STRUKTUR dan KONSTRUKSI

STRUKTURa. Pengertian struktur Struktur adalah tata ukur, tata hubung, tata letak dalam suatau sitem yang membentuk satuan kerja. Hubungan dalam bangunan adalah sistem penyaluran atau distribusi gaya gaya ekternal maupun internal menuju ke bumi. Penggabungan berbagai elemen struktur secara tiga dimensi,yang cukup rumit, fungsi utama dari sistem struktur adalah untuk memikul secara aman dan efektif beban yang bekerja pada bangunan, serta menyalurkan ketanah melalui fondasi. Beban yang bekerja pada bangunan terdiri dari beban vertikal, horizontal, perbedaan temperature, getaran, dan sebagainya. Secara garis besar struktur dapat disimpulkan menjadi 3 kata utama:- Sistem- Gaya- gaya external maupun internal- Menyalurkan Sistem Kesatuan kerja dari berbagai elemen yang memilki tujuan tertentu. Kesinambungan dalam penahan beban pada suatu bangunanPada sisten struktur bangunan tinggi dikelompokkan dalam sistem yang digunakan untuk menahan gaya gravitasi dan sistem untuk menahan gaya lateral Sistem penahan gaya gravitasiBeban yang berasal dari beban mati struktur dan beban hidup yang besarnya disesuaikan dengan fungsi bangunan. Struktur lantai merupakan bagian terbesar dari struktur bangunan,sehingga pemilihannya perlu dipertimbangkan. Diantaranya: Pertimbangan terhadap berat lantai tersebut Kapasitas lantai untuk memikul beban pada saat pekerjaan konstruksi Mennyediakan ruang untuk penempatan utilitas Memrenuhi persyaratan bagi ketahanan terhadap api Memungkinkan kesinambungan pekerjaan konstruksi,apabila pembangunannya membutuhkan waktu yang panjang Dapat mengurangi alat bantupekerjaan dalam pembuatan pelat lantai

Sistem penahan gaya lateralPada strktur bangunan tinggi hal ini penting untuk stabilitas dan kemampuanbya menahan gaya lateral, baik disebabkan oleh angina tau gempa bumi. Beban abgin lebih terkait pada massa bangunan.

Gaya gaya exsternal dan gaya gaya internalDalam sistem terdapat gaya gaya yang bekerja, dikelompokkan menjadi 2 yaitu gaya exsternal dan internal.

Gaya exsternalGaya yang berasal dari luar bangunan seperti: Angin Gempa bumi

Gaya internalGaya yang berasal dari dalam bangunan seperti: Beban bagunan tersebut : beban mati: berat fondasi, kolom, dinding, dll beban hidup : berat manusia,almari,kursi, dll

Menyalurkan beban Pada bagian diatas telah diketahui mengenai gaya yang bekerja pada suatu bangunan. Gaya tersebut akan mengalami penyaluran beban. Beban beban tersebut diantaranya: 1. Beban mati Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu bangunan yang bersifat tetap, termasuk segala bagian tambahan, mesin mesin serta peralatan tetap ( fixed equipment ) yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari bangunan itu ( perlengkapan / peralatan bangunan )

2. Beban hidup Beban hidup adalah beban yang sifatnya dapat berubah ubah atau bergerak sesuai dengan penggunaan bangunan ( ruangan ) yang bukan bagian dari konstruksi bangunan. Beban hidup dapat menopang pada beban mati ( pada konstruksi bangunan) yang dapat berubah dalam jangka waktu pendek sesuai pergerakan atau pemindahan benda dan dapat juga berubah dalam jangka waktu panjang. Adapun jenis beban hidup pada bangunan dapat meliputu : manusia, furniture, kendaraan bermotor dan gerakan yang terjadi seperti ledakan. Beban hidup tidak termasuk beban angin dan beban gempa.

( gambar : penyaluran beban vertikal pada beban mati dan hidup )

3. Beban angin Adalah semua beban yang bekerja pada bangunan, atau bagian bangunan, yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin diperhitugkan karena angin yang besar dapat menekan bangunan dan mempengaruhi kekuatannya. Bila kecepatan angin di suatu daerah rata- rata konstan, maka hal ini dapat disebut statis. Apabila perubahannya besar maka termasuk tekanan dinamis. Tekanan dinamis ini dipengaruhi oleh faktor faktor lingkungan seperti kekasaran dan bentuk kerampingan bangunan, dan letak bangunan yang berdekatan satu sama lain. Jidka ada kemungkinan kecepatan angin mengakibatkan tekanan tiup yang lebih besar, dapat dihitung menurut rumus:P = v2/16 (kg/m2)

( gambar : penyaluran beban angin)

4. Beban gempa Adalah semua beban static ekivalen yang bekerja pada bangunan atau bagian bangunan yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akiba gempa itu. Pengaruh gempa pada struktur ditentukan berdasarkan analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa di sini adalah gaya gaya di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh tanah akibat gempa itu.Beban geser dasar akobat gempa ( V ) dalam arah arah yang ditentukan menurut rumus: V = C.I.Wt/ RKet:C = koefisien gempa dasarI = faktor keutamaanR = faktor reduksi gempaWt = kombinasi beban mati dan beban hidup

(Gambar : penyaluran beban gempa )

KONSTRUKSI a. Pengertian konstruksi Metode elemen elemen struktur yang dirancang,ditetapkan dan disusun Penyatuan elemen elemen struktura yang memiliki tujuan desainDi dalam konstruksi terdapat beberapa sifat, antara lain: Kokoh adalah kemampuan untuk tidakberdeformasi Kuat adalah kemampuan untuk tidak hancur Stabil adalah kemampuan untuk kembali ke posisi semula Kaku adalah kemampuan bahan untuk tidak mudah patah atau melentur Rigid frame = rangka kaku Terdapat beberapa macam tumpuan:

Macam macam tumpuan sendi :Tumpuan Sendi

Dapat menahan dua macam gaya, yaitu gaya vertikal dan gaya horizontal.

Tumpuan Rol

Hanya dapat menahan satu macam gaya saja, yaitu gaya vertikal.

Tumpuan

Dapat menahan tiga macam gaya, yaitu gaya vertikal, gaya horizontal, dan momen.

Ada dua pendekatan dalam menentukan struktur dan konstruksi yang akan digunakan pada bangunan:1. Pendekatan matematisYaitu metode yang menggunakan pendekatan matematis dengan menghitung kekuatan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan dengan rumus-rumus fisika dan matematika.2. Pendekatan scale modeYaitu metode yang menggunakan pendekatan model atau miniatur dengan skala tertentu sehingga seperti pada bangunan aslinya.Tahapan konstruksi dari beberapa periode:1. Mass construction, yaitu konstruksi yang berkembang pada masa awal peradaban manusia, yang terdiri dari massa-massa pejal dan digunakan untuk kegiatan-kegiatan tertentu misalnya upacara keagamaan. Salah satu contohnya adalah stonehenge di Inggris.

2. Planar constructionYaitu konstruksi yang berkembang pada abad pertengahan, pada tahapan ini, konstruksi yang dibangun sudah mulai membentuk ruang dan digunakan untuk hal-hal yang bersifat masal. Salah satu contohnya adalah Forum Romanum.

3. Space constructionYaitu konstruksi yang berkembang pada abad ini, pada tahapan ini, konstruksi yang dibangun sudah berupa ruang-ruang untuk tempat beraktivitas manusia.

Turning TorsoData bangunan Terletak di selat resund, merupakan bangun pencakar langit. Menara ini dirancang oleh arsitek Spanyol, Santiago Calatrava dan secara resmi dibuka pada 27 Agustus 2005. Menara ini mencapai tinggi 190 meter (623 kaki) dengan 54 tingkat. Setelah selesai, menara ini menjadi bangunan tertinggi di Skandinavia, dan bangunan apartemen tertinggi kedua di Eropa, setelah Triumph-Palace setinggi 264 meter di Moskow.

Rancangan gedung ini didasarkan kepada sebuah pahatan oleh Santiago Calatrava yang disebut Twisting Torso. Menara ini menggunakan kotak bertingkat lima yang berputar apabila dipasang; bagian paling atar berputar 90 derajat searah jarum jam dengan lantai dasar. Setiap lantai secara dasar berisi sebuah ujung persegi yang mengitari pusat gedung, bersama dengan ujung segitiga, yang didukung oleh sebuah tangga-tangga besi. Dua kotak bawah digunakan sebagai perkantoran. Kotak ke-3 hingga ke-9 merumahkan 149 apartemen mewah.

Pahatan Twisting Torso dengan marmer putih berdasarkan pada bentuk manusia apabila berputar.Struktur dan konstruksi

Bangunan tingkat tinggi sangat rentan terhadap gaya lateral, rangka kaku dengan tambahan bracing seperti bracing diagonal atau rigid core, pada bangunan ini untuk menyeimbangi lekungan bentuknya, maka bracingnya menggunakan pilar pilar baja yang mengelilingi tepi bangunan yang saling menyilang dibaut dengan diafragma yang kaku. Struktur tersebut akan berlaku seperti balok kotak berkantilever dalam menahan gaya gaya lateral.

( gambar : bagian jendela dan tube tiap bagian )Jendela-jendela pada bangunan ini dibuat kecil, karena dengan menggunakan sistem biering wall jendela yang besar akan mengurangi kekuatan bangunan. Beban bangunan itu sendiri berkurang. Frame tube pada bangunan memiliki kolom kolom yang rapat mengelilingi dan terhubung secara kaku dengan balok balok spaderal. Perforated shell tube pada bangunan ini dibuat bergeser dan tertarik dengan bukaan dengan ritme yang teratur diikat bersamaan dengan barace. Latticed truss tube berkeliling secara diagonal sesuai kemiringan yang rapat tanpa kolom.

( gambar : frame tube saling terikat )King Abdulaziz International Airport

Data bangunanBerlokasi disebelah utara Jeddah, Saudi Arabia. Nama sebelumnya adalah king abdulaziz al saud. Bandara ini merupakan bandara terbesar ketiga di Saudi Arabia. Kontraktor yang bekerja adalah KAIA dimulai pada tahun 1974 dan diselesaikan pada tahun 1980, diresmikan pada tangagal 31 mei 1981.Fungsi utama bangunan ini lebih menekankan pada musim haji, kareana letak bangunan dengan mekah tidak begitu jauh sehingga memudahkan transportasi jemaah haji yang datang. Banyak penerbangan dari Negara islam dan non islam menggunakan bandara ini. Pada bangunan ini terdapat fasilitas bangunan yang relative baru dan terselesaikan pada tahun 2003, the royal terminal terkesan exclusive digunakan oleh raja arab. Masyarakat bisa menikmati dengan menjadi member royal family, selain itu tempat ini diperuntukkan bagi tamu tamu yang berkepentingan Bangunan terbagi menjadi tiga area yaitu area pertama merupakan area public berupa hall penerima tamu / resepsionis dengan karakter hall berupa plafon dengan bentuk tenda tinggi menjulang ekteriornya tercover atau berselubung dari langit langit atau atap yang berbahan tembaga yang terletak di area tengah. Area ini memisahkan ruang administrasi, media dan VIP wanita sebelah utara dari Royal suite tempat tunggu dan area VIP laki laki yang berada disebrelah selatan.Area kedua merupakan area privat yang dikhususkan untuk wanita dibagian utara dari royal suite. Area ketiga merupakan area privat yang dikhususkan untuk laki- laki yang berada di sebelah selatan. Pada bangunan terdapat padang yang luas didesain untuk acara upacara dan international events

( gambar : denah bandara; ket : hijau ruang public, merah zon aprivat prempuan, biru zona privat laki laki )

Struktur dan konstruksi bangunanKonsep desain yang digunakan berawal dari keadaan exsisting tapak, berupa daerah yang bergurun dan sinar matahari sangat terik. Banyaknya penerbangan yang masuk ke bandara ini, maka untuk melindungi orang didalamnya agar tetap nyaman dan tidak panas. Salah satu alternative desainnya mengunakan bentuk atap tenda, walaupun penutup atap mengeluarkan biaya yang mahal, tidak menggunakan material dari beton dan skema atap berbahan metal karena bahan tersebut dapat menyerap banyak panas. Alternatifnya menggunakan struktur membran sebelumnya telah berkonsultasi dari HORST BERGER of GEIGER ASSOCIATES, yang telah terjamin efektif dalam meningkatkan kenyamanan pada daerah yang panas. PTFE dilapisi kain fiber yang merefleksi 70% panas matahari, menyebarkan panas keluar selama malam hari. Bangunan ini tidak menggunakan lampu karean pada siang hari atap tembus cahaya sehingga sangat terang.

(gambar: renca atap pada bandara)

( gambar perspektif satu modul )Struktur membrane pada bangunan menggunkan 10 modul, yang terdiri 21 tenda dengan dimensi 45,75 x 45,75m. permukaan luarnya 320 x 137m. Terdapat 2 kelompok yang terdiri dari 5 modul, dan terletak disepnajang jalan tengah, 20 pintu masuk letaknya berlawanan dengan modul. Untuk menjaga jarak, strukturnya dibuat masing masing 4 unit tiang tenda yang menggantung dengan meletakkannya setiap sudut tenda. Interiornya didukung single kolom. Kolom tersebut diletakkan ditepi dengan jumlah 2 atau 4 di sudut tiap tenda yang terkombinasi membentuk frame yang melawan gaya lateral. Detail atap yang dapat direnggangkan dibuat oleh berger associates. Atap bentuk membran ini tersambung tiang, detailnya menggunakan analisis non linier struktur dan mengalami proses penegangan. Ukuran atap bangunan ini memecahkan rekor karena menyamai 12 stadion sepak bola. Tiap 210 tenda terluas dengan struktur tegang didesain sejak tahun 1976.

( atap bandara yang luasnya menyamai 12 stadion sepak bola)Untuk perenggangan dan penegakkan tenda menggunakan struktur kabel dimana tiap 2 atau 5 modul membagi 247 x 320. 21 jari jari lingkaran tenda dari tiap modul konsisten menguatkan bentuk kain yang kerucut dengan 32 kabel dan loncatan di tepi atau kabel yang paling rendah. Diatasnya membran dan tali tali kabel bergabung dengan bagian cincin yang berdiameter 4,5 m. dan mengikuti kain dan kabel untuk dipasang didekatnya

( gambar : jepitan penghubung kabel radial dan loncatan pada tepi atau lembah kabel ). Bagian atas cincin digantung dengan 4 tiang didekatnya, sehigga saling menguatkan 21 unit secara bersamaan, secara otomatis electric gear mengangkat dan menekan sistem. 8 conektor terpasang di tepi yang menghubungkan tiap 2 bagian cincin satu dengan yang lain.

(struktur membrane dengan bentuk kerucut yang tegakkan dengan kabel yang terhubung tiang)Tiang kain memiliki tinggi 46m, eksterior tiang yang terhubung melawan beban lateral. Efek dari kontruksi ini memasukan analisis dan menekan tiap modul, selama 15 tahun struktur kain besar berhasil membuktikan

( gambar : terminal pesawat king abdul aziz dengan struktur atap membran, kabel dengan bentuk kerucut )Pengembangan airport Persiapan rencana untuk pengmbangan kedepannya atau sekarang, pada bangunan ini menambah proyek baru dengan memasukkan dua terminal, yaitu terminal untuk internasional dan domestic. Area proyek ini disebelah selatan bandara dari international dan pengguna VIP yang terhubung dengan passageways.Pengembangannya akan memasukkan bentuk bulan sabit yang berwarna emas dan terdapat taman dalam dan jalan pengunjung. Menambahkan tempat terbuka dengan 25 pintu gerbang, 3 penghubung gedung dan terdapat penanganan khusus untuk tanah dan udara sebagai sarana penunjang. Pada tahun 2005 bagian selatan telah terselesaikan dan menghabiskan dana sekitar $13 million - 21 million, diperkirakan selesai pada tahun 2010

(Gambar : daerah selatan daerah royal )

Schlumberger Research CentreData bangunan Berlokasi di Cambridge UK. Berdiri pada tahun 1984, diresmikan pada tahun 1985. Nama bangunan schlumberger canbridge research ltd. Bangunan ini berfungsi sebagai labolatorium dan pusat penelitian. Pusat penelitian ini dibangun dalam 2 frase, tinggi minimum bangunan adalah 10 meter dan tidak memakai kolom Bagian bangunan terbagi 3 dengan landmark atap tenda yang dibawahnya jendela jendela yang menonjol berukuran 24 x 18m. Area untuk bekerja menggunakan 2 jendela yang menonjol, rumah ketiga terdapat wintergarden dan refectory.

( gambar: denah bangunan warna merah ruang kantor, biru ruang public, ruang transisi pada warna hijau )Struktur dan konstruksi

( gambar : fasad bangunan )Sayap bangunan terdiri 3 jendela yang menonjol yang sama pada ruang , dimana tiap sisinya berjumlah 5. Panjangnya 18m dan lebarnya 12m, peletakan besi diluar banguanan yang berbentuk pipa baja dan penopang baja yang mendukung atau menopang atap datar dan dinding kaca. Penempatan struktur baja diluar bagi para engineer memungkinkan agar aman dari bahaya api, melalui perhitungan susunan bangunan yang dirancang tersebut dapat melindungi bangunan, dengan menahan api diluar bangunan. Teknik ini diperkenalkan oleh tim ove arup dan ariteknya adalah Michael hopkins .

( gambar : potongan dari samping, terlihat penopang baja )

( gambar : atap banguna yang menggunkan struktur membrane dan kabel)Penggunaan atap tenda, dapat memancarkan warna putih sepanjang hari dan kaca pada malam hari, berdiri sebagai struktur utama. Atap tersebut terbuat dari lapisan membran atau kain bercampur Teflon dapat bertahan selama 30 tahun. Dan didukung masa struktur dari kabel dan balok, terkombinasi dengan desain membran dan kabel.Bingkai penopang pintu prisma yang berbentuk lembah dan pegunungan yang berjajar meninggalkan atap tenda. Dilengkapi denga topangan yang sama secara langsung dengan lembah yang ditegangkan dan memungkinkan berhubungan dengan garis luar yang berada di ruang kantor.

( gambar dua sayap baru bangunan dan garis diluar kedua ruang tersebut menopang bagian lembah agar tetap tegang)Bagian ruang administrasi, terselesaikan pada tahun 1992, diman a menunjukkan frase kedua, dengan menambahkan 2 sayap berbentuk persegi yang terpisah dengan atrium yang ketinggianya sama., dengan bahan bangunannya terbuat dari beton berlapis papan yang resistant terhadap api , berada di lantai pertama yang digunakan untuk mendukung sistem struktur kolom dan balok pada atap datarnya. Pemakain struktur grid dengan luas 3,6 x 3,6 m, mengungkapkan adayan pengulangan berupa penempatan kacayang sama pada ruang yang dibangun pada frase pertama.Atrium atrium pada bangunan merupakan area penerima, dengan atap menggembung serta tembus cahaya yang sebelumnya tidak ada ,hal ini merupakan kemajuan teknologi.