STRUKTUR dan KONSTRUKSI

STRUKTUR

a. Pengertian struktur

Struktur adalah tata ukur, tata hubung, tata letak dalam suatau sitem

yang membentuk satuan kerja.

Hubungan dalam bangunan adalah sistem penyaluran atau distribusi

gaya – gaya ekternal maupun internal menuju ke bumi.

Penggabungan berbagai elemen struktur secara tiga dimensi,yang

cukup rumit, fungsi utama dari sistem struktur adalah untuk

memikul secara aman dan efektif beban yang bekerja pada

bangunan, serta menyalurkan ketanah melalui fondasi. Beban yang

bekerja pada bangunan terdiri dari beban vertikal, horizontal,

perbedaan temperature, getaran, dan sebagainya.

Secara garis besar struktur dapat disimpulkan menjadi 3 kata utama:

- Sistem

- Gaya- gaya external maupun internal

- Menyalurkan

Sistem

Kesatuan kerja dari berbagai elemen yang memilki tujuan

tertentu.

Kesinambungan dalam penahan beban pada suatu bangunan

Pada sisten struktur bangunan tinggi dikelompokkan dalam sistem yang

digunakan untuk menahan gaya gravitasi dan sistem untuk menahan gaya lateral

- Sistem penahan gaya gravitasi

Beban yang berasal dari beban mati struktur dan beban hidup yang besarnya

disesuaikan dengan fungsi bangunan. Struktur lantai merupakan bagian terbesar dari struktur

bangunan,sehingga pemilihannya perlu dipertimbangkan. Diantaranya:

Pertimbangan terhadap berat lantai tersebut

Kapasitas lantai untuk memikul beban pada saat pekerjaan konstruksi

Mennyediakan ruang untuk penempatan utilitas

Memrenuhi persyaratan bagi ketahanan terhadap api

Memungkinkan kesinambungan pekerjaan konstruksi,apabila

pembangunannya membutuhkan waktu yang panjang

Dapat mengurangi alat bantupekerjaan dalam pembuatan pelat lantai

- Sistem penahan gaya lateral

Pada strktur bangunan tinggi hal ini penting untuk stabilitas dan

kemampuanbya menahan gaya lateral, baik disebabkan oleh angina tau gempa bumi. Beban

abgin lebih terkait pada massa bangunan.

Gaya – gaya exsternal dan gaya – gaya internal

Dalam sistem terdapat gaya – gaya yang bekerja, dikelompokkan menjadi 2

yaitu gaya exsternal dan internal.

Gaya exsternal

Gaya yang berasal dari luar bangunan seperti:

- Angin

- Gempa bumi

Gaya internal

Gaya yang berasal dari dalam bangunan seperti:

- Beban bagunan tersebut : beban mati: berat fondasi, kolom, dinding, dll

beban hidup : berat manusia,almari,kursi, dll

Menyalurkan beban

Pada bagian diatas telah diketahui mengenai gaya yang bekerja pada suatu

bangunan. Gaya tersebut akan mengalami penyaluran beban. Beban – beban tersebut

diantaranya:

1. Beban mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu bangunan yang bersifat

tetap, termasuk segala bagian tambahan, mesin – mesin serta peralatan tetap

( fixed equipment ) yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari

bangunan itu ( perlengkapan / peralatan bangunan )

2. Beban hidup

Beban hidup adalah beban yang sifatnya dapat berubah – ubah atau bergerak

sesuai dengan penggunaan bangunan ( ruangan ) yang bukan bagian dari konstruksi

bangunan. Beban hidup dapat menopang pada beban mati ( pada konstruksi bangunan) yang

dapat berubah dalam jangka waktu pendek sesuai pergerakan atau pemindahan benda dan

dapat juga berubah dalam jangka waktu panjang. Adapun jenis beban hidup pada bangunan

dapat meliputu : manusia, furniture, kendaraan bermotor dan gerakan yang terjadi seperti

ledakan. Beban hidup tidak termasuk beban angin dan beban gempa.

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

3. Beban angin

Adalah semua beban yang bekerja pada bangunan, atau bagian bangunan, yang

disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin diperhitugkan karena angin yang

besar dapat menekan bangunan dan mempengaruhi kekuatannya. Bila kecepatan angin di

suatu daerah rata- rata konstan, maka hal ini dapat disebut statis. Apabila perubahannya besar

maka termasuk tekanan dinamis. Tekanan dinamis ini dipengaruhi oleh faktor – faktor

lingkungan seperti kekasaran dan bentuk kerampingan bangunan, dan letak bangunan yang

berdekatan satu sama lain. Jidka ada kemungkinan kecepatan angin mengakibatkan tekanan

tiup yang lebih besar, dapat dihitung menurut rumus:

P = v2/16 (kg/m2)

( gambar : penyaluran beban angin)

4. Beban gempa

Adalah semua beban static ekivalen yang bekerja pada bangunan atau bagian

bangunan yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akiba gempa itu.

Pengaruh gempa pada struktur ditentukan berdasarkan analisa dinamik, maka

yang diartikan dengan beban gempa di sini adalah gaya – gaya di dalam

struktur tersebut yang terjadi oleh tanah akibat gempa itu.

Beban geser dasar akobat gempa ( V ) dalam arah – arah yang ditentukan

menurut rumus:

V = C.I.Wt/ R

Ket:

C = koefisien gempa dasar

I = faktor keutamaan

R = faktor reduksi gempa

Wt = kombinasi beban mati dan beban hidup

(Gambar : penyaluran beban gempa )

KONSTRUKSI

a. Pengertian konstruksi

Metode elemen – elemen struktur yang dirancang,ditetapkan dan disusun

Penyatuan elemen – elemen struktura yang memiliki tujuan desain

Di dalam konstruksi terdapat beberapa sifat, antara lain:

Kokoh adalah kemampuan untuk tidakberdeformasi

Kuat adalah kemampuan untuk tidak hancur

Stabil adalah kemampuan untuk kembali ke posisi semula

Kaku adalah kemampuan bahan untuk tidak mudah patah atau

melentur

Rigid frame = rangka kaku

Terdapat beberapa macam tumpuan:

Macam – macam tumpuan sendi :

Tumpuan Sendi

Dapat menahan dua macam gaya, yaitu gaya vertikal

dan gaya horizontal.

Tumpuan Rol

Hanya dapat menahan satu macam gaya saja, yaitu

gaya vertikal.

Tumpuan

Dapat menahan tiga macam gaya, yaitu gaya vertikal,

gaya horizontal, dan momen.

Ada dua pendekatan dalam menentukan struktur dan konstruksi yang akan digunakan pada

bangunan:

1. Pendekatan matematis

Yaitu metode yang menggunakan pendekatan matematis dengan menghitung kekuatan

gaya-gaya yang bekerja pada bangunan dengan rumus-rumus fisika dan matematika.

2. Pendekatan scale mode

Yaitu metode yang menggunakan pendekatan model atau miniatur dengan skala tertentu

sehingga seperti pada bangunan aslinya.

Tahapan konstruksi dari beberapa periode:

1. Mass construction, yaitu konstruksi yang berkembang pada masa awal peradaban

manusia, yang terdiri dari massa-massa pejal dan digunakan untuk kegiatan-kegiatan

tertentu misalnya upacara keagamaan. Salah satu contohnya adalah stonehenge di Inggris.

2. Planar construction

Yaitu konstruksi yang berkembang pada abad pertengahan, pada tahapan ini, konstruksi

yang dibangun sudah mulai membentuk ruang dan digunakan untuk hal-hal yang bersifat

masal. Salah satu contohnya adalah Forum Romanum.

3. Space construction

Yaitu konstruksi yang berkembang pada abad ini, pada tahapan ini,

konstruksi yang dibangun sudah berupa ruang-ruang untuk tempat

beraktivitas manusia.

Turning Torso

Data bangunan

Terletak di selat Öresund, merupakan bangun pencakar langit. Menara ini

dirancang oleh arsitek Spanyol, Santiago Calatrava dan secara resmi dibuka pada 27 Agustus

2005. Menara ini mencapai tinggi 190 meter (623 kaki) dengan 54 tingkat. Setelah selesai,

menara ini menjadi bangunan tertinggi di Skandinavia, dan bangunan apartemen tertinggi

kedua di Eropa, setelah Triumph-Palace setinggi 264 meter di Moskow.

Rancangan gedung ini didasarkan kepada sebuah pahatan oleh Santiago

Calatrava yang disebut Twisting Torso. Menara ini menggunakan kotak bertingkat lima yang

berputar apabila dipasang; bagian paling atar berputar 90 derajat searah jarum jam dengan

lantai dasar. Setiap lantai secara dasar berisi sebuah ujung persegi yang mengitari pusat

gedung, bersama dengan ujung segitiga, yang didukung oleh sebuah tangga-tangga besi. Dua

kotak bawah digunakan sebagai perkantoran. Kotak ke-3 hingga ke-9 merumahkan 149

apartemen mewah.

Pahatan Twisting Torso dengan marmer putih berdasarkan pada bentuk

manusia apabila berputar.

Struktur dan konstruksi

Bangunan tingkat tinggi sangat rentan terhadap gaya lateral, rangka kaku

dengan tambahan bracing seperti bracing diagonal atau rigid core, pada bangunan ini untuk

menyeimbangi lekungan bentuknya, maka bracingnya menggunakan pilar – pilar baja yang

mengelilingi tepi bangunan yang saling menyilang dibaut dengan diafragma yang kaku.

Struktur tersebut akan berlaku seperti balok kotak berkantilever dalam menahan gaya – gaya

lateral.

( gambar : bagian jendela dan tube tiap bagian )

Jendela-jendela pada bangunan ini dibuat kecil, karena dengan menggunakan

sistem biering wall jendela yang besar akan mengurangi kekuatan bangunan. Beban

bangunan itu sendiri berkurang. Frame tube pada bangunan memiliki kolom – kolom yang

rapat mengelilingi dan terhubung secara kaku dengan balok – balok spaderal. Perforated shell

tube pada bangunan ini dibuat bergeser dan tertarik dengan bukaan dengan ritme yang teratur

diikat bersamaan dengan barace. Latticed truss tube berkeliling secara diagonal sesuai

kemiringan yang rapat tanpa kolom.

( gambar : frame tube saling terikat )

King Abdulaziz International Airport

Data bangunan

Berlokasi disebelah utara Jeddah, Saudi Arabia. Nama sebelumnya adalah king

abdulaziz al saud. Bandara ini merupakan bandara terbesar ketiga di Saudi Arabia.

Kontraktor yang bekerja adalah KAIA dimulai pada tahun 1974 dan diselesaikan pada tahun

1980, diresmikan pada tangagal 31 mei 1981.

Fungsi utama bangunan ini lebih menekankan pada musim haji, kareana letak

bangunan dengan mekah tidak begitu jauh sehingga memudahkan transportasi jemaah haji

yang datang. Banyak penerbangan dari Negara islam dan non islam menggunakan bandara

ini. Pada bangunan ini terdapat fasilitas bangunan yang relative baru dan terselesaikan pada

tahun 2003, the royal terminal terkesan exclusive digunakan oleh raja arab. Masyarakat bisa

menikmati dengan menjadi member royal family, selain itu tempat ini diperuntukkan bagi

tamu – tamu yang berkepentingan

Bangunan terbagi menjadi tiga area yaitu area pertama merupakan area public

berupa hall penerima tamu / resepsionis dengan karakter hall berupa plafon dengan bentuk

tenda tinggi menjulang ekteriornya tercover atau berselubung dari langit – langit atau atap

yang berbahan tembaga yang terletak di area tengah. Area ini memisahkan ruang

administrasi, media dan VIP wanita sebelah utara dari Royal suite tempat tunggu dan area

VIP laki – laki yang berada disebrelah selatan.

Area kedua merupakan area privat yang dikhususkan untuk wanita dibagian

utara dari royal suite. Area ketiga merupakan area privat yang dikhususkan untuk laki- laki

yang berada di sebelah selatan. Pada bangunan terdapat padang yang luas didesain untuk

acara upacara dan international events

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

Struktur dan konstruksi bangunan

Konsep desain yang digunakan berawal dari keadaan exsisting tapak, berupa

daerah yang bergurun dan sinar matahari sangat terik. Banyaknya penerbangan yang masuk

ke bandara ini, maka untuk melindungi orang didalamnya agar tetap nyaman dan tidak panas.

Salah satu alternative desainnya mengunakan bentuk atap tenda, walaupun penutup atap

mengeluarkan biaya yang mahal, tidak menggunakan material dari beton dan skema atap

berbahan metal karena bahan tersebut dapat menyerap banyak panas. Alternatifnya

menggunakan struktur membran sebelumnya telah berkonsultasi dari HORST BERGER of

GEIGER ASSOCIATES, yang telah terjamin efektif dalam meningkatkan kenyamanan pada

daerah yang panas. PTFE dilapisi kain fiber yang merefleksi 70% panas matahari,

menyebarkan panas keluar selama malam hari. Bangunan ini tidak menggunakan lampu

karean pada siang hari atap tembus cahaya sehingga sangat terang.

(gambar: renca atap pada bandara)

( gambar perspektif satu modul )

Struktur membrane pada bangunan menggunkan 10 modul, yang terdiri 21

tenda dengan dimensi 45,75 x 45,75m. permukaan luarnya 320 x 137m. Terdapat 2

kelompok yang terdiri dari 5 modul, dan terletak disepnajang jalan tengah, 20 pintu masuk

letaknya berlawanan dengan modul. Untuk menjaga jarak, strukturnya dibuat masing –

masing 4 unit tiang tenda yang menggantung dengan meletakkannya setiap sudut tenda.

Interiornya didukung single kolom. Kolom tersebut diletakkan ditepi dengan jumlah 2 atau 4

di sudut tiap tenda yang terkombinasi membentuk frame yang melawan gaya lateral. Detail

atap yang dapat direnggangkan dibuat oleh berger associates. Atap bentuk membran ini

tersambung tiang, detailnya menggunakan analisis non linier struktur dan mengalami proses

penegangan. Ukuran atap bangunan ini memecahkan rekor karena menyamai 12 stadion

sepak bola. Tiap 210 tenda terluas dengan struktur tegang didesain sejak tahun 1976.

( atap bandara yang luasnya menyamai 12 stadion sepak bola)

Untuk perenggangan dan penegakkan tenda menggunakan struktur kabel

dimana tiap 2 atau 5 modul membagi 247 x 320. 21 jari – jari lingkaran tenda dari tiap modul

konsisten menguatkan bentuk kain yang kerucut dengan 32 kabel dan loncatan di tepi atau

kabel yang paling rendah. Diatasnya membran dan tali – tali kabel bergabung dengan bagian

cincin yang berdiameter 4,5 m. dan mengikuti kain dan kabel untuk dipasang didekatnya

( gambar : jepitan penghubung kabel radial dan loncatan pada tepi atau lembah kabel )

. Bagian atas cincin digantung dengan 4 tiang didekatnya, sehigga saling

menguatkan 21 unit secara bersamaan, secara otomatis electric gear mengangkat dan

menekan sistem. 8 conektor terpasang di tepi yang menghubungkan tiap 2 bagian cincin satu

dengan yang lain.

(struktur membrane dengan bentuk kerucut yang tegakkan dengan kabel yang terhubung tiang)

Tiang kain memiliki tinggi 46m, eksterior tiang yang terhubung melawan

beban lateral. Efek dari kontruksi ini memasukan analisis dan menekan tiap modul, selama 15

tahun struktur kain besar berhasil membuktikan

( gambar : terminal pesawat king abdul aziz dengan struktur atap membran, kabel dengan bentuk kerucut )

Pengembangan airport

Persiapan rencana untuk pengmbangan kedepannya atau sekarang, pada

bangunan ini menambah proyek baru dengan memasukkan dua terminal, yaitu terminal untuk

internasional dan domestic. Area proyek ini disebelah selatan bandara dari international dan

pengguna VIP yang terhubung dengan passageways.

Pengembangannya akan memasukkan bentuk bulan sabit yang berwarna emas

dan terdapat taman dalam dan jalan pengunjung. Menambahkan tempat terbuka dengan 25

pintu gerbang, 3 penghubung gedung dan terdapat penanganan khusus untuk tanah dan udara

sebagai sarana penunjang. Pada tahun 2005 bagian selatan telah terselesaikan dan

menghabiskan dana sekitar $13 million - 21 million, diperkirakan selesai pada tahun

2010

(Gambar : daerah selatan daerah royal )

 

Schlumberger Research Centre

Data bangunan

Berlokasi di Cambridge UK. Berdiri pada tahun 1984, diresmikan pada tahun

1985. Nama bangunan schlumberger canbridge research ltd. Bangunan ini berfungsi sebagai

labolatorium dan pusat penelitian. Pusat penelitian ini dibangun dalam 2 frase, tinggi

minimum bangunan adalah 10 meter dan tidak memakai kolom Bagian bangunan terbagi 3

dengan landmark atap tenda yang dibawahnya jendela – jendela yang menonjol berukuran 24

x 18m. Area untuk bekerja menggunakan 2 jendela yang menonjol, rumah ketiga terdapat

wintergarden dan refectory.

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

Struktur dan konstruksi

( gambar : fasad bangunan )

Sayap bangunan terdiri 3 jendela yang menonjol yang sama pada ruang ,

dimana tiap sisinya berjumlah 5. Panjangnya 18m dan lebarnya 12m, peletakan besi diluar

banguanan yang berbentuk pipa baja dan penopang baja yang mendukung atau menopang

atap datar dan dinding kaca. Penempatan struktur baja diluar bagi para engineer

memungkinkan agar aman dari bahaya api, melalui perhitungan susunan bangunan yang

dirancang tersebut dapat melindungi bangunan, dengan menahan api diluar bangunan. Teknik

ini diperkenalkan oleh tim ove arup dan ariteknya adalah Michael hopkins .

( gambar : potongan dari samping, terlihat penopang baja )

( gambar : atap banguna yang menggunkan struktur membrane dan kabel)

Penggunaan atap tenda, dapat memancarkan warna putih sepanjang hari dan

kaca pada malam hari, berdiri sebagai struktur utama. Atap tersebut terbuat dari lapisan

membran atau kain bercampur Teflon dapat bertahan selama 30 tahun. Dan didukung masa

struktur dari kabel dan balok, terkombinasi dengan desain membran dan kabel.

Bingkai penopang pintu prisma yang berbentuk lembah dan pegunungan yang

berjajar meninggalkan atap tenda. Dilengkapi denga topangan yang sama secara langsung

dengan lembah yang ditegangkan dan memungkinkan berhubungan dengan garis luar yang

berada di ruang kantor.

( gambar dua sayap baru bangunan dan garis diluar kedua ruang tersebut menopang bagian lembah agar tetap

tegang)

Bagian ruang administrasi, terselesaikan pada tahun 1992, diman a

menunjukkan frase kedua, dengan menambahkan 2 sayap berbentuk persegi yang terpisah

dengan atrium yang ketinggianya sama., dengan bahan bangunannya terbuat dari beton

berlapis papan yang resistant terhadap api , berada di lantai pertama yang digunakan untuk

mendukung sistem struktur kolom dan balok pada atap datarnya. Pemakain struktur grid

dengan luas 3,6 x 3,6 m, mengungkapkan adayan pengulangan berupa penempatan kacayang

sama pada ruang yang dibangun pada frase pertama.

Atrium – atrium pada bangunan merupakan area penerima, dengan atap

menggembung serta tembus cahaya yang sebelumnya tidak ada ,hal ini merupakan

kemajuan teknologi.