mekanika teknik … · mekanika teknik smk/mak kelas x undang-undang republik indonesia nomor 19...

MEKANIKA TEKNIK

(C2) KELAS X

Penulis :

Arum Fajar Vebrianingtyas, S.Pd

PT. KUANTUM BUKU SEJAHTERA

MEKANIKA TEKNIK

SMK/MAK Kelas X

Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2002 Tentang

Hak Cipta Pasal 72 Ketentuan Pidana Sanksi Pelanggaran.

1. Barang siapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan

perbuatan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 ayat (1) atau

Pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana masing-

masing paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling

sedikit Rp1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara

paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak

Rp5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).

2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan; memamerkan,

mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan

atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau Hak Terkait

sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana

penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling

banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

© Hak cipta dilindungi oleh undang-undang.

Dilarang menyebarluaskan dalam bentuk apapun

tanpa izin tertulis

Tata letak buku ini menggunakan program Adobe InDesign CS3, Adobe IIustrator CS3, dan Adobe

Photoshop CS3.

Font isi menggunakan Myriad Pro (10 pt)

B5 (17,6 × 25) cm

vi + 170 halaman

Penulis : Arum Fajar Vebrianingtyas, S.Pd

Editor : Tim Quantum Book

Perancang sampul : Tim Quantum Book

Perancang letak isi : Tim Quantum Book

Penata letak : Tim Quantum Book

Ilustrator : Tim Quantum Book

Tahun terbit : 2019

ISBN : 978-623-7591-01-6

Penerbit : PT. Kuantum Buku Sejahtera

Alamat : Jalan Pondok Blimbing Indah Selatan X N6 No 5 Malang - Jawa Timur

iii

Kata Pengantar

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan

anugerah-Nya, sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan buku pembelajaran untuk

SMK/MAK ini.

Buku ini ditulis sebagai salah satu sumber belajar siswa SMK/MAK kelas X untuk

mempelajari dan memperdalam materi Mekanika Teknik. Selain itu, buku ini ditulis secara

umum dalam rangka ikut serta mencerdaskan bangsa Indonesia di era perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi saat ini.

Setiap bab dalam buku ini dilengkapi dengan Kompetensi Dasar, Tujuan Pembelajaran,

Peta Konsep, Aktivitas Siswa, Info, Rangkuman, Uji Kompetensi, dan Tugas Proyek. Pembahasan

materi disajikan dengan bahasa yang lugas dan mudah kita pahami, dari pembahasan secara

umum ke pembahasan secara khusus.

Dengan demikian, buku ini diharapkan dapat menjadi teman sekaligus menjadi bacaan

yang menyenangkan bagi Anda untuk mempelajari lebih dalam tentang Mekanika Teknik

serta menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari untuk diri sendiri dan lingkungan.

Akhirnya, semoga buku pelajaran Mekanika Teknik SMK/MAK Kelas X ini bermanfaat

bagi siswa dan seluruh pembaca dalam memperoleh pengetahuan.

Selamat belajar, semoga sukses.

Penerbit

Mekanika Teknik Kelas X untuk SMK/MAKiv

Daftar Isi

Bab 1 Elemen-Elemen Struktur Bangunan ............................................................. 1

A. Elemen-Elemen Struktur ................................................................................................. 3

B. Jenis-Jenis Elemen Struktur ............................................................................................ 7

C. Klasifikasi Elemen Struktur ............................................................................................. 25

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 28

Bab 2 Faktor yang Memengaruhi Struktur Bangunan .......................................... 31

A. Faktor yang Memengaruhi Struktur Bangunan Berdasarkan Kriteria Desain dan

Pembebanan ....................................................................................................................... 33

B. Konsep Dasar Konstruksi Bangunan Tahan Gempa .............................................. 41

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 49

Bab 3 Gaya Struktur Bangunan ............................................................................... 53

A. Macam-Macam Gaya dalam Struktur Bangunan .................................................... 55

B. Menyusun Gaya dalam Struktur Bangunan ............................................................. 62

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 72

Bab 4 Gaya-Gaya Dalam (Momen, Geser dan Normal) Pada Struktur Bangunan 75

A. Gaya dan Penyusunannya ............................................................................................... 77

B. Gaya Dalam (Momen, Geser, dan Normal) pada Struktur Bangunan ............. 81

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 94

Bab 5 Keseimbangan Gaya Pada Konstruksi Balok Sederhana ............................ 97

A. Keseimbangan Gaya pada Konstruksi Balok Sederhana ..................................... 99

B. Metode Kesetimbangan Titik Simpul (Buhul) .......................................................... 108

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 111

Bab 6 Gaya Batang Pada Konstruksi Rangka Sederhana ...................................... 115

A. Gaya-Gaya Batang pada Konstruksi Rangka Sederhana...................................... 117

B. Analisis Gaya pada Rangka Batang/Truss, Metode Titik Buhul .......................... 123

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 127

Bab 7 Tegangan Balok .............................................................................................. 133

A. Tegangan-Tegangan pada Balok .................................................................................. 135

B. Menghitung Tegangan Balok ........................................................................................ 137

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 142

v

Bab 8 Kekuatan Balok Sederhana ........................................................................... 145

A. Mengevaluasi Kekuatan Balok Sederhana Berdasarkan Tegangan yang

Terjadi ..................................................................................................................................... 147

B. Pemeriksaan Kekuatan Balok Sederhana Berdasarkan Tegangan .................... 159

Uji Kompetensi .......................................................................................................................... 163

Daftar Pustaka ............................................................................................................ 167

Glosarium .................................................................................................................... 168

Indeks .......................................................................................................................... 169

Biodata Penulis ........................................................................................................... 170

Mekanika Teknik Kelas X untuk SMK/MAKvi

Elemen-Elemen Struktur Bangunan 1

Elemen-Elemen

Struktur Bangunan1BAB

3.1 Memahami elemen-elemen struktur.

4.1 Menyajikan elemen-elemen struktur.

Kompetensi Dasar

Gambar 1.1 Struktur bangunan

Sumber: https://testindo.com/articles/images/struktur%20bangunan.jpg

Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan mampu:

1. menjelaskan Pengertian elemen-elemen struktur,

2. memahami jenis-jenis elemen struktur, serta

3. menyajikan elemen-elemen struktur.

Tujuan Pembelajaran

Mekanika Teknik Kelas X untuk SMK/MAK2

Peta Konsep

Elemen-Elemen Struktur

Jenis-Jenis Elemen Struktur

Klasifikasi Elemen Struktur

Elemen-Elemen

Struktur Bangunan

Pada dunia teknik bangunan terdapat elemen-elemen struktur. Struktur adalah bagian-

bagian yang membentuk bangunan seperti pondasi, sloof, dinding, kolom, ring, kuda-kuda,

dan atap. Pada prinsipnya, elemen struktur berfungsi untuk mendukung keberadaan elemen

nonstruktur yang meliputi elemen tampak, interior, dan detail arsitektur sehingga membentuk

satu kesatuan. Setiap bagian struktur bangunan mempunyai fungsi dan peranannya masing-

masing. Kegunaan lain dari struktur bangunan, yaitu meneruskan beban bangunan dari

bagian bangunan atas menuju bagian bangunan bawah, lalu menyebarkannya ke tanah.

Perancangan struktur harus memastikan bahwa bagian-bagian sistem struktur ini sanggup

mengizinkan atau menanggung gaya gravitasi dan beban bangunan. Hal tersebut, kemudian

menyokong dan menyalurkan ke tanah dengan aman.

Struktur bangunan pada umumnya terdiri atas struktur bawah (lower structure) dan

struktur atas (upper structure). Struktur bawah (lower structure) yang dimaksud adalah

pondasi dan struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah, sedangkan yang

dimaksud dengan struktur atas (upper structure) adalah struktur bangunan yang berada di

atas permukaan tanah seperti kolom, balok, plat, tangga. Setiap komponen tersebut memiliki

fungsi yang berbeda-beda di dalam sebuah struktur.

Suatu bangunan gedung beton bertulang yang berlantai banyak sangat rawan

terhadap keruntuhan jika tidak direncanakan dengan baik. Oleh karena itu, diperlukan

suatu perencanaan struktur yang tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan

(strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan

(durability).


Materi Pembelajaran

Pada pembahasan awal kali ini kita akan membahas mengenai arti elemen struktur

serta perkembangannya dari masa ke masa. Memahami tentang elemen-elemen struktur

akan menambah wawasan Anda dalam dunia teknik bangunan.

1. Pengertian Elemen-Elemen Struktur

Dalam dunia teknik konstruksi bangunan terdapat elemen-elemen pendukung

dan pelengkap sebuah bangunan sempurna. Elemen tersebut sering disebut dengan

elemen struktur bangunan, yang diartikan sebagai sebuah alat atau bagian dari sebuah

sistem bangunan yang bekerja untuk menyalurkan beban oleh adanya bangunan di atas

tanah. Fungsi utama dari elemen-elemen struktur tersebut, yaitu memberi kekuatan dan

kekakuan yang diperlukan untuk mencegah sebuah bangunan mengalami keruntuhan

dan kerobohan. Elemen-elemen struktur bangunan ini berupa bagian bangunan yang

menyalurkan beban-beban, selanjutnya disalurkan ke bagian bawah tanah bangunan,

sehingga beban-beban tersebut akhirnya dapat di tahan. Contoh dari elemen-elemen

bangunan ini di antaranya, yaitu sebagai berikut:

a. Balok dan kolom

Pada suatu proyek bangunan, struktur yang dibentuk secara horizontal disebut

dengan balok, sedangkan struktur yang dibentuk secara vertikal disebut kolom.

Pada suatu bangunan struktur ini sangat kuat karena terbuat dari beton yang

bermutu. Balok juga sering disebut sebagai elemen lentur, yaitu memikul beban

secara transversal dari panjangnya dan mentransfer beban tersebut ke kolom. Kolom

dibebani balok secara aksial kemudian kolom mentransfer beban lagi ke tanah.

b. Dinding dan plat lantai

Sebuah bangunan pastinya mempunyai dinding, khususnya untuk rumah dan

bangunan gedung. Fungsi sebuah dinding pada bangunan selain sebagai penyekat

antar ruang juga berfungsi untuk meredam suara kebisingan, sebagai perlindungan

terhadap cuaca, serta perlidungan dari hewan buas. Pembuatan dinding tidak harus

dari batu tetapi bisa dari apa saja yang dapat menyekat ruangan satu dengan ruangan

lainnya, hal tersebut dinamakan dinding partisi.

c. Pondasi

Pada suatu konstruksi bangunan pondasi merupakan struktur paling bawah

setelah bangunan, meskipun tidak terlihat, akan tetapi fungsi dari pondasi sangat

penting. Kalau diperumpamakan pondasi ini ibarat jantung dari suatu bangunan,

jika pondasinya tidak kuat atau bahkan asal-asalan dalam pengerjaanya, maka

berakibat bangunan tersebuat tidak akan tahan lama, pastinya rubuh, begitu pula

sebaliknya.

A. Elemen-Elemen Struktur


d. Atap

Bagi suatu bangunan atap berfungsi sebagai pelindung bangunan dari panas

dan hujan, atau hal lainnya. Atap sendiri banyak macamnya ada yang atap cor, atap

genting yang dilengkapi dengan rangka, atap asbes, seng, dan lain sebagainya.

Gambar 1.2 Ilustrasi beberapa elemen struktur

Sumber: https://i1.wp.com/www.adhyaksapersada.co.id/wp-content/uploads/2019/08/

macam-elemen-struktur-e1567050621430.jpg?resize=575%2C313&ssl=1

2. Persyaratan Struktur Bangunan

Ada beberapa persyaratan bangunan yang harus dipenuhi antara lain sebagai

berikut:

a. Kekuatan (strength)

Kekuatan suatu bangunan mengandung pengertian bahwa struktur mampu

menahan seluruh beban yang ada tanpa mengalami kerusakan. Dengan demikian

diberikan batasan bahwa tegangan yang terjadi selama struktur mendukung beban,

tidak boleh melampaui satu nilai tegangan izin tertentu.

b. Kekakuan (stiffness)

Kekakuan bangunan terkait dengan deformasi bangunan (defleksi, rotasi,

dan translasi) yang dialami struktur selama mendukung beban. Dengan demikian

untuk suatu bangunan terjadinya deformasi harus dibatasi.

Kekakuan juga berhubungan dengan suatu sifat resonansi suatu struktur

terhadap adanya beban dinamik atau getaran yang ada di sekitar bangunan. Struktur

suatu bangunan harus cukup kaku untuk menghindari peristiwa resonansi.

c. Kenyamanan (comfortability) dan keindahan (aesthetic)

Agar bangunan berfungsi dengan baik dan memberikan kinerja yang tinggi

diperluan kondisi yang nyaman bagi para penggunaannya. Aspek kenyamanan

meliputi pergerakan dalam gedung, pencahayaan, suhu, aliran udara, dan lain-

lain. Sebagai sarana publik, gedung akan berada pada suatu kawasan dan terkait

dengan sarana yang lain. Dengan demikian, keindahan bangunan tidak boleh

dilupakan dalam perancangan bangunan.


d. Keawetan (durability)

Selama mendukung beban dalam masa layan yang direncanakan, struktur

atau elemen struktur akan mengalami berbagai kondisi yang dapat mengakibatkan

degradasi struktur. Kondisi lingkungan yang agresif dengan adanya kandungan

asam, garam, perbedaan suhu, dan lain-lain. Hal tersebut menyebabkan rusaknya

elemen penyusun struktur. Dengan demikian dalam perencanaan dan perancangan

harus ditentukan material yang sesuai dengan kondisi setempat.

e. Adanya sistem operasional dan perawatan (OM support system)

Kebutuhan sistem penunjung fungsi bangunan berupa sistem operasional

dan perawatan harus sudah direncanakan sejak awal. Sistem OM yang baik akan

menghasilkan gedung dengan biaya operasional rendah dan gedung akan dapat

berfungsi selama minimal memenuhi masa layan yang direncanakan. Tidak jarang

pula adanya sistem OM yang baik dapat memperpanjang masa layan bangunan.

3. Analisis Struktur Bangunan

Guna membangun suatu gedung, diperlukan perhitungan dan analisis berbagai

hal yang saling terkait dengan bekal pengetahuan sebagai berikut:

a. Analisis struktur.

b. Mekanika bahan.

c. Struktur beton bertulang.

d. Struktur baja.

e. Struktur kayu.

f. Mekanika tanah.

g. Teknik fondasi.

h. Bahan bangunan.

i. Analisis dinamik dan ilmu gempa.

j. Peraturan (standar) yang berlaku.

Pengetahuan tambahan yang diperlukan untuk meningkatkan manfaat, kenyamanan

dan fasilitas lainnya antara lain sebagai berikut:

a. Elektrikal. e. Drainasi.

b. Sanitasi. f. Pengaturan udara.

c. Teknik peenyehatan. g. Konservasi lingkungan.

d. Plumbing/perpipaan.

4. Bagian Bangunan dan Strukturnya

Secara struktural, bangunan dibagi dalam dua bagian, yaitu sebagai berikut:

a. Struktur bawah (sub structure) adalah bagian struktur yang berfungsi mendukung/

menyangga struktur atas dan menghubungkan antara keseluruhan bangunan

dengan tapak.

b. Struktur atas (upper structure) adalah bagian struktur yang berkaitan langsung

dengan fungsi bangunan (berhubungan langsung dengan ruang aktifitas

pengguna).


Berdasarkan bahan penyusun strukturnya dapat dibagi antara lain sebagai berikut:

a. Struktur beton bertulang. c. Struktur kayu.

b. Struktur baja. d. Struktur gabungan.

Berdasarkan jumlah lantai, bangunan gedung dapat dibedakan antara lain sebagai

berikut:

a. Bangunan tidak bertingkat (satu lantai/single story).

b. Bangunan bertingkat (banyak lantai/multy story).

Bagian-bagian bangunan dapat dikelompokkan menjadi dua antara lain sebagai

berikut:

a. Elemen struktural adalah bagian bangunan yang menjadikan struktur tetap kokoh

dan stabil dalam mendukung beban. Terganggunya fungsi salah satu elemen dapat

memengaruhi perilaku struktur secara keseluruhan. Termasuk elemen struktural

adalah kolom, balok, pondasi, rangka atap, dan dinding geser.

b. Elemen nonstruktural adalah bagian bangunan yang tidak terkait secara langsung

dengan kekuatan struktur bangunan dan menjadi beban bagi elemen struktural.

Biasanya elemen nonstruktural mengalami kerusakan yang lebih awal dan

mengalami perbaikan/pengantian. Termasuk elemen nonstruktural adalah lantai,

dinding, penutup atap, dan tangga.

5. Pembebanan pada Bangunan

Beban-beban yang harus diperhitungkan dalam suatu struktur bangunan gedung

adalah sebagai berikut:

a. Beban mati (berat bagian-bagian bangunan)

Beban ini otomatis ada dalam setiap struktur dan arahnya sesuai dengan

gravitasi. Keberadaan beban ini adalah tetap selama bangunan tersebut ada.

b. Beban hidup

Beban ini muncul karena pemanfaatan struktur bangunan susai dengan fungsinya.

Contoh beban hidup adalah beban orang, mesin-mesin, dan barang lainnya.

c. Beban sementara

Disebut beban sementara karena keberadaanya tidak menerus dan tidak dapat

diprediksi waktu kehadirannya. Termasuk beban sementara adalah beban angin

dan beban gempa.

Beban-beban yang harus didukung oleh struktur bangunan memiliki arah yang

bervariasi.

a. Arah gravitasi

Beban mati dan beban hidup biasanya akan memiliki arah sesuai dengan

gravitasi.

b. Arah menyudut

Beban dengan arah yang menyudut biasanya ditimbulkan oleh beban angin

pada rangka atap.


c. Arah horisontal

Beban angin dapat juga mempunyai arah horisontal, yaitu mengenai bagian

dinding bangunan. Selain gaya angin, gaya gempa juga membebani struktur

bangunan dalam arah horisontal.

Beban angin dan beban hidup di atap didukung oleh struktur rangka atap.

Beban dari struktur rangka atap diterima oleh struktur rangka bangunan. Beban

dari lantai diterima oleh plat lantai, diteruskan oleh balok-balok dan kemudian

dilimpahkan kepada struktur rangka dengan sistem struktur tertentu.

Dengan mekanisme tertentu pula beban dari rangka struktur atas diteruskan ke sub

structure/pondasi. Beban pondasi dipikul oleh tanah tempat bangunan berdiri. Tanah

harus cukup kuat memikul beban, yaitu tegangan izin tanah yang ada tidak sampai

terlampaui karena adanya beban dari pondasi.

B. Jenis-Jenis Elemen Struktur

Berikut ini akan dipaparkan mengenai berbagai jenis elemen struktur pada bangunan

satu persatu, di antaranya sebagai berikut:

1. Balok

Balok itu sangat penting dalam bangunan supaya menjadi kokoh dan kuat. Balok

sendiri berupa sebuah bagian dari struktural bangunan yang kaku dan dirancang

untuk menanggung dan mentransfer beban menuju elemen-elemen kolom penopang.

Berkaitan dengan hal tersebut, terdapat, ring balok yang fungsinya sebagai pengikat

kolom supaya tetap bersatu padu mempertahankan bentuk dan posisinya semula

apabila terjadi pergerakan. Guna membuat ring balok digunakan bahan yang sama

dengan kolomnya supaya hubungan ring balok dengan kolom yang bersifat kaku tidak

mudah berubah bentuk karena pola gaya yang tidak seragam dapat mengakibatkan

balok melengkung atau defleksi sehingga harus ditahan dengan kekuatan internal

material.

Gambar 1.3 Balok pada bangunan

Sumber: https://2.bp.blogspot.com/-Us4masdni_A/Wd39M0Bn-9I/AAAAAAAABhE/_

QEg42ym4e4aG3N4gYN_EygUZ0x-ux3xwCK4BGAYYCw/s500/z2.jpg


Balok dapat dibagi menjadi beberapa jenis, di antaranya sebagai berikut:

a. Jenis balok berdasarkan bahan

Menurut bahan yang digunakan, balok dibagi menjadi beberapa jenis

di antaranya sebagai berikut:

1) Balok kayu

Balok kayu adalah sejenis balok yang terbuat dari bahan kayu fungsinya

menopang papan atau dek struktural. Perlu Anda pahami bahwasanya ada

beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan balok kayu. Balok

kayu untuk bangunan, yaitu jenis kayu, kualitas struktural, modulus elastisitas,

nilai tegangan tekuk, serta nilai tegangan geser yang diizinkan dan defleksi

minimal yang diizinkan untuk penggunaan tertentu. Selain itu juga perlu

memperhatikan perihal kondisi pembebanan yang akurat dan jenis koneksi

yang dipakai.

Balok kayu yang dipakai dalam bangunan dibagi menjadi beberapa jenis, di

antaranya sebagai berikut:

a) Balok kayu berserat parallel

Jenis balok berserat paralel ini berupa

Gambar 1.4 Balok kayu berserat parallel

S u m b e r : h t t p s : / / p i x a b a y. c o m / p -

1904101/?no_redirect

kayu struktural yang dibuat dengan

mengikat serat-serat panjang kayu

dengan memanfaatkan suhu panas dan

tekanan. Sistem kerja panas dan tekanan

menggunakan adhesif kedap air. Kayu

berserat paralel biasanya digunakan

sebagai balok dan kolom pada konstruksi

kolom-balok dan balok, header, serta

lintel pada konstruksi rangka ringan.

b) Balok kayu laminasi lem

Jenis balok kayu berlaminasi lem ini

berupa kayu yang dibuat dengan

Gambar 1.5 Balok kayu laminasi lem

Sumber: Sumber: http://imagenes.

cordobavende.com/medianas/ee5c5

b277e7684bee4e276870e3505f0.jpg

melaminasi kayu kualitas tegang (stress

grade) dengan bahan adhesif di bawah

kondisi yang terkontrol. Kayu laminasi

lem ini keunggulannya memiliki batas

tegangan yang lebih besar, penampilan

yang lebih menarik, dan ketersediaan

bentuk penampang yang beragam

daripada balok kayu biasa. Jenis balok

kayu laminasi lemini juga bisa dapat

disatukan memakai sambungan scarf

dan finger sesuai panjang yang diinginkan, atau dilem ujung-ujungnya

untuk lebar atau kedalaman yang lebih besar.


c) Balok kayu veneer berlaminasi

Jenis balok kayu veneer berlaminasi ini wujudnya berupa produk kayu

yang dibuat dengan mengikat lapisan tripleks secara bersama dengan

memanfaatkan suhu panas dan tekanan memakai bahan adhesif kedap

air. Hasil dari pembuatan kayu veneer berlaminasi ini biasanya mempunyai

urat serat kayu arah longitudinal yang seragam dan menghasilkan produk

yang kuat ketika ujungnya dibebani sebagai balok atau permukaannya

dibebani sebagai papan. Dalam pekerjaan bangunan jenis kayu veneer

berlaminasi ini dipakai sebagai header dan balok.

Gambar 1.6 Balok kayu veneer berlaminasi

Sumber: https://www.scribd.com/document/371472344/Balok-Kayu-Veneer-

Berlaminasi

2) Balok baja

Balok baja pada umumnya memiliki bermacam-macam struktur dalam bentuk

rangka. Balok baja ini dipakai untuk bangunan satu lantai, juga dipakai untuk

gedung bertingkat tinggi atau gedung pencakar langit. Seputar pengerjaan

struktur menggunakan baja tidak dapat dikerjakan di lokasi. Oleh karena itu,

biasanya baja dibentuk, dipotong, maupun dilubangi dalam pabrik sesuai

desain yang telah ditentukan. Balok baja sangat cocok sebagai konstruksi

tahan api, tetapi sebelumnya harus dilapisi pelapis anti api karena baja dapat

kehilangan kekuatan ketika dipanaskan.

Gambar 1.7 Balok baja

Sumber: https://i0.wp.com/sipilpedia.com/wp-content/uploads/2017/05/

Hubungan-Balok-Kolom-Baja-Yang-Buruk-4.jpg?fit=960%2C540&ssl=1

3) Balok beton

Balok beton wujudnya berupa sebuah pelat beton yang dicor di tempat

dan dikategorikan menurut bentangan dan bentuk cetakannya. Balok beton

ini biasanya karakteristik utama, yaitu lentur. Dengan sifat tersebut, balok


merupakan elemen bangunan yang dapat diandalkan untuk menangani

gaya geser dan momen lentur. Pendirian konstruksi balok pada bangunan

umumnya mengadopsi konstruksi balok beton bertulang.

Gambar 1.8 Balok beton

Sumber: https://www.ebangun.com/uploads/blog/Beton_single_blog.jpg

b. Jenis balok berdasarkan fungsi

Menurut fungsinya balok dibagi menjadi beberapa jenis di antaranya sebagai

berikut:

1) Balok sederhana

Balok sederhana, yaitu jenis balok sederhana yang posisinya bertumpu

pada kolom diujung-ujungnya, dengan satu ujung bebas berotasi dan tidak

memiliki momen tahan. Seperti struktur statis lainnya, nilai dari semua reaksi,

pergeseran dan momen untuk balok sederhana adalah tidak tergantung

bentuk penampang dan materialnya.

Gambar 1.9 Balok sederhana

Sumber: http://www.arsigraf.com/2017/10/pengertian-balok-dalam-bangunan-

dan.html

2) Kantilever

Kantilever, yaitu jenis balok yang diproyeksikan atau struktur kaku lainnya

didukung hanya pada satu ujung tetap.

Gambar 1.10 Balok kantilever


dan.html


3) Balok teritisan

Balok teritisan, yaitu jenis balok yang yang memanjang melewati salah satu kolom

tumpuannya.

4) Balok dengan ujung-ujung tetap

Balok dengan ujung-ujung tetap, yaitu jenis balok yang ujung-ujungnya tetap

atau dengan kata lain dikaitkan kuat. Jenis balok ini dibuat untuk menahan

translasi dan rotasi. Pada umumnya ujung-ujung dari balok ini dikunci sedemikian

kuat sehingga tidak bergerak ataupun bertotasi karena momen.

Gambar 1.11 Balok dengan ujung-ujung tetap


dan.html

5) Bentangan tersuspensi

Bentangan tersuspensi, yaitu jenis balok sederhana yang ditopang oleh teristisan

dari dua bentang dengan konstruksi sambungan pin pada momen nol.

6) Balok kontinu

Balok kontinu, yaitu jenis balok memanjang secara menerus melewati lebih

dari dua kolom tumpuan untuk menghasilkan kekakuan yang lebih besar

dan momen yang lebih kecil dari serangkaian balok tidak menerus dengan

panjang dan beban yang sama.

Gambar 1.12 Balok menerus atau kontinu

Sumber: http://www.arsigraf.com/2017/10/pengertian-balok-dalam-

bangunan-dan.html

2. Kolom

Gambar di samping adalah contoh kolom pada

Gambar 1.13 Kolom bangunan

Sumber: https://3.bp.blogspot.com/

-hRT6H65c-lQ/ViQ6HhS6URI/AAAAAA

AAA5k/Vuf6wczfKIw/s1600/kolom.jpg

bangunan. Lalu apa itu kolom pada bangunan? Kolom

itu wujudnya berupa sebuah batang tekan vertikal dari

rangka struktur yang memikul beban dari balok. Kolom

termasuk suatu elemen struktur tekan yang memegang

peranan penting dari suatu bangunan. Sebagai

perumpamaan, tubuh kita ditopang oleh rangka.

Rangka tubuh itulah yang merupakan kolom dalam

struktur bangunan. Kolom termasuk struktur utama

untuk meneruskan berat bangunan dan berat beban

yang ditopang bangunan (manusia dan barang-barang),

serta beban hembusan angin.


Kolom ini salah satu bagian penting bangunan dikarenakan harus menopang beban

bangunan, yaitu atap. Dengan adanya kolom ini beban kemudian didistribusikan ke

pondasi lalu ke permukaan tanah di bawahnya. Jadi, sebuah bangunan akan aman dari

kerusakan bila besar dan jenis pondasinya sesuai dengan perhitungan. Kolom dapat

dibagi menjadi tiga jenis antara lain sebagai berikut:

Tabel 1.1 Jenis kolom

No. Jenis Kolom Penjelasan

1. Kolom

menggunakan

pengikat

sengkang

lateral

Berupa kolom beton bertulang dengan batang tulangan

pokok memanjang. Kolom ini pada jarak spasi tertentu diikat

dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini

berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang

agar tetap kokoh pada tempatnya.

2. Kolom

menggunakan

pengikat spiral

Berupa kolom yang mempunyai bentuk sama dengan kolom

pengikat. Akan tetapi, pengikat tulangan pokok memanjang

yang digunakan ialah tulangan spiral yang dililitkan keliling

membentuk heliks menerus pada sepanjang kolom.

Tulangan spiral berfungsi memberi kemampuan kolom

untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh.

Dengan begitu kolom spiral mampu mencegah terjadinya

kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi

momen dan tegangan terwujud.

3. Struktur kolom

komposit

Berupa komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah

memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan

atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.

Ketiga jenis kolom tersebut ditunjukkan gambar berikut ini.

Gambar 1.14 Jenis kolom

Sumber: https://www.scribd.com/document/371562464/Jenis-kolom

Tulangan pokok

memanjang

Pipa baja

Penampang

SpiralSengkang

Penampang

Pengikat spiral

Pengikat sengkang

Gelagar baja

Pada bangunan sederhana, bentuk kolom dibedakan menjadi dua jenis antara lain

sebagai berikut:


a. Kolom utama

Kolom utama adalah sebuah kolom

Gambar 1.15 Kolom utama

Sumber: http://www.struktur-rumah.com/2008/07/

kolom-beton-utama-praktis.html

pada bangunan yang dibuat dengan

fungsi sebagai penopang beban utama

yang berada di atasnya. Pada bangunan

rumah tinggal lantai satu, disarankan jarak

kolom utama adalah 3,5 meter, supaya

dimensi balok untuk menompang lantai

tidak tidak begitu besar. Apabila jarak

antara kolom dibuat lebih dari 3,5 meter,

maka struktur bangunan harus dihitung.

Berbeda dengan rumah tinggal

lantai satu, untuk bangunan rumah

tinggal lantai dua dimensi kolom utama

biasanya memakai ukuran 20/20, dengan

tulangan pokok 8 d 12 mm (maksudnya

besi beton berdiameter 12 mm berjumlah

8 buah), dan begel d 8–10 cm (8 – 10 cm

maksudnya begel diameter 8 dengan jarak

10 cm).

b. Kolom praktis

Kolom praktis adalah sebuah kolom

Gambar 1.16 Kolom praktis

Sumber: http://www.struktur-rumah.com/2008/07/

kolom-beton-utama-praktis.html

pada bangunan yang dibuat dengan

fungsi membantu kolom utama. Selain itu

kolom praktis juga difungsikan sebagai

pengikat dinding supaya dinding stabil.

Jarak kolom praktis maksimum 3,5 meter,

atau pada pertemuan pasangan bata

(sudut-sudut). Kolom praktis disarankan

berdimensi 15/15 dengan tulangan beton

4 d 10 begel d 8–20.

3. Rangka

Rangka bangunan, yaitu sebuah bagian

dari bangunan yang merupakan struktur

utama pendukung berat bangunan dan beban

luar yang bekerja padanya. Rangka bangunan

fungsinya untuk meneruskan beban vertikal

maupun beban horizontal, baik berupa beban

tetap, beban manusia dan barang, maupun

beban gempa dan angin ke tanah. Rangka bangunan sendiri ada banyak macam atau

jenisnya, di antaranya sebagai berikut:


a. Rangka baja

Setelah diketemukan baja,

Gambar 1.17 Struktur rangka baja

S u m b e r : h t t p : / / w w w. t t m i s s i o n s . c o m / w p - c o n t e n t /

uploads/2017/08/steel-home-e1502740620131.jpg

dalam dunia bangunan mengalami

perubahan yang signifikan. Baja

digunakan dalam pembuatan

bangunan dik arenak an baja

m e r u p a k a n b a h a n m a te r i a l

bangunan yang sangat kuat.

Selain kuat, baja yang dipakai

sebagai rangka yang memiliki

keunggulan lain sebagai berikut:

1) Sangat fleksibelitas dibanding

struktur rangka beton.

2) Rangka baja dapat dibengkokan

tanpa membuatnya patah.

3) Bangunan struktur baja mempunyai toleransi lenturan yang baik bila terjadi

dorongan akibat terpaan angin kencang maupun goyangan akibat gempa.

4) Rangka baja sangat elastisitas, maksudnya yakni ketika terbebani oleh gaya

yang besar maka ia tidak akan langsung patah/retak tetapi secara perlahan

menjadi bengkok terlebih dahulu.

Pemakaian rangka baja dalam bangunan juga memiliki beberapa kekurangan,


1) Tidak tahan pada panas temperatur tinggi.

2) Mempunyai masalah dengan korosi, kelembaban, dan lingkungan lautan.

b. Rangka beton bertulang

Pada zaman modern saat ini rangka beton

Gambar 1.18 Rangka beton bertulang

Sumber: http://imagebali.net/images/

artikel/382.jpg

bertulang sudah banyak dipakai dalam pembuatan

berbagai macam bangunan. Rangka beton

bertulang dalam konstruksi bangunan memiliki

kelebihan, di antaranya sebagai berikut:

1) Sangat cocok dan baik dalam menahan

beban sangat tinggi.

2) Dapat dengan mudah dibentuk sesuai

kebutuhan.

3) Keawetan dan ketahanannya terhadap api

lebih baik dibandingkan struktur baja.

Selain mempunyai banyak kelebihan, rangka

beton bertulang juga mempunyai kekurangan.

Kekurangan rangka beton, yaitu kuat tekan

beton tidak sama atau bervariasi karena pengaruh jenis, kualitas, dan komposisi

material pembentuknya (agregat, semen, dan air), serta cara pengerjaannya.

Oleh karena itu, kontrol kualitas beton sangat diperhatikan baik dalam proses

pengadukannya, pengecorannya, dan perawatan setelah dicor.


c. Rangka kayu

Rangka kayu pada umumnya digunakanpada bangunan yang kecil dan

menengah tidak terlalu besar, seperti pembuatan perumahan penduduk, rumah

adat, dan lain sebagainya. Pada saat ini, pemakaian rangka kayu lebih ditujukan

sebagai bahan bangunan karena untuk memperoleh aspek estetika atau seni

dan keindahan mengingat harga kayu yang makin mahal dan keberadaan kayu

makin langka. Pada umumnya pemakaian rnagka kayu banyak digunakan untuk

pembuatan rumah dengan sistem knock-down.

Gambar 1.19 Struktur rangka kayu

Sumber: https://www.scribd.com/document/371475707/Gambar-Struktur-Rangka-

Kayu

d. Rangka bambu

Pada pembuatan bangunan khususnya

Gambar 1.20 Rangka bambu

Sumber: http://majalahasri.com/wp-content/

uploads/2016/03/IMG_2258.jpg

rangka atap, saat ni masih banyak yang memaka

bambu. Pemakaian bambu untuk rangka

bangunan ini disebabkan karena keberadaan

bambu saat ini masih mudah ditemukan. Oleh

karena itu, bambu cukup menarik dijadikan

sebagai bahan alternatif untuk material

bangunan. Selain murah, bambu juga

mempunyai sifat mekanis yang sangat baik

terutama kuat tariknya. Bahkan, saat ini para ahli

teknik bangunan terus melakukan penelitian

terhadap penggunaan bambu sebagai tulangan

beton.

Dalam pemakaian bambu sebagai bagian

bangunan juga memiliki kelemahan, yaitu

sebagai berikut:

1) Bambu mempunyai sifat mudah lapuk dan menyusut sehingga daya lekatnya

dengan beton dapat berkurang.

2) Tidak meratanya kekuatan bambu di ruas bawah dengan ruas atas, diameter

bambu yang bervariasi tergantung jenis bambu.

Karena bambu mudah lapuk maka teknik pengawetan bambu perlu mendapat

perhatian khusus jika ingin menggunakan bambu sebagai bahan bangunan.


4. Rangka Batang

Rangka batang adalah suatu struktur rangka yang digunakan dalam bangunan

dengan rangkaian batang-batang berbentuk segitiga. Pada dasarnya rangka batang

terbuat dari material kayu, baja, aluminium, dan sebagainya. Pada struktur rangka

batang, dipilih bentuk segitiga karena bentuk segitiga adalah suatu bentuk yang stabil,

tidak mudah berubah.

Pada struktur rangka batang yang 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, di mana sudut

antara dua batangnya berubah sangat besar. Adapun jenis rangka batang disajikan

berikut disertai dengan gambarnya.

Tabel 1.2 Jenis rangka batang

No. Jenis Rangka Batang Gambar

1. Studio

2. Polynesian

3. Inverted

4. Flat

5. Bowstring


6. Attic

7. Regullar

8. Scissors

9. Cambered

10. Dual pitch

11. Mono pitch

12. Gambrel

13. Cathedral

Pada rangka batang gaya eksternal menimbulkan gaya pada batang-batang pada

struktur stabil. Gaya-gaya tersebut merupakan gaya tarik dan tekan murni. Lentur

(bending) tidak akan terjadi selama gaya eksternal berada pada titik simpul. Apabila


susunan segitiga dari batang-batang merupakan 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 tersebut.

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 mengandung pengertian 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 pula tegangan lentur pada batang itu sehingga desain batang

sangat rumit dan tingkat efisiensi menyeluruh pada batang menurun.

a. Konstruksi rangka batang tunggal

Konstruksi rangka batang jenis ini memiliki pola bentuk jika setiap batang

atau setiap segitiga penyusunannya mempunyai kedudukan yang setingkat, atau

konstruksi terdiri dari atas satu kesatuan yang sama (setara). Gambar konstruksi

rangka batang tunggal ditunjukkan gambar berikut.

Gambar 1.21 Konstruksi rangka batang tunggal

Sumber: https://www.slideserve.com/kamuzu/tks-4008-analisis-struktur-i

b. Konstruksi rangka batang ganda

Konstruksi rangka batang jenis ini memilliki pola bentuk jika setiap batang

atau setiap segitiga penyusunnya setingkat kedudukannya. Akan tetapi konstruksi

terdiri atas dua buah kesatuan konstruksi yang setara. Gambar konstruksi rangka

batang ganda ditunjukkan gambar berikut.

Gambar 1.22 Konstruksi rangka batang ganda

aSumber: https://www.slideserve.com/kamuzu/tks-4008-analisis-struktur-i


c. Konstruksi rangka batang tersusun

Konstruksi rangka batang jenis ini memiliki pola bentuk jika kedudukan

batang atau segitiga penyusun konstruksi ada beda tingkatannya, dengan kata

lain, konstruksi terdiri atas konstruksi anak dan konstruksi induk. Dapat dilihat

pada gambar ilustrasi di bawah, segitiga ABC merupakan segitiga konstruksi

induk, sedangkan segitiga ADE merupakan segitiga konstruksi anak. Contohnya

ditunjukkan gambar berikut.

Gambar 1.23 Konstruksi rangka batang tersusun

Sumber: https://www.slideserve.com/kamuzu/tks-4008-analisis-struktur-i

Kontruksi rangka batang pada umumnya berbentuk segitiga. Hal ini mempunyai

beberapa alasan antara lain sebagai berikut:

1) Bentuk segitiga merupakan bentuk yang paling stabil (statis).

2) Bentuk segitiga tidak menimbulkan tegangan di dalam batang meskipun ada

kesalahan ukuran dalam pelaksanaannya.

3) Bentuk segitiga merupakan bentuk yang paling menyatu dibandingkan dengan

bentuk yang lain.

4) Dalam bentuk segitiga, perubahan tempat akibat adanya gaya luar menjadi

lebih kecil daripada bentuk yang lain.

5. Kubah dan Cangkang Bola

Dalam struktur bangunan kubah dan

Gambar 1.24 Kubah dan cangkang bola

S u m b e r : h t t p s : / / w w w . s c r i b d . c o m /

presentation/339776892/Elemen-Elemen-Struktur-

Bangunan

cangkang bola merupakan bentuk struktur

berkelengkungan ganda. Bentuk kubah dan

cangkang dapat dipandang sebagai bentuk

lengkungan yang diputar. Umumnya

dibentuk dari material kaku seperti beton

bertulang, tetapi dapat pula dibuat dari

tumpukan bata. Kubah dan cangkang bola

adalah struktur yang sangat efisien yang

digunakan pada bentang besar, dengan

penggunaan material yang relatif sedikit.

Struktur bantuk kubah dapat juga dibuat

dari elemen-elemen garis, kaku, pendek

dengan pola yang berulang, contohnya

adalah kubah geodesik.


Cangkang merupakan bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta

memiliki permukaan lengkung. Permukaan cangkang memiliki bentuk sembarang.

Bentuk yang umum, yaitu permukaan yang berasal dari berikut ini.

a. Kurva yang diputar terhadap satu sumbu, misalnya permukaan bola, kerucut, elips,

dan parabola.

b. Permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva bidang di

atas kurva bidang lainnya, misalnya permukaan bola eliptik dan silindris.

c. Permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan dua ujung segmen garis pada

dua kurva bidang, misalnya permukaan bentuk hiperbolik parabolid dan konoid.

Bentuk cangkang tidak selalu memenuhi persamaan matematis sederhana. Segala

bentuk cangkang bisa saja digunakan untuk suatu struktur. Beban-beban yang bekerja

pada cangkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser, tarik, dan

tekan pada arah dalam bidang permukaan tersebut. Tipisnya permukaan cangkang

menyebabkan tidak adanya tahan momen yang berarti Struktur cangkang tipis

khusunya cocok digunakan untuk memikul beban merata pada atap gedung. Struktur

ini tidak cocok untuk memikul beban terpusat. Struktur cangkang selalu memerlukan

penggunaan cincin tarik pada tumpuannya. Struktur cangkang memikul beban dalam

bidang (terutama dengan cara tarik dan tekan). Struktur cangkang bisa sangat tipis dan

memiliki bentang yang relatif besar. Perbandingan bentang tebal hanya digunakan

sebesar 400–500 (misalnya tebal 3 inci bisa saja digunakan untuk kubah yang berbentang

30 sampai 38 meter. Cangkang ini terbilang sangat tipsi.

Cangkang setipis ini menggunakan material yang baru dikembangkan, misalnya beton

bertulang yang didesain khusus untuk membuat permukaan cangkang. Bentuk-bentuk tiga

dimensi lain, misalnya kubah pasangan (bata). Kubah pasangan memiliki ketebalan yang

lebih besar dan tidak bisa dikelompokkan sebagai struktur karena hanya memikul tegangan

dalam bidang. Pada struktur tebal seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.

Bentuk tiga dimensi juga dibuat dari batang-batang kaku dan pendek. Struktur

seperti ini pada hakikatnya merupakan struktur cangkang karena perilaku strukturalnya

bisa dikatakan sama dengan permukaan cangkang menerus, tetapi tegangannya tidak

lagi menerus seperti pada permukaan cangkang, melainkan terpusat pada setiap

batang. Struktur demikian baru pertama kali digunakan pada awal abad XIX, misalnya

kubah Schewedler, yang terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tidak teratur. Kubah

ini diperkenalkan pertama kali oleh Schwedler di Berlin pada tahun 1863, pada saat

ia mendesain kubah dengan bentang 132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah

menggunakan batang-batang yang diletakkan pada kurva yang dibentuk oleh garis

membujur dan melintang dari suatu permukaan putar. Banyak kubah besar di dunia

ini yang menggunakan cara demikian.

6. Pelengkung

Dalam bidang teknik bangunan pelengkung berupa sebuah struktur yang dibentuk

dari elemen garis yang melengkung dan membentang antara dua titik, membentuk

busur. Struktur ini membentang suatu ruang sekaligus menopang beban. Struktur ini

umumnya terdiri atas potongan-potongan kecil yang mempertahankan posisinya akibat

adanya pembebanan.


Berdasarkan catatan sejarah dalam

Gambar 1.25 Pelengkung

S u m b e r : h t t p s : / / w w w. s c r i b d. co m / p re s e n t a t i o n /

339776892/Elemen-Elemen-Struktur-Bangunan

bidang teknik bangunan, pelengkung

muncul pertama kali pada milenium ke-2

SM (Sebelum Masehi) di Mesopotamia dalam

bentuk struktur bata. Penggunaan yang

makin luas dan sistematik dimulai oleh

K e k a i s a r a n R o m a w i y a n g m u l a i

menggunakannya untuk berbagai macam

keperluan dalam arsitektur Romawi, seperti

akuaduk, koloseum, dan bangunan lainnya.

Pada umumnya, sebuah pelengkung

memerlukan semua bagian-bagiannya agar dapat berdiri kokoh. Hal ini menimbulkan

pertanyaan mengenai bagaimanakah cara membangun pelengkung satu per satu

menyusun dari bagian-bagiannya. Sebagai jawaban atas pertanyaan tersebut, yaitu

membangun kerangka (biasanya terbuat dari kayu) yang mengikuti bentuk luar

pelengkung di bagian bawahnya. Setelah struktur batu tersusun dan menopang

bebannya sendiri, barulah kerangka kayu dapat dilepas.

Berikut contoh berbagai jenis pelengkung menurut bentuknya berdasarkan

pengembangannya.

Tabel 1.3 Jenis pelengkung menurut bentuknya

No. Jenis Pelengkung menurut Bentuknya Gambar

1. Pelengkung lingkar atau semi sirkuler

2. Pelengkung segmental

3. Pelengkung tak setara

4. Pelengkung lancet


5. Pelengkung bahu datar

6. Pelengkung daun semanggi

7. Pelengkung tapal kuda

8. Pelengkung tiga tengah

9. Pelengkung infleksi

10. Pelengkung ogee

11. Pelengkung segitiga


12. Pelengkung tudor

13. Pelengkung parabola

14. Pelengkung elips

7. Cangkang Silindrikal dan Terowongan

Bentuk bangunan memiliki banyak

Gambar 1.26 Cangkang Silindrikal dan Terowongan

S u m b e r : h t t p s : / / w w w. s c r i b d. c o m / p r e s e n t a t i o n

/339776892/Elemen-Elemen-Struktur-Bangunan

macamnya, salah satunya yang berbentuk

terowongan. Pada dasarnya cangkang

silindrikal dan terowongan merupakan jenis

struktur pelat satu kelengkungan. Struktur

cangkang mempunyai bentang longitudinal

dan kelengkungannya tegak lurus terhadap

diameter bentang. Struktur cangkang yang

cukup panjang akan berperilaku sebagai

balok dengan penampang melintang berupa

kelengkungannya. Bentuk struktur cangkang

ini harus terbuat dari material kaku seperti beton bertulang atau baja, sedangkan

terowongan merupakan struktur berpelengkung tunggal yang membentang pada arah

transversal. Terowongan dapat dipandang sebagai pelengkung menerus.

8. Kabel

Pada dunia rancang bangun sebuah bangunan, kabel merupakan elemen struktur

yang sangat fleksibel. Bentuk struktur kabel tergantung dari basar dan perilaku beban

yang bekerja padanya. Struktur kabel yang ditarik pada kedua ujungnya, berbentuk lurus

disebut tierod. Jika pada bentangan kabel terdapat beban titik eksternal maka bentuk

kabel akan berupa segmen-segmen garis. Jika beban yang dipikul adalah beban terbagi

merata, maka kabel akan berbentuk lengkungan, sedangkan berat sendiri struktur kabel

akan menyebabkan bentuk lengkung yang disebut catenary-curve.


Perlu Anda pahami bahwa konstruksi

Gambar 1.27 Struktur bangunan berupa kabel

S u m b e r : h t t p s : / / w w w. s c r i b d. co m / p re s e n t a t i o n /


kabel sudah dipakai oleh para teknisi zaman

dahulu, seperti untuk membangun jembatan

g a nt u n g d i m a n a g aya - g aya t a r i k

menggunakan tali. Setelah orang mengenal

baja, maka baja digunakan sebagai

gantungan pada jembatan. Pada awal

penggunaan baja masih terkendala dengan

korosi akibat karat. Akan tetapi sekarang

sudah ditemukan bahan baja yang anti karat.

Struktur kabel dalam bangunan mempunyai

keunggulan antara lain sebagai berikut:

a. Memberikan efisiensi ruang lebih besar.

b. Memiliki faktor keamanan terhadap api lebih baik dibandingkan struktur tradisonal

yang sering runtuh oleh pembengkokan elemen tekan di bawah temperatur tinggi.

Kabel baja lebih dapat menjaga konstruksi dari temperatur tinggi dalam jangka

waktu lebih panjang, sehingga mengurangi risiko kehancuran.

c. Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan

diri pada kondisi keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti

dari tegangan.

d. Cocok untuk bangunan bersifat permanen.

e. Elemen kabel merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup

permukaan yang luas.

f. Ringan, meminimalisasi beban sebuah konstruksi.

g. Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan

meter mengungguli semua sistem lain.

Kekurangan struktur kabel terlihat pada pembebanan. Pembebanan yang

berbahaya untuk struktur kabel, yaitu getaran. Struktur ini dapat bertahan dengan

sempuna terhadap gaya tarik dan tidak mempunyai kemantapan yang disebabkan oleh

pembengkokan, tetapi struktur dapat bergetar dan dapat mengakibatkan robohnya

bangunan.

9. Membran, Tenda, dan Jaring

Membran wujudnya berupa lembaran

Gambar 1.28 Membran tenda dan jaring

Sumber: https://www.scribd.com/presentation/


tipis dan fleksibel, sedangkan tenda biasanya

dibentuk dari permukaan membran. Bentuk

strukturnya dapat berbentuk sederhana

maupun kompleks dengan menggunakan

membran-membran. Adapun permukaan

dengan kelengkungan ganda seper ti

permukaan bola, atau permukaan aktual harus

tersusun dari segmen-segmen yang jauh lebih

kecil karena umumnya membran hanya

tersedia dalam bentuk lembaran-lembaran


datar. Membran fleksibel yang dipakai pada permukaan dengan menggantungkan

pada sisi cembung berarah ke bawah, atau jika berarah keatas harus ditambahkan

mekanisme tertentu agar bentuknya dapat tetap. Mekanisme lain adalah dengan

menarik membran agar mempunyai bentuk tertentu. Jaring adalah permukaan tiga

dimensi yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang.

10. Dinding dan Pelat

Pada teknik bangunan elemen

struktur berupa dinding dan pelat sangat

berpengaruh di dalamnya. Pada umumnya

dinding dan pelat datar berupa sebuah

struktur kaku pembentuk permukaan

suatu dinding pemikul beban. Jika dikaji

dan dianalisis pelat datar dan dinding

mampu memikul beban baik beban yang

bekerja dari arah vertikal maupun arah

horizontal. Kekuatan terhadap beban

dalam arah tegak lurus menjadi sangat

terbatas apabila struktur dinding terbuat

dari material kecil.

Adapun cara melenturkan dan meneruskan ke tumpuan menggunakan struktur

pelat datar secara horizontal, struktur pelat dibuat dari beton bertulang maupun

baja. Pelat horizontal dapat dibuat dengan pola susunan elemen garis yang kaku

dan pendek, sedangkan bentuk segitiga tiga demensi digunakan untuk memperoleh

kekakuan yang lebih baik.

C. Klasifikasi Elemen Struktur

Bagi Anda yang ingin menekuni dunia teknik bangunan sangat penting untuk memahami

klasifikasi elemen struktur bangunan. Pengklasifikasian elemen struktur bangunan pada

umumnya didasarkan pada bentuk dan sifat fisik dasar dari suatu konstruksi bangunan.

1. Klasifikasi struktur berdasarkan material pembentuknya

Menurut material pembentuknya struktur diklasifikasikani menjadi beberapa jenis,


Tabel 1.4 Struktur menurut material pembentuk

No.Struktur menurut

Material PembentukPenjelasan

1. Struktur baja Merupakan struktur bangunan yang terbuat dari baja

2. Struktur beton Merupakan struktur bangunan yang terbuat dari beton

3. Struktur kayu Merupakan struktur bangunan yang terbuat dari kayu

Gambar 1.29 Dinding dan pelat

S u m b e r : h t t p s : / / w w w. s c r i b d. c o m / p r e s e n t a t i o n

/339776892/Elemen-Elemen-Struktur-Bangunan


2. Klasifikasi Struktur Berdasarkan Geometri atau Bentuk Dasarnya

Menurut geometri atau bentuk dasarnya struktur diklasifikasikan dibagi menjadi

beberapa jenis, di antaranya sebagai berikut:

a. Elemen garis

Pada dunia bangunan terdapat

Gambar 1.30 Elemen garis

S u m b e r : h t t p s : / / w w w. s c r i b d. c o m / p r e s e n t a t i o n /


elemen garis, jenis elemen garis

umumnya tersusun oleh garis. Elemen

garis merupakan klasifikasi elemen

yang langsung dan panjang dengan

potongan melintangnya lebih kecil

dibandingkan ukuran panjangnya.

Elemen garis dibagi menjadi dua, yaitu

elemen garis lurus dan elemen garis

lengkung.

b. Elemen permukaan

Elemen permukaan ini merupakan

Gambar 1.31 Elemen permukaan



elemen terluar yang bisa dilihat dengan

mata pada suatu bangunan. Elemen

permukaan merupakan klasifikasi

elemen yang ketebalannya lebih kecil

dibandingkan ukuran panjangnya. Pada

umumnya elemen permukaan, ini bisa

berupa datar atau lengkung. Elemen

permukaan lengkung bisa berupa

lengkung tunggal ataupun lengkung

ganda. Contoh elemen permukaan ini

seperti batu alam yang dipasang pada dinding atau pada lantai, dan sebagainya.

3. Klasifikasi Struktur Berdasarkan Kekakuannya

Berdasarkan kekakuannya, struktur bangunan dibagi menjadi beberapa jenis, di

antaranya sebagai berikut:

a. Elemen kaku

Elemen kaku banyak dijumpai pada

Gambar 1.32 Elemen kaku



struktur bangunan. Elemen kaku ini

biasanya sebagai batang yang tidak

mengalami perubahan bentuk yang

cukup besar apabila mengalami gaya

akibat beban-beban tertentu.


b. Elemen tidak kaku atau fleksibel

Pada struktur bangunan terdapat

banyak elemen yang berubah-ubah

atau fleksibel. Elemen fleksibel

memiliki karakteristik cenderung

berubah menjadi bentuk tertentu

pada suatu kondisi pembebanan,

misalnya kabel. Bentuk struktur

ini dapat berubah drastis sesuai

perubahan pembebanannya. Struktur

fleksibel akan mempertahankan

ke utu ha n f i s i k nya mes k i pu n

bentuknya berubah-ubah.

Rangkuman

1. Elemen struktur bangunan adalah alat atau bagian dari sebuah sistem bangunan

yang bekerja untuk menyalurkan beban oleh adanya bangunan di atas tanah.

2. Konstruksi bangunan berarti suatu cara atau teknik membuat/mendirikan bangunan

agar memenuhi syarat kuat, awet, indah, fungsional, dan ekonomis.

3. Klasifikasi struktur bangunan berdasarkan kekakuannya dibagi menjadi beberapa

jenis, antara lain sebagai berikut:

a. Elemen kaku.

b. Elemen tidak kaku atau fleksibel.

4. Klasifikasi struktur berdasarkan geometri atau bentuk dasarnya dibagi menjadi

beberapa jenis, antara lain sebagai berikut:

a. Elemen garis.

b. Elemen permukaan.

5. Klasifikasi struktur berdasarkan material pembentuknya dibagi menjadi beberapa

jenis, antara lain sebagai berikut:

a. Struktur kayu.

b. Struktur baja.

c. Struktur beton.

6. Elemen utama struktur bangunan di antaranya yaitu rangka, balok dan kolom,

pelengkung, dinding dan pelat, kubah dan cangkang bola, kabel, serta membran,

tenda, dan jaring.

7. Pengklasifikasian elemen struktur bangunan pada umumnya didasarkan pada

bentuk dan sifat fisik dasar dari suatu konstruksi bangunan.

Gambar 1.33 Elemen fleksibel




Uji Kompetensi

A. Pilihlah jawaban yang tepat!

1. Berikut ini yang merupakan fungsi utama struktur kolom, yaitu sebagai ....

a. penyalur beban vertikal

b. tiang bangunan

c. pembentuk dari model bangunan

d. penyalur beban horisontal

e. penyalur beban diagonal

2. Elemen yang mempunyai kecenderungan berubah menjadi bentuk tertentu pada suatu

kondisi pembebanan disebut ….

a. elemen kaku d. sistem satu arah

b. elemen tidak kaku e. sistem dua arah

c. elemen fleksibel

3. Kolom yang berfungsi menopang beban utama yang berada di atasnya adalah kolom

....

a. pengikat spiral d. baja

b. pengikat sengkang lateral e. beton

c. utama

4. Struktur yang dibuat dengan menyusun elemen linier berbentuk batang-batang yang

relatif pendek dan lurus menjadi pola-pola segitiga adalah ....

a. struktur atap d. struktur rangka atap

b. rangka batang e. struktur dinding penahan

c. struktur pondasi

5. Fungsi utama dari struktur balok suatu bangunan, yaitu sebagai ....

a. penyalur beban vertikal

b. tiang bangunan

c. pembentuk dari model bangunan

d. penyalur beban horisontal

e. penyalur beban diagonal

6. Berikut yang merupakan fungsi utama dari pondasi adalah sebagai ....

a. penerus beban bangunan ke dalam tanah

b. pengikat kolom dan sloof

c. penerima gaya horisontal

d. penahan tanah

e. penerima gaya vertikal

7. Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas elemen

kaku vertikal adalah ....

a. atap dan sloof d. pondasi dan atap

b. balok dan sloof d. balok dan kolom

c. sloof dan pondasi


8. Kegagalan komponen tekan tidak di awali dengan tanda peringatan yang jelas, atau

bersifat ....

a. lama

b. meleleh

c. mendadak/tiba-tiba

d. melendut

e. sementara

9. Berikut yang tidak termasuk macam-macam kolom adalah kolom ....

a. praktis

b. pengikat sengkang lateral

c. pengikat spiral

d. komposit

e. ganda

10. Pada umumnya jenis pondasi dapat digolongkan menjadi dua tipe, yaitu pondasi ....

a. dangkal dan pondasi telapak beton bertulang

b. batu kali dan pondasi telapak beton bertulang

c. sumuran dan pondasi paku bumi

d. dangkal dan pondasi dalam

e. tiang pancang dan footplat

B. Isilah titik-titik di bawah ini dengan jawaban yang benar!

1. Bagian bangunan yang menahan/mengalirkan beban-beban dari atap disebut

....

2. Klasifikasi elemen yang ketebalannya lebih kecil dibandingkan dengan ukuran

panjangnya adalah ....

3. Batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok disebut ….

4. Bagian dari struktural sebuah bangunan yang kaku, dirancang untuk menanggung

dan menyalurkan beban menuju kolom penopang yang selanjutnya aku diteruskan

ke pondasi disebut ….

5. Kolom beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada

jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang arah lateral adalah pengertian

dari kolom ....

6. Pada suatu proyek bangunan, struktur yang dibentuk secara horizontal disebut dengan

....

7. Struktur yang dibentuk secara vertikal disebut ....

8. Bagian struktur yang berfungsi mendukung/menyangga struktur atas dan

menghubungkan antara keseluruhan bangunan dengan tapak disebut ....

9. Bagian bangunan yang menjadikan struktur tetap kokoh dan stabil dalam mendukung

beban, disebut ....

10. Disebut beban sementara karena ... dan ....


C. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!

1. Ada berapa jenis-jenis elemen utama dari struktur, sebutkan satu persatu yang kamu

ketahui!

2. Sebutkan jenis-jenis balok dilihat dari segi fungsinya!

3. Pemakaian bambu sebagai rangka bangunan ternyata memiliki banyak kelemahan.

Uraikan mengenai kelemahan rangka bambu tersebut!

4. Sebutkan dua klasifikasi dari elemen struktur berdasarkan bentuk dasarnya dan

kekakuannya dan jelaskan!

5. Uraikan yang Anda ketahui mengenai definisi elemen struktur bangunan!

Tugas Proyek

Kerjakan tugas berikut secara berkelompok!

Pengamatan Elemen Struktur Bangunan

Alat dan Bahan:

1. Pensil 1 buah.

2. Bolpoin 1 set.

3. Penghapus 1 buah.

4. Kertas A4 5 lembar.

5. Beserta semua peralatan alat tulis lainnya.

6. Peralatan dokumentasi.

Kesehatan dan Keselamatan Kerja:

1. Berdoalah sebelum memulai kegiatan belajar!

2. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar!

3. Gunakanlah peralatan tulis dengan baik dan benar!

Prosedur Kerja:

1. Bagilah kelas Anda menjadi beberapa kelompok!

2. Bersama kelompok Anda pergilah mengamati bangunan yang ada disekitar

Anda!

3. Lakukan pengamatan elemen struktur yang digunakan dalam bangunan rumah

serta gedung lainnya di lingkungan sekitar tempat tinggal Anda!

4. Cari tahulah alasan masyarakat! Mengapa cenderung menggunakan elemen struktur

bangunan tersebut?

5. Buatlah dokumentasi dari pengamatanmu tersebut!

6. Tulislah hasil pengamatan Anda dalam bentuk laporan dilengkapi dengan foto hasil

pengamatan!

7. Lalu, kumpulkan hasilnya pada guru Anda untuk dinilai!

mekanika teknik … · mekanika teknik smk/mak kelas x undang-undang republik indonesia nomor 19...

Documents