperti permukaan bola.

o Struktur ini sifatnya ringan sehingga tidak memberatkan bangunan, contoh: tenda

o Sangat cocok untuk bangunan yang tidak permanen atau semi perm anen o Bisa untuk bentang yang lebar

o Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan diri pada kondisi keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti dari tegangan.

o Merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup permukaan yang luas

o Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter mengungguli semua sistem lain

Kekurangan:

o Sangat peka terhadap efek aerodinamika sehingga mudah mengalami getaran o Tidak dapat menahan beban vertikal

(15)

SISTEM STRUKTUR DOME

Pengertian Sistem Struktur Dome

Struktur Dome adalah struktur shell yang berbentuk setengah bola dan bentuk yang sedemikian rupa berfungsi sebagai atap bangunan.

Sistem Penyaluran Gaya Pada Sistem Struktur Dome

Tegangan membran: tegangan yang bekerja pada bidang tipis, dimana tegangan ini selalu merupakan gaya tekan. Batas deformasi dome bila terjadi tekanan adalah 52° diukur dari garis vertikal (sumbu dome).

Sistem Tumpuan Dome 1. Dinding penahan

2. Ring tarik menerus 3. ring harus menerus

Kelebihan dan Kekurangan Sistem Struktur Dome Kelebihan

(16)

o Struktur ini mengurangi jumlah bahan bangunan yang dibutuhkan per meter perseginya sampai sekitar 30% dibandingkan konstruksi konvensional.

Kekurangan

o Dinding yang tidak vertikal dan tanpa sudut persegi menimbulkan utilitas ruang berkurang

o Desain dome mungkin tidak sesuai dengan lingkungan sekitar.

ASQ KNOWLEDGE CENTER

SISTEM STRUKTUR FOLDED PLATE

Pengertian Sistem Struktur Folded Plate

Struktur folded plate adalah struktur yang menggunakan prinsip melipat bidang tersebut sehingga tercipta kekakuan dan kekuatan yang dapat mendukung beban.

Prinsip penggunaan folded plate adalah membagi beban ke beberapa titik dengan lipatan-lipatan plat, dengan begitu beban yang ditanggung oleh suatu plat beton, baja atau kayu tidak terlalu besar. Lipatan-lipatan ini menyalurkan gaya-gaya yang terjadi, dimana lipatan-lipatan tersebut berperan sebagai slab, balok, sekaligus rangka bangunan. Bandingkan dengan suatu plat beton yang datar, maka beban yang harus ditanggung oleh titik tengah plat beton itu sangat besar. Oleh karena itu terdapat

(17)

tidak maka plat beton bisa melengkung di bagian tengah karena tertarik oleh gaya gravitasi dan bobot dari plat beton tersebut ditambah beban di atas plat tersebut. Akibat dari lengkungan tersebut plat beton bisa saja pecah jika sudah tidak kuat lagi untuk menahan beban.

Sistem Penyaluran Gaya Folded Plate

1. Sebagai slab : lipatan kolom sebagai tumpuan yang kaku, sehingga bentang slab menjadi lebih kecil.

2. Sebagai balok : Ada arah gaya yang memanjang yang menyalurkan gaya sebagai balok.

3. Sebagai rangka : untuk bentang lebar, perlu adanya penambahan tinggi lipatan Gaya sejajar bidang dan gaya tegak lurus bidang. Gaya sejajar bidang dan gaya tegak lurus bidang. Gaya sejajar bidang akan lebih kuat untuk dipikul bidang tersebut daripada jika gaya dengan besar yang sama tersebut bekerja tegak lurus. Selain itu/

(18)

tidak adanya titik kumpul penahan gaya dan setiap menjadi penahan gaya dan momen. Jika gaya tersebut bekerja pada lipatan, maka akan terjadi sebagai berikut

Gaya dengan arah memanjang akan dipikul oleh bidang datar dari lipatan Gaya dengan arah melintang, yang diuraikan menjadi dua gaya dimana masing-masing besarnya lebih kecil daripada gaya arah melintang tersebut. Bila dibandingkan, ternyata bidang lipatan akan lebih kuat memikul gaya-gaya, baik yang arah melintang maupun memanjang daripada bidang datar, karena gaya yang diterima bidang lipatan tersebut diuraikan dengan arah sejajar bidang akan dipikul oleh bidang itu sendiri, maka beban yang harus dipikul konstruksi jadil kecil.

Beban Yang Bekerja Pada Folded Plate

Pada Folded Plate gaya - gaya yang terjadi adalah gaya tarik dan tekan yang saling tegak lurus. Konsentrasi gaya tekan terjadi di puncak bidang dan gaya tarik terjadi di dasar bidang. Dengan adanya tumpuan struktur pada kolom dan fondasi stabil, maka pondasi lebih di tekankan pada kedudukan tegak untuk dapat menampung semua beban pada strukturnya. Stoof akan berfungsi sebagai penghubung fondasi-fondasi yang menahan beban.

Beberapa macamFolded Plate adalah :

1. Permukaan bidang lipat (folded plate surfaces)

(19)

3. Permukaan bidang lipat membentuk ruang

4. Struktur piramidal bidang lipat ( pyramidal folded plate structure)

5. Struktur polyhedral bidang lipat ( polyhedral folded plate structur )

Colorado Air Force Academy

(20)

Solusi Design Folded Plate

Dibuatkan lapisan waterproof pada bagian lipatan, dan diperlukan maintenance yang tinggi pada bagian lipatan agar tidak mengalami kerusakan.

Kelebihan dan Kekurangan Folded Plate

Kelebihan Struktur Folded Plate

o Dapat mengurangi rangka dalam atau luar dalam suatu bangunan karena struktur folded plate juga dapat berfungsi sebagai pengaku suatu struktur. Mengurangi rangka berarti mengurangi biaya konstruksi.

o Menggunakan pola-pola yang modular sehingga lebih mudah untuk pembuatan modulnya.

o Lebih mudah untuk melakukan pengecoran beton karena tidak memerlukan peralatan khusus.

o Lebih mudah untuk melakukan penghitungan dan pengukuran karena menggunakan pola-pola yang regular.

o Jika terbuat dari beton maka struktur folded plate mempunyai daya tahan yang baik terhadap api dan korosi.

o Memungkinkan bentangan yang lebar untuk struktur beton. o Dapat mengurangi penggunaan kolom.

o Secara estetika, dapat dieksplorasi dan dikembangkan dalam struktur atap, langit-langit, dinding dan lain-lain.

Kekurangan Struktur Folded Plate

(21)

o Mudah terjadi kerusakkan pada bagian lipatan karena terus-menerus terkena air hujan.

SISTEM STRUKTUR SHELL

Pengertian Sistem Struktur Shell

Struktur shell adalah struktur bidang lengkung yang tipis dan kaku. Struktur ini memiliki massa yang ringan, yang menggunakan elemen-elemen khas kerang/cangkang. Elemen-elemen ini biasanya berbentuk lengkungan dan berbentuk pipih dan besar, dimana beban plat dibanding bentangannya adalah sebagai berikut:

Pada struktur shell, bentuk ikut mendukung beban (form resistant structures). Pada dasarnya, shell diambil dari beberapa bentuk yang ada di alam (biomorphic), seperti kulit telur, tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan sebagainya. (Curt Siegel)

Shell adalah bentuk struktural tiga dimensi yang kaku dan tipis yang memiliki permukaan lengkung. Shell harus didirikan dari material yang dapat dilengkungkan seperti beton bertulang, kayu, logam, bata, batu atau plastik.

Pada shell, gaya-gaya dalam bidang yang meredisional, diakibatkan oleh beban penuh. Pada shell, tekanan yang diberikan oleh gaya-gaya melingkar tidak mnyebabkan timbulnya momen lentur dalam arah meredisional. Dengan demikian, cangkang dapat memikul variasi beban cukup dengan tegangan-tegangan bidang.

Variasi pola beban yang ada, bagaimanapun, harus merupakan transisi perlahan (perubahan halus dari kondisi beban penuh ke kondisi sebagian agar momen lentur tidak timbul). Pada pelengkung, beban seperti ini dapat menimbulkan lentur yang kasar, sedangkan pada cangkang lentur dengan cepat dihilangkan dengan aksi melingkar.

(22)

Hal-hal yang mempengaruhi ketebalan kulit shell:

o Tegangan-tegangan membran yang bekerja pada kulit shell (tarik, tekan, geser,

tangensial), sehingga dihasilkan dimensi yang tipis sekali.

o Karena pembebanan: Tegangan terjadi pada bagian tumpuan, dimana shell diikat

sehingga tidak bisa bergerak.

o Karena perubahan temperatur : terjadi akibat panas matahari dan proses

pemuaian material beton yang menjadi struktur shell.

o Tegangan karena adanya beda penurunan.

o Tegangan lentur: Tegangan lentur bisa terjadi karena pembebanan, perubahan

temperatur dan penurunan tanah. Jadi pada bagian tumpuan shell diikat, tidak bisa bergerak. Lentur terjadi hanya pada bidang keliling yang sempit (tidak merambat pada seluruh permukaan shell)

Untuk memprediksikan perlakuan struktur permukaan sebaik kemungkinan konstruksinya, tidak hanya saja yang harus kita tahu, tetapi juga fisik alamiah dari permukaan dan karakteristik perlakuan yang lain. Kirva merupakan properti fundamental dari permukaan. Sebuah permukaan dapat didefinisikan oleh banyak kurva berbeda, oleh karena itu, beberapa cekungan (curvature) khusus harus diidentifikasi : lengkung utama, lengkung Gaussian, dan lenngkung tengah. Lengkungan ini memberi karakteristik permukaan sebagai sistem lengkung tunggal atau ganda, dimana permukaan lengkung ganda secara lebih jauh dibagi menjadi permukaan sinklastik (synclastic) dan antiklastik (anticlastic).

(23)

Penyaluran Beban pada Shell

Penyaluran Gaya pada Shell

Beberapa cara penyaluran gaya pada shell silinder (lengkung barrel): 1. Aksi busur (arch action)

2. Aksi pelat ( plate action)

(24)

4. Long barrrel danshort barrel

Keuntungan Dan Kerugian Sistem Struktur Shell Keuntungan Sistem Struktur Shell:

o Shell dalah bentuk yang secara natural / alamiah sudah memiliki kekuatan sendiri

o Bisa digunakan untuk bentang lebar

Kerugian Sistem Struktur Shell:

o Bentuk-bentuknya terbatas, harus mempertahankan bentuk shell

o Pembuatannya cukup rumit untuk menghitung bentuk shell yang sempurna sehingga beban dapat terdistribusi secara merata

(25)

SISTEM STRUKTUR MEMBRAN

Pengertian Sistem Struktur Membran

Membran adalah struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban dengan mengalami tegangan tarik. Struktur membran adalah sebuah alternatif untuk struktur bentang lebar yang dapat diterapkan untuk penutup atap bangunan. Dasar mekanisme pikul beban pada struktur membran adalah tarik. Membran yang memikul beban tegak lurus terhadap permukaannya dapat mengalami deformasi secara tiga dimensi (bergantung pada kondisi tumpuan dan pembebanannya). Aksi pikul beban ini serupa dengan yang terjadi pada sistem kabel menyilang. Selain tegangan tarik, terjadi juga tegangan geser tangensial pada struktur membran. Sistem membran pada bangunan bentang lebar biasanya masih harus dibantu oleh struktur lainnya seperti kabel atau space frame, karena sistem membran bila terkena gaya dari angin maka harus ada daya tarik menuju tumpuan (pondasinya). Sistem membran yang dipakai kebanyakan untuk bangunan skala besar harus mempertimbangkan bahan tenda dan arah angin. Tiang-tiang penyangga flaksibel terhadap gaya tekan oleh angin, hal ini menyebabkan tenda dapat terus berdiri.

Definisi struktur dalam konteks hubungannya dengan bangunan adalah sebagai sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaannya dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah (Schodeck, 1980). Terdapat lima golongan bentuk struktur (Sutrisno, 1983), yaitu struktur massa, struktur rangka, struktur permukaan bidang (struktur lipatan dan cangkang), struktur kabel dan boimorfik. Struktur membran terbagi menjadi dua yaitu struktur membran tenda dan struktur membran pneumatis.

Struktur membran mempunyai sifat fleksibel, permukaan yang dapat meregang sesuai dengan adaptasi terhadap bentuk yang diinginkan.Struktur membran sanaat sensitif terhadap tekanan angin yang dapat mengakibatkan kibaran pada permukaan

(26)

dengan mem¬berikan tekanan dari dalam membran (internal rigid structures) dengan cara memberikan volume dalam membran sampai pada batas maksimal yang jugs didukung oleh sistem-sistem peregangan sehingga sifat permukaan membran menjadi kaku.

Struktur membran dengan penompang tiang dan kabel: Simple Saddle Membrane

Struktur membran tipe pelana sederhana dengan sepasang tumpuan linear berlawanan.

Ridge Type Membrane

Struktur membran tipe punggung bukit dengan tumpuan linear internal

Arch Type Membrane

Struktur membran tipe lengkung dengan tumpuan linear internal menerus.

Arch Type Membrane

(27)

Beban Yang Bekerja Pada Studi Kasus Sistem Struktur Membran

Redevelopment of The Old Harbor Genoa

Detail Sambungan Pada Contoh Studi Kasus Sistem Struktur Membran

Kelebihan dan Kekurangan Sistem Struktur Membran Kelebihan:

o Struktur ini bisa digunakan untuk membuat bentukan

_–

bentukan mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks, contoh: seperti permukaan bola

o Struktur ini sifatnya ringan sehingga tidak memberatkan bangunan, contoh: tenda

o Sangat cocok untuk bangunan yang tidak permanen atau semi permanen o Bisa untuk bentang yang lebar

Kelemahan:

o Sangat peka terhadap efek aerodinamika sehingga mudah mengalami getaran o Tidak dapat menahan beban vertical

(28)

Pengenalan Sistem Struktur Busur

Sistem struktur busur adalah sistem struktur yang berupa elemen garis yang berbentuk busur dengan lenting tertentu dimana kekuatan lentingan yang ada mampu menahan beban tekan yang cukup besar. Sistem struktur ini memiliki 2 tumpuan beban pada kedua kaki tempat ia berpijak. Pada umumnya material yang digunakan adalah beton, kayu, dan baja. Sistem struktur ini pada umumnya sering sekali dijumpai dipadukan dengan sistem struktur kabel, karena kedua sistem struktur ini memiliki kelemahan dan kelebihan yang sangat bertolak belakang. Pada struktur kabel, tidak tahan dengan gaya tekan namun kuat dengan gaya tarik, sedangkan struktur busur memiliki tingkat ketahanan pada gaya tekan yang tinggi.

Sistem busur sudah digunakan sejak era Romawi dan Yunani,dimana penyusunan dan order dari batu-batu mampu membentuk lenting secara sempurna dengan penempatan keystone pada bagian tengah lentingan.

Pada jaman ini, perkembangan dari bentuk busur ini didukung oleh ditemukannya berbagai material bangunan yang sangat membantu dalam pengerjaan sistem busur ini. Didukung pula dengan ditemukannya sistem struktur kabel yang sangat baik apabila dikombinasikan dengan sistem struktur busur. Pada penggunaannya, bentuk busur ini dipakai untuk jembatan.

(29)

Ciri-ciri Struktur Busur

a. Kuat menopang gaya tekanan b. Beban bersifat menyebar rata

c. Beban sendiri berupa lengkungan yang melawan gravitasi d. Semakin tinggi busur, gaya tekan semakin kecil

Jenis-jenis Sistem Tumpuan Beban pada Busur

Pada sistem busur, dikenal dengan 3 jenis kondisi tumpuan, yang pertama adalah:

a. Busur 2 sendi

Pada sistem busur 2 sendi, merupakan sistem dengan kondisi tumpuan yang fleksibel. Merupakan sistem yang menguntungkan apabila terjadi perubahan-perubahan kecil seperti suhu yang mengakibatkan memuainya busur

(30)

Busur dengan sistem terjepit bercirikan kaku, terjadi momen pada tumpuan yang mengakibatkan resiko yang terjadi apabila terdapat perubahan suhu, busur tidak dapat menyesuaikan pemuaian yang terjadi sehingga rentan patah

Pada umumnya busur dengan sistem terjepit dipakai untuk bentang kecil,dan jarang digunakan karena pada dasarnya arsitektur modern menghindari terjadinya

momen.

c. Busur 3 sendi

Merupakasn kondisi tumpuan yang paling fleksibel dan paling sering diterapkan dalam konstruksi karena sistem ini dapat mengantisipasi perubahan suhu dengan sangat baik, selain itu,sistem ini sangat baik digunakan untuk bentangan yang besar karena stabil dan fleksibel dibandingkan dengan kedua sistem lainnya.

Kelebihan dan Kekurangan Struktur Busur Kelebihan Struktur busur:

o Struktur busur memiliki penyebaran beban yang merata sehingga stabil

o Struktur busur mengenal sistem tumpuan 3 sendi yang memungkinkan bentang besar dengan kondisi busur yang stabil

Kekurangan Struktur busur:

(31)

KESIMPULAN

Dari berbagai pembahasan yang ada, kami menyimpulkan bahwa penerapan sistem bentang lebar adalah suatu sistem yang umum digunakan di berbagai tempat di belahan dunia. Setiap jenis struktur bentang lebar inipun sering kali tidak hanya diterapkan secara murni, namun juga dikombinasikan dengan jenis struktur lainnya, yang menghasilkan rancangan yang unik, dan dapat mengeksplorasi fungsi ruang dengan lebih optimal.

Pengerjaan semua jenis struktur bentang lebar bena r-benar membutuhkan tingkat kehandalan dan tingkat presisi yang tinggi dari segi sumber daya manusia yang bertindak sebagai pengerja-pengerja bangunan, mengingat bentang lebar pada umumnya merupakan bangunan berdimensi besar yang difungsikan sebagai tempat public. Pemilihan jenis struktur yang akan diterapkan pada desain, material yang sesuai dengan iklim serta kondisi geografis lingkungan dan yang berkualitas juga menjadi hal penting yang harus dipertimbangkan oleh perancang.

o Struktur Kabel

Jika beban yang dipikul terbagi, maka kabel akan mempunyai bentuk melekung, namun bila beban dipikul sendiri maka kabel akan menjadi lurus atau berbentuk segmen garis. Kabel dapat digunakan pada bentang yang sangat panjang, biasanya kabel digunakan pada jembatan yang memikul dek jalan raya berserta lalu lintas diatasnya. Karena sering terjadinya perubahan beban pada lalu lintas, maka dek akan dibuat kaku sehingga permukaan jalan menjadi datar, dan beban yang diterima akan menjadi konstan. Kabel juga dapat digunakan sebagai pemikul atap gedung, terutama pada bentang besar.

o Struktur Space frame

Space frame digunakan terutama sebagai sistem bentang panjang untuk rangka atap yang dimaa diperlukan ruang bebas antar kolom yang besar. Space fram dapat berfungsi

(32)

standar konvesional seperti dinding, balok dan lantai. Meskipun lebih mahal, struktur ini memiliki keamanan yang tinggi.

o Struktur Pneumatic

Prinsip struktur ini berlaku seperti halnya balon udara yang dimana tekanan di dalam balon jauh lebih tinggi di bandingkan tekanan di luar balon, hal inilah yang membuat balon mengembang dari dapat terbang keatas. Begitu juga dengan struktur pneumatik yang kini berperan sebgai struktur bangunan arsitektural. Karakter dari struktur ini adalah murah dalam investasi awal, cepat dan ringan bobotnya karena bahan material utama dari struktur ini adalah kain yang tidak lebih tebal dari 0.5 mm.

o Struktur Dome

Dengan bentuk kubah, konstruksi bangunan menjadi konstruksi yang kuat dan kokoh karena beban tersalur merata. Bentuk kubah juga menguntungkan dalam sistem pengairan, karena air langsung turun tanpa halangan dan tidak terjebak terlalu l ama.

o Struktur Folded Plate

Sistem struktur bidang lipat pada umumnya berfungsi sebagai atap yang dimana gaya-gaya yang akan terjadi timbul pada saat sistem ini mengalami, gaya-gaya beban hujan dan angin, dan gaya beban struktur itu sendiri.

o Struktur Shell

Beban-beban yang berkerja pada permukaan cangkang akan dialirkan ketanah dengan menimbulkan tegangan geser, tarik dan tekan pada arah dalam bidang permukaan tersebut. Tipisnya permukaan struktur ini menyebabkan tidak adanya beban momen yang berarti, dan struktur ini cocok untuk digunakan sebagai struktur yang memikul beban secara keseluruhan, bukan yang terpusat.

(33)

Bila struktur membran digunakan dalam bentuk volume. Struktur membran selalu mengalami gaya tarik, yang dimana tegangannya memberikan gaya eksternal yang menarik struktur membran (bila berbentuk lembaran). Struktur membran cenderung peka akan efek aerodinamika dari angin, yang terkadang membuat struktur ini menyebabkan adanya getaran. Dengan demikian struktur ini harus distabilkan dengan cara tertentu sehingga dapat memikul beban dalam segala kondisi. Maka dari itulah struktur rangka dapat menjadi penolong struktur membran dalam mengatasi permasalahan seperti ini.

o Struktur Arch

Penerapan struktur busur pada bangunan bentang lebar jarang dijumpai karena biayanya mahal dan pembuatannya rumit. Struktur busur lebih ditemui pada bentuk jembatan.