PENGARUH ANGIN PADA BANGUNAN

DEFINISI

Angin adalah udara yang bergerak karena bagian-bagian udara didorong dari daerah

bertekanan tinggi (suhu dingin) ke daerah yang bertekanan rendah (suhu panas).

Perbedaan tekanan dapat dicapai oleh :

1. Perbedaan suhu yang horisontal akan menimbulkan tekanan.

2. Perbedaan suhu yang vertikal akan menimbulkan perbedaan berat jenis.

PRINSIP VENTILASI HORISONTAL

Disebabkan oleh arus angin yang datang horisontal dari sumber angin. Perbedaan

tekanan yang timbul dalam menyusun letak gedung bisa dimanfaatkan, yaitu :

1. Menciptakan perbedaan suhu udara pada sisi gedung.

Satu sisi di buat sejuk, sisi lain dibuat panas sehingga terjadi aliran udara.

Misal: - Dibuat kolam yang dapat membantu udara tetap lembab

- Penanaman pohon rindang

Gambar 1. Pohon-pohon cemara yang tinggi dan yang ditanam rapat sungguh baik

dijadikan dinding penanggulangan angin. Akar-akarnya kuat bertahan dan hampir

tidak bisa tumbang. Juga praktis dapat berfungsi sebagai penyalur/penahan bahaya

petir.

2. Membuat lubang-lubang ventilasi dalam ruangan pada dinding-dinding yang

saling berhadapan (ventilasi silang).

3. Atap dibuat sedemikian rupa, sehingga udara panas yang terkumpul dapat

digantikan dengan udara segar.

Misal: - Atap dari genteng memiliki banyak rongga, dapat membantu

mengalirkan udara yang terkumpul pada atap.

- Atap diberi lapisan aluminium foil dibawah genteng untuk

merefleksikan panas.

- Permainan tinggi rendah plafond dapat membantu terjadinya

proses ventilasi silang.

PRINSIP VENTILASI VERTIKAL

Aliran udara terjadi karena perbedaan berat jenis udara luar dan dalam bangunan.

Berat jenis kecil udara mengalir ke atas, berat jenis besar udara mengalir ke bawah

(efek cerobong).

GERAKAN ANGIN

Gerakan angin dibedakan menjadi:

1. Kawasan mikro : angin setempat (cepat berubah, waktu singkat).

2. Kawasan makro : angin antar benua dan samudra (penyebab adanya siklus

musim kemarau dan hujan).

SKALA BEAUFORT UNTUK KECEPATAN ANGIN

Alat untuk mengukur kecepatan angin : anemometer (km/jam, mil/jam, m/s).

Sir Francis Beaufort (1808), ahli ilmu bumi Inggris, melakukan pengamatan gerak

asap yang mengepul ke atas sehingga membagi angin menjadi 12 bagian, yaitu:

Nomor

BeaufortGejala

Kecepatan

(mph)kmph

0 Asap mengepul vertikal < 1 4,6

1Arah angin tampak dari serabut-serabut

lepas dari asap.1 – 3 1,6 – 4,8

2

Angin terasa di wajah. Daun berisik.

Kepulan asap condong menunjukkan

arah angin

4 – 7 6,4 – 11,2

3Daun dan ranting kecil bergerak terus

dan dapat mengibarkan bendera ringan.8 – 12 12,8 – 19,2

4Menghambur debu dan menerbangkan

kertas.13 – 18 20,8 – 29,6

5 Pohon-pohon kecil bergoyang 19 – 24 31,2 – 39,2

6Cabang-cabang besar pohon bergerak.

Payung sulit dikuasai25 – 31 40,8 – 50,4

7Pohon-pohon bergoyang. Berjalan

melawan angin harus cukup bertenaga.32 – 38 52 – 61,6

8Dahan-dahan kecil putus. Berjalan

melawan angin sulit.39 – 46 63,2 – 74,4

9

Timbul kerusakan-kerusakan kecil pada

bangunan. Genting-genting mulai

berterbangan.

47 – 54 76 – 87,2

10Pohon-pohon ambruk. Kerusakan

bangunan lebih parah.55 – 63

88,8 –

103,6

11 Malapetaka kerusakan meluas 64 – 75 105,2 –

120

12 Angin taufan (hurricane) > 75 120

Gambar 2. Kompleks Bakti Praja Pangkalan Kerinci patah diterpa angin kencang.

(Metro Riau, Senin, 27 April 2009)

BEBAN ANGIN

Besarnya beban angin yang bekerja pada struktur bangunan tergantung dari kecepatan

angin, rapat massa udara, letak geografis, bentuk dan ketinggian bangunan, serta

kekakuan struktur. Bangunan yang berada pada lintasan angin, akan menyebabkan

angin berbelok atau dapat berhenti. Sebagai akibatnya, energi kinetik dari angin akan

berubah menjadi energi potensial, yang berupa tekanan atau hisapan pada bangunan.

Gambar 3. Pengaruh angin pada bangunan

Salah satu faktor penting yang mempengaruhi besarnya tekanan dan hisapan pada

bangunan pada saat angin bergerak adalah kecepatan angin. Besarnya kecepatan

angin berbeda-beda untuk setiap lokasi geografi. Kecepatan angin rencana biasanya

didasarkan untuk periode ulang 50 tahun. Karena kecepatan angin akan semakin

tinggi dengan ketinggian di atas tanah, maka tinggi kecepatan rencana juga demikian.

Selain itu perlu juga diperhatikan apakah bangunan itu terle tak di perkotaan atau di

pedesaan. Seandainya kecepatan angin telah diketahui, tekanan angin yang bekerja

pada bagunan dapat ditentukan dan dinyatakan dalam gaya statis ekuivalen.

Pola pergerakan angin yang sebenarnya di sekitar bangunan sangat rumit, tetapi

konfigurasinya telah banyak dipelajari serta ditabelkan. Karena untuk suatu

bangunan, angin menyebabkan tekanan maupun hisapan, maka ada koefisien khusus

untuk tekanan dan hisapan angin yang ditabelkan untuk berbagai lokasi pada

bangunan.

Untuk memperhitungkan pengaruh dari angin pada struktur bangunan, pedoman yang

berlaku di Indonesia mensyaratkan beberapa hal sebagai berikut:

- Tekanan tiup angin harus diambil minimum 25 kg/m².

- Tekanan tiup angin di laut dan di tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai, harus

diambil minimum 40 kg/m².

Untuk tempat-tempat dimana terdapat kecepatan angin yang mungkin mengakibatkan

tekanan tiup yang lebih besar. Tekanan tiup angin (p) dapat ditentukan berdasarkan

rumus empris:

p = V²/16 (kg/m²)

dimana V adalah kecepatan angin dalam satuan m/detik.

Berhubung beban angin akan menimbulkan tekanan dan hisapan, maka berdasarkan

percobaan-percobaan, telah ditentukan koefisien-koefisien bentuk tekanan dan

hisapan untuk berbagai tipe bangunan dan atap. Tujuan dari penggunaan koefisien-

koefisien ini adalah untuk menyederhanakan analisis. Sebagai contoh, pada bangunan

gedung tertutup, selain dinding bangunan, struktur atap bangunan juga akan

mengalami tekanan dan hisapan angin, dimana besarnya tergantung dari bentuk dan

kemiringan atap (Gambar 4). Pada bangunan gedung yang tertutup dan rumah tinggal

dengan tinggi tidak lebih dari 16 m, dengan lantai-lantai dan dinding-dinding yang

memberikan kekakuan yang cukup, struktur utamanya (portal) tidak perlu

diperhitungkan terhadap angin.

Gambar 4. Koefisien angin untuk tekanan dan hisapan pada bangunan

Pada pembahasan di atas, penga ruh angin pada bangunan dianggap sebagai beban-

beban statis. Namun perilaku dinamis sebenarnya dari angin, merupakan hal yang

sangat penting. Efek dinamis dari angin dapat muncul dengan berbagai cara. Salah

satunya adalah bahwa angin sangat jarang dijumpai dalam keadaan tetap

(steadystate). Dengan demikian, bangunan gedung dapat mengalami beban yang

berbalik arah. Hal ini khususnya terjadi jika gedung berada di daerah perkotaan.

Seperti diperlihatkan pada Gambar 3, pola aliran udara di sekitar gedung tidak teratur.

Jika gedung-gedung terletak pada lokasi yang berdekatan, pola angin menjadi

semakin kompleks karena dapat terjadi suatu aliran yang turbulen di antara gedung-

gedung tersebut. Aksi angin tersebut dapat menyebabkan terjadinya goyangan pada

gedung ke berbagai arah.

Angin dapat menyebabkan respons dinamis pada bangunan sekalipun angin dalam

keadaan mempunyai kecepatan yang konstan. Hal ini dapat terjadi khususnya pada

struktur-struktur yang actore fleksibel, seperti struktur atap yang menggunakan kabel.

Angin dapat menyebabkan berbagai distribusi gaya pada permukaan atap, yang pada

gulirannya dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk, baik perubahan kecil

maupun perubahan yang besar. Bentuk baru tersebut dapat menyebabkan distribusi

tekanan maupun tarikan yang berbeda, yang juga dapat menyebabkan perubahan

bentuk. Sebagai akibatnya, terjadi gerakan konstan atau flutter (getaran) pada atap.

Masalah flutter pada atap merupakan hal penting dalam mendesain struktur fleksibel

tersebut. Teknik mengontrol fenomena flutter pada atap mempunyai implikasi yang

cukup besar dalam desain. Dengan Efek dinamis angin juga merupakan masalah pada

struktur bangunan gedung bertingkat banyak, karena adanya fenomena resonansi

yang dapat terjadi.

KECEPATAN ANGIN

Secara umum, kecepatan angin terus bertambah seiring dengan pertambahan

ketinggiannya, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Tingkat pertambahan

kecepatan angin ini merupakan faktor dari kekasaran tanah, yang awalnya

diperlambat dari tanah hingga makin cepat sesuai pertambahan ketinggian. Semakin

banyak halangan pada keadaan sekeliling (pohon, gedung, rumah, dsb), ketinggian

yang diperlukan angin untuk mencapai kecepatan maksimum (Vmax) juga semakin

besar.

Gambar 5. Kecepatan maksimum angin

PENYEBAB, AKIBAT DAN UPAYA PENCEGAHAN

Penyebab yang sering mengakibatkan kerusakan bangunan akibat angin:

1. Dimensi kekecilan

2. Akibat Puntir

3. Mutu beton tidak memenuhi syarat

4. Pembesian tidak benar

5. Metode pelaksanaan tidak benar

6. Kesalahan pelaksanaan

Akibat yang timbul pada bangunan:

1. Bangunan terangkat

2. Bangunan bergeser dari pondasinya

3. Robohnya bangunan

4. Atap terangkat

5. Bangunan rusak

Upaya preventif tekanan dan hisapan adalah dengan cara:

1. Penerapan prinsip tanggul atau perisai, misalnya dengan pohon tinggi berdaun

rapat, atau dengan pagar tembok dengan memberi perkuatan berupa kolom praktis

pada jarak 3 – 4 meter dan kolom perkuatan yang miring posisinya pada jarak 6 –

8 meter, serta menggunakan slop dan balok atas dinding.

2. Lokasi terlindungi. Bangunan berada pada permukaan tanah yang lebih rendah,

sehingga angin yang bergerak tertahan oleh permukaan tanah yang tinggi.

3. Menanam pohon pada jarak yang cukup (minimal 6 meter) dari bangunan.

4. Ketinggian bangunan dan penggunaan atap yang tidak curam.

5. Membangun bangunan baru atau rumah atau lainnya, memerhatikan persyaratan

penting, yaitu:

- Lebar atau bentang bangunan idealnya

- Bahan kerangka bangunan

- Hubungan antar unsur (slop, kolom, balok ring, dll)

- Hubungan kuda-kuda dengan ring balok

- Bahan kuda-kuda dengan menggunakan baja atau kayu

- Tidak terjadi momen pada hubungan kuda-kuda dan ring balok.

“PENGARUH ANGIN PADA BANGUNAN”

Mata Kuliah: Fisika Bangunan

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

JURUSAN TEKNIK ARSITEKTUR

UNIVERSITAS GUNADARMA

DEPOK

2010