PERTEMUAN 3 SISTEM RANGKA KAKU
Struktur rangka kaku (atau rigid frame) adalah salah satu jenis struktur yang digunakan dalam bangunan gedung. Berikut beberapa poin penting mengenai sistem ini:
1. Definisi: Struktur rangka kaku terdiri dari elemen-elemen linier, seperti balok dan kolom, yang saling dihubungkan pada ujung-ujungnya oleh joints (titik hubung) yang mencegah rotasi relatif di antara elemen struktur yang dihubungkannya. Dengan demikian, elemen struktur berlanjut pada titik hubung tersebut1.
2. Perilaku: Perilaku struktur rangka kaku berbeda dengan struktur post and beam.
Pada rangka kaku, titik hubung bersifat kaku, memungkinkan kemampuan untuk memikul beban lateral. Beban lateral ini tidak dapat bekerja pada struktur rangka yang memperoleh kestabilan dari hubungan kaku antara kaki dengan papan horizontalnya2.
3. Kelebihan: Rangka kaku memiliki stabilitas yang baik dan mampu menahan beban lateral, seperti angin dan gempa.
4. Keterbatasan: Rangka kaku memerlukan perencanaan yang cermat untuk menghindari local buckling pada elemen struktur.
Beberapa keuntungan dari struktur rangka kaku:
1. Stabilitas: Rangka kaku memiliki stabilitas yang baik. Kekakuan pada titik hubung memungkinkan struktur untuk menahan beban lateral, seperti angin dan gempa.
2. Desain Efisien: Rangka kaku memungkinkan desain yang efisien karena elemen- elemen struktur dapat ditempatkan dengan baik untuk memikul beban.
3. Fleksibilitas: Rangka kaku dapat disesuaikan dengan berbagai bentuk dan ukuran bangunan.
Beberapa keterbatasan dari struktur rangka kaku:
1. Local Buckling: Rangka kaku memerlukan perencanaan yang cermat untuk menghindari local buckling pada elemen struktur. Local buckling terjadi ketika elemen struktural mengalami deformasi lokal akibat tekanan yang tinggi, terutama pada elemen yang memiliki profil tipis.
2. Keterbatasan Bentuk: Rangka kaku memiliki kekakuan pada titik hubung, yang membatasi fleksibilitas dalam mengadaptasi bentuk bangunan. Struktur ini lebih cocok untuk bangunan dengan bentuk relatif sederhana.
3. Kesulitan dalam Perbaikan: Jika terjadi kerusakan pada elemen rangka, perbaikan dapat menjadi lebih sulit karena hubungan kaku antara elemen-elemen tersebut.
Apa itu buckling ? cek video berikut : https://youtu.be/21G7LA2DcGQ
Untuk menghindari local buckling pada struktur baja, berikut beberapa langkah yang dapat diambil:
1. Reinforcement: Introduksi penguatan (stiffeners) pada bagian kompresi dari elemen baja. Ini bisa berupa alur atau lipatan tepi pada pelat di dalam penampang elemen.
2. Pemilihan Profil: Pilih profil yang meminimalkan risiko local buckling. Profil dengan slenderness yang lebih rendah cenderung lebih tahan terhadap fenomena ini.
3. Perencanaan Moment Redistribution: Dalam desain, pertimbangkan redistribusi momen untuk mengurangi beban kompresi pada elemen yang rentan terhadap local buckling.
Contoh bangunan yang mengalami local buckling:
1. Balok Dukungan Tempat Tidur: Pada rangkaian balok yang mendukung tempat tidur, balok-balk tersebut dapat mengalami local buckling karena beban tekan yang diterapkan. Meskipun ini adalah skala kecil, konsepnya serupa dengan yang terjadi pada struktur yang lebih besar1.
2. Seksi Baja Tipis: Struktur baja tipis, seperti balok dan kolom, yang digunakan dalam bangunan, jembatan, dan truss, juga dapat mengalami local buckling.
Misalnya, profil baja monosimetris atau profil kotak bisimetris yang ringan dapat mengalami fenomena ini2.
Local buckling pada elemen struktur baja dapat memiliki dampak serius terhadap keamanan bangunan. Berikut beberapa dampaknya:
1. Kekuatan: Local buckling mengurangi kapasitas beban kompresi pada elemen. Jika elemen mengalami local buckling, daya dukungnya menurun, dan ini dapat
menyebabkan kegagalan struktural.
2. Stabilitas: Deformasi lokal akibat local buckling dapat mengganggu stabilitas keseluruhan struktur. Ini dapat mempengaruhi kinerja struktur dalam situasi gempa atau beban lateral lainnya.
3. Kerusakan: Local buckling dapat menyebabkan kerusakan permanen pada elemen. Jika tidak terdeteksi atau diperbaiki, ini dapat mengancam keselamatan penghuni bangunan.
Penting untuk memperhatikan local buckling selama perencanaan dan desain struktur.
Inspeksi rutin dan pemeliharaan juga diperlukan untuk memastikan keamanan bangunan.
Contoh sederhana mengenai local buckling:
Bayangkan Anda memiliki balok baja dengan profil tipis yang mendukung beban vertikal.
Ketika beban diterapkan, elemen balok yang mengalami tekanan tinggi dapat mengalami deformasi lokal. Jika rasio slenderness (tingkat ketipisan suatu material) elemen melebihi batas tertentu, local buckling dapat terjadi. Ini mengurangi kapasitas beban balok dan dapat mempengaruhi stabilitas keseluruhan struktur.
Beberapa contoh lebih kompleks mengenai local buckling pada struktur:
1. Baja Tipis pada Truss: Pada truss baja dengan profil tipis, elemen-elemen seperti tali dan anggota diagonal dapat mengalami local buckling. Desain yang tidak memperhitungkan fenomena ini dapat mengurangi kekuatan dan stabilitas keseluruhan truss.
2. Kolom Baja dengan Beban Eksentris: Ketika beban eksentris diterapkan pada kolom baja, risiko local buckling meningkat. Kolom dengan profil tipis atau bentuk yang kompleks dapat mengalami deformasi lokal yang mengurangi kapasitas beban.
3. Struktur Baja Berbentuk Unik: Contoh lain adalah struktur baja dengan bentuk unik, seperti kubah, menara, atau jembatan kabel. Local buckling pada elemen- elemen ini memerlukan analisis yang lebih mendalam dan perencanaan yang hati- hati.
Beberapa contoh bangunan yang menggunakan sistem struktur rangka kaku (rigid frame):
1. Caisse d’Epargne Bourgogne-Franche-Comté Headquarter di Dijon, Prancis:
Kantor pusat bank ini memiliki struktur modular tujuh lantai dengan lantai beton prefabrikasi dan rangka kayu yang dilapisi dengan kulit ganda kaca. Rangka kayu dan fasad kaca membantu dalam pemanasan dan pendinginan, sementara tiang kayu yang ditempatkan dengan cerdik ideal untuk membagi area kerja1.
2. Casa Malandra di Puerto Escondido, Meksiko: Didesain oleh Taller Alberto Calleja, rumah ini memiliki rangka beton yang membentuk domain pribadi dan struktur kayu terbuka yang terinspirasi dari Palapa Meksiko. Rangka kayu ini berpadu dengan lingkungan sekitar yang alami1.
3. Menara Komunikasi dan Listrik: Menara komunikasi dan listrik sering
menggunakan struktur segitiga, seperti Menara Eiffel. Gustave Eiffel, sebelum merancang Menara Eiffel, telah membangun banyak viaduct dan jembatan besi dan memahami penggunaan struktur segitiga untuk menghadapi tekanan angin dan air2.
