Struktur Cangkan
g
KELOMPOK 1
Pengertian Struktur Cangkang
Menurut buku berjudul Bidang Lipat sebagai Struktur Bangunan yang Menakjubkan, 2019, hal. 4 (Darmawan dan Muljadinata) Struktur cangkang
merupakan sebuah struktur bangunan yang form resistance, terdiri dari pelat lengkung yang tipisdibandingkan dengan luas permukaan yang dilingkupikaku dan monolit, sedemikian rupa sehingga tidak timbul momen lentur yang besar pada bidang itu, tetapi hanya gaya tekan dan gaya tarik.Proses pembentukan struktur cangkang dari sebuah garis dapat dibedakan menjadi tiga macam cara, yaitu :
1. Permukaan Garis (Ruled Surface) yaitu permukaan bidang cangkang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser mengikuti dua buah garis lain yang tidak sebidang datar.
2. Permukaan Putaran (Rotation Surface) : yaitu permukaan bidang cangkang yang diperoleh bilamana suatu garis lurus dan/atau suati kurva diputar terhadap suatu sumbu.
3. Permukaan Geseran (Translational Surface) : yaitu permukaan bidang cangkang yang diperoleh bilamana suatu kurva digeser terhadap garis lurus atau kurva lain.
Prinsip Jalan Gaya Struktur Cangkang
Penyaluran beban pada struktur cangkang adalah melalui bidang lengkungnya. Untuk memudahkan analisis, beban diuraikan ke dua arah sumbu bidang yang berpotongan tegak lurus.
Pada sebuah kubah (gambar disamping) yang mempunyai kelengkungan ke dua arah (doubly curved), jalan gayanya tidak sesederhana pada silinder. Dua arah sumbu jalan gayanya diuraikan menurut garis-garis meridian (lengkung vertikal) dan menurut garis lintang yang melingkari kubah (lengkung horizontal).
Namun bila tumpuan kubah dibuat terpusat pada titik-titik tertentu, garis-garis gayanya mengalami defleksi, yaitu garis meridional-nya cenderung menuju ke titik-titik tumpuan, sedang garis gaya melingkarnya cenderung menghindari titik-titik tumpuan. (pada gambar dibawah ini)
Kubah adalah bentuk dengan dua kelengkungan (doubly curved), namun semua membuka searah (synclastic), yaitu ke bawah. Berbeda dengan kubah, bentuk hyperbolic paraboloid (disingkat hypar) mempunyai dua kelengkungan yang membuka ke arah yang berlawanan (anticlastic), yaitu yang satu―hiperbola―membuka ke atas, dan yang lainnya―parabola―membuka ke bawah.
Klasifikasi Struktur Cangkang Menurut Bentuk Dasar,
Pengembangan, & Variasi Bentuknya
Dari bentuknya, struktur cangkang dapat dibedakan
antara bentuk-bentuk geometri-dasarnya, perkembangan,
serta variasinya. Bentuk geometri-dasar yang lengkap
dapat diikuti dari gambar berikut ini:
Beberapa hal yang dimaksudkan dengan bentuk perkembangan dan variasi dari bentuk geometri-dasar cangkang:
1. Kombinasi perpotongan (intersecting) 2. Rangkaian berlipat
3. Variasi bentuk denah terhadap bentuk geometri-dasar cangkang
4. Variasi letak dan bentuk titik tumpuan terhadap bentuk denah dan bentuk geometri-dasar cangkang
5. bentuk-bentuk khusus
Kombinasi perpotongan dua bentuk geometri yang paling sederhana adalah perpotongan dua buah silinder. Pada gambar barikut ini tampak gedung terminal penumpang Bandara Internasional St. Louis Lambert dengan atap dua silinder berpotongan.
Kombinasi perpotongan hypar- hypar tepi lengkung banyak diminati para perencana bangunan struktur cangkang karena keindahan bentuk, efisiensi struktur dan pelingkupnya, serta efek interiornya yang istimewa.
Dua balok pelengkung (arch) pada atap gedung MPR/DPR/DPD RI berfungsi sebagai pemikul dua kubah besar, yaitu tiap kubah bergantung secara kantilever pada satu balok pelengkungnya.
a
b
c
d
Tidak mudah mencari bangunan dengan struktur cangkang yang menerapkan rangkaian berlipat dari dua atau lebih bentuk silinder.
Dalam bukunya yang berjudul Structure Systems, Heinrich Engel menyuguhkan banyak contoh bentuk cangkang silinder berlipat, dua di antaranya ada pada gambar disamping ini.
Seperti halnya pada silinder berlipat, kubah berlipat juga mempunyai dua kemungkinan, yakni lipatan berhadapan dan lipatan bertolak belakang.
Contohnya Pada bangunan Kuil Baha'i (Lotus Temple) di New Delhi karya arsitek Fariborz Sahba.
Desain Istimewa Struktur Cangkang
Salah satu karya desain istimewa struktur cangkang beton bertulang adalah TWA Flight Center di bandara Idelwild (sekarang JFK), New York, karya arsitek Eero Sarinen, yang diresmikan tahun 1962. Cangkangnya terdiri dari empat pasang segmen kubah berhadapan dan tiap pasangan dibingkai balok tepi yang anggun. Di antara empat kubah itu, ada celah yang digunakan sebagai pencahayaan alami pada siang hari. Empat kubah itu bertemu dan diikat di satu titik "pusar" di tengah bangunan.
Kekuatan dan Kelemahan Struktur Cangkang
Elemen bangunan yang dihasilkan cangkang beton bertulang relatip aman terhadap bencana alam serta penjahat, karena kekuatan dan kesolidan bahannya.
Dari segi estetika, keindahan perwujudan bangunan struktur ini tidak dapat disangsikan lagi. Tak terhitung banyaknya bangunan struktur cangkang yang telah mendapat penghargaan.
Kekuatan struktur cangkang beton bertulang yang menonjol adalah ekonomis, aman, dan estetis. Keuntungan ekonomisnya karena penggunaan bahan bangunan yang relatif lebih murah daripada bahan yang digunakan struktur untuk bentang lebar lainnya.
Untuk membantu struktur cangkang beton dalam menghadapi gaya tarik, dapat diusahakan penerapan konstruksi beton prategang. Kemudian untuk menjawab kebutuhan kinerja termal, cangkang beton dapat diberi lapisan insulasi yang dapat menahan panas/dingin. Dalam menghadapi risiko kebocoran atap cangkang beton, seperti halnya konstruksi atap beton lainnya, selalu dibutuhkan lapisan kedap air (waterproofing) yang dapat diandalkan agar tidak terjadi kebocoran pada atap beton.
Kelemahan struktur cangkang beton bertulang terletak pada berat masa beton yang besar, kurang mampu menahan gaya tarik dan panas/dingin dari luar bangunan, serta membutuhkan perawatan atau lapisan kedap air di bagian luar pelat beton bertulang agar tidak terjadi kebocoran melalui retak rambut akibat creep yang tidak berkesudahan dari beton.
Perkembangan Struktur Cangkang
Hingga kini, bahan yang paling baik untuk struktur cangkang adalah beton bertulang. Perkembangan konstruksi beton bertulang adalah ke arah pracetak (prefabrikasi) dan prategang.
Berikut ini disajikan sebuah proyek struktur cangkang beton pracetak di bandara internasional Ratu Alia di Yordania karya Norman Foster, dkk., tahun 2013. Dalam hal ini, struktur beton pracetak yang dirancang adalah struktur cangkang beton pracetak untuk atap bandara.
a b
c d e
f g
Setelah pelat kubah cangkang beton pracetak
terpasang,
selanjutnya ia dilapis dengan lapisan-lapisan
pelindung yang terdiri dari lapisan waterproofing dan insulasi termal.
a
b
CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon, infographics & images by Freepik
and illustrations by Stories
Struktur dan Sistem Bangunan Bentang Lebar (Bab III) karya Ir. A.M.S Darmawan, M.Bldg.
