Sistem struktur

Sistem bangunan

Sistem bangunan (1)

Sistem Bangunan• Sistem struktural komponen bangunan yang berfungsi mendukung

dan meneruskan beban (gravitasi dan lateral) secara aman ke tanah, berupa superstruktur (kolom, balok, dinding pemikul, plat lantai) dan substruktur (pondasi bangunan)

• Sistem enklosur/penutupkomponen bangunan yang berfungsi menutup bangunan, dapat berwujud atap, dinding eksterior, jendela dan pintu

Sistem bangunan (2)

• Sistem mekanikal komponen bangunan yang berfungsi menyediakan

layanan pada bangunan berupa suplai air bersih, pembuangan, ventilasi, pencahayaan, elektrikal, transportasi bangunan, fire protection

• Sistem performansisistem yang mengatur tingkat kenyamanan dan keamanan bangunan sesuai standar performansi yang ditetapkan

• Kualitas estetismenetapkan kaitan bangunan dengan lingkungan, bentuk, pola, warna, teksture

Sistem bangunan (3)

• Regulasi setempat terkait dengan peraturan setempat: zoning, guna lahan,

sempadan, FAR, BCR• Ekonomi

sistem pendanaan dalam proses konstruksi dan maintenans

• Dampak lingkunganmeminimalkan dampak yang membahayakan bagi lingkungan, konsens pada konservasi energi

• Standar pembangunanstandar-standar terkait yang ditetapkan untuk bangunan terkait

Beban bangunan: 1 beban statis

Beban statis adalah beban yang diasumsikan membebani struktur secara perlahan sampai mencapai peak value tanpa adanya fluktuasi perubahan yang cepat pada posisinya. Dengan beban statis ini, struktur bangunan melakukan reaksi secara perlahan dan deformasinya mencapai peak ketika gaya statis telah mencapai angka maksimum

Beban bangunan: 1 beban statis

Beban mati (berat sendiri) merupakan beban statis yang membebani struktur secara vertikal

Gaya tekan tanah bersifat horisontal, menjadi beban yang perlu didukung oleh dinding pemikul vertikal

Tekanan oleh air tanah menjadi tekanan hidrolik yang membebani pondasi

Beban hidup merupakan beban karena adanya moving dan movable loads mencakup :

Beban penghuni (manusia dan perabotan)

Hujan dan salju

Beban bangunan: 2 beban dinamis

Beban dinamis adalah beban yang bekerja secara tiba-tiba, seringkali dengan dampak adanya perubahan yang cepat pada posisinya. Struktur akan melakukan reaksi dengan gaya inersianya sebanding dengan massa bangunannya.Beban dinamis terutama disebabkan oleh adanya beban angin dan beban gempa

Beban bangunan: 2 beban dinamis

Beban angin adalah beban yang bersifat kinetik, diasumsikan membebani bangunan dari berbagai arah secara horisontal.

Struktur harus mampu menahan beban untuk menghindari tergeser, terguling, dan menegalami uplift

Beban gempa menggerakkan tanah secara tiga dimensional dalam bentuk vibrasi longitudinal dan transversal, ini berdampak dengan memberikan gaya lateral pada struktur yang ada di atasnya

Kesetimbangan struktural

Unit struktural

Elemen/ unit struktur secara prinsip dapat terdiri dari kombinasi susunan kolom, balok, plat/slab, dan dinding pemikul.

Elemen/ unit struktur tersebut akan menjadi basic building block dalam menentukan sistem struktur dan organisasi spasial/ ruang pada bangunan

Unit struktural (2)

Dimensi dan proporsi unit struktural :

One way system dengan balok dan plat akan efisien pada struktur persegi (ratio lebih besar dari 1,5 : 1)

Two way system akan efisien diaplikasikan pada struktur bangunan berwujud bujursangkar

One way slab dengan dukungan loadbearing wall efisien untuk dukungan beban merata (uniformly distributed load)

Linear framework kolom dan balok membentuk modul 3 dimensi paling fleksibel diperluas secara vertikal dan horisontal

AB

C D

E F

Bentang struktur

Pola struktural

Pola struktur ditentukan oleh panjang bentang bangunan dan kemungkinan pengaturan ruang/ spasial dalam bangunan

Pola struktural (2)

Nonloading wall dapat ditempatkan dalam berbagai variasi konfigurasi yang fleksibel

Grid struktural dapat dimodifikasi dengan penambahan atau pengurangan dimensi untuk menyesuaikan kebutuhan ruang

Grid dapat dibuat dengan aturan regular maupun irregular baik pada satu sisi maupun kedua sisinya untuk mengakomodasi program ruang

Pola struktural (3)

Grid kolom struktural dapat dikombinasi dengan loadbearing wall, termasuk membentuk grid yang non-uniform

Stabilitas lateral

Besaran dan konfigurasi struktur harus dipertimbangkan untuk mendukung beban gravitasi (vertikal), angin (lateral) dan gempa (dari berbagai arah)

Rigid frame dengan balok rigid mampu menahan beban angular

Shear wall mampu menyalurkan beban lateral ke tanah

Kolom

Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur

adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil. Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi (SNI T-15-1991-03)

Struktur dalam kolom dibuat dari besi dan beton. Keduanya merupakan gabungan antara material yang tahan tarikan dan tekanan. Besi adalah material yang tahan tarikan, sedangkan beton adalah material yang tahan tekanan. Gabungan kedua material ini dalam struktur beton memungkinkan kolom atau bagian struktural lain seperti sloof dan balok bisa menahan gaya tekan dan gaya tarik pada bangunan.

Jenis kolom berdasar pengikat

1. Kolom ikat (tie column)2. Kolom spiral (spiral column)3. Kolom komposit (composite column).

Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya.

Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan terwujud.

Struktur kolom komposit merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang

Jenis kolom berdasar pengikat

Kolom utama dan praktis

Kolom utama adalah kolom yang fungsi utamanya menyangga beban utama yang berada diatasnya. Untuk rumah tinggal disarankan jarak kolom utama adalah 3.5 m, agar dimensi balok untuk menopang lantai tidak tidak begitu besar, dan apabila jarak antara kolom dibuat lebih dari 3.5 meter, maka struktur bangunan harus dihitung. Sedangkan dimensi kolom utama untuk bangunan sederhana lantai 2 biasanya dipakai ukuran 20/20, dengan tulangan pokok 8d12mm, dan begel d 8-10cm.Kolom praktis adalah kolom yang berfungsi membantu kolom utama dan juga sebagai pengikat dinding agar dinding stabil, jarak kolom maksimum 3,5 meter, atau pada pertemuan pasangan bata. Dimensi kolom praktis 15/15 dengan tulangan beton 4 d 10 begel d 8-20.

Penempatan kolom

Kolom portal harus dibuat terus menerus dari lantai bawah sampai lantai atas, artinya letak kolom-kolom portal tidak boleh digeser pada tiap lantai, karena hal ini akan menghilangkan sifat kekakuan dari struktur rangka portalnya.

Ukuran kolom makin ke atas boleh makin kecil, sesuai dengan beban bangunan yang didukungnya makin ke atas juga makin kecil. Perubahan dimensi kolom harus dilakukan pada lapis lantai, agar pada suatu lajur kolom mempunyai kekakuan yang sama.

Prinsip penerusan gaya pada kolom pondasi adalah balok portal merangkai kolom-kolom menjadi satu kesatuan. Balok menerima seluruh beban dari plat lantai dan meneruskan ke kolom-kolom pendukung.

Hubungan balok dan kolom adalah jepit-jepit, yaitu suatu sistem dukungan yang dapat menahan momen, gaya vertikal dan gaya horisontal. Untuk menambah kekakuan balok, di bagian  pangkal pada pertemuan dengan kolom, boleh  ditambah tebalnya

Dimensi kolom dan dukungan

Gambar denah lantai 1

Gambar denah lantai 2