space frame
Post on 13-Jul-2016
84 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
STRUKTUR BENTANGAN LEBARSebelum mengenal lebih jauh struktur bentang lebar, perlu dipahami dulu kata-
kata yang selalu mengikut di depannya, yaitu kata Struktur dan konstruksi. Dua kata ini
merupakan hal sederhana, namun sering harus diulang untuk menghindari
kesalahpahaman penggunaan kata. Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana
untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke
dalam tanah. Struktur juga dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang memiliki
sifat keseluruhan yang dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang
ditempatkan dalam suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi
interelasi bagian-bagiannya( Shodek, 1998:3). Struktur merupakan bagian bangunan yang
menyalurkan beban-beban (Macdonald, 2001:1).
Struktur dianggap sebagai alat untuk mewujudkan gaya-gaya ekstern menjadi
mekanisme pemikulan beban intern untuk menopang dan memperkuat suatu konsep
arsitektural.Sedangkan konstruksi adalah pembuatan atau rancang bangun serta
penyusunannya bangunan. Ervianto, 2002: 9, menjelaskan bahwa konstruksi merupakan
suatu kegiatan mengolah sumber daya proyek menjadi suatu hasil kegiatan yang berupa
bangunan. Dalam artian sederhananya struktur adalah susunannya dan konstruksi adalah
penyusunan dari susunan-susunan, sehingga dari pengertian tersebut dapat diambil sustu
kesimpulan bahwa konsruksi mencakup secara keseluruhan bangunan dan bagian terkecil
atau detail dari tersebut adalah struktur.
Penafsiran yang lebih luas tentang struktur adalah yang didalamnya alat-alat
penopang dan metode-metode konstruksi dianggap sebagai faktor intrinsik dan penentu
bentuk dalam proses perancangan bangunan. (Snyder&Catanese,1989:359)
Berdasarkan buku Sistem Bentuk Struktur Bangunan (Frick, 1998: 28), struktur dan
konstruksi dibedakan berdasarkan fungsinya sebagai berikut:
Fungsi konstruksi: mendayagunakan konstruksi dalam hubungannya dengan daya
tahan, masa pakai terhadap gaya-gaya dan tuntutan fisik lainnya.
Struktur: Menentukan aturan yang mendayagunakan hubungan antara konstruksi
dan bentuk. Struktur berpengaruh pada teknik dan estetika. Pada teknik, struktur
berpengaruh pada kekukuhan gedung terhadap pengaruh luar maupun bebannya sendiri
yang dapat mengakibatkan perubahan bentuk atau robohnya bnagunan. Sedangkan
estetika dilihat dari segi keindahan gedung secara intergral dan kualitas arsitektural.
A. Pengertian Struktur Bentangan Lebar
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.
B. Contoh Bentangan Lebar
1
Guna dan fungsi bangunan bentang lebar.
Berdasarkan gambar-gambar di atas, bangunan bentang lebar dipergunakan untuk
kegiatan-kegiatan yang membutuhkan ruang bebas kolom yang cukup besar, seperti untuk
kegiatan olah raga berupa gedung stadion, pertunjukan berupa gedung pertunjukan,
audiotorium dan kegiatan pameran atau gedung exhibition.
Struktur bentang lebar, memiliki tingkat kerumitan yang berbeda satu dengan
lainnya. Kerumitan yang timbul dipengaruhi oleh gaya yang terjadi pada struktur tersebut.
Dalam Schodek 1998, struktur bentang lebar dibagi ke dalam beberapa sistem
struktur yaitu :
1. Struktur Rangka Batang dan Rangka Ruang.
2. Struktur Furnicular, yaitu kabel dan pelengkung
3. Struktur Plan dan Grid
4. Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent (tenda) dan net (jarring)
5. Struktur Cangkang
STRUKTUR RANGKA BATANG DAN RANGKA RUANG
2
Struktur rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau
kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk
apabila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih pada
batangnya.
Setiap elemen tersebut secara umum dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan
sambungan sendi. Batang-batang disusun sedemikian rupa sehingga semua beban dan
reaksi hanya terjadi pada titik hubung tersebut.
Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul
beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk
stabil.
Setiap deformasi yang terjadi pada struktur stabil relatif kecil dan dikaitkan dengan
perubahan panjang batang yang diakibatkan oleh gaya yang timbul di dalam batang sebagai
akibat dari gaya eksternal.
Kerangka ruang ( space frame) adalah tiga dimensi yang mencakup sistem diikat
dalam dua arah dimana anggota berada dalam ketegangan atau kompresi saja. Sedangkan
istilah bingkai mengacu pada struktur dengan sambungan kaku, istilah space frame seperti
yang sering digunakan meliputi koneksi terjepit dan kaku. sebagian besar terdiri dari
kerangka ruang identik, modul berulang, dengan sejajar lapisan atas dan bawah (yang sesuai
dengan akord truss).
Sementara ruang geometri frame bisa sangat beragam (Pearce, 1978; Borrego,
1968), ada yang setengah oktahedron (empat sisi piramida) dan tetrahedron ( tiga sisi
piramida ) modul polyhedral digunakan secara luas untuk bangunan (gambar 5.1). Meskipun
sering digunakan untuk menutupi ruang besar dengan atap datar horizontal, rangka ruang
disesuaikan untuk berbagai konfigurasi, termasuk dinding dan atap miring serta
melengkung.
Kedalaman kerangka ruang serendah 3 persen bentangan dimungkinkan, namun
kedalaman yang paling ekonomis adalah sekitar 5 persen dari bentangan atau 11 persen
dari rentang penopang. Ukuran modul yang paling ekonomis adalah antara 7 dan 14 persen
dari rentang waktu, dengan mempertimbangkan bahwa jumlah anggota (dan biaya tenaga
kerja) akan naik secara dramatis sebagai ukuran modul berkurang (Gugliotta, 1980).
3
Kedalaman Space frame kurang dari sistem yang sebanding gulungan (yang mencakup arah
utama) dan purlins (balok atau gulungan kecil yang membentang ke arah yang berlawanan).
Bahkan dengan kelebihan ini, kegagalan beberapa bingkai ruang spektakuler telah
terjadi. 300 ft (90 mx 110 m) bingkai ruang atap pusat perkantoran Hartford (1972; Hartford,
CT; Vincent kling, arsitek: faroli, blum, dan yeselman, insinyur struktur) semakin runtuh.
Dimulai dengan perimeter tekuk dari anggota yang di sini tidak cukup silang menguatkan
(retribusi dan Salvadori, 1992).
Secara historis, ruang multilayer bingkai berevolusi langsung keluar dari pesawat
gulungan dari abad kesembilan belas. Tahun 1881). Foppl Agustus menerbitkan risalah
ruang bingkai, yang membentuk dasar bagi Gustave Eiffel's analis untuk menara paris
(meskipun sebenarnya menara Eiffel terdiri dari pesawat majelis gulungan). Allexander
graham bel secara luas diakui sebagai penemu bingkai ruang dan mencuci sibuk dengan
bentuk tetrahedral untuk memperoleh kekuatan dengan minimum berat material sebagai
bagian dari penelitian untuk mengembangkan struktur yang cocok untuk penerbangan.
Ruang awal termasuk struktur kerangka layangan, penahan angin, dan sebuah menara
(Schueller, 1996).
Dua perkembangan penting dalam rangka ruang terjadi di awal 1940-an. pada tahun
1942, Charles Attwood develoved dan mempatenkan sistem unistrut, yang terdiri dari baja
stamfed node (konektor) dan anggota (Wilson, 1987). Pada tahun 1943, sistem Mero
pertama ditemukan dan diproduksi oleh Dr Ing. Max Mengeringhausen, terdiri dari pipa baja
runcing member yang sekrup baja bulat bening (Borrego, 1968). Khususnya, sistem akan
terus diproduksi hari ini.
Karena susunan anggota kerangka ruang adalah tiga-dimensi, simpul yang bergabung
secara inheren ini kompleks. Mencakup kecil, simpul dapat dicap keluar dari pelat baja dan
berlari sampai ke ujung anggota. Anggota ini biasanya penampang persegi panjang dalam
memfasilitasi lampiran penghiasan sederhana, langit lampu, kaca, dan komponen lainnya.
Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta
mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai bentuk
sembarang. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari kurva yang diputar
terhadap suatu sumbu (misalnya, permukaan bola, elips, kerucut dan parabola), permukaan 4
translasional yang dibentuk menggeserkan kurva bidang di atas kurva bidang lainnya
(misalnya permukaan parabola eliptik dan silindris), permukaan yang dibentuk dua ujung
segmen garis pada dua kurva bidang (misalnya permukaan hiperbolik paraboloid dan
konoid), dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang telah disebutkan di atas.
bentuk cangkang tidak harus selalu memenuhi persamaan matematis sederhana. Segala
bentuk cangkang mungkin saja digunakan untuk suatu struktur. Bagaimanapun, tinjauan
konstruksional mungkin akan membatasi hal ini.
Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban dalam bidang (terutama
dengan cara tarik dan tekan), struktur cangkang dapat sangat tipis dan mempunyai bentang
yang relatif besar. Perbandingan bentang-tebal sebesar 400 atau 500 dapat saja digunakan
[misalnya tebal 3 in. (8cm) mungkin saja digunakan untuk kubah yang berbentang 100
sampai 125 ft (30 sampai 38 m)]. Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif
baru dikembangkan, misalnya beton bertulang yang didesain khusus untuk membuat
permukaan cangkang. Bentuk-bentuk tiga dimensi lain, misalnya kubah pasangan (bata),
mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan sebagai struktur tebal
seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.
Bentuk tiga dimensional juga dapat dibuat dari batang-batang kaku dan pendek.
Struktur seperti ini pada hakekatnya adalah struktur cangkang karena perilaku strukturalnya
dapat dikatakan sama dengan permukaan cangkang menerus, hanya saja tegangannya tidak
lagi menerus seperti pada permukaan cangkang, tetapi terpusat pada setiap batang.
Struktur demikian baru pertama kali digunakan pada awal abad XIX. Kubah Schwedler, yang
terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tak teratur, misalnya, diperkenalkan pertama kali
oleh Schwedler di Berlin pada tahun 1863, pada saat ia mendesain kubah dengan benteng
132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah menggunakan batang-batang yang diletakkan
pada kurva yang dibentuk oleh garis membujur dan melintang dari satu permukaan putar.
Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara demikian.
Pelengkung dengan tiga sendi dapat berupa struktur yang terdiri atas dua bagian
kaku yang saling dihubungkan oleh sendi dan mempunyai tumpuan sendi. Apabila kedua
segmen tidak membentuk funicular untuk satu kondisi beban, dan ini juga umum terjadi,
sebutan “pelengkung” tentunya agak keliru. Meskipun demikian, sebutan “pelengkung”
5
pada struktur tiga sendi ini masih secara umum digunakan, baik untuk yang bentuknya
funicular maupun yang tidak.
Struktur pelengkung tiga sendi dikembangkan oleh rekayasawan Prancis dan Jerman
pada pertengahan abad ke-19, khususnya untuk mengatasi kesulitan perhitungan
pada jenis pelengkung sebelumnya (pelengkung jepit). Adanya sendi pada puncak dan
fondasi struktur memungkinkan adanya gaya internal maupun gaya vertikal dihitung secara
tepat sehingga bentuk funicular untuk setiap bagian dapat dengan tepat ditentukan.
Secara sepintas dapat dikatakan (dengan analogi tali terdefleksi) bahwa struktur
tersebut tidak secara funicular dibentuk. Dalam hal ini tidak ada akibat apapun. Perhatikan
bahwa sifat hubungan di B adalah sedemikian rupa sehingga ujung segmen AB bebas
berotasi apabila dibebani (gambar 1). Titik hubungan ini tidak mempunyai tahanan rotasi.
Hal ini berarti bahwasegmen BC tidak berpartisipasi dalam menahan rotasi ujung AB. Ujung-
ujung batang yang bertemu dititik hubung ini tidak dapat berotasi dengan bebas dan
independen.
Pelengkung dengan dua sendi lengkungan diatas dua landasan engsel adalah statis
tidak tertentu satu gandu. Kedua reaksi landasan engsel diuraikan dalam dua komponen
tegak lurus pada garis penghubung antara kedua landasan.
Sejalan dengan perkembangan zaman, suatu seni arsitektur pun mengalami suatu
perubahannya sendiri, mulai dari gaya pada kulit bangunan sampai pada strukturalnya.
Dewasa ini banyak gaya yang mengekspos strukturalnya, mulai dari struktur lengkung, kabel
sampai membrane atau yang biasa dikenal pneumatic structure. Dalam pembahasan ini kita
akan membedah kasus tentang Pneumatic Structure.
Pneumatic Structure merupakan salah satu sistem struktur yang termasuk dalam
kelompok Soft Shell Structure yang memiliki ciri khas semua gaya yang terjadi pada
membran-nya berupa gaya tarik. Pada Pneumatic, gaya tarik terjadi karena adanya
perbedaan tekanan udara di dalam struktur pneumatic dengan tekanan udara diluar
struktur ini. Pneumatic Structure dibagi dalam dua kelompok besar yaitu Air Inslated
Structure dan Air Supported Structure. Dari kedua kelompok ini masing-masing
dikembangkan dari sisi; olah bentuk yangbermacam-macam, fungsinya dalam sebuah
bangunan, bahkan kini telah dikembangkan secara vertikal.
6
Pneumatic Structure pada mulanya hanya dikembangkan sebagai bidang penutup
atap dan untuk bangunan berbentang lebar, sekarang mulai dipikirkan untuk memikul
beban lantai pada bangunan bertingkat sedang (Medium Rise Building). Mencermati
perkembangan pneumatic structure sebagai sistem struktur yang memiliki bentuk dan
sistem kerja yang khas ini, sangatlah menatik. Walaupun pengembangannya tidak secepat
sistem struktur lain yang lebih sederhana, namun sistem struktur ini ternyata menarik
perhatian untuk dikembangkan karena kekhasannya prinsip kerjanya dan bentuknya yang
inovatif.
Tujuan utama makalah ini adalah memperkenalkan struktur pneumatik sebagai salah
satu altematif struktur non konvensional yang dapat digunakan di Indonesia untuk
mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan kecepatan membangun, kemudahan
dalam transportasi dan harga yang bersaing, khususnya dal= kazanah struktur bentang
lebar.
Sistem Struktur yang ada pada akhir dasa warsa ini semakin menunjukkan
perkembangan yang pesat. Sistem struktur yang inovatif menciptakan kekayaan desain bagi
dunia arsitektur. Keragaman bentuk struktur tidak hanya pada sisi olah bentuknya saja,
melainkan juga keragaman sistem bekerjanya struktur tersebut. Heino Engel dalam bukunya
Structure Systems mengelompokkan struktur dalam 5 kelompok besar berdasarkan
kesamaan cara bekerjanya dari masing-masing sistem struktur.
Salah satu struktur yang unik untuk dicermati adalah Pneumatic Structure, karena
sistem struktur ini memanfaatkan gaya tarik, namun berusaha menentang ‘hukum alam’
dari bentuk struktur yang memanfaatkan gaya tarik ini. Semua struktur yang memanfaatkan
gaya tarik akan membentuk bentuk dasar dan primer berupa garis lengkung atau parabola
yang membuka ke atas. Hal ini disebabkan bahan dari struktur yang memanfaatkan gaya
tarik adalah lentur dan lemas, sehingga akan membuat garis lengkung atau parabola yang
membuka ke atas. Hal ini disebabkan bahan dari struktur yang memanfaatkan gaya tarik
adalah lentur dan lemas, sehingga akan membuat garis lengkung membuka ke atas (seperti
kalung). Namun pneumatik ingin membentuk satu bentuk dasar berupa garis lengkung yang
membuka ke bawah.
Bentuk ini diilhami oleh bentuk shell, sedangkan shell banyak memanfaatkan gaya
tekan. Sisi usaha membuat bentuk yang menentang ‘hukum alam’ ini dilakukan dengan
7
menciptakan semacam shell yang ditiup. Tekanan udara di dalam diterima olej membrane
penutup dan bidang membrane ini menegang dan menderita gaya tarik. Maka tidak
berlebihan jika ada yang mengelompokkan pneumatik ini dalam Soft Shell Structure.
Tentunya bentuk struktur pneumatik ini banyak memiliki kelemahan yang terus menerus
disempurnakan. Problem terbesar dari sistem ini adalah kebocoran udara yang ada
didalamnya. Bahan pembuatnya diperbaiki terus dan diusahakan cara-cara
penanggulangannya.
Pada akhir-akhir ini pneumatik dikembangkan untuk menahan beban secara vertikal.
Baik sebagai penerima beban langsung maupun tidak langsung. Perkembangan desain dari
struktur pneumatik dapat dikatakan sangat cepat, walaupun secara sepintas merupakan
sistem struktur yang kelihatan lemah, penuh resiko dan banyak kelemahannya, namun
pengembangan fungsi dan bentuk terus diupayakan. Hal inilah yang menarik untuk
dicermati dan diambil satu pengamatan yang mendalam untuk olah inovasi di bidang
arsitektur.
Membran adalah suatu lembaran bahan tipis sekali dan hanya dapat menahan gaya
tarik murni. Soap film adalah membran yang paling tipis, kira-kira 0,25 mm yang dapat
membentang lebar. struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban terutama
melalui proses tegangan tarik.
Struktur pneumatik adalah 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 udara. Prinsip ini berlaku seperti pada balon
udara, dimana tekanan udara internal di dalam balon lebih tinggi dibandingkan tekanan
udara di luarnya.
Meskipun struktur- struktur yang tersusun atas batang-batang yang dihubungkan
telah lama digunakan, tetapi mengenai keuntungan yang didapat dari batang linier yang
digabung membentuk pola- pola segitiga belum lama ada. Struktur yang demikian disebut
rangka batang. Rangka batang sederhana yang menggunakan beberapa batang sering
dijumpai pada atap
Namun setelah Andrea Palladio (1518 – 1580 ) seorang arsitek Italia memberikan
ilustrsi struktur batang berpola segitiga yang benar menunjukan bahwa ia memiliki
8
pengetahuan tentang potensi dan cara struktur rangka batang memikul beban, setelah itu
Rangka batang kadang-kadang digunakan pada gedung – gedung setelah itu perkembangan
sistem rangka batang berlanjut pada jembatan – jembatan yang dipelopori oleh para ahli
jembatan pada abad ke 19 yang mulai secara matematis mempelajari dan bereksperimen
dengan rangka batang
Struktur adl bagian bangunan yang berfungsi sebgai sarana untuk menyalurkan
beban dari sebuah bangunan kedalam tanah. Struktur Rangka Batang adl struktur yang
terdiri dari gabungan elemen batang yang disambung untuk membentuk geometric (pola
segitiga) tertentu sedemikian sehingga apabila diberi beban pada titik buhul (titik
pertemuan antara batang) maka struktur tersebut akan menyalurkan beban ketumpuan
melalui gaya aksial (tarik atau tekan) pada batang-batangnya.
STRUKTURAL FUNICULAR
KABEL DAN PELENGKUNG
9
1.1 PENGANTAR STRUKTUR FUNICULAR
Ada jenis-jenis struktur yang telah banyak digunakan oleh perencana gedung yaitu
struktur pelengkung dan struktur kabel menggantung. Kedua jenis struktur yang berbeda ini
mempunyai karakteristik dasar struktural yang sama. Khususnya dalam hal perilaku
strukturnya.
Kabel yang mengalami beban eksternal tentu akan mengalami deformasi yang
bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang dapat khusus untuk beban
itu ialah bentuk funicular (sebutan funicular berasal dari bahasa latin yang berarti “tali”).
Hanya gaya tarik yang dapat timbul pada kabel. Dengan membalik bentuk struktur yang
diperoleh tadi, kita akan mendapat struktur baru yang benar-benar analog dengan struktur
kabel hanya gaya yang dialami adalah gaya tekan, bukan tarik. Secara teoritis bentuk yang
terakhir ini dapat diperoleh dengan menumpuk elemen-elemen yang dihubungkan secara
tidak kaku (rantai tekan) dan struktur yang diperoleh akan stabil. Akan tetapi, sedikit variasi
pada beban akan berarti bahwa strukturnya tidak lagi merupakan bentuk funicular sehingga
akan timbul momen lentur dan gaya geser akibat beban yang baru ini. Hal ini dapat
mengakibatkan terjadinya keruntuhan pada struktur tersebut sebagai akibat dari hubungan
antara elemen-elemen yang tidak kaku dan tidak dapat memikul momen lentur. Karena
bentuk struktur tarik dan tekan yang disebutkan di atas mempunyai hubungan dengan tali
tergantung yang dibebani, maka kedua jenis struktur disebut sebagai struktur funicular.
1.2 PRINSIP-PRINSIP UMUM BENTUK FUNICULAR
Hal penting yang mendasar dalam mempelajari pelengkung dan kabel ialah
pengetahuan mengenai kurva atau kumpulan segmen elemen-elemen garis lurus yang
membentuk funicular untuk pembebanan yang diberikan. Secara alami bentuk funicular
akan diperoleh apabila kabel yang bebas berubah bentuk, kita bebani. Kabel yang
berpenampang melintang dan hanya memikul berat, dengan sendirinya akan mempunyai
bentuk catenary. Kabel yang memikul beban vertikal yang terdistribusi secara horizontal di
sepanjang kabel. Kabel yang memikul beban-beban terpusat (dengan mengabaikan berat
sendirinya) akan mempunyai segmen-segmen garis lurus.
10
Hanya ada satu bentuk struktur yang funicular untuk satu pembebanan yang
diberikan. Akan tetapi, ada banyak kelompok struktur yang mempunyai bentuk umum sama
untuk sembarang kondisi pembebanan. Sebagai contoh semua struktur dalam satu
kelompok mempunyai bentuk sama, tetapi dimensi fisiknya berbeda. Di dalam satu
kelompok, proporsi relatif dari semua bentuk identik. Contoh seperti ini dapat diperoleh
secara mudah dengan menggunakan sederetan kabel fleksibel yang berbeda panjangnya.
Semuanya akan berdeformasi dengan cara serupa dengan aksi bebannya, tetapi besar
aktual deformasi tersebut akan berbeda-beda.
Besar gaya yang timbul pada pelengkung ataupun kabel tergantung pada tinggi
relatif bentuk funicular dibandingkan dengan panjangnya. Selain itu, besarnya juga
tergantung pada lokasi dan besar beban yang bekerja. Semakin tinggi pelengkung atau
kabel, berarti semakin kecil gaya yang akan timbul pada struktur, begitu pula sebaliknya.
Gaya reaksi yang timbul ujung-ujung pelengkung atau kabel juga tergantung pada
parameter-parameter tersebut. Reaksi ujung mempunyai komponen vertikal dan horizontal
yang harus ditahan oleh fondasi atau oleh elemen struktural lainnya, misalnya batang tarik.
Pada struktur funicular, bentuk strukturnya selalu berubah tergantung pada beban
eksternal. Apabila dibebani maka struktur tersebut akan tetap lurus. Bentuk funicular yang
cocok untuk beban kontinu juga harus berubah secara kontinu. Dengan cara yang sama,
apabila bentuk struktur berubah tanpa adanya perubahan beban, maka lentur akan terjadi.
Dicatat bahwa apabila bentuk struktur funicular di gambar bersama dengan bentuk struktur
aktual yang sedang ditinjau, maka besar deviasi struktur aktual dari bentuk funicular
umumnya menunjukkan besar momen lentur pada struktur aktual.
1.3 ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR KABEL
1.3.1 Pendahuluan
Struktur kabel banyak digunakan pada gedung, misalnya struktur kabel yang
menggunakan tali. Sekalipun kabel telah lama digunakan, pengertian teoritisnya masih
belum lama dikembangkan. Teori mengenai struktur ini pertama kali dikembangkan pada
tahun 1595, yaitu sejak Fauso Veranzio menerbitkan gambar jembatan gantung. Selanjutnya
11
pada tahun 1741 dibangun jembatan rantai di Durhan County Inggris. Jembatan ini mungkin
merupakan jembatan gantung pertama di Eropa.
Titik balik penting dalam evolusi jembatan gantung terjadi pada awal abad ke-19 di
Amerika, yaitu pada saat James Findley membangun jembatannya untuk pertama kali pada
tahun 1810 di Jacobs Creek.
Banyak jembatan gantung terkenal, misalnya jembatan Clinton di Inggris (oleh
Isombard Brunel) dan jembatan Brooklyn (oleh John Roebling). Banyak pula jembatan
modern yang dibangun setelah itu. Penggunaan kabel pada gedung tidak begitu cepat
karena pada saat itu belum ada kebutuhan akan bentang yang sangat besar. Shookhov pada
tahun 1896 dianggap sebagai awal mulainya aplikasi kabel pada gedung modern. Struktur-
struktur yang dibangun berikutnya adalah paviliun lokomotif pada Chicago World’s Fair pada
tahun 1933 dan Livestock Judging yang dibangun di Raleigh, North Carolina pada sekitar
tahun 1950. Sejak itu sangat banyak dibangun gedung yang menggunakan struktural kabel.
1.3.2 Struktur Kabel Gantung Beban-beban Terpusat
Reaksi-reaksi akan timbul pada tumpuan kabel agar keseluruhan kabel berada dalam
keseimbangan. Kabel itu sendiri biasanya memberikan gaya pada tumpuan yang berarah ke
dalam dan ke bawah. Gaya reaksi yang terjadi sama besar dan berlawanan arah dengan
gaya tersebut. Biasanya tidak mungkin untuk menghitung reaksi ini secara langsung hanya
dengan meninjau keseimbangan seluruh kabel. Gaya reaksi biasanya dinyatakan dalam
komponen horizontal dan vertikal. Karena setiap reaksi mempunyai dua komponen, maka
total anu ada empat, sementara hanya ada dua persamaan keseimbangan independen
untuk mencarinya.
Hal yang juga perlu ditentukan adalah geometri kabel secara akurat. Bentuk akurat
dari kabel yang dibebani tergantung pada kondisi pembebanan yang ada dan tidak boleh
ditentukan sembarang oleh perencana. Saat maksimum dapat saja ditentukan terlebih
dahulu, bukan bentuk kabel itu sendiri. Mencari bentuk akurat dari kabel merupakan tujuan
utama dalam prosedur analisis.
Gaya dalam elemen kabel selalu berupa tarik murni. Fungsi suatu struktur antara
lain adalah pemikul momen dan gaya geser yang ditimbulkan oleh beban eksternal. Pada
kabel maupun pelengkung funicular gaya geser eksternal pada setiap potongan diimbangi
12
oleh gaya geser tahanan internal yang diberikan oleh komponen vertikal dari gaya aksial
kabel atau pelengkung. Begitu pula halnya dengan momen lentur eksternal. Momen ini
diimbangi oleh momen lentur tahan internal yang merupakan kopel dari komponen
horizontal gaya aksial pada elemen struktur funicular dan reaksi horizontal. Gaya horizontal
yang disebut terakhir ini dapat merupakan gaya pada fondasi atau gaya internal pada
batang tarik atau tekan (apabila batang ini ada) pada struktur pelengkung atau kabel,
berturut-turut.
1.3.3 Kabel Tergantung Beban-beban Terdistribusi Merata
Kabel atau pelengkung yang memikul beban terbagi rata dapat dianalisis dengan
menggunakan cara-cara yang telah disebutkan untuk beban terpusat. Akan tetapi karena
bebannya berbeda, maka perlu ada modifikasi sedikit pada metode potongan dalam analisis
akibat beban terbagi rata.
1.3.4 Persamaan Funicular Umum
Dalam analisis kabel kita dapat menggunakan cara yang lebih umum daripada yang
telah dijelaskan sebelum ini. Cara umum ini dapat diterapkan pada struktur yang lebih
kompleks misalnya yang tidak dibebani secara sistematis atau tumpuan kabel tidak terletak
pada level yang sama.
1.3.5 Panjang Kabel
Panjang kabel dapat dihitung dengan meninjau ekspresi dasar bentuk kabel
terdeformasi. Untuk kabel yang dibebani terbagi rata dan mempunyai titik tumpuan selevel,
misalkan Ltotal adalah panjang total kabel Lh adalah bentang dan h adalah sag maksimum.
Panjang total kabel dapat dibuktikan mendekati nilai:
h h h total Lh L h L L 4 4 2 2 / 5 32 / 38 1
1.3.6 Efek Angin
13
Masalah kritis dalam desain setiap struktur atap yang menggunakan kabel adalah
efek dinamis yang diakibatkkan oleh angin, yang tidak begitu berpengaruh kepada struktur
pelengkung. Apabila angin bertiup di atas atap, akan timbul gaya isap. Apabila besar isapan
akibat angin ini melampaui beban mati struktur atap itu sendiri, maka permukaan atap akan
mulai naik. Pada saat atap mulai naik dan bentuknya menjadi sangat berubah, gaya di atas
atap akan berubah karena besar dan distribusi gaya angin pada suatu benda tergantung
pada bentuk benda tersebut. Karena gaya angin berubah, maka struktur fleksibel tersebut
akan berubah bentuk lagi sebagai respons terhadap beban yang baru ini. Proses ini akan
terus berulang terus. Atap tersebut tidak mempunyai bentuk yang tetap, tetapi akan
bergerak, atau bergetar, selama angin ada.
Cara yang lebih teliti untuk memahami efek angin adalah dengan mempelajari
fenomena getaran pada kabel.
Semua struktur gantungan (dan juga struktur-struktur lain) mempunyai frekuensi
alami getaran apabila mengalami gaya eksternal. Apabila gaya dinamis eksternal yang
bekerja pada struktur memiliki frekuensi dalam jangkauan frekuensi alamiah struktur
tersebut, maka akan timbul getaran dimana pada keadaan tersebut frekuensi gaya pemaksa
dan frekuensi alami struktur sama, kondisi yang disebut resonansi. Pada keadaan resonansi,
struktur mengalami getaran yang sangat besar dan dapat menyebabkan kerusakan pad
struktur.
Frekuensi alami kabel gantung diberikan oleh , dengan L adalah panjang kabel, N
adalah bilangan bulat, adalah beban per satuan panjang, T adalah gaya tarik kabel, dan g
adalah percepatan gravitasi bumi. ω/g T L N n /
a. Tiupan angin di atas permukaan atap yang melendut menyebabkan terjadinya
gaya isapan. Gayai isapan ini menyebabkan atap fleksibel cembung ke atas.
b. Pada saat atap berubah bentuk sebagai akibat gaya isapan, efek angin
terhadap bentuk baru menjadi gaya tekan (bukan isap). Hal ini menyebabkan
atap bergerak ke bawah lagi.
c. Pada saat atap bergerak ke atas dan ke bawah, efek angin adalah tekan dan
isap secara bergantian. Sebagai akibatnya terjadi getaran konstan pada atap.
14
Resonansi pada kabel akan terjadi apabila gaya pemaksa eksternal mempunyai
frekuensi yang benar-benar sama dengan frekuensi alami kabel. Pada struktur kabel,
frekuensi gaya angin sering kali dekat dengan frekuensi struktur kabel. Ada beberapa cara
untuk mengatasi masalah getaran akibat gaya angin. Salah satunya adalah memperbesar
beban mati pada atap, sehingga memperbesar gaya tarik kabel dan mengubah frekuensi
alaminya. Cara lain dengan memberikan kabel guy sebagai angket pada titik-titik tertentu
untuk mengikat struktur ke dalam tubuh tanah. Ada pula yang menggunakan kabel
menyilang atau sistem kabel ganda.
1.4 DESAIN STRUKTUR KABEL
Struktur kabel lebih tepat dikategorikan sebagai struktur gantungan (suspension
structure) atau cable-stayed structure. Struktur gantungan umumnya dapat dibagi atas
beberapa kelompok, yaitu (1) struktur berkelengkungan tunggal, yaitu yang dibuat dengan
meletakkan kabel-kabel sejajar, menggunakan permukaan yang dibentuk oleh balok-balok
atau plat yang membentang di antara kabel-kabel; (2) struktur kelengkungan ganda, yaitu
menggunakan kabel-kabel menyilang dan berkelengkungan saling berlawanan serta
membentuk permukaan atap utama; dan (3) struktur kabel ganda, yaitu kabel ganda yang
berkelengkungan saling berlawanan digunakan pada satu bidang vertikal. Cable-stayed
structure pada umumnya menggunakan elemen struktur vertikal atau miring dengan kabel
lurus membentang ke titik-titik kritis, atau ke elemen struktur yang membentang secara
horizontal.
1.4.1 Kabel Gantung Sederhana
Prinsip-Prinsip Umum. Sistem kabel gantung dapat mempunyai bentang sangat
besar. Untuk kondisi pembebanan dan bentang yang diberikan, masalah desain paling
utama adalah penentuan proporsi geometri kabel yang dinyatakan dalam rasio
(perbandingan) sag banding bentang. Gaya-gaya kabel, panjang, dan diameter tergantung
pada rasio ini. Gaya-gaya pada struktur penutupan kabel, juga ukurannya, dipengaruhi rasio
tersebut. Sistem kabel gantung sederhana peka terhadap getaran akibat angin, yang di masa
15
silam telah menyebabkan gagalnya beberapa struktur kabel. SAG KABEL. Gaya-gaya kabel
pada struktur, juga ukurannya, sangat tergantung pada besar sag (simpangan) atau tinggi
relatif terhadap bentang struktur.
Penentuan sag pada kabel atau tinggi pada pelengkung merupakan masalah
optimisasi. Apabila hmaks bertambah, gaya pada kabel berkurang sehingga luas penampang
yang diperlukan juga berkurang.
Sekalipun demikian, sag atau peninggian selalu tergantung pada kandungan
menyeluruh seperti kabel itu ketika digunakan (meliputi juga desain struktur penumpunya).
Kebanyakan struktur tabel yang digunakan dalam gedung mempunyai perbandingan
sag/bentang antara 1:8 dan 1 : 10.
ELEMEN-ELEMEN PENUMPU. Selain kabel atap aktual, elemen struktural lain (misalnya
masts, dan kabel guy) diperlukan untuk membuat struktur gedung.
Pada desain elemen penumpu, kita dapat menggunakan fondasi yang langsung
menyerap reaksi horizontal atau dengan menggunakan batang tekan tambahan yang
memikul gaya tersebut. Meskipun desain fondasi yang dapat menyerap gaya vertikal dan
horizontal merupakan masalah yang tidak mudah, hal ini dapat dilakukan, tergantung pada
kondisi tanah dan kondisi-kondisi fondasi lainnya. Penggunaan batang horizontal tidak
banyak dilakukan karena panjangnya tak menumpu (unbraced) batang tersebut yang lebih
memungkinkan terjadinya tekuk. Sebagai akibatnya ukuran batang tekan menjadi sangat
besar sehingga penggunaannya menjadi tidak efisien.
1.4.2 Sistem Kabel Ganda
Sistem kabel ganda adalah desain yang menarik dan merupakan jawaban atas
kesulitan yang ada dalam mengontrol getaran akibat angin pada sistem kabel gantung
sederhana. Suatu struktur kabel ganda umumnya terdiri atas dua pasang kabel struktur dan
elemen tekan atau tarik yang berperan bersama dalam memikul gaya eksternal. Pada sistem
cekung ganda, pemberian pratarik dilakukan dengan melalui kabel tie-back. Pada sistem
cembung, kabel atas dan bawah diberi pratarik secara internal.
Frekuensi alami sistem kabel itu berkaitan dengan kombinasi setiap frekuensi kabel,
dan nilainya lebih besar dari nilai setiap frekuensi. Apabila frekuensi kombinasi ini dapat
16
dijadikan sedemikian besar dengan desain yang benar, maka akan timbul efek peredam
yang dapat meredam getaran akibat angin tanpa terjadi bahaya sedikit pun pada sistem
struktur.
1.4.3 Struktur Cable-Stayed
Struktur cable-stayed adalah struktur yang mempunyai sederetan kabel linier dan
memikul elemen horizontal kaku (misalnya balok atau rangka batang).
Pada struktur cable-stayed, beban eksternal dipikul bersama oleh sistem kabel dan
elemen primer yang membentang dan berfungsi sebagai balok atau rangka batang. Jumlah
kabel yang digunakan tergantung pada ukuran dan kekakuan batang yang terbentang. Kabel
dapat berjarak dekat, sehingga balok atau rangka batang yang digunakan dapat berukuran
relatif kecil. Atau, jarak antara kabel tersebut lebih jauh sehingga balok atau rangka batang
yang lebih besar dan lebih kaku harus digunakan. Umumnya, struktur cable-stayed
digunakan apabila bentang yang ada melebihi yang mungkin untuk pemakaian balok atau
rangka batang dalam memikul berat sendiri.
Pendekatan awal yang berguna untuk mendesain kabel dan sistem penyangga
adalah dengan mengabaikan kekakuan balok atau rangka batang dan menganggap sistem
kabel yang memikul seluruh beban. Sudut yang dibentuk antara kabel dan arah beban
memegang peranan penting. Sudut yang dangkal perlu dihindari karena kabel tidak
memberikan kekakuan yang cukup dalam memikul balok, dan gaya yang timbul dalam kabel
akan menjadi sangat besar.
1.5 ANALISIS DAN DESAIN PELENGKUNG
1.5.1 Pelengkung Bata
Pelengkung mempunyai riwayat perkembangan sendiri. Pelengkung bata
mendasarkan kemampuan pikul bebannya pada bentuk geometri yang lengkung, yang
hanya menyebabkan terjadinya gaya tekan pada balok-balok yang berdekatan. Bata secara
alami tidak mampu menahan tegangan tarik, yang pada akhirnya dapat menyebabkan retak
mendadak dan ketidakstabilan pada seluruh struktur. Untuk mencapai keruntuhan
17
pelengkung bata, perlu ada mekanisme runtuh yang terdiri atas lebih dari satu
retak.Perubahan bentuk secara nyata akan menyertai mekanisme runtuh tersebut. Banyak
keruntuhan yang disebabkan oleh gerakan lateral pada dasar pelengkung yang dipengaruhi
oleh gaya horizontal pada pelengkung.
Analogi umum pelengkung adalah kabel terbalik yang berarti struktur pelengkung
tersebut adalah kabel terbaik. Akan tetapi bentuk pelengkung bata jarang yang benar-benar
mengikuti bentuk funicularnya. Tentu saja, pelengkung bata setengah lingkaran bukan
parabolik. Hal ini akan menyebabkan terjadinya lentur beserta perubahan bentuk pada
struktur dan pada gilirannya menimbulkan tegangan tarik, dan akhirnya retak.
Beban utama pada pelengkung bata umumnya berupa berat bata itu sendiri. Beban
tak biasa pada pelengkung,dapat menyebabkan lentur yang membahayakan. Pembebanan
seperti ini harus dihindari, kecuali apabila pelengkung tersebut memang didesain secara
khusus untuk memikulnya.
1.5.2 Pelengkung Kaku Parabolik: Beban Terdistribusi Merata
Dengan adanya bahan baja dan beton bertulang, kekakuan elemen bahan tersebut
memungkinkan adanya pelengkung dengan bentuk yang beraneka ragam dan dapat
memikul beban tak terduga tanpa runtuh. Pelengkung kaku modern sering dibentuk
berdasarkan responsnya terhadap kondisi pembebanan dan memikul beban secara tekan
apabila beban tersebut benar-benar bekerja. Pelengkung kaku sangat berbeda dengan kabel
fleksibel.
Untuk kondisi beban terdistribusi merata, bentuk pelengkung kaku idealnya adalah
parabolik. Jenis kondisi tumpuan yang ada (sendi atau jepit) juga sangat mempengaruhi
besar lentur yang terjadi. Pelengkung jepit menimbulkan momen lentur di tumpuan yang
relatif sulit dihitung besarnya.
1.5.3 Pelengkung Funicular: Beban Terpusat
Bentuk eksak struktur funicular yang dapat memikul semua beban secara aksial
tekan dapat ditentukan untuk kondisi pembebanan lain. Untuk sederetan beban terpusat,
bentuk strukturnya dapat ditentukan dengan metode yang telah dibahas untuk mencari
18
bentuk kabel. Tinggi maksimum ditentukan, dan tinggi – tinggi lain sehubungan dengan
beban – beban lainnya dihitung berdasarkan efek rotasional pada potongan benda bebas
terhadap sembarang titik pada lengkung sama dengan nol (karena tidak ada momen).
1.5.4 Pelengkung Tiga Sendi
Cara mempelajari perilaku struktur pelengkung, sangat berguna untuk meninjau
terlebih dahulu bentuk khusus jenis struktur tersebut, yaitu pelengkung tiga sendi. Struktur
ini bisa dapat dan tidak bisa dapat berupa struktur funicular, tergantung pada bentuknya .
Pelengkung dan kabel yang kita periksa sebelum semua diasumsikan berbentuk funicular.
Karena tidak ada momen lentur internal, jumlah momen – momen rotasional oleh gaya
eksternal yang bekerja dan reaksi – reaksi pada sembarang bagian batang (elemen) pada
struktur berbentuk funicular harus total nol. Jika tidak berbentuk funicular, kondisi
keseimbangan momen di bawah aksi gaya eksternal yang bekerja dan reaksi-reaksi hanya
ada pada sendi-sendi di mana rotasi bebas dibolehkan terjadi. Contohnya adalah kasus
dengan pelengkung tiga sendi.
Pelengkung tiga sendi dapat berupa struktur yang terdiri atas dua bagian kaku yang
saling dihubungkan oleh sendi dan mempunyai tumpuan sendi. Apabila kedua segmen tidak
membentuk funicular untuk satu kondisi beban, dan ini juga memang umum terjadi.
Sebutan “pelengkung” tentunya agak keliru. Meskipun demikian, sebutan “pelengkung”
pada struktur tiga sendi ini masih secara umum digunakan, baik untuk yang bentuknya
funicular maupun yang tidak.
1.5.5 Desain Struktur Pelengkung
MASALAH BENTUK UMUM. Sebagaimana telah disebutkan ada hubungan yang erat
antara bentuk struktur dan kondisi beban dan tumpuan apabila strukturnya berperilaku
secara funicular (maksudnya memikul gaya internal tarik atau tekan saja). Apabila bentuk
struktur berkaitan dengan bentuk funicular untuk pembebanan yang ada, tidak ada lentur
signifikan yang tidak diinginkan pada batang. Suatu pelengkung yang memikul beban
terdistribusi merata harus berbentuk parabolik apabila diinginkan untuk berperilaku secara
19
funicular. Bentuk-bentuk lain untuk beban-beban lain juga dapat saja dicari. Hal ini tidak
berarti bahwa “bentuk nonfunicular” tidak dapat digunakan. Bentuk nonfunicular boleh saja
digunakan dengan konsekuensi bahwa lentur terjadi dan ukuran serta bentuk elemen
struktur harus diperbesar.
MASALAH TIGA SENDI. Prinsip-prinsip yang disebutkan di atas berlaku untuk
pelengkung tiga sendi juga. Sekalipun demikian, adalah berguna apabila kita memandang
struktur ini dari sudut pandang yang sedikit berbeda dalam rangka mempelajari hal-hal yang
ada di dalamnya.
Bergantung pada beban yang bekerja, struktur itu dapat didesain untuk memikul momen
lentur yang timbul. Meskipun demikian, dari tinjauan desain kita lebih menginginkan desain
yang meminimumkan atau bahkan mengeliminasi momen lentur.
DESAIN TERHADAP VARIASI BEBAN. Salah satu dari aspek penting pada pelengkung
modern adalah bahwa struktur dapat di desain untuk menahan sejumlah tertentu variasi
beban tanpa terjadi perubahan bentuk yang mencolok maupun kerusakan. Hanya
pelengkung yang di desain dengan material kaku, seperti bahan atau beton bertulang, yang
mempunyai kemampuan demikian. Bentuk pelengkung biasanya ditentukan terlebih dahulu
berdasarkan kondisi beban utama (misalnya parabolik untuk beban terdistribusi merata).
Apabila ada beban lain yang bekerja pada pelengkung, akan timbul momen lentur sebagai
tambahan pada gaya aksial.
Aspek penting yang perlu diketahui ialah bahwa merancang elemen struktur kaku
untuk memikul momen lentur biasanya akan menghasilkan ukuran elemen struktur yang
sangat sensitive terhadap momen lentur yang timbul. Semakin besar momen lentur, maka
desain tersebut tidak layak lagi. Dengan demikian, tinjauan desain yang perlu dilakukan
adalah menentukan kembali bentuk pelengkung yang dapat memberikan momen lentur
minimum untuk segala kondisi pembebanan yang mungkin. Bagaimana pun, momen lentur
selalu ada karena satu bentuk hanya merupakan funicular untuk satu kondisi beban, juga
bahwa besar momen lentur yang timbul pada suatu titik struktur semula berbanding
langsung dengan deviasi titik tersebut ke bentuk funicular. Hal ini sangat penting
diperhatikan dalam desain.
ELEMEN-ELEMEN PENUMPU. Seperti pada kabel, masalah dasar dalam desain
pelengkung ialah apakah sistem yang memikul gaya horizontal pada ujung-ujungnya itu
20
batang horizontal atau fondasi. Apabila mungkin, penggunaan batang horizontal sering
lakukan. Karena batang horizontal pada struktur ini merupakan batang tarik, maka batang
ini sangat efisien dalam memikul gaya horizontal ke luar yang tadi pada ujung pelengkung
yang dibebani. Dengan demikian, fondasi hanya diperlukan untuk memikul reaksi vertikal
dan dapat di desain dengan cara yang relatif lebih sederhana dibandingkan dengan yang
harus memikul juga gaya horizontal.
Elemen vertikal sebagai sistem penumpu pada pelengkung sangat jarang dilakukan,
tidak seperti pada kabel. Apabila mungkin, pelengkung langsung diletakkan di atas tanah
tanpa harus ada elemen vertikal dulu. Batang yang ditanam di dalam tanah dapat digunakan
yang memudahkan desain pondasi. Apabila pelengkung harus digunakan di atas elemen
vertikal, maka elemen vertikal ini harus mampu momen akibat gaya horizontal dari
pelengkung.
PEMILIHAN KONDISI UJUNG. Pada desain struktur pelengkung kaku, penentuan
bagaimana kondisi pada ujung adalah hal yang cukup penting. Ada tiga jenis utama
pelengkung berdasarkan kondisi ujungnya, yaitu pelengkung tiga sendi, pelengkung dua
sendi, dan pelengkung jepit (lihat Gambar 5-22). Pembahasan kita lebih banyak terpusat
pada pelengkung tiga sendi karena jenis pelengkung inilah yang statis tertentu. Reaksi, gaya-
gaya pada titik hubung, momen serta gaya internal pada pelengkung tiga sendi dapat
diperoleh dengan menerapkan secara langsung persamaan keseimbangan. Sedangkan
analisis pelengkung dua sendi serta pelengkung jepit hanya didasarkan atas keseimbangan
statis. Analisisnya di luar jangkauan buku ini.
Apabila di desain sebagai bentuk yang funicular untuk suatu jenis beban, perilaku
ketiga jenis struktur pelengkung kaku sama saja terhadap beban tersebut. Perbedaan yang
ada hanyalah pada kondisi ujung (tumpuan) yang dipakai. Gaya tekan internal yang timbul
sama saja. Sekalipun demikian, apabila faktor-faktor lain ditinjau, akan muncul perbedaan
nyata. Faktor-faktor yang penting meliputi efek settlement (penurunan) tumpuan, efek
perpanjangan atau perpendekan elemen struktur akibat perubahan temperatur, dan besar
relatif defleksi akibat beban..
Perbedaan kondisi ujung dikehendaki untuk menghadapi fenomena yang berbeda.
Adanya sendi pada struktur sangat berguna apabila settlement tumpuan dan efek termal
diperhitungkan karena ujung sendi itu memungkinkan struktur tersebut berotasi terhadap
21
titik sendi tersebut secara bebas. Apabila pada tumpuan yang digunakan adalah jepit,
fenomena itu akan menyebabkan terjadinya momen lentur. Sekalipun demikian, pelengkung
jepit dapat melendut lebih kecil dibandingkan dengan jenis pelengkung lainnya apabila
dibebani.
Penentuan kondisi tumpuan yang akan digunakan harus dilakukan berdasarkan
kondisi desain yang ada dan dengan memperhitungkan mana kondisi yang dominan. Yang
sering digunakan adalah pelengkung dua sendi karena jenis struktur ini menggabungkan
keuntungan yang ada pada kedua jenis pelengkung lainnya tanpa menggabungkan kerugian
kedua-duanya.
PERILAKU LATERAL PADA PELENGKUNG. Tinjauan desain utama adalah bagaimana
mengatasi perilaku pelengkung pada arah lateral. Jelas bahwa pada umumnya pelengkung
yang terletak pada satu bidang vertikal harus dicegah dari goyangan lateral. Ada dua
mekanisme yang umum dipakai untuk mencegah hal ini. Salah satunya adalah dengan
menggunakan tumpuan jepit.
Penggunaan tumpuan jepit untuk mencegah ketidakstabilan lateral juga memerlukan
fondasi pasif agar guling tidak terjadi. Cara lain memperoleh kestabilan lateral ialah dengan
menggunakan elemen struktur lain yang dipasang secara transversal terhadap pelengkung
tersebut. Sepasang pelengkung di tepi-tepi struktur lengkap dapat distabilkan dengan
menggunakan elemen-elemen diagonal. Pelengkung interior dapat distabilkan dengan cara
menghubungkannya dengan pelengkung lainnya dengan menggunakan elemen struktur
transversal.
Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent (tenda) dan net (jarring)
STRUKTUR MEMBRAN
22
Definisi
Struktur membran adalah sebuah struktur yang mempunyai permukaan fleksibel
tipis yang memikul beban terutama melalui proses tegangan tarik.
Prinsip Selalu mengalami gaya tarik emerlukan struktur lain untuk mempertahankan bentuk
permukaanya, yaitu:
a. Rangka penumpu dalam yang kaku
b. Prategang pada permukaan yang memberikan gaya eksternal yang menarik
membrane (jika bentuknya lembaran)
c. Tekanan internal (apabila bentuknya volume tetutup (pneumatic)
Pokok – pokok permasalahan
Kelemahan :
- Sangat peka terhadap efek aerodinamika sehingga mudah mengalami getaran
- Tidak dapat menahan beban vertikal
Kelebihan
- Struktur ini bisa digunakan untuk membuat bentukan – bentukan mulai dari yang
sederhana sampai yang kompleks, contoh: seperti permukaan bola
- Struktur ini sifatnya ringan sehingga tidak memberatkan bangunan, contoh: tenda
- Sangat cocok untuk bangunan yang tidak permanen atau semi permanen
- Bisa untuk bentang yang lebar
Klasifikasi
Berdasarkan tegangan tarik yang dapat dilakukan dengan system prategang
- Membran berbentuk bidang pelana
23
- Membran berbentuk bidang kerucut dengan setengah tiang tenda
- Membran yang dikombinasikan secara bebas dengan hasil tenda gergaji atau atap
gantungan
Berdasarkan penopangnya
- Kabel, contoh: struktur tenda
- Udara, contoh: struktur pneumatis
Pembahasan sistem struktur tenda biasanya dimasukkan ke dalam kelompok
struktur membran, bersama dengan dua jenis struktur yang lain, yaitu pneumatis dan jaring.
Membran adalah struktur permukaan yang fleksibel dan tipis yang memikul beban dengan
mengalami terutama tegangan tarik. Gelembung sabun adalah contoh klasik yang dapat
dipakai untuk mengilustrasikan apakah struktur membran itu dan bagaimana perilakunya.
Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan diri dengan cara struktur tersebut
dibebani. Selain itu, struktur ini sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek ini
dapat menyebabkan terjadinya fluttering (getaran). Dengan demikian, membran yang
digunakan pada gedung harus distabilkan dengan cara tertentu hingga bentuknya dapat
tetap dipertahankan pada saat memikul berbagai kondisi pembebanan.
Terdapat beberapa cara dasar untuk menstabilkan membran. Rangka penumpu
dalam yang kaku, misalnya, dapat digunakan, atau dapat juga penstabilan dengan
menggunakan pra-tegang pada permukaan membran. Hal ini dapat dilakukan baik dengan
memberikan gaya eksternal yang menarik membran, maupun dengan menggunakan
tekanan internal apabila membrannya berbentuk volume tertutup.
Contoh pemberian pra-tegang yang menggunakan gaya eksternal adalah struktur tenda.
Akan tetapi ada pula tenda yang tidak mempunyai permukaan yang benar-benar
ditarik oleh kabel sehingga dapat bergerak apabila dibebani. Sekalipun dapat memikul
beban angin normal, banyak permukaan tenda yang dapat bergetar sebagai akibat efek
aerodinamika dari angin kencang. Karena itulah tenda banyak digunakan sebagai struktur
sementara, bukan sebagai struktur permanen. Sekalipun demikian, kita dapat memberi pra-
tegang pada membran dengan memberikan gaya jacking yang cukup untuk menegangkan
membran pada berbagai kondisi pembebanan. Biasanya, membran itu diberi tegangan
dalam arah tegak lurus di seluruh permukaannya.
24
STRUKTUR CANGKANG
Definisi
Pada dasarnya shell diambil dari beberapa bentuk yang ada dialam seperti kulit telur,
tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan sebagainya (Curt Siegel).
Shell adalah bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai
permukaan lengkung. Shell harus didirikan dari material yang dapat dilengkungkan seperti
beton bertulang, kayu, logam, bata, batu, atau plastik.
Cara yang baik untuk mempelajari perilaku permukaan shell yang dibebani adalah dengan
memandangnya sebagai analogi dari membran, yaitu elemen permukaan yang sedemikian
tipisnya hingga hanya gaya tarik yang timbul padanya. Membran yang memikul beban tegak
lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga dimensional disertai adanya gaya
tarik pada permukaan membran. Yang terpenting adalah adanya dua kumpulan gaya
internal pada permukaan membran yang mempunyai arah saling tegak lurus. Hal yang juga
penting adalah adanya tegangan geser tangensial pada permukaan membran yang juga
berfungsi memikul beban.
Pada shell, gaya-gaya dalam bidang yang berarah mereditional diakibatkan oleh
beban penuh. Pada shell, tekanan yang diberikan oleh gaya-gaya melingkar tidak
menyebabkan timbulnya momen lentur dalam arah meredional. 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 kekondisi sebagian agar momen lentur tidak timbul). Pada
pelengkung, beban seperti ini dapat menimbulkan lentur yang besar, sedangkan pada
cangkang lentur dengan cepat dihilangkan dengan aksi melingkar. Cangkang adalah struktur
25
yang unik. Cangkang dapat bekerja secara funicular untuk banyak jenis beban yang berbeda
meskipun bentuknya tidak benar-benar funicular.
Struktur Shell di Alam Organisme yang hidup secara konstan merubah dan
menyesuaikan dengan tekanan eksternal yang baru; mereka bertransformasi dalam waktu
dan ruang. Respon formal mereka selalu menarik perhatian desainer dan sumber konstan
untuk penemuan baru, walaupun mereka tidak pernah secara tuntas mengetahui kakuatan
dan prinsip yang membentuk organisme.
Ada banyak struktur pemukaan di alam yang tidak hanya ditemukan dalam skala
mikroskopis;
Persyaratan Struktur Shell Suatu struktur shell harus mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai
berikut:
1. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or double curved)
2. harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya
3. harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan.
Klasifikasi Permukaan (Surface) Untuk memprediksikan perlakuan struktur membran
sebaik kemungkinan konstruksinya, tidak hanya saja yang harus kita tahu, tetapi juga fisik
alamiah dari permukaan dan karakteristik perlakuan yang lain. Kurva merupakan properti
fundamental dari permukaan. Sebuah permukaan dapat didefinisikan oleh banyak kurva
berbeda, oleh karena itu beberapa lengkungan (curvature) khusus harus diidentifikasi:
lengkung utama, lengkung Gaussian, dan lengkung tengah. Lengkungan ini memberi
karakteristik permukaan sebagai sistem lengkung tunggal atau ganda, dimana permukaan
lengkung ganda secara lebih jauh dibagi menjadi permukaan synclastik dan anticlastic
Sesuai dengan terjadinya bentuk shell, maka shell digolongkan dalam tiga macam:
1.
Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datar diputar terhadap
suatu sumbu. Shell dengan permukaan rotasional dapat dibagi tiga yaitu Spherical Surface,
Eliptical Surface, Parabolic Surface.
26
Spherical Surface Eliptical Surface Parabolic Surface
2. Ruled Surface,
Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada dua
bidang sejajar. Shell dengan permukaan transasional dibagi dua yaitu cylindrical surface dan
eliptic paraboloid.
cylindrical surface eliptic paraboloid
3. Translational surface
Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datar digeser sejajar diri
sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada dua
macam, yaitu Hyperbolic Paraboloid dan Conoid.
27
Hyperbolic Paraboloid Conoid
1 Single Curved Shell
Shell dengan single curvature yang arah lengkungannya dalam satu arah serta
permukaannya tidak diputar/digeser, dan dibentuk oleh konus yang sama.
Single curved dibentuk oleh:
1. Konus
2. Silinder
Contoh : Lengkung Barrel
2 Double Curved Shell
Yaitu shell dengan double curvature yang arah lengkungannya dalam dua arah. Terdiri dari 2
macam:
1. Double Curved Shells yang arah lengkungnya ke satu arah (Synclastic shells)
Contoh: Spherical Dome Shell
2. Double Curved Shells yang arah lengkungnya ke arah yang berbeda (Anticlastic)
Contoh : Conoid
28
SHELL SILINDRIS
Shell silindris dengan lengkungaan tunggal dapat tersusun dari berbagai tipe kurva yang
berbeda. Kurva dasar mulai dari bentuk geometri tertentu dari tembereng lingkaran,
parabola, elips, hiperbola dan cycloid sampai dengan bentuk geometri yang luwes dari garis
funicular. Bentuk-bentuk dasar ini dapat digabungkan dengan banyak cara untuk
menghasilkan potongan melintang dari bentuk-bentuk yang bervariasi, yang mana dapat
dikenali sebagai berikut :
Shell tunggal yang dikonstruksi dari segmen tunggal atau banyak segmen
29
Shell tunggal melawan banyak shell (bentuk berombak)
Bertulang melawan unit yang tidak bertulang
Cembung melawan cekung melawan bentuk berombak-ombak
Menerus melawan bentuk terputus (bentuk Y, bentuk S miring, dll)
Shell simetris melawan shell asimetris
Unit-unit shell silindris dapat disusun secara parallel, radial atau saling menyilang
satu sama lain, shelll bisa lurus, berlipat, atau dibengkokkan.
Perilaku dari sebuah unit silindris linear sederhana tergantung dari geometrinya,
materialnya, keadaan muatan (beban), dan tipe dan letak penyokongnya. Pengarah dari
letak penyokong sungguh tampak nyata . sebaiknya didukung secara menerus sepanjang sisi
longitudinal (membujur)-nya oleh balok-balok yang kuat, rangka-rangka, dinding-dinding
atau pondasi-pondasi, gaya-gaya dialirkan secara langsung pada arah transversal
(melintang) menuju penyokongnya.
Perilakunya dapat digambarkan sebagai reaksi lingkungan paralel, masing-masing
selebar satu kaki. Lingkungan ini harus relatif tebal sebagai respon terhadap gaya-gaya
dengan melengkung mengikuti aksi gaya aksial. Karena lengkungan merupakan
pertimbangan desai dasar, struktur permukaan dengan lengkungan tunggal ini tidak betul-
betul dipertimbangkan sebagai shell, karena respon structural dasar mereka bukan
merupakan aksi tipe membrane. Mereka disebut kubah, dan mungkin didesain kira-kira
sebagaimana lengkungan.
Di sisi lain jika tidak terdapat penyokong pada arah longitudinal, tetapi hanya pada
arah transversal, shell tentunya berperilaku seperti balok yang merentang pada arah
longitudinal, gaya-gaya tidak bisa terlalu lama diteruskan pada aksi lengkungan secara
langsung ke arah penyokong longitudinal. Untuk shell silindris dengan lebar chord kecil bila
dibandingkan dengan bentangnya, respon dasarnya akan menjadi aksi balok. Jenis shell
seperti ini disebut shell panjang atau shell balok, mereka bisa digambarkan sebagai balok
dengan perpotongan kurvilinear. Mereka diasmsikan untuk tidak mengubah dibawah aksi
muatan sehingga distribusi tekanan linear bisa digunakan.
30
Pendekatan desain shell balok beton
Ketiga struktur permukaan linear lengkung tunggal – vault, short, dan long shell –
bisa dipelajari lebih lanjut dengan menyelidiki transisi dari slab yang didukung balok satu
arah hingga shell beam. Untuk kasus dimana slab horizontal disokong oleh balok-balok,
muatan pertama-tama disalurkan pada aksi slab secara melintang dan kemudian pada aksi
balik secara membujur. Jika slab bengkok , aksi slab digantikan oleh aksi lengkung, dianggap
bahwa balok sisi membujur sangat kaku bila dibandingkan dengan shell, jadi kondisi
tersebut mirip dengan kubah yang disokong secara membujur. Bagaimanapun, jika bagian
tepi relatif fleksibel, barulah tepi balok dan shell bisa bertindak bersama sebagai satu
kesatuan : kekuatan dasar pada shell ini dengan tepi balok adalah aksial natural,
sebagaimana disebabkan oleh aksi balok pada arah longitudinal daripada membengkok ke
arah aksi lengkung pada arah tranversal
B. Pengelompokan Struktur Bentang Lebar
Secara umum bangunan bentang lebar terbagi atas empat sistem struktur, yaitu :
a. Form Active Structure System
1. Cable System (Sistem Struktur Kabel)
Prinsip dasar dari struktur kabel adalah penahanan beban oleh sebuah elemen yang
berfungsi sebagai penarik. Gaya yang bekerja pada kabel adalah gaya vertikal dan gaya
horizontal dengan asumsi bahwa kabel selalu berada dalam keadaan miring. Gaya vertikal
yang bekerja pada berbagai macam jenis kabel dengan berbagai bentangan yang sama dan
tinggi yang berada adalah selalu sama, sedangkan gaya horizontalnya akan selalu berubah
31
tergantung tingginya. Semakin tinggi tiangnya, semakin kecil sudut kabel terhadap tiang
utamanya, maka semakin kecil gaya horizontalnya.
2. Tent System (Sistem Struktur Tenda)
Tenda atau membran adalah struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban
dengan mengalami terutama tegangan tarik. (Sumber: Struktur. Daniel L. Schodek:431)
Struktur membran sangat sensitif terhadap tekanan angin yang dapat
mengakibatkan kibaran pada permukaan dan perubahan bentuk yang terjadi.
Supaya tidak terjadi kibaran, dilakukan cara dengan memberikan tekanan dari dalam
membran (internal rigid structures) dengan cara memberikan volume dalam membran
sampai pada batas maksimal yang juga didukung oleh sistem- sistem peregangan sehingga
sifat permukaan struktur membrann menjadi kaku.
3. Pneumatic System
Struktur pneumatik biasanya digunakan untuk konstruksi pneumatik khusus yang
digunakan pada gedung. Ada dua kelompok utama pada struktur pneumatik: struktur yang
ditumpu udara (air-suported structure) dan struktur yang digelembungkan udara (air-
infalated structure). Struktur yang ditumpu udara terdiri atas satu membran (menutup
ruang yang beguna secara fungsional) yang ditumpu oleh perbedaan tekanan internal kecil.
Struktur yang digelembungkan udara ditumpu oleh kandungan udara bertekanan
yang menggelembungkan elemen-elemen gedung. Volume internal udara gedung tetap
sebesar tekanan udara Struktur yang digelembungkan udara mepunyai mekanisme pikul
beban yang lain. Uadara yang ditekan digunakan untuk menggelembungkan bentuk-bentuk
(misalmya pelengkung, dinding, ataukolom) yang digunakan untuk penutup gedung.
Ada dua jenis utama dari struktur yang digelembungkan udara yang banyak
digunakan, yaitu struktur rib tergelembung dan struktur dinding rangkap. Untuk mendapat
kestabilan, struktur yang digelembungkan udara biasanya memerlukan tekanan tekanan
yang lebih besar dari pada yang dbutukkan oleh struktur yang ditumpu udara. Hal ini karena
32
karena tekanan internal tidak dapat langsung digunakan untuk mengimbangi beban
eksternal, tetapi harus digunakan untuk memberi bentuk pada struktur. Pada
umumnya,sistem struktur yang ditumpu udara dapat mempunyai bentang lebih besar
daripada struktur yang digelembungkan.
4. Arch System
Sistem struktur busur termasuk golongan struktur funikular karena telah digunakan
bangsa Romawi dan Yunani, terutama untuk membuat bangunan yang memerlukan
bentangan yang besar/luas. Pada zaman itu maupun saat ini sistem struktur busur dibuat
dengan bahan padat yaitu batu, atau batu buatan/bata/masonry. Juga dikembangkan
dengan menggunakan bahan bangunan yang modern dari kayu, besi/baja.
Busur menggunakan sendi lebih dari tiga sudah tidak stabil laggi dan dapat
mengakibatkan keruntuhan. Oleh karena itu jika ingin memperoleh struktur busur dengan
kekuatan struktur yang baik tanpa mengalami tekuk (bending) dapat digunakan pengikat
(bracing) pada bagian dasarnya. Bahan pengikat tergantung dari dimensi ketebalan busur
dan luas bentang busur dapat dibuat dari kabel, baja, besi, kayu maupun beton.
b. Bulk Active Structure System
1. Beam System
Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas
elemen kaku vertikal. Elemen horizontal (balok) memikul beban yang bekerja secara
transversal dari panjangnya dan menyalurkan beban tersebut ke elemen vertikal (kolom)
yang menumpunya. Kolom dibebani secara aksial oleh balok, dan akan menyalurkan beban
tersebut ke tanah. Balok akan melentur sebagai kibat dari beban yang bekerja secara
transversal, sehingga balok sering disebut memikul beban secara melentur.
Kolom tidak melentur ataupun melendut karena pada umumnya mengalami gaya
aksial saja. Pada suatu bangunan struktur balok dapat merupakan balok tungga di atas
tumpuan sederhana ataupun balok menerus. Pada umumnya balok menerus merupakan
33
struktur yang lebih menguntungkan dibanding balok bentangan tunggal di atas dua
tumpuan sederhana.
2. Frame System
Frame system atau sistem struktur rangka adalah sistem struktur yang terdiri dari
batang-batang yang panjangnya jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran
penampangnya Bentuk kontruksi rangka adalah perwujudan dari pertentangan antara gaya
tarik bumi dan kekokohan; dan kontruksi rangka yang modern adalah hasil penggunaan baja
dan beton secara rasional dlm bangunan.
Kerangka ini terdiri atas komposisi dari kolom-kolom dan balok-balok. Unsur vertikal,
berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur
horizontal yg berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian lentur. Kemudian
kebutuhan-kebutuhan terhadap lantai, dinding dan sebagainya untuk melengkapi
kebutuhan bangunan untuk hidup manusia, dapat diletakkan dan ditempelkan pada kedua
elemen rangka bangunan tsb diatas.
Jadi dapat dinyatakan disini bahwa rangka ini berfungsi sebagai struktur bangunan
dan dinding-dinding atau elemen lainnya yg menempel padanya merupakan elemen yg tidak
struktural. Bahan- bahan yg dapat dipakai pada struktur ini adalah kayu, baja, beton atau
lain-lain bahan yg tahan terhadap gaya tarik, tekan, punter, dan lentur. Umtuk masa kini
banyak digunakan baja dan beton yg mampu menahan gaya-gaya tsb dalam skala besar.
3. Beam Grid and Slab System
Struktur balok grid terdiri atas balok-balok yang saling bersilangan, dengan jarak
yang relatif rapat, yang menumpu pelat atas yang tipis. Sistem ini dimaksudkan untuk
mengurangi berat sendiri pelat, sehingga lendutan dari pelat yang besar dapat dikurangi.
Sistem ini dinilai efisien untuk bentangan besar dan juga dapat didesain sesuai selera.
a) Struktur Plat
(1) Struktur Plat Satu Arah
34
Beberapa hal perlu menjadi perhatian dalam pembahasan struktur plat satu arah, yaitu:
Beban Merata
Struktur plat berperilaku hampir sama dengan struktur grid. perbedaannya adalah
bahwa pada struktur plat, berbagi aksi terjadi secara kontinu melalui bidang slab, bukan
hanya pada titik- titik tumpuan. Plat tersebut dapat dibayangkan sebagai sederetan jalur
balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan terhubung satu sama lain di seluruh
bagian panjangnya.
Beban Terpusat
Plat yang memikul beban terpusat berperilaku lebih rumit. Plat tersebut dapat
dibayangkan sebagai sederetan jalur balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan
terhubung satu sama lain di seluruh bagian panjangnya. Karena adanya beban yang diterima
oleh jalur balok, maka balok cenderung berdefleksi ke bawah. Kecenderungan itu dikurangi
dengan adanya hubungan antara jalurjalur tersebut. Torsi juga terjadi pada jalur tersebut.
Pada jalur yang semakin jauh dari jalur dimana beban terpusat bekerja, torsi dan geser yang
terjadi akan semakin berkurang di jalur yang mendekati tepi plat. Hal ini berarti momen
internal juga berkurang. Jumlah total reaksi harus sama dengan beban total yang bekerja
pada seluruh arah vertikal. Jumlah momen tahanan internal yang terdistribusi di seluruh sisi
plat juga harus sama dengan momen eksternal total. Hal ini didasarkan atas tinjauan
keseimbangan dasar.
Plat Berusuk
Plat berusuk adalah sistem gabungan balok-slab. Apabila slab mempunyai kekakuan
yang relatif kaku, maka keseluruhan susunan ini akan berperilaku sebagai slab satu arah,
bukan balok- balok sejajar. Slab transveral dianggap sebagai plat satu arah menerus di atas
balok. Momen negatif akan terjadipada slab di atas balok.
35
(2) Struktur Plat Dua Arah
Bahasan atas struktur plat dua arah akan dijelaskan berdasarkan kondisi tumpuan
yang ada, yaitu sebagai berikut:
– Plat sederhana di atas kolom
– Plat yang ditumpu sederhana di tepi-tepi menerus
– Plat dengan tumpuan tepi jepit menerus
– Plat di atas balok yang ditumpu kolom
b) Struktur Grid
Pada struktur grid, selama baloknya benar-benar identik, beban akan sama di
sepanjang sisi kedua balok. Setiap balok akan memikul setengah dari beban total dan
meneruskan ke tumpuan. Apabila balok-balok tersebut tidak identik maka bagian terbesar
dari beban akan dipikul oleh balok yang lebih kaku. Apabila balok mempunyai panjang yang
tidak sama, maka balok yang lebih pendek akan menerima bagian beban yang lebih besar
dibandingkan dengan beban yang diterima oleh balok yang lebih panjang. Hal ini karena
balok yang lebih pendek akan lebih kaku. Kedua balok tersebut akan mengalami defleksi
yang sama di titik pertemuannya karena keduanya dihubungkan pada titik tersebut.
Agar defleksi kedua balok itu sama, maka diperlukan gaya lebih besar pada balok
yang lebih pendek. Dengan demikian, balok yang lebih pendek akan memikul bagian beban
yang lebih besar. Besar relatif dari beban yang dipikul pada struktur grid saling tegak lurus,
dan bergantung pada sifat fisis dan dimensi elemen-elemen grid tersebut. Pada grid yang
lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi dapat terjadi. Semua elemen berpartisipasi
dalam memikul beban dengan memberikan kombinasi kekuatan lentur dan kekuatan torsi.
Defleksi yang terjadi pada struktur grid yang terhubung kaku akan lebih kecil dibandingkan
dengan defleksi pada struktur grid terhubung sederhana.
C. Vector Active Structure System
1. Flat Truss System (rangka batang bidang)
Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga
yang secara keseluruhan berada di dalam satu bidang tunggal.36
2.Curved Truss System
Merupakan kombinasi dari struktur rangka batang rata yang membentuk
lengkungan. Sistem struktur rangka bentang lengkung ini sering disebut juga sistem fame
work. Sistem ini dapat mendukung beban atap smpai denganbentang 75 meter, seperti
pada hanggar bangunan pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll.
3. Space Truss System (rangka batang ruang)
Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga
yang secara keseluruhan membentuk volume 3 dimensi (ruang).Sering disebut juga sebagai
space frame.
Space frame atau sistem rangka ruang 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.
Struktur rangka ruang merupakan susunan modul yaang diatur dan disusun
berbalikan antara modul satu dengan modul lainnya sehingga gaya-gaya yang terjadi
menjalar mengikuti modul-modul yang tersusun. Modul ini satu sama lain saling mengatkan,
sehingga sistem struktur ini tidak mudah goyah.
D. Surface Active Structure System
1.Prismatic Folded Structure System
Struktur bidang lipat merupakan bentuk struktur yang memiliki kekakuan satu arah
yang diperbesar dengan menghilagkan permukaan planar sama sekali dan membuat
deformasi besar pada pelat sehingga tinggi struktural pelat semakin besar.
37
Karakteristik suatu struktur bidang lipat adalah masing- masing elemen pelat
berukuran relatif rata (merupakan sederetan elemen tipis yang saling dihubungkan
sepanjang tepinya).
Struktur bidang lipat akan mengusahakan sebanyak mungkin material terletak jauh
dari bidang tengah stuktur. Elemen pelat lipat ini mempunyai kapasitas pikul beban besar
hanya jika tekuk lateral daerah yang tertekan dapat dicegah sehingga daerah tekan pada
setiap pelat akan selalu dapat dikekang pelat sebelahnya.
Bentuk bidang lipat mempunyai kekuatan yang lebih besar dari bidang datar karena
momen energinya lebih besar.
2.Pyramidal Folded Structure System
Bentuk piramidal yaitu bentuk lipatan yang terdiri dari bidang lipatan yang
berbentuk segitiga.
3.Rotational Shell System
Rotational Shell System adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung
yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan ratisional dapat dibagi
tiga yaitu, Spherical Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface.
4.Anticlastic Shell System
Struktur bidang lengkung rangkap berbalikan merupakan suatu bentuk pelana
dengan arah lengkungan yang berbeda pada setiap arahnya. Struktur bidang lengkung
rangkap berbalikan dapat dibagi menjadi beberapa macamtipe.
6. Struktur dan Konstruksi ditinjau dari segi Islam
Struktur dan konstruksi merupakan suatu bagian dari ilmu arsitektur dengan fungsi
seperti yang dikemukakan sebelumnya sebagai pendukung pencapaian bentuk dalam
arsitektur. Sebagai sebuah ilmu, merupakan suatu hal yang penting untuk menpelajari dan
mendalaminya. Dalam Al. Alaq ayat 1, Allah memerintahkan kita untuk membaca. Ayat ini
38
sudah ditafsirkan dengan berbagai versi yang intinya satu, untuk terus belajar di dalam
hidup.
Penguasaan struktur dan konstruksi sangat penting, mengingat peranannya sebagai
penentu kekuatan bangunan. Bangunan yang lemah, dapat menjadi musibah bagi penghuni
yang ada di dalamnya. Apalagi mengingat bentang lebar dengan perkiraan minimal orang
yang diwadahi sekitar dua ribu orang. Belajar ilmu struktur bentang lebar, berarti belajar
untuk menghargai hidup orang lain. Bangunan yang kokoh akan memberikan ketenangan
bagi orang yang ada di dalamnya. Dengan penguasaan ilmu struktur dan konstruksi juga,
manusia bisa lebih berhemat dan tidak menjadi mubatsir dalam mengaplikasikan sistem
struktur dan konstruksinya, guna pemenuhan target kearsitekturalannya.
Struktur Rangka Batang
Rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau
kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk bila
diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih batangnya.
Setiap elemen tersebut dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan sambungan sendi.
Sedangkan batang-batang tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga semua beban
dan reaksi hanya terjadi pada titik hubung.
39
Prinsip – prinsip Umum Rangka Batang
a. Prinsip Dasar Triangulasi
Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul
beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk
stabil. Pada bentuk segiempat atau bujursangkar, bila struktur tersebut diberi beban, maka
akan terjadi deformasi masif dan menjadikan struktur tak stabil. Bila struktur ini diberi
beban, maka akan membentuk suatu mekanisme runtuh (collapse), sebagaimana
diilustrasikan pada gambar berikut ini. Struktur yang demikian dapat berubah bentuk
dengan mudah tanpa adanya perubahan pada panjang setiap batang. Sebaliknya,
konfigurasi segitiga tidak dapat berubah bentuk atau runtuh, sehingga dapat dikatakan
bahwa bentuk ini stabil.
Pada struktur stabil, setiap deformasi yang terjadi relatif kecil dan dikaitkan dengan
perubahan panjang batang yang diakibatkan oleh gaya yang timbul di dalam batang sebagai
akibat dari beban eksternal. Selain itu, sudut yang terbentuk antara dua batang tidak akan
berubah apabila struktur stabil tersebut dibebani. Hal ini sangat berbeda dengan
mekanisme yang terjadi pada bentuk tak stabil, dimana sudut antara dua batangnya
berubah sangat besar.
Pada struktur stabil, gaya eksternal menyebabkan timbulnya gaya pada batang-
batang. Gaya-gaya tersebut adalah gaya tarik dan tekan murni. Lentur (bending) tidak akan
terjadi selama gaya eksternal berada pada titik nodal (titik simpul). Bila susunan segitiga dari
batang-batang adalah bentuk stabil, maka sembarang susunan segitiga juga membentuk
struktur stabil dan kukuh. Hal ini merupakan prinsip dasar penggunaan rangka batang pada
gedung. Bentuk kaku yang lebih besar untuk sembarang geometri dapat dibuat dengan
memperbesar segitiga-segitiga itu. Untuk rangka batang yang hanya memikul beban
vertikal, pada batang tepi atas umumnya timbul gaya tekan, dan pada tepi bawah umumnya
timbul gaya tarik. Gaya tarik atau tekan ini dapat timbul pada setiap batang dan mungkin
terjadi pola yang berganti-ganti antara tarik dan tekan.
Penekanan pada prinsip struktur rangka batang adalah bahwa struktur hanya
dibebani dengan beban-beban terpusat pada titik-titik hubung agar batang-batangnya
mengalami gaya tarik atau tekan. Bila beban bekerja langsung pada batang, maka timbul
40
pula tegangan lentur pada batang itu sehingga desain batang sangat rumit dan tingkat
efisiensi menyeluruh pada batang menurun.
b. Analisa Kualitatif Gaya Batang
Perilaku gaya-gaya dalam setiap batang pada rangka batang dapat ditentukan
dengan menerapkan persamaan dasar keseimbangan. Untuk konfigurasi rangka batang
sederhana, sifat gaya tersebut (tarik, tekan atau nol) dapat ditentukan dengan memberikan
gambaran bagaimana rangka batang tersebut memikul beban. Salah satu cara untuk
menentukan gaya dalam batang pada rangka batang adalah dengan menggambarkan
bentuk deformasi yang mungkin terjadi. Mekanisme gaya yang terjadi pada konfigurasi
rangka batang sederhana dapat dilihat pada Gambar 4.2. Metode untuk menggambarkan
gaya-gaya pada rangka batang adalah berdasarkan pada tinjauan keseimbangan titik
hubung. Secara umum rangka batang kompleks memang harus dianalisis secara matematis
agar diperoleh hasil yang benar.
Analisa Rangka Batang
a. Stabilitas
Langkah pertama pada analisis rangka batang adalah menentukan apakah rangka
batang itu mempunyai konfigurasi yang stabil atau tidak. Secara umum, setiap rangka
batang yang merupakan susunan bentuk dasar segitiga merupakan struktur yang stabil. Pola
susunan batang yang tidak segitiga, umumnya kurang stabil. Rangka batang yang tidak stabil
dan akan runtuh apabila dibebani, karena rangka batang ini tidak mempunyai jumlah batang
yang mencukupi untuk mempertahankan hubungan geometri yang tetap antara titik-titik
hubungnya.
Penting untuk menentukan apakah konfigurasi batang stabil atau tidak stabil.
Keruntuhan total dapat terjadi bila struktur tak stabil terbebani. Pola yang tidak biasa
seringkali menyulitkan penyelidikan kestabilannya. Pada suatu rangka batang, dapat
digunakan batang melebihi jumlah minimum yang diperlukan untuk mencapai kestabilan.
Untuk menentukan kestabilan rangka batang bidang, digunakan persamaan yang
41
menghubungkan banyaknya titik hubung pada rangka batang dengan banyaknya batang
yang diperlukan untuk mencapai kestabilan (lihat sub bab 3.6).
Aspek lain dalam stabilitas adalah bahwa konfigurasi batang dapat digunakan untuk
menstabilkan struktur terhadap beban lateral. Gambar 4.4 menunjukan cara menstabilkan
struktur dengan menggunakan batangbatang kaku (bracing). Kabel dapat digunakan sebagai
pengganti dari batang kaku, bila gaya yang dipikul adalah gaya tarik saja. Tinjauan stabilitas
sejauh ini beranggapan bahwa semua elemen rangka batang dapat memikul gaya tarik dan
tekan dengan sama baiknya. Elemen kabel tidak dapat memenuhi asumsi ini, karena kabel
akan melengkung bila dibebani gaya tekan. Ketika pembebanan datang dari suatu arah,
maka gaya tekan atau gaya tarik mungkin timbul pada diagonal, sesuai dengan arah diagonal
tersebut. Suatu struktur dengan satu kabel diagonal mungkin tidak stabil. Namun bila kabel
digunakan dengan sistem kabel silang, dimana satu kabel memikul seluruh gaya horisiontal
dan kabel lainnya menekuk tanpa menimbulkan bahaya terhadap struktur, maka kestabilan
dapat tercapai.
b. Gaya Batang
Prinsip yang mendasari teknik analisis gaya batang adalah bahwa setiap struktur atau
setiap bagian dari setiap struktur harus berada dalam kondisi seimbang. Gaya-gaya batang
yang bekerja pada titik hubung rangka batang pada semua bagian struktur harus berada
dalam keseimbangan, seperti pada Gambar 4.5. Prinsip ini merupakan kunci utama dari
analisis rangka batang.
c. Metode Analisis Rangka Batang
Beberapa metode digunakan untuk menganalisa rangka batang. Metode-metode ini
pada prinsipnya didasarkan pada prinsip keseimbangan. Metode-metode yang umum
digunakan untuk analisa rangka batang adalah sebagai berikut :
1. Keseimbangan Titik Hubung pada Rangka Batang
42
Pada analisis rangka batang dengan metode titik hubung (joint), rangka batang
dianggap sebagai gabungan batang dan titik hubung. Gaya batang diperoleh dengan
meninjau keseimbangan titik-titik hubung. Setiap titik hubung harus berada dalam
keseimbangan.
2. Keseimbangan Potongan
Prinsip yang mendasari teknik analisis dengan metode ini adalah bahwa setiap
bagian dari suatu struktur harus berada dalam keseimbangan. Dengan demikian, bagian
yang dapat ditinjau dapat pula mencakup banyak titik hubung dan batang. Konsep
peninjauan keseimbangan pada bagian dari suatu struktur yang bukan hanya satu titik
hubung merupakan cara yang sangat berguna dan merupakan dasar untuk analisis dan
desain rangka batang, juga banyak desain struktur lain.
Perbedaan antara kedua metode tersebut di atas adalah dalam peninjauan
keseimbangan rotasionalnya. Metode keseimbangan titik hubung, biasanya digunakan
apabila ingin mengetahui semua gaya batang. Sedangkan metode potongan biasanya
digunakan apabila ingin mengetahui hanya sejumlah terbatas gaya batang.
Gaya Geser dan Momen pada Rangka Batang Metode ini merupakan cara khusus
untuk meninjau bagaimana rangka batang memikul beban yang melibatkan gaya dan
momen eksternal, serta gaya dan momen tahanan internal pada rangka batang.
Agar keseimbangan vertikal potongan struktur dapat dijamin, maka gaya geser
eksternal harus diimbangi dengan gaya geser tahanan total atau gaya geser tahanan internal
(VR), yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan dengan gaya geser eksternal. Efek
rotasional total dari gaya internal tersebut juga harus diimbangi dengan momen tahanan
internal (MR) yang besarnya sama dan berlawanan arah dengan momen lentur eksternal.
Sehingga memenuhi syarat keseimbangan, dimana :
E R M = M atau ? = 0 E R M M (4.1)
43
d. Rangka Batang Statis Tak Tentu
Rangka batang statis tak tentu tidak dapat dianalisis hanya dengan menggunakan
persamaan kesimbangan statika, karena kelebihan banyaknya tumpuan atau banyaknya
batang yang menjadi variabel. Pada struktur statis tak tentu, keseimbangan translasional
dan rotasional (????Fx=0, Fy=0, dan Mo=0) masih berlaku. Pemahaman struktur statis tak
tentu adalah struktur yang gaya-gaya dalamnya bergantung pada sifat-sifat fisik elemen
strukturnya.
e. Penggunaan Elemen (Batang) Tarik Khusus : Kabel
Selain elemen batang yang sudah dibahas di atas, ada elemen lain yang berguna,
yaitu elemen kabel, yang hanya mampu memikul tarik. Secara fisik, elemen ini biasanya
berupa batang baja berpenampang kecil atau kabel terjalin. Elemen ini tidak mampu
memikul beban tekan, tetapi sering digunakan apabila hasil analisis diketahui selalu
memikul beban tarik. Elemen yang hanya memikul beban tarik dapat mempunyai
penampang melintang yang jauh lebih kecil dibanding dengan memikul beban tekan.
f. Rangka Batang Ruang
Kestabilan yang ada pada pola batang segitiga dapat diperluas ke dalam tiga dimensi.
Pada rangka batang bidang, bentuk segitiga sederhana merupakan dasar, sedangkan bentuk
dasar pada rangka batang ruang adalah tetrahedron. Prinsip-prinsip yang telah dibahas pada
analisis rangka batang bidang secara umum dapat diterapkan pada rangka batang ruang.
Kestabilan merupakan tinjauan utama. Gaya-gaya yang timbul pada batang suatu rangka
batang ruang dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan ruang potongan rangka
batang ruang tersebut. Jelas bahwa persamaan statika yang digunakan untuk benda tegar
tiga dimensi, yaitu
Apabila diterapkan langsung pada rangka batang ruang yang cukup besar,
persamaan-persamaan ini akan melibatkan banyak titik hubung dan batang. bahkan tidak
44
dikehendaki. Apabila kondisi titik hubung aktual sedemikian rupa sehingga ujung-ujung
batang tidak bebas berotasi, maka momen lentur lokal dan gaya aksialnya dapat timbul
pada batang-batang. Apabila momen lentur itu cukup besar, maka batang tersebut harus
didesain agar mampu memikul tegangan kombinasi akibat gaya aksial dan momen lentur.
Besar tegangan lentur yang terjadi sebagai akibat dari titik hubung kaku umumnya ??
20% dari tegangan normal yang terjadi. Pada desain awal, biasanya tegangan lentur
sekunder ini diabaikan. Salah satu efek positif dari adanya titik hubung kaku ini adalah untuk
memperbesar kekakuan rangka batang secara menyeluruh, sehingga dapat mengurangi
defleksi. Merencanakan titik hubung yang kaku biasanya tidak akan mempengaruhi
pembentukan akhir dari rangka batang.
Desain Rangka Batang
a. Tujuan
Kriteria yang digunakan untuk merancang juga menjadi sangat bervariasi. Ada
beberapa tujuan yang menjadi kriteria dalam desain rangka batang, yaitu :
1. Efisiensi Struktural
Tujuan efisiensi struktural biasa digunakan dan diwujudkan dalam suatu prosedur
desain, yaitu untuk meminimumkan jumlah bahan yang digunakan dalam rangka batang
untuk memikul pembebanan pada bentang yang ditentukan. Tinggi rangka batang
merupakan variabel penting dalam meminimumkan persyaratan volume material, dan
mempengaruhi desain elemennya.
2. Efisiensi Pelaksanaan (Konstruksi)
Alternatif lain, kriteria desain dapat didasarkan atas tinjauan efisiensi pelaksanaan
(konstruksi) sehubungan dengan fabrikasi dan pembuatan rangka batang. Untuk mencapai
tujuan ini, hasil yang diperoleh seringkali berupa rangka batang dengan konfigurasi
eksternal sederhana, sehingga diperoleh bentuk triangulasi yang sederhana pula. Dengan
membuat semua batang identik, maka pembuatan titik hubung menjadi lebih mudah
dibandingkan bila batang-batang yang digunakan berbeda.
45
b. Konfigurasi
Beberapa bentuk konfigurasi eksternal rangka batang yang umum digunakan seperti
ditunjukan pada Gambar 4.6. Konfigurasi eksternal selalu berubah-ubah, begitu pula pola
internalnya. Konfigurasi-konfigurasi ini dipengaruhi oleh faktor eksternal, tinjauan struktural
maupun konstruksi. Masing-masing konfigurasi mempunyai tujuan yang berbeda. Beberapa
hal yang menjadi bahasan penting dalam konfigurasi rangka batang adalah :
1. Faktor Eksternal
Faktor-faktor eksternal memang bukanlah hal yang utama dalam menentukan konfigurasi
rangka batang. Namun faktor eksternal juga dapat mempengaruhi bentuk-bentuk yang
terjadi.
2. Bentuk-bentuk Dasar
Ditinjau dari segi struktural maupun konstruksi, bentuk–bentuk dasar yang digunakan dalam
rangka batang merupakan respon terhadap pembebanan yang ada. Gaya-gaya internal akan
timbul sebagai respon terhadap momen dan gaya geser eksternal. Momen lentur terbesar
pada umumnya terjadi di tengah rangka batang yang ditumpu sederhana yang dibebani
merata, dan semakin mengecil ke ujung. Gaya geser eksternal terbesar terjadi di kedua
ujung, dan semakin mengecil ke tengah.
3. Rangka Batang Sejajar
Pada rangka batang dengan batang tepi sejajar, momen eksternal ditahan terutama oleh
batang-batang tepi atas dan bawah. Gaya geser eksternal akan dipikul oleh batang diagonal
karena batangbatang tepi berarah horisontal dan tidak mempunyai kontribusi dalam
menahan gaya arah vertikal. Gaya-gaya pada diagonal umumnya bervariasi mengikuti variasi
gaya geser dan pada akhirnya menentukan desain batang.
4. Rangka Batang Funicular
Rangka batang yang dibentuk secara funicular menunjukan bahwa secara konsep, batang
nol dapat dihilangkan hingga terbentuk konfigurasi bukan segitiga, namun tanpa mengubah
kemampuan struktur dalam memikul beban rencana. Batang-batang tertentu yang tersusun
di sepanjang garis bentuk funicular untuk pembebanan yang ada merupakan transfer beban
46
eksternal ke tumpuan. Batangbatang lain adalah batang nol yang terutama berfungsi
sebagai bracing. Tinggi relatif pada struktur ini merupakan fungsi beban dan lokasinya.
c. Tinggi Rangka Batang
Penentuan tinggi optimum yang meminimumkan volume total rangka batang
umumnya dilakukan dengan proses optimasi. Proses optimasi ini membuktikan bahwa
rangka batang yang relatif tinggi terhadap bentangannya merupakan bentuk yang efisien
dibandingkan dengan rangka batang yang relatif tidak tinggi. Sudut-sudut yang dibentuk
oleh batang diagonal dengan garis horisontal pada umumnya berkisar antara 300 – 600
dimana sudut 450 biasanya merupakan sudut ideal. Berikut ini pedoman sederhana untuk
menentukan tinggi rangka batang berdasarkan pengalaman. Pedoman sederhana di bawah
ini hanya untuk pedoman awal, bukan digunakan sebagai keputusan akhir dalam desain.
d. Masalah-masalah pada Desain Elemen
Beberapa permasalahan yang umumnya timbul pada desain elemen menyangkut
faktor-faktor yang diuraikan berikut ini.
1. Beban Kritis
Pada rangka batang, setiap batang harus mampu memikul gaya maksimum (kritis) yang
mungkin terjadi. Dengan demikian, dapat saja terjadi setiap batang dirancang terhadap
kondisi pembebanan yang berbeda-beda.
2. Desain Elemen, meliputi :
Batang Tarik
Batang Tekan
Untuk batang tekan, harus diperhitungkan adanya kemungkinan keruntuhan tekuk
(buckling) yang dapat terjadi pada batang panjang yang mengalami gaya tekan. Untuk
batang tekan panjang, kapasitas pikul-beban berbanding terbalik dengan kuadrat panjang
batang. Untuk batang tekan yang relatif pendek, maka tekuk bukan merupakan masalah
sehingga luas penampang melintang hanya bergantung langsung pada besar gaya yang
terlibat dan teganagan ijin material, dan juga tidak bergantung pada panjang batang
tersebut.
47
3. Batang Berukuran Konstan dan/atau Tidak Konstan
Bila batang tepi atas dirancang sebagai batang yang menerus dan berpenampang melintang
konstan, maka harus dirancang terhadap gaya maksimum yang ada pada seluruh batang
tepi atas, sehingga penampang tersebut akan berlebihan dan tidak efisien. Agar efisien,
maka penampang konstan yang dipakai dikombinasikan dengan bagian-bagian kecil sebagai
tambahan luas penampang yang hanya dipakai pada segmen-segmen yang memerlukan.
4. Pengaruh Tekuk terhadap Pola
Ketergantungan kapasitas pikul beban suatu batang tekan pada panjangnya serta tujuan
desain agar batang tekan tersebut relatif lebih pendek seringkali mempengaruhi pola
segitiga yang digunanakan, seperti ditunjukan pada Gambar 4.7 berikut.
5. Pengaruh Tekuk Lateral pada desain batang dan susunan batang.
Jika rangka berdiri bebas seperti pada Gambar 4.8, maka ada kemungkinan struktur
tersebut akan mengalami tekuk lateral pada seluruh bagian struktur. Untuk mencegah
kondisi ini maka struktur rangka batang yang berdiri bebas dapat dihindari. Selain itu
penambahan balok transversal pada batang tepi atas dan penggunaan rangka batang ruang
juga dapat mencegah tekuk transversa.
e. Rangka Batang Bidang dan Rangka Batang Ruang
Rangka batang bidang memerlukan material lebih sedikit daripada rangka batang
tiga dimensi untuk fungsi yang sama. Dengan demikian, apabila rangka batang digunakan
sebagai elemen yang membentang satu arah, sederetan rangka batang bidang akan lebih
menguntungkan dibandingkan dengan sederetan rangka batang ruang (tiga dimensi).
Sebaliknya, konfigurasi tiga dimensi seringkali terbukti lebih efisien dibandingkan beberapa
rangka batang yang digunakan untuk membentuk sistem dua arah. Rangka batang tiga
dimensi juga terbukti lebih efisien bila dibandingkan beberapa rangka batang yang
digunakan sebagai rangka berdiri bebas (tanpa balok transversal yang menjadi penghubung
antar rangka batang di tepi atas).
48
top related