PENGERTIAN STRUKTUR RANGKA

Gambar 1(Schodek , Hal : 5)

Gambar 2 (Schodek hal : 6)

Klasifikasi Utama

Dasar untuk memahami dan suatu bidang ilmu adalah pengetahuan mengenai

bagaimana kelompok-kelompok di dalam bidang tersebut dibedakan, diurutkan dan

dinamakan secara sistematis. Metode umum untuk mengklasifikasi elemen struktur ini

diperkenalkan satu metode umum klasifikasi elemen struktur dan sistem, menurut bentuk

dan sifat fsik dasar dari suatu konstruksi ( gambar 1 ). Dari pola klasifikasi dinyaakan

secara tidak langsung bahwa struktur yang kompleks hanya merupakan hasil dar

penambahan elemen yang lebih sederhana. Gambar 1 menunjukan pendekatan

pengklasifikasian sedergana mengenai struktur.

Geometri

Gambar yang ditunjukan dalam gambar sebelah kiri pada gambar 1 dapat secara

umum diklasifikasikan sebagai salah satu bentuk elemen garis atau sebagai bentuk

elemen permukaan.

Elemen garis : garis lurus atau garis lengkung

Elemen permukaan : bentuk datar atau lengkung

Elemen permukaan lengkung bisa berupa lengkungan tunggal atau ganda.

Walaupun kenyataanya tidak ada yang disebut elemen garis atau lengkung namun nama

itu digunakan sebagai pengklasifikasian, dan akan selalu bermanfaat untuk

mengelompokkan elemen yang panjang dan langsung ( missal kolom yang potongannya

melintangnya lebih kecil daripada ukuran panjangnya ).

Kekakuan

Gambar 1 juga menggambarkan pengklasifikasian dasar kedua berdasarkan

karakteristik kekakuan elemen struktur. Perbedaan yang utama yaitu apakah elemenn itu

kaku atau fleksibel.

Elemen kaku :

Biasanya berbentuk batang.

Tidak mengalami perubahan bentuk yang cukup besar dibawah pengaruh.

gaya/perubahan gaya yang diakibatkan oleh beban. ( gambar 2 )

Struktur ini selalu bengkok meski dibebani dengan beban yang sangat kecil.

Elemen Fleksibel :

Mempunyai bentuk tertentu pada suatu kondisi pembebanan.

Bentuk berubah secara drastis apabila pembebanan berubah (gambar 2 )

Struktur ini mempertahankan keutuhan fisik meskipun bentuknya berubah.

Dalam beberapa analistis menurut bukunya Daniel L. Schodek kata-kata kekauan dan

fleksibel digunakan dalam arti lebih sempit daripada penggunaannya. Kondisi ini

dimaksudkan agar lebih mengarah pada karakteristik kekauan local. Jadi, suatu kabel

dapat saja dikatakan kaku di sepanjang bentangannya dan menurut arah beban yang

dipikulnya.

Sistem satu arah dan dua arah

Cara yang paling mendasar untuk membedakan berbagai jenis struktur adalah menurut

susnan dalam ruang tumpuan yang digunakan untuk hubungan antara struktur dengan

tumpuan yang ada. 2 sistem yang penting adalah sistem satu arah dan dua arah.

Sistem 1 arah :

Mekanisme transfer beban dari struktur untuk menyalurkan beban ke tanah

merupakan aksi satu arah saja

Sistem 2 arah :

Mekanisme transfer beban dari struktur menyalurkan beban ke tanah lebih rumit

dan kompleks.

Elemen-elemen struktur utama

Elemen kaku yang umum digunakan, termasuk balok, kolom pelengkung, flat-

plate, plat berkelengkungan tunggal, dan cangkang, mempunyai kelengkungan yang

berbeda-beda. Yang termasuk elemen tidak kaku atau fleksibel adalah :

Kabel

Membran

Selain itu , ada jenis elemen lain yang diturunkan dari elemen tersebur, misalnya

Rangka

Rangka batang

Kubah

Jarring

Pemberian nama pada suatu elemen yang mempunyai karakteristik kekauan dan geometri

tertentu dilakukan hanya untuk memudahkan dalam proses pembelajaran saja.

Balok dan Kolom

Balok sebagai elemen horizontal memikul beban yang bekerja secara transversal

dari panjangnya dan mentransfer beban tersebut ke kolom vertical yang menumpunya.

Kolom tersebut dibebani secara aksial oleh balok, kemudian mentrasfer beban itu ke

tanah. Karena balok melentur sebagai akibat dari beban yang bekerja secara transversa;

tersebut ( lihat gambar 3 ), maka balok sering disebut memikul beban secara melentur.

Kolom yang menumpu balok tidak melentur ataupun melendut karena kolom pada

umumnya mengalami gaya tekan aksial tekan saja.

\Rangka

Rangka yang tergambar pada gamabr 3 mempunyai aksi structural berbeda karena

adanya titik hubung kaku antara elemn vertical dan horizontal. Kekauan ttik hubung ini

memberikan banyak kestabilan gaya lateral. Pada sistem rangka, baik balok maupun

kolom akan melentur sebagai akibat adanya aksi beba pada struktur. Dengan demikian ,

biasanya elemen struktur pada sistem rangka biasanya dibuat berulang apabila dipakai

pada gedung.

Rangka Batang

Rangka batang (trusses) adalah struktur rangka yang dibuat dengan menyusun

batang yang relative pendek dan lurus menjadi pola-pola segi tiga. Struktur demikian

secara eksak memang kaku karena setiap elemen garis pada struktur tersebut mempunyai

posisi relative tertentu. Berbagai pola lain tidak memberikan struktur kaku. Rangka

batang terdiri dari elemen-elemen diskrit melendut secara keseluruhan apabila dibebani

dengan cara serupa dengan balok yang dibebani transversal. Akan tetapi, setiap batang

transversal tidak melentur karena hanya mengalami gaya tarik atau tekan,

Pelengkung

Pelengkung adalah struktur yang dibentuk oleh elemn garis yang melengkung dan

membentang di antara titik. Struktur ini umumnya terdiri atas potongan kecil yang

mempertahankan posisinya akibat adanya tekanan dan beban. Bentuk lengkung dan

perilaku beban adalah hal yang menentukan apakah susunan tersebut stabil atau tidak.

Apabila bentuk itu diperoleh dari susunan bata , maka struktur yang dihasilkan hanya

berfungsi dan stabil apabila dibebani gaya-gaya pada bidang, yang menyebabkan struktur

mempunyai gaya tekan merata. Struktur demikian tidak dapat memikul beban yang

menimbulkan perpanjangan atau lenturan karena tumpukan bata tersebut akan mudah

berantakan. Sekalipun demikian, struktur bata tersebut dapat sangat kuat apabila

digunakan cara yang benar. Yang sering digunakan oleh bangunan modern adalah suatu

bentuk struktur yang dinaman rigid arch ( pelengkung kaku ) bentuknya hampir sama

dengan pelengkung bata, tetapi terbuat dari material kaku yang dibentuk lengkung

( gambar 3 )

Dinding dan plat

Plat datar dan dinding adalah struktur kaku pembentuk permukaan. Suatu dinding

pemikul beban biasanya memikul beban lateral ( angina , gempa, dll ). Kekuatan dinding

bata terhadap beban yang ategak lurus bidangnyasangat terbatas. Suatu plat dasar

biasanya digunakan secara horizontal dan memikul beban sebagai lentur , dan

meneruskan ke tumpuan, struktur plat biasanya terbuat dari beton bertulang atau baja.

Plat horizontal :

Dibuat dengan pola susunan elemen garis kaku dan pendek

Skema segitiga 3 dimensi digunakan untuk memperoleh kekakuan

Plat kaku, sempit , panjang dapat pula digabungkan di sepenjang tepi panjangnya dan

digunakan dengan bentang horizontal, serupa dengan balok-balok. Struktur ini , yang

disebut folded plate ( plat lipat ), mempunyai potensi untuk membentang cukup jauh.

Cangkang silindrikal dan terowongan

Ketiganya merupakan contoh struktur plat-satu-kelengkungan.

Cangkang mempunyai bentang longitudinal dan lengkungannya tegak lurus

terhadap diameter bentang

Trowongan struktur berkelengkungan tunggal yang membentang secara

transversal. Terowongan dapat dipandang sebagai pelengkung menerus.

Kubah dan cangkang bola

Struktur kubah dan cangkang sangat efisien digunakan pada bentang besar, dengan

menggunakan material yang relative sedikit. Struktur bentuk kubah dapat juga dibuat dari

elemen-elemen garis, kaku , pendek , dengan pola berulang . contoh struktur demikian

adlah kubah geodesic.

Kabel

Kabel merupakan elemen struktur fleksibel. Bentuknya sangat tergantuk pada

besar dan perilaku beban yang bekerja padanya. Apabila kabel ditarik pada 2 ujung saja

maka bentuknya lurus. Kabel dapat digunakan pada bentang yang panjang. Biasanya

kebel digunakan pada jembatan yang memikul dek jalan raya beserta lalu lintas di

atasnya. Kabel juga dapat memikul permukaan atap gedung , khususnya pada situasi

bentang besar.

Membran , tenda , dan jaring

Membran adalah lembaran tipis dan fleksibel.

Bentuk sederhana maupun kompleks dapat dibuat dari membran-membran.

Untuk permukaan berkelengkungan ganda harus menggunakan segmen

yang jauh lebih kecil.

Jaring

Jaring ialah permukaan 3 dimensi yang terbuat dar sekumpulan kabel lengkung

yang melintang. Jaring mempunyai analogi dengan kulit membrane.

Gambar 3 (schodek hal : 9)