Daftar Isi Cover................................................................................................................................................. i Kata Pengantar................................................................................................................................. ii Daftar Isi........................................................................................................................................... iii I.
Berbagai Beban dan Gaya yang terjadi pada bangunan..................................................... 1 a. Prinsip Desain Struktural dikaitkan dengan aktivitas/fungsi secara umum................. 1 b. Beban – beban da Gaya yang terjadi pada bangunan ................................................. 3 c. Responsi Gaya akibat Beban........................................................................................ 6 d. Pengaruh Dilatasi......................................................................................................... 8 e. Sistem Sirukulasi........................................................................................................ 10 f. Fasade Structural....................................................................................................... 15
II.
Bentuk Defleksi, Diagram Gaya geser dan Diagram Momen............................................ 20 a. Struktur secara umum.................................................................................................... b. Struktur secara khusus.................................................................................................... c. Pendekatan perancangan sistem struktur...................................................................... d. Alternatif pemecahan masalah.......................................................................................
III.
Sistem Struktur dan Kontruksi............................................................................................... a. Sub Sistem Pondasi......................................................................................................... b. Sub Sistem Kolom- Balok- Plat lantai.............................................................................. c. Sub Sistem dinding dan lobang bukaan.......................................................................... d. Sub Sistem tangga struktural.......................................................................................... e. Sub Sistem Atap.............................................................................................................. f. Sub Sistem Plafond ........................................................................................................ g. Sub Sistem Lantai............................................................................................................ h. Sub Sistem pendukung lainnya.......................................................................................
IV.
Sistem Utilitas Bangunan terhadap struktur, kontruksi dan material................................... a. Fungsi utilitas bangunan secara umum.......................................................................... b. Jaringan air bersih dan air kotor( sanitasi dan drainase)................................................ c. Transportasi vertikal....................................................................................................... d. Pemadam kebakaran......................................................................................................
V. VI.
Studi preseden terhadap bentuk Bangunan Tinggi .............................................................. Komparasi Karakteristik Bangunan Tinggi.............................................................................
Daftar Pustaka.....................................................................................................................................
1
BEBAN PADA STRUKTUR a. Beban Gravitasi a.Beban mati,semua bagian dari struktur yang bersifat tetap. b.Beban hidup,semua beban yang terjadi akibat penghunian atau pengguna suatu gedung. b. Beban Lateral a.Beban angin, semua beban pada struktur yang disebabkan oleh selisih tekanan udara. b.Beban gempa, semua beban yang terjadi akibat pergerakan tanah akiba tadanya gempa.
c. Beban khusus Beban khusus ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang terjadi akibat tekanan air, selisih suhu,pengangkatan dan pemasangan,penurunan fondasi, susut, gaya-gaya tambahan yang berasal dari beban hidup seperti gaya rem yang berasal dari keran, gaya sentrifugal dan gaya dinamik yang berasal dari mesin- mesin, pengaruh pengaruh khusus lainnya. Aksi akibat beban khusus harus ditambahkan pada perhitungan perencanaan sebelumnya yang
serta
diperhitungkan dan
merupakan
suatu
rangkaian kombinasi pembebanan. PERENCANAAN STRUKTUR-UMUM 2
a. Sistem Struktur Sistem struktur dari suatu bangunan, merupakan kumpulan dan kombinasi berbagai elemen struktur yang dihubungkan dan disusun secara teratur, baik secara discrete maupun menerus yang membentuk suatu otalitas kesatuan struktur. b. Tujuan Perencanaan
Struktur
Sistem struktur pada bangunan tinggi dirancang dan dipersiapkan agar mampu: 1.Memikul beban vertical baik statik maupun dinamik 2.Memikul beban horizontal, baik akibat angin maupun gempa 3.Menahan berbagai tegangan yang diakibatkan oleh pengaruh temperature dan hinkage. 4.Menahan external dan internal blast dan beban kejut(impactloads). 5.Mengantisipasi pengaruh vibrations dan fatigue. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan sistem strktur terhadap beban lateral antara lain adalah: 1.Kekakuan diaphragm dan kekakuan struktur 2.Distribusi gaya dan konsentrasi tahanan 3.Tahanan pada keliling luar(perimeter) struktur bangunan 4.Loncatan bidang vertikal(vertikalsetback) 5.Diskontinuitas
kekuatan
dan
kekakuan
struktur
karena
adanya
balok
transfer
(transfergirder), Lantai transfer(transferfloor) atau dinding struktur yang tidak menerus ke bawah, dan dinding struktur yang letaknya berselang-seling baik dalam arah vertikal maupun horizontal. 6.”Softstoryeffect” 7.Ketidakteraturan struktur 8.Adanya torsi yang besar tanpa adanya tahanan yang cukup untuk menampung torsi 9.Benturan antar bangunan 10.Pemisahan bangunan 11.Efek kolom pendek (Shortcolumneffect) 12.Kemudahan pelaksanaan, terutama pada detail sambungan dan kerapatan tulangan.
c. Sistem rangka struktur Berbagai sistem rangka dapat berupa: 3
1.Rigid-Frame 2.Truss/Braced-Frame 3.Infilled-Frame 4.Shear Wall Structures 5.Coupled Shear Wall Structures 6.Wall-Frame 7.Core Structures 8.Outrigger + Shear Wall + Braced Structures 9.Tubular Structures Sistem struktur yang sederhana, beraturan dan tidak terlalu tinggi, analisis beban lateralnya masih dapat dilakukan dengan cara ”quasistatik” tetapi untuk bentuk yang tidak beraturan sudah harus dilakukan dengan 3 dimensi yang disertai dengan analisis dinamik, baik linear maupun non linear. Berikut ini diberikan gambaran umum sebagai ”rough rule of thumb” yang menggambarkan secara global hubungan antara system rangka struktur dan jumlah tingkat bangunan dan gambar berikutnya khusus untuk struktur beton bertulang pada gedung kantor (officebuilding).
4
Sistem Struktur Lantai Diagfragma.Ditinjau dari pemikulnya, pelat dapat dibagi dalam 2 macam : 1.Pelat yang memikul dalam satu arah ( one-way-slab) 2.Pelat yang memikul dalam dua arah (two-way-slab)
Besarnya beban yang didistribusikan pada masing-masing arah tergantung dari berbagai faktor : 5
1.Kekakuan dari pelat. 2.Perbandingan sisi panjang dan pendek dari pelat. 3.Kekakuan dari balok-balok tumpuannya. 4.Jenis kondisi perletakan. Tebal minimum pelat lantai pada umumnya berkisaran antara1/30-1/35 bentang pendek untuk tumpuan balok-balok pada kedua sisinya. Dan1/30–1/35 bentang panjang untuk struktur pelat lantai flat plates(pelat tanpa balok-balok penumpu).
6
d. Sistem Struktur bawah Penentuan sistem struktur bawah harus didasarkan pada data-data sebagai berikut : a. Gambar rebcana arsitektur termasuk jumlah lapis basement yang dibutuhkan. b. Keadaan dan situasi bangunan disekitarnya. c. Hasil penyelidikan tanah yang meliputi : 1.Keadaan muka air tanah. 2.Penelitian pumping test jika dasar basement berada di bawah mika air tanah. 3.Lapisan tanah pendukung pondasi bangunan. 4.Rekomendasi sistem pondasi beserta daya dukung dan perkiraan penurunan bangunan.
7
CIRI-CIRI UTAMA DARI BERBAGAI SISTEM STRUKTUR
a. Momen resisting frame. Momen resisting frame sering disebut juga sebagai Rigid frame atau Open frame (portalterbuka). Pada ketinggian tertentu open frame tidak ekonomis, dan beralih pada shearwall frame yang lebih ekonomis, walaupun wall kurang daktail dibandingkan dengan open frame. Momen resisting frame bias berupa steel frame atau concrete frame. Momen resisting frame bias bersifat “braced” atau “unbraced” frame. Braced frame structures dipergunakan baik pada bangunan rendah ataupun bangunan tinggi. Penggunaan braced frame bertujuan untuk meningkatkan stiffness. Shear wall termasuk dalam kategori braced frame. Suatu portal/frame akan diperlakukan sebagai “Braced” atau “Unbraced” adalah tergantung pada perbandingan kekakuan lateral terhadap kekakuan kolomnya. Shear Wall-frame Vierendeel pada bangunan tinggi
8
Staggered Truss Buildings
Truss Frame
9
Shear Walls + Outriggers 1.Sampai ketinggian tertentu Wall-Frame tidak ekonomis karena Shear-Core terlalu langsing untuk menampung drift yang berlebihan. 2.Outrigger + Belt Truss akan mengaktifkan partisipasi dari perimeter columns sebagai Struts and Ties, sehingga terjadi redistribusi stresses dan eccentric loading. 3.Dengan demikian, Outrigger yang akan mentransfe rvertical shear dari core ke perimeter columns, dan horizontal shear ditahan oleh core. Perilaku struktur ini identik dengan system struktur stuktur cantilever tube-in-tube, tetapi tanpa adanya shear stiffness pada outer-tube. 4.Akan menetralisir differential columns shortening akibat beban gravity dan juga sebagian besar dari thermal movement. 5.Outrigger + Belt Truss membuat perimeter columns juga berpartisipasi dalam memikul rotasi dan momen lentur. 6.Rotational restraint akan mereduksi momen pada core, karena momen yang dihasilkan “berlawanan-arah” dengan momen core. 7.Akan mereduksi overall sway dan accelarations. 8.Out rigger system dapat beru bah steel truss esatau concrete wall beams.
10
Perilaku dari Outrigger dapat dijelaskan secara diagramatis sebagai berikut:
11
Tubular Structures Makin tinggi bangunan, kelangsingan core, wall dan frames sudah tidak cukup efektif dalam memikul/ menahan beban/ gaya lateral. Dengan demikian, seluruh struktur dapat berperilaku seperti “Huge Cantilever tube”.
12
13
Mega Structures
Perbedaan utama antara struktur baja dan struktur beton berbagai perbedaan seperti berat, biaya dan contruction method masih ada perbedaan dalam dynamic respons yang terjadi. •Steel building 2/3 damping concrete buildings Note: lower damping akan mengakibatkan higher acceleration. •Steel building beratnya ¾ concrete buildings Note: lower damping akan mengakibatkan highe racceleration. Kedua factor tersebut kurang menguntungkan untuk steel building ditinjau dari dynamic respons yang terjadi.
Konfigurasi Bangunan dan Building Layout Perencanaan struktur bangunan yang ideal adalah jika dipenuhinya konfigurasi bangunan seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Walaupun demikian, jarang sekali dapat dijumpai bangunan yang dapat sepenuhnya mengikuti ketentuan-ketentuan tersebut. Dengan demikian maka perhitungan 3 dimensi baik secara elastic maupun inelastic sangat diperlukan. Dalam perencanaan building layout, sudah harus diakomodasikan semua kepentingan dari disiplin lain, dan perencanaan building layout harus diatur sedemikian rupa sehingga semua 14
beban-beban dapat disalurkan secara efisien dan efektif. Disamping itu metoda konstruksi sangat berperan dalam pencapaian struktur yang diinginkan sesuai asumsi yang diletakkan dalam perencanaan strukturnya.
15
ANALISA SHEAR WALL STRUCTURE Struktur shear wall adalah struktur dimana beban horizontal seluruhnya dipikulkan pada shear wall. Struktur dinding geser biasanya menerus keseluruhan tinggi bangunan yang membentuk vertical kantilever.
PERILAKU SHEAR WALL STRUCTURE Struktur shear wall pada bangunan tinggi pada umumnya terdiri dari wall yang berdimensi berubah menurut ketinggian, dibagi dalam beberapa region. (Jurnal perencanaan struktur bangunan tinggi) Struktur Bangunan Tinggi yang Lazim Sistem-sistem bangunan tinggi pendukung beban yang lazim dijumpai. Unsur unsur struktur dasar bangunan adalah sebagai berikut:
16
Unsur Linier Kolom dan balok. Mampu menahan gaya aksial dan gaya rotasi. Unsur Permukaan Dinding. Bisa berlubang dan berangka, mampu menahan gaya gaya aksial dan rotasi. Plat. Padat atau beruas, ditumpu pada rangka lantai mampu memikul beban didalam dan tegak lurus terhadap bidang tersebut. Unsur Spasial Pengbungkus fasade atau inti ( core ),misalnya dengan mengikat bangunan agar berlaku sebagai suatu kesatuan perpaduan dari unsur unsur dasar. Dinding Pendukung Sejajar ( parallel bearing wall ) Sistem ini terdiri dari unsur unsur bidang vertikal yang dipratekan oleh berat sendiri, sehingga menyerap gaya aksi lateral secara efesien. Sisitem dinding sejajar ini terutama digunakan untuk bangunan apartemen yang tidak memerlukan ruang yang bebas, dan sistem sistem mekanisnya tidak memerlukan struktur inti. Inti dan Dinding Pendukung Fased ( core dan facade bearing walls ) Unsur bidang vertikal membentuk dinding luar yang mengelilingi sebuah struktur inti. Hal ini memungkinkan ruang interior yang terbuka, yang bergantung pada kemampuan bentangan dari unsur lantai. Inti ini memuat sistem sitem trasnportasi mekanis dan vertikal serta menambah kekuatan bangunan. Boks Berdiri Sendiri ( self supporting boxes ) Boks merupakan tiga dimensi prefabrikasi yang menyerupai bangunan dinding pendukung. Plat terkantillever ( cantilevered slab ) Pemikulan sitem lantai dari sebuah inti pusat akan memungkinkan ruang bebas kolomyang batas kekuatan platnya adalah batas besar ukuran bangunanya. Besi akan banyak diperlukan, terutama apabila proyeksi pelat adalah besar. Kekakuan pelat dapat ditingkatkan dengan menggunakan teknik teknik pratekan. Plat rata ( flat slab ) Sistem bidang horizontal pada umumnya terdiri dari plat lantai beton tebal rata yang ditumpu pada kolom. Sistem ini tidak terdapat balok yang dalam sehingga tinggi lantai bisa minimum. Interspasial struktur rangka tinggi selantai yang terkantilever pada setiap lantai antara untuk memungkinkan ruang fleksibel didalam dan diatas rangka. Ruangan yang berada di dalam lantai rangka digunakan untuk peralatan tetap, dan ruang bebas pada lantai diatasnya dapat untuk kegiatan lainnya. 17
Gantung ( suspension ) Sistem ini memungkinkan pengguna bahan secara efesien dengan menggunakan penggantung sebagai pengganti kolom untuk memikul beban lantai. Rangka Selang Seling ( staggered truss ) Rangka tinggi selain disusun sedemikian rupa sehingga setiap rangka lantai bangunana menumpang dibangia atas suatu rangka dan dibawah. Rangka kaku ( rigid frame) Sambungan kaku digunakan antara susunan unsur linear untuk membentuk bidang vertikal dan horizontal. Bidang vertikal terdiri dari kolom dan balok biasanya menggunkan rigid persegi. Organisasi grid serupa juga digunakan untuk bidang horizontal yang terdiri atas balok dan gelagar. Dengan keterpaduan rangka spasial yang bergantung pada kekuatan kolom dan balok, maka tinggi lantai ke lantai dan jarak antar kolom menjadi penentu pertimbangan rancangan. Rangka Kaku dan Inti ( rigid frame dan core ) Rangka kaku bereaksi terhadap beban lateral, terutama melalui lentur balok dan kolom. Sistem inti ini memuat sistem sistem mekanis dan transortasi vertikal. Rangka Trussed ( trussed frame ) Gabungan rangka kaku ( atau besendi ) dengan rangka geser vertikal akan memberikan peningkatan kekuatan dan kekuatan struktur. Rangka Belt-Trussed dan Inti ( belt-trussed dan core ) Beld Truss mengikat kolom fased ke inti sehingga meniadakan aksi terpisah rangka dan inti. Pengakan ini dinamai cap trussing apabila berada dibagian bawahnya. Tabung Dalam Tabung ( tube in tube ) Kolom dan balok eksterior ditempatkan sedeikian rapat sehingga fased menyerupai dinding yang diberi pelubangan ( untuk jendela ). Seluruh bangunan berlaku sebagai tabung kosong yang terkantilever dari tanah. Inti interior (tabung) meningkatkan kekakuan bangunan dengan ikut memikul beban bersama kolom kolom fased. Kumpulan Tabung ( bundled tube ) Sistem kumpulan tabung dapat digambarkan sebagai suatu himpunan tabung tabung terpisah yang membentuk tabung multi sel. Pada sistem ini kekakuan bertambah. Sistem ini memungkinkan bangunan mencapai bentuk yang paling tinggi dan daerah lantai yang paling luas.
18
FACADE STRUKTURAL Fasad merupakan salah satu elemen terpenting dalam penampilan suatu bangunan. Banyak arsitek yang menggunakan olahan pada fasad untuk memberikan keindahan atau kesan khusus sesuai dengan yang diinginkan. Fasad juga memberikan citra tentang kondisi sosial suatu masyarakat dan juga dapat menggambarkan fungsi dan kegiatan yang terjadi di dalam bangunan Penggunaan struktur bangunan untuk ditampilkan pada fasad membutuhkan perhatian khusus yang berbeda dengan struktur yang disembunyikan dengan kulit (skin) bangunan. Namun dengan keterampilan arsitek dalam mengolah struktur bangunannya serta material dan kesan yang ingin ditampilkan dapat menjadi nilai tambah pada bangunan. Bangunan yang menunjukkan struktur pada fasadnya memberikan kesan kestabilan dan kekokohan sekaligus menunjukkan cara bangunan tersebut dapat berdiri. Pencarian bentuk dan fasad arsitektur sebagai faktor penting yang membentuk citra bangunan. Banyak arsitek yang menggunakan fasad sebagai citra bangunan yang menyampaikan konsepnya. Sistem fasade struktur dapat dibagi 2 kelompok: 1. Grid fasade seragam yang berulang pada sebagian atau pada seluruh tampak 2. Pola-pola struktur diagonal yang menutup seluruh fasade
19
Gambar 1.21 grid fasade seragam (Schueller, Wolfgang. 1989. Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi)
Gambar 1.22 grid fasade struktur (Schueller, Wolfgang. 1989. Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi)
20
Gambar 1.23 fasade struktur (Schueller, Wolfgang. 1989. Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi)
Gambar fasad struktur grid pada bangunan tinggi (Nationwide Project Sample Gallery | Thermolite Windowsthermolitewindows.com)
21
Gambar 1.24 struktur fasad diagonal yang langsung terhubung pada struktur rangka kaku (The leaning Tower) Material fasad struktur bisa merupakan material beton bertulang struktur utama maupun dari baja. Fasad Struktur tidak harus seragam pada seluruh fasade, tetapi dikelompokkan di tempat-tempat yang tepat untuk menahan gaya-gaya secara efisien. Rangka sabuk dan kepala (belt and cap) sekeliling bangunan, misalnya, ditempatkan pada lantai-lantai yang dapat mengikat unit bangunan bersama-sama secara efisien ke dalam suatu kesatuan yang kohesif. Fasad Struktur disamping berguna untuk kestabilan struktur juga dapat digunakan sebagai penunjang estetika maupun menunjukan makna filosofis.
Fasade Struktur Penggunaan pengaku lateral untuk bangunan tinggi tidak hanya terbatas pada inti internal, dinding geser,dan rangka pengaku untuk melawan gaya gaya angin dan gempa. Semua sistem ini dapat dinyatakan pada fased eksterior sehingga memenuhi fungsi estetika maupun struktural. Untuk bangunan tinggi, pengakuan rangka akan menghambat sirkulasi ruangan yang digunakan pada kegiatan. Kolom kolom ini harus berjalan agak dekat untuk mengurangi ketebalan struktur lantai. Sistem fasade struktur dapat dibagi menjadi kelompok: grid fased seragam yang berulang pada seluruh tampak bangunan dan pola pola struktural seperti diagonal yang menutupi seluruh struktur fasade.
22
( struktur bangunan bertingkat tinggi, wolfgang schueller hal 79 s/d 104 )
23
Sistem Rangka Lantai Plat dapat membentang langsung ke balok rangka apabila ditempatkan secara rapat dan beban yang dipikul kecil. Pada bangunan berlantai 20, sebuah plat beton membentang 9 kali di antara balok beton berbentuk I yang menupu pada balok jendela pemikul beban. Pada bangunan ini gaya lateral di pikul di ujung bangunan. Prinsip serupa juga digunakan untuk struktur rangka staggered berlantai tujuh. Dengan meningkatkan jarak antar rangka balok anak harus disusun lebih rapat untuk meneruskan beban gravitasi ke balok rangka. Pendekatan ini tipikal untuk struktur rangka. Pembagian utama struktur pada bangunan berlantai 27 terdiri dari inti terpusat dan rangka membungkus keliling. Tebal balok plat 30 inci dan bentang 45 kaki antara inti dengan kolom eksterior. Didaerah sudut, balok balok ini ditunjang oleh balok plat 40 inciyang menghubungkan inti dengan rangka fased melintang. Lantai lantai tersebut dari dek baja kisi kisi danbeton ringan. ( struktur bangunan bertingkat tinggi, wolfgang schueller hal 283 s/d 284 )
Bidang struktur verktikal Struktur bangunan terdiri dari bidang bidang vertikal seperti dinding dan atau rangka berserta bidang bidang horizontal berupa struktur lantai. Gaya gravitasi dan lateral di sebar melalui struktur lantai kebidang bidang vertikal bangunan, lalu dari bidang bidang ini ke bumi. Intensitas, arah, dan jenis aksi dari aliran gaya bergantung pada bentuk bidang bidang vertikal dan juga pada susunan di dalam volume bangunan.
Penyebaran gaya gaya vertikal Beban gravitasi yang bekerja pada suatu bangunan harus diturunkan melalui bidang vertikal menerus atau membentuk sudut dengan permukaan tanah. Bidang bidang vertikal ini bisa berupa jenis rangka tiang dan balok ( post and beam ) atau sistem dinding, yang bisa padat atau berangkak Aliran garavitasi jelas bergantung pada susunan bidang bidang struktur vertikal didalam bangunan. Berbagai kemungkinan penempatan sistem struktur vertikal pada denah bangunan ditunjukan pada bagian bawah. Sistem sistem ini dikenal sebagai sistem dinding geder (pembebanan lateral) yang dapat dipandang sebagia sistem tiang dan balok, rangka atau dinding padat. Dinding bisa berupa sistem permukaan linear atau sistem inti tiga dimensi tertutup atau berundak. 24
Penyebaran gaya gaya lateral Struktur bangunan harus memiliki kemampuan untuk menahan berbagai jenis gaya lateral seperti yang diebabkan oleh angin atau gempa. Gaya gaya lateral disebarkan melaui lantai yang bertindang sebagai balok horizontal ke bidang bidang bangunan vertikal yang diperlukan. Selanjutnya bidang bidang bidang ini meneruskan gaya gaya kepondasi. ( struktur bangunan bertingkat tinggi, wolfgang schueller hal 91 s/d 95 )
Struktur Bangunan Tinggi dan Perilaku Ketika Dibebani Semakin tinggi suatu bangunan, pentingnya gaya aksi lateral menjadi semakin berarti. Pada ketinggian tertentu ayunan lateral menjadi demikian besar sehingga pertimbangan kekakua, ahli ahli kekuatan bahan struktur. Beberapa faktor yang memungkinkan pengembangan sistem sistem baru ini adalah: Bahan struktur berkekuatan sangat tinggi misalnya beton 9000 psi dan ligam campuran berkekuatan tinggi. Aksi kompisit antara unsur unsur struktur Teknis sambungan yang mutakhir Penggunaan bahan yang ringan Teknik teknik konstruksi mutakhir Struktur Dinding Pendukung Sruktur dinding pendukung merupakan konstruksi batu yang tebal dan berat karena berat dan tidak fleksibel dalam letak tata denahnya, struktur ini tidak digunakan pada bangunan tinggi.Akan tetapi, perkembangan teknologi baru dalam penggunaan teknik konstruksi batudan panel beton pracetak menjadikan konsep dinding pendukung cukup ekonomis pada bangunan tinggi berorde sedang. Jenis bangunan yang menuntut banyak pembagian ruang seperti hotel, apartemen cocok dengan konstruksi ini. Reaksi struktur dinding pendukung terhadap pembebanan bergantung pada bahan yang digunakan serta jenis interaksi yang terjadi antara bidang lantai horizontal dengan bidang dinding vertikal. Artinya, perilaku struktur adalah fungsi dari tingkatan kontinuitas antara dinding dinding dan antara dinding dengan plat lantai. Beban vertikal diteruskan sebagai momen melalui struktur lantai langsung ke dinding. Bentang lantai yang lazim antara 12 sampai 25 kaki. Tegangan tekan pada dinding adalah fungsi dari bentangan lantai, ketinggian dan jenis bangunan, dan ukuran serta susunan dari bukaan dinding. Bukaan dinding hendaknya 25
ditempatkan pada sumbu vertikal yang sama untuk menghindari tekanan beban dari bukaan jendela yang disusun selang seling. Gaya gaya horizontal tersebar melalui struktur lantai dan berlaku sebagai diafragma horizontal terhadap dinding geser, sejajar dengan aksi gaya. Dinding geser ini menahan aksi tersebut karena sangat kaku , berperan sebagai balok yang tebal, dan bereaksi terhadap dinding geser, serta lentur terhadap gulingan. Dinding memanjang menahan beban gravitasi dan meneruskan gaya angin mengakibatkan momen lentur kediafragma lantai atau langsung ke dinding geser yang terletak ditengan atau ujung bangunan.
Struktur Inti Geser Sistem terkantilever bukanlah jenis yang lazim digunakan karena fleksibilitas truktur lantai terkantilever dan besi tulangan yang diperlukan untuk menahan momen negatif dari plat harus banyak sekali. Apabila struktur lantai bagian luar di tahan oleh struktur yang digantung dari sistem rangka setinggi satu lantai, maka kekakuan menyeluruh akan meninkat, ekspresi arsitektur dari bangunan tetap mengesankan keterbukaan dan keringanan.
26
Sistem Rangka Kaku Pada umumnya berupa grid persegi teratur. Terdiri dari balok horizontal dan kolom vertikal yang dihubungkan melalui bidang dengan menggunakan sambungan kaku (rigid). Rangka ini bisa satu dengan dinding interior. Prinsip rangka kaku akan ekonomis sampai 30 lantai untuk rangka baja dan sampe 20 lantai untuk rangka beton.
27
Struktur Dinding Balok : Sistem Trus Interspasial dan Staggered Struktur bangunan rangka staggered lebih kokoh dari pada bangunan dengan mengguakan struktur interspasial. Rangka digunakan pada setiap lantai dan di susun selang seling. Prinsip pembuatan yang selang seling sangat efisien apabila diterapkan untuk menahan beban horizontal dan vertikal. Pada rangka staggered , plat lantai berlaku sebagai diafragma horizontal kaku tak terhingga sehingga semua titik pada lantai mempunyai penyimpangan hirizontal yang sama. Dengan demikian semua rangka bertindak sebagai satu kesatuan. Sistem Bangunan Dinding Rangka Geser ( Frame Sher Wall Building System ) Sistem bangunan digunakan pada bangunan lebih tinggi dari 30 lantai. Beberapa denah bangunan tinggi tipikal yang menggunakan inti dan rangka. Letak inti Inti fasede eksterior Inti interior Inti eksentris Jumlah inti Inti tunggal Inti terpisah Inti banyak Bentuk inti 28
Bentuk tertutup : bujur sangkar, persegi panjang,bulat, segitiga Bentuk terbuka : bentuk X, L dan I Bentuk inti disesuaikan dengan bentuk bangunan ( j,o,t )
Sistem Rangka Bersendi Dinding Geser Sistem hanya dapat memikul beban gravitasi, dinding geser akan memikul semua beban lateral. Struktur Bangunan Plat Rata Keterbatasan dari sistem plat rata adalah: Beban mati yang besar tidak menguntungkan apabila menghadapi kondisi pondasi yang sulit. Rasio tebal terhadap bentangan yang kecil dapat menyebabkan lendutan plat terlihat besar. Kemampuan bentangan yang pendek 15-25 kaki atau 35 kaki apabila diprategang. Membatasi kemampuannyauntuk menyesuaikan diri terhadap tata letak partisi yang berubah-ubah. Sistem Interaksi Dinding Geser Rangka Dengan Belt Truss Kaku Rangka diperkaku menjadi tidak efisien lagi diatas ketinggian 40 lantai karena banyak sekali diperlukan bahan untuk membuat pengaku yang cukup kaku dan kuat. Efisien struktur bangunan akan meningkat sebesar 30% dengan menggunakan rangka sabuk ( belt truss ) horizontal untuk mengikat rangka ke inti. ( struktur bangunan bertingkat tinggi, wolfgang schueller hal 117 s/d 143)
29
Pondasi pondasi langsung atau pondasi telapak persegi pondasi ini baik untuk dipakai sebagai telapak pondasi pada sebelah kolom sebuah bangunan sklet. Dalam hal itu lantai pada permukaan tanah kebanyakan juga tidak mendukung, tetapi dengan begitu saja terletak pada lapisan tanah dasar. Karena alasan ini, maka lantai harus dipasang bebas dari pondasi. Setelah pondasi dicor dan tanah ditambahkan, skelet dipasang dan lantai dapat dicor. Untuk keperluan itu, sebuah acuan beton disetel sekelilikng kolom.
30
Pondasi pra fabrikasi Pondasi ini banyak digunakan bangunan kecil yang temboknya tidak begitu panjang, bentuk pondasi ini banyak juga diterapkan pada pembangunan rumah.
31
Penguatan dan pelebaran pondasi yang ditembok Pondasi yang ada digali terbuka setempat sepanjang 1000m mm dan pondasi digali sampai kedalaman yang dibutuhkan. Juga pada sisi atasnya, alas beton yang terbentuk itu harus dikopel pada setiap kurang lebih 500 mm s.k.s.
Pondasi Telapak Persegi Sumuran Kolom yang kebanyakan dibuat dari beton bertulang. Metoda ini sesuai benar dalam rangka cara mendirikan bangunan dewasa ini, diperoleh dimana kedayagunaan dan kecepatan adalah yang paling penting. Keuntungan menggunkan pondasi ini adalah bahwa fabrikasinya dapat berlangsung terus bagaimana pun keadaan cuaca dan kalau dikehendaki dapat diadakan suatu pesediaan. Dengan demikian,rencana untuk mendirikan bangunan dapat dihitung lebih hemat tanpa menimbulkan bahaya.
32
Pondasi Tangga Bentuk pondasi ini diterapkan dalam hal sebagai berikut: Apabila ‘yang padat’ sebelah bawah muka tanah sangat berbukit bukit. Apabila harus mendirikan bangunan pada sebuah lereng; juga telapak pondasi dalam hal ini hal ini harus dipasang berselang selang secara bertingkat . cara kerja ini menghasilkan suatu penghematan yang besar terhadap bahan dan pemindahan tanah. Membangun Pada Bidang Miring pondasi ini digunakan pada bangunan yang berada dibukit atau bukit pasir. Setelah lapisan humus dihilangkan, lapisan tanah diratakan. Hubungan Dinding Pondasi Dengan Gudang Bawah Tanah Pondasi yang dapat menyambung pada gudang bawah tanah, sebab penambahan tanah disamping gudang bawah tanah berkelakuan lain dari padatanah padat dimana telapak pondasi dipasang.
33
Membentangi Tanah yang Digali Sebuah lengkung atau pembentangan mungkin perlu apabila sebagian dari tanah lapisan bawah sangat menyimpang dari sisi tanah. Dalam hal itu dianjurkan untuk membuat balok yang menerus pada sisi bawahnya agak bulat atau tirus.
Pondasi Pada Sumuran Metoda pondasi ini sering diterapkan apabila tanah yang bergaya dukung terdapat 3000 s/d 6000mm sebelah bawah muka tanah. Namun tidak perlu gali sumur bangunan yang besar, juga tidak diperlukan transportasi tanah dalam jumlah besar yang mungkin harus ditimbun.
34
Pondasi Pada Tiang
Tiang Kayu Dengan Balok Beton ( Bendul ) Daya dukung plat pondasi atau tegangan tekan dalam kayu memanjang ditempat kepala tiang adalah menentukan untuk jarak maksimum daru tiang atau rimbat-melintang-tiang. Keuntungan Daya dukung tiang kayu dapat dipergunakan dengan sepenuhnya, sebab jarak antar tiang dapat enjadi sangat besa. Balok beton dapat diberi setiap ukuran lebar atau ukuran tinggi yang dikehendaki atas dasar perhitungan statik. Suatu penghemat besar atas cacah tiang dan dengan demikian juga atas beata pancang dan sebagainya. Pondasi Tiang Beton Syarat pembutan : Tempat, posisi dan tinggi potong tiang Pemeriksaan tanah
35
Penampang badan tiang dan, kalau ada, kaki yang diperberat dan panjangnya Penulangan tiang Kwalitas beton yang diharuskan Beban tiang yang berkerja Contoh Penulangan Struktur
36
37
Jenis struktur yang banyak dipakai dalam pembangunan gedung –gedung tinggi ialah : Stuktur bidang (surface structures) dengan bahan beton tulang. Struktur rangka (skeleton structures) dengan bahan beton tulang atau baja. Struktur majemuk (composite structures) dengan bahan beton tulang atau beton tulang + baja. (Poerbo, M.ARCH., 2005)
Sistem Sirkulasi Sirkulasi Horisontal Lorong melayani dua arah ( Double Loaded Corridor System) Sistem ini sangat ekonomis .Banyak digunakan untuk proyek – proyek perkantoran, pendidikan, flat – flat, rumah sakit dan sekolah atau bangunan pendidikan. Lorong melayani satu arah (Single Loaded Corridor System) Sistem ini kurang ekonomis. Banyak digunakan untuk hotel – hotel flat dan sekolah/ bangunan pendidikan. Lorong Pinggiran (Perimeter Corridor /Exterior Corridor) Sistem ini dipakai bila ruang yang dilayani bentangnya besar dan lorong pinggirannya sekaligus berfungsi sebagai penahansinar matahari.Sistem ini banyak dipakai untuk bangunan pendidikan. (Poerbo, M.ARCH., 2005)
Sirkulasi Vertikal Di dalam sarana sirkulasi vertikal terdapat sarana – sarana untuk lalu lintas orang, barang, benda (kotoran padat dan cair, air bersih), hawa bersih/AC, dan instalasi listrik, telepon. Untuk lalu lintas orang digunakan : tangga, eskalator, dan lift. Untuk lalu lintas barang digunakan : lift, conveyor. Untuk lalu lintas benda padat/cair : pipa – pipa dalam tabung pemipaan. Untuk lalu lintas hawa bersih : tabung – tabung/koker/ducts. Dalam sarana sirkulasi vertikal juga ditempatkan ruang – ruang pelayanan seperti toilet, gudang, dapur kecil, kamar pemeliharaan dan kamar-kamar mesin penghawaan mekanis/AC ( ruang mekanikal ), AHU ( ruang pengolahan udara ). Untuk membuat prarencana, luas denah untuk sirkulasi vertikal ditaksir sekitar 20-25% dari luas denah per lantai, tergantung tinggi gedung, dan fungsi gedung. Sistem inti tunggal ( single core system ) 38
Dalam sistem ini semua sirkulasi vertikal dan ruang – ruang pelayanan di simpan dalam satu inti gedung yang melayani sirkulasi horizontal dalam jarak tempuh yang aman ialah sekitar 30 meter.Bila gedungnya panjang gepeng vertikal atau denahnya luas, disediakan beberapa inti yang jaraknya diatur sedemikian sehingga masih dalam batas jarak pencapaian maksimum ( ±30 meter ). Dengan demikian akan terjadi sistem inti banyak ( multi-core system ). Pembagian inti Telah diketahui bahwa dalam inti gedng terdapat : Tabung elevator/lift Tangga kebakaran Ruang – ruang pelayanan ( toilet, gudang, dapur kecil, ruang pemeliharaan gedung, ruang mesin AC) Tabung – tabung instalasi ( air bersih, air kotor, listrik, telepon, vertikal conveyor ) (Poerbo, M.ARCH., 2005)
Sistem struktur bangunan tinggi Sistem stuktur pada suatu bangunan merupakan 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 tanah mealui fondasi.Beban yang bekerja pada bangunan terdiri dari beban vertikal, beban horizontal, perbedaan temperature, getaran, dll.Sistem struktur yang menggunakan bahan beton bertulang, baja, maupun komposit, selalu ada komponen /subsistem yang dikelompokkkan dalam sistem yang digunakan untuk menahan gaya gravitasi dan sistem untuk menahan gaya lateral
39
Gambar :Sistem Struktur Bangunan Tinggi Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Sistem penahan gaya gravitasi Beban gravitasi merupakan beban yang berasal dari beban mati struktur dan beban hidup yang besarnya sisesuaikan dengan fungsi bangunan. Struktur lantai merupakan bagian terbesar dari struktur bangunan. Sistem struktur lantai biasanya merupakan kombinasi dari pelat dengan balok induk (girder) atau anak balok (beam) atau rusuk (rib atau joist), yang ketebalannya tergantung pada bentang, beban, dan kondisi tumpuannya
40
Gambar :Struktur Lantai Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Sistem penahan lateral Penahan gaya lateral yang lazim digunakan adalah portal penahan momen, dinding geser atau rangka pengaku. Portal penahan momen terdiri dari komponen ( subsistem ) horizontal berupa balok dan komponen ( subsistem ) vertikal berupa kolom yang dihubungkan secara kaku (rigid joints). Dinding geser (shear wall) didefinisikan sebagai komponen struktur vertikal yang relative sangat kaku.Dinding geser boleh memiliki bukaan sedikit sekitar 5 % agar tidak mengurangi kekakuan. Fungsi dinding geser berubah menjadi dinding penahan beban ( bearing wall ), jika dinding geser menerima beban tegak lurus dinding geser.Penempatan dinding geser dapat dilakukan pada sisi luar bangunan atau pada pusat bangunan. Dinding geser yang ditempatkan pada bagian dalam bangunan biasa disebut dengan inti structural (structural core). Rangka kaku ( braced frame ) terdiri dari balok dan kolom yang ditambahkan pengaku diagonal.Rangka pengaku banyak digunakan pada bangunan tinggi yang menggunakan struktur baja.
41
Gambar : Perilaku Sistem Gabungan Penahan Gaya Lateral Sumber :Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
Stabilitas bangunan Stabilitas bangunan, khususnya terhadap beban gempa dapat diperoleh dari : Berat sendiri bangunan
Gambar : Perilaku Struktur Bangunan Tinggi Terhadap Gempa Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005) 42
Membuat podium
Gambar :Bangunan Tinggi dengan Podium Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
Dengan tiang pancang
Gambar :Bangunan Tinggi Dengan Tiang Pancang Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
43
Membuat basemen
Gambar : Bangunan Tinggi Dengan Basemen Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
Gabungan podium dan basemen
Gambar : Bangunan Tinggi Dengan Basemen Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
44
Aplikasi struktur bangunan tinggi Sistem struktur untuk bangunan tinggi yang menggunakan bahan beton (beton bertulang)
Gambar :Struktur Dengan Bahan Beton Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Disini terlihat bahwa portal kaku (rigid frame) hnya dapat digunakan untuk bangunan dengan ketinggian maksimal 20 lantai.Jika bangunan ingin mencapai ketinggian sampai dengan 50 lantai maka portal harus diperkaku dengan dinding geser (rigid frame-shear wall).Bangunan dengan struktur beton hanya dapat digunakan untuk maksimal ketinggian 80 lantai.Bangunan tinggi yang menggunakan bahan struktur baja (baja komposit) dapat digunakan sampai ketinggian 140 lantai.
Gambar : Struktur Dengan Bahan Baja Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
45
Dapat disimpulkan bahwa bahan struktur baja lebih mampu untuk mendukung bangunan yang lebih tinggi dibandingkan sistem yang sama pada struktur bahan beton. (Juwana, 2005)
Pemisahan bangunan (dilatasi) Dilatasi baik digunakan pada pertemuan antara bangunan yang rendah dengan yang tinggi, antara bangunan induk dengan bangunan sayap, dan bagian bangunan lain yang mempunyai kelemahan geometris. Disamping itu bangunan yang sangat panjang tidak dapat menahan deformasi akibat penurunan fondasi, gempa, muai susut, karena akumulasi gaya yang sangat besar pada dimensi bangunan yang panjang, dan menyebabkan timbulnya retakan atau keruntuhan struktural.
Gambar :Pemisahan Bangunan Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
46
Terdapat beberapa bentuk dilatasi yang umum digunakan, diantaranya : Dilatasi dengan dua kolom
Gambar :Dilatasi Dengan Dua Kolom Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi Dilatasi dengan balok kantilever
Gambar : Dilatasi dengan balok kantilever Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
47
Dilatasi dengan balok gerber
Gambar :Dilatasi dengan Balok Gerber Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Dilatasi dengan konsol
Gambar :Dilatasi dengan Konsol Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi 48
Inti bangunan Tata letak inti bangunan tinggi yang berbentuk menara (tower) berbeda dengan bangunan yang berbentuk memanjang (slab), dan dikelompokkan sebagai berikut : Inti pada bangunan bentuk bujur sangkar Bentuk dasar bujur sangkar banyak digunakan untuk bangunan perkantoran dengan koridor menelilingi inti bangunan.
Gambar :Inti di Pusat Berbentuk Bujur Sangkar Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Inti pada bangunan bentuk segi tiga
Gambar : Inti di Pusat Berbentuk Segi Tiga Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
49
Inti pada bangunan bentuk lingkaran Menara berbentuk lingkaran biasanya digunakan pada fungsi hunian (apartemen dan hotel) dengan koridor berada di sekeliling inti bangunan sebagai akses ke unit-unit hunian.
Gambar : Inti di Pusat Berbentuk Lingkaran Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Inti pada bangunan dengan bentuk memanjang Bangunan dengan bentuk memanjang biasanya digunakan untuk hotel. Walaupun demikian, bentuk memanjang ini dapat pula digunakan untuk fungsi lain seperti apartemen dan perkantoran.
Gambar :Inti di Luar Bangunan Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
50
Inti pada bangunan dengan bentuk silang Bangunan dengan bentuk silang merupakan variasi
dari bangunan dengan bentuk
memanjang. Bentuk seperti ini dimaksudkan untuk mendapatkan luas lantai tipikal yang cukup luas, tetapi tetap dapat memanfaatkan pencahayaan alami.Bangunan bentuk ini banyak digunakan untuk fungsi hotel, apartemen, dan perkantoran.
Gambar : Inti di Tengah Bangunan Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi
Inti pada bangunan bentuk Y
Gambar : Inti di Pusat Bangunan Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi 51
Inti pada bangunan dengan bentuk acak Bangunan dengan inti yang diletakkan diluar titik berat massa bangunan dan ditempatkan secara acak kurang menguntungkan bagi perencanaan bangunan tahan gempa
Gambar : Inti di Tempatkan Acak Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
52
Karakteristik tata letak inti bangunan
Gambar :Tabel Karakteristik Tata Letak Inti Bangunan Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
Gambar :Fleksibilitas Penyewa Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
53
Lubang utilitas (shaft) dan jalur utilitas Penempatan inti bangunan akan berdampak pada kemungkinan penempatan jalur distribusi jaringan utilitas, baik pada arah vertikal yang berdampak pada rancangan denah bangunan, maupun pada arah horizontal yang berdampak pada potongan bangunan Alternative jalur sirkulasi
Gambar :Alternatif Jalur Sirkulasi Sumber : Panduan Sistem Bangunan Tinggi (Juwana, 2005)
54
SISTEM ATAP
Sistem atap berfungsi sebagai elemen primer untuk melindungi ruang-ruang interior suatu bangunan. Bentuk dan kemiringan atap harus sesuai dengan jenis penutup atap-sirap, genteng, atau membrane menerus yang digunakan untuk menguncurkan air hujan dan salju yang mencair menuju system drainase, got, dan saluran bawah tanah. Konstruksi atap juga harus mengontrol aliran uap, infiltrasi udara, aliran panas dan radisasi sinar matahari.
Sebuah atap harus diberi struktur agar dapat membentang sepanjang ruangan dan menopang bebannya sendiri serta beban peralatan yang disangga dan beban akumulasi hujan dan salju. Atap datar digunakan sebagai dek juga harus memperhitungkan beban hidup. Sebagai tambahan dari bebam gravitasi, bidang atapvditentukan untuk menahan angin lateral dan gaya seismic, juga gaya angkat angin dan menyalurkan gaya-gaya ini ke struktur penopang.
55
Karena beban gravitasi suatu bangunan bermula dari system atap, susunan strukturalnya harus bersesuaian dengan sitem kolom dan dinding penopang dimana beban-beban disalurkan ke bawah sampai pada system fondasi. Bentang atap yang panjang dapat menghasilkan susunan ruang interior yang lebih fleksibel sementara bentangan atap yang lebih pendek dapat mendefinisikan ruang dengan lebih akurat.
Bentuk dari struktur atap-datar ataupun miring gabled atau hipped, luas atau sempit atau terartikulasi secara berirama mempunyai pengaruh besar pada citra bangunan.
KEMIRINGAN ATAP
Slab beton bertulang Rangka truss baja atau kayu datar Balok dan dek baja atau kayu Kasau baja atau kayu dan lapisan penutupnya 56
ATAP DATAR Atap datar memerlukan material membrane penutup atap yang kontinu Kemiringan minimal yang disarankan ¼” per kaki (1:50) Kemiringan atap dapat dibentuk dengan mencondongkan bagian structural dek atap atau memiringkan lapisan insulasi termal Kemiringan biasanya mengarah pada saluran drainase interior, lubang drainase tepi atap dapat digunakan untuk mengalirkan air hujan Atap datar menutup bangunan secara efisien pada setiap dimensi horizontal, dan dapat di desain untuk berfungsi sebagai ruang outdoor Struktur bangunan atap datar terdiri dari : Slab beton bertulang Rangka truss baja atau kayu datar Balok dan dek baja atau kayu Kasau baja atau kayu dan lapisan penutupnya
57
Rusuk baja atau kayu dan lapisannya Dek, gording, dan balok baja atau kayu Truss baja atau kayu
ATAP MIRING Atap miring dapat dikategorikan ke dalam : Atap kemiring rendah – sampai 3:12 Atap kemiringan sedang dan tinggi- 4:12 sampai 12:12 Kemiringan atap memperngaruhi pemilihan material penutup atap, ketentuan underlayment, flashing, serta desain beban angin Atap kemiringan rendah membutuhkan membran penutup atap kontinu atau roll : beberapa material sirap dan lembaran dapat digunakan pada kemiringan 3:12 Atap kemiringan sedang dan tinggi dapat ditutupi oleh sirap, genteng, atau material lembaran Atap miring mengucurkan air hujan dengan mudah ke saluran air Ketinggian dan area atap miring bertambah seiring dengan dimensi horisontalnya Ruang dibawah atap miring dapat digunakan Bidang atap miring dapat di kombinasikan untuk membentuk bentuk atap yang bervariasi Atap miring dapat mempunyai struktur : Rusuk baja atau kayu dan lapisannya Dek, gording, dan balok baja atau kayu Truss baja atau kayu
SLAB ATAP BETON BERTULANG Slab atap beton bertulang dibentuk dan dicor dengan prosedur yang sama dengan sistem lantai beton. Slab atap biasanya dilapisi dengan jenis membran penutup atap. Untuk pemasangan atap datar :
58
Miringkan bagian atas slab atau lapisan insulasi panas untuk drainase atap; disarankan minimal ¼” per kaki (1:50) Slab dapat ditopang oleh kolom beton bertulang, rangka beton bertulang atau dinding penopang dari beton bertulang atau batu bata
Tepi yang dibelokkan keatas dapat membentuk dinding parapet Setrip logam (reglet) dapat dicor kedalam parapet untuk menerima pelat flashing
Ujung slab dapat dibentuk kantilever untuk membentuk teritisan atau overhang
Tepi atau balok spandrel dapat menopang dinding non structural Angkur logam dapat dicor ke dalam balok spandrel untuk mengikat panel dinding non struktural
Lapisan pelindung gerusan Membran penutup atap Busa kaku atau insulasi beton ringan Penghambat uap
Finishing menerima penutup
halus untuk insulasi dan
Slab atap beton bertulang
59
Beton bertulang dapat didesain dan dicetak kedalam bentuk atap yang bervariasi, seperti pelat lipat, kubah dan struktur cangkang. SISTEM ATAP BETON PRACETAK
Sistem atap beton pracetak mempunyai bentuk dan konstruksi yang mirip dengan system lantai pracetak dan menggunakan tipe unit slab yang sama. Untuk kondisi umum dan ketentuannya ( urutan panah diatas) : Flashing parapet Membran penutup atap di atas insulasi kaku Pelapis atas di cor ditempat, diperkuat dengan serat filamen atau tulangan, melekat pada slab pracetak untuk membentuk unit komposit structural, minimal 2” (51). Pelapis ini dapat diabaikan jika insulasi busa kaku diletakkan diatas unit pracetak yang halus. Pelapis beton atau unit pracetak miring untuk mengalirkan air, disarankan minimal ¼” per kaki (1:50) 60
Agar berfungsi sebagai diafragma horizontal dan menyalurkan gaya lateral ke dinding geser (shear wall), tulangan baja harus mengikat unit-unit slab pracetak di atas penopang dan pada tumpuan tepinya. Koneksi tumpuan harus memungkinkan pergerakan horizontal karena deformasi gradual, pengerutan dan perubahan temperature
61
RANGKA ATAP BAJA STRUKTURAL Struktur atap datar dapat diberi rangka baja mirip dengan struktur rangka lantai baja. Balok atap primer dan sekunder dapat menopang kasau baja jejaring terbuka, dek atap logam, slab beton cor di tempat atau unit beton pracetak. Proyeksi teritisan atap dapat dibuat dengan memperpanjang balok atap sekunder melewati penopangnya atau membuat ceruk pada konstruksi dinding eksterior.
62
Membran penutup atap di atas busa kaku atau insulasi beton ringan
Panel dinding pengisi atau veneer dapat di topang oleh balok baja atau slab beton yang dicor di atas deg logam
Balok teritisan dapat dirangkakan di dalam balok primer atau kontinu di atas balok penopang utama Pelat sambungan Ujung balok dapat diruncingkan atau diperingan dengan dilubangi
63
RANGKA KAKU DARI BAJA Rangka kaku terdiri dari 2 kolom dan sebuah balok atau balok induk yang tersambung secara kaku. Beban yang diaplikasikan menghasilkan gaya tekuk dan geser aksial dalam semua bagian rangka karena sambungan kaku menahan setiap ujung dari perputaran secara bebas. Sebagai tambahan, beban vertical menyebabkan rangka kaku mengembangkan daya dorong horizontal pada landasanya. Rangka kaku secara statis dan kaku hanya pada bidangnya.
64
TRUSS BAJA Truss baja secara umum dibuat dengan mengelas atau membaut sudut structural dan tee bersama-sama untuk membentuk rangka berbentuk segitiga. Karena truss memiliki bentuk bagian-bagian yang ramping, koneksi biasanya memerlukan penggunaan pelat gusset baja. Truss baja yang lebih berat dapat memanfaatkan bentuk wide-flange dan tube structural.
65
TIPE-TIPE TRUSS Truss datar mempunyai batang atas dan batang bawah yang pararel Truss jenis Pratt mempunyai elemen vertical yang menahan tegangan dan elemen diagonal yang menahan tarik. Biasanya truss ini lebih efisien untuk kasus dimana elemen jejaring yang lebih panjang dibebani tarikan Truss jenis Howe mempunyai bagian vertical yang menahan tarikan dan bagian diagonal yang menekan tekanan Truss jenis Belgian hanya mempunyai elemen-elemen miring Truss jenis Fink adalah truss Belgian yang mempunyai elemen subdiagonal untuk mengurangi panjang elemen yang mengalami tekanan menuju tengah bentangan Elemen diagonal menghubungkan batang atas dan batang bawah Elemen subdiagonal menghubungkan sebuah batang dengan diagonal utama Truss jenis Warren mempunyai elemen miring yang membentuk serangkaian segitiga sama sisi. Elemen vertical kadang-kadang diselipkan untuk mengurangi anjang panel batang atas yang berada dalam tekanan Truss jenis Bowstring mempunyai batang atas melengkung seperti busur yang bertemu batang bawah yang lurus pada setiap ujungnya
66
Truss jenis Raised-cord mempunyai batang bawah yang dinaikkan secara substansial diatas penopang
Truss jenis Crescent mempunyai batang atas dan bawah melengkung naik dari titik-titik ujungnya Truss jenis Gunting mempunyai elemen yang mengalami tarik memanjang dari titik pangkal samapi titik tengah batang atas pada posisi yang berseberangan
RANGKA RUANG (SPACE FRAME) Sebuah rangka ruang adalah struktur pelat 3 dimensi dengan bentang panjang yang didasarkan pada kekakuan segitiga dan tersusun dari elemen-elemen linear yang menahan tarikan atau tekanan aksial saja. Unit spasial yang paling sederhana dari rangka ruang adalah tetrahedron yang mempunyai 4 sambungan dari 6 elemen struktural
67
Sebagaimana halnya struktur pelat kedalaman kostan lainnya, penampang rangka luar harus berbentuk persegi atau hampir persegi guna memastikan bahwa system rangka ruang itu berlaku sebagai struktur 2 arah.
68
KASAU BAJA JEJARING TERBUKA Sistem atap yang menggunakan kasau baja jejaring terbuka serupa dalam susunan dan konstruksinya dengan system-sistem lantai kasau baja.
69
RANGKA PENUNJANG JEJARING TERBUKA
70
DEK ATAP LOGAM Dek ataplogam dibuat bergelombang untuk meningkatkan kekakuan dan jangkauan bentangan di sepanjang kasau baja jejaring terbuka atau balok baja yang berjarak lebih lebar dan untuk berlaku sebagai landasan untuk insulasi termal dan membran atap.
Panel dek dilas atau dikunci secara mekanis pada kasau atau balok baja penopang Dek atap logam biasanya digunakan tanpa pelapis atas beton, namun kayu atau panelpanel cementitious atau panel insulasi busa kaku structural untuk mnejembatani celah gelombang dan menhasilkan permukaan yang halus dan stabil untuk insulasi termal dan membran atap Untuk menyediakan permukaan maksimal bagi pelekatan insulasi busa kaku yang efektif, flange atas harus lebar dan datar. Jika dek mempunyai alur pengaku, lapisan insulasi mungkin perlu dikunci secara mekanis 71
Dek atap akustik digunakan sebagai langit-langit pengabsorbsi suara yang mengandung serat (fiber optic) di antara perforasi suatu dek berusuk atau di dalam sel perforasi suatu dek seluler. Profil dek bervariasi. Konsultasikan dengan pabrikan mengenai profil, panjang, ukuran yang tersedia, bentang yang diperbolehkan, dan detail instalasi.
PAPAN ATAP CEMENTITIOUS Papan atap cementitious terbuat dari semen Portland, agregat ringan, senyawa serasi dan penguatan berupa serat filament tergalvanisasi.
72
Panjang 9’ sampai 12’ (2745 sampai 3660) Lebar tipikal 16” dan 24” (405 sampai 610) Ketebalan Ketebalan 2” (51) dapat membentangi jarak 3’-5’ (915-1525) Ketebalan 3” (75) dapat membentangi jarak 4’-7’ (1220-2135)
Ujung tepi tongue and groove dapat diperkuat dengan baja profit channel tergalvanisasi Slab channel mempunyai ketebalan 1” (25) dan tepi yang dipertebal untuk membentangi jarak yang lebih panjang.
Papan atap cementitious juga terbuat dari serat kayu yang diproses secara kimiawi dan diikat di bawah tekanan dengan semen Portland. Papan structural ini dapat digunakan untuk membentangi rangka atap kayu atau baja dan berfungsi sebagai lapisan dudukan atap atau rangka permanen bagi slab beton; sisi bawahnya dapat dibiarkan terekspos sebagai langitlangit akustik. Mempunyai nilai insulasi akustik dan insulasi termal serta dapat digunakan dalam konstruksi tahan api.
73
RANGKA RUSUK Istilah-istilah Atap Hip adalah proyeksi miring yang terbentguk dari pertemuan 2 sisi miring pada sebuah atap Valley adalah persimpangan 2 permukaan miring atap yang dilewati aliran air hujan Bubungan adalah garis horizontal persimpangan uncak 2 bidang miring suatu atap Dormer adalah struktur royeksi yang menonjol ke luar dari atap miring sebagai kumbung bagi jendela atau lubang angin Gable adalah bagian segitiga dari dinding yang menutup sisi atap miring dimulai dari bubungan sampai lis Rake atau Lisplang adalah tepi miring, biasanya memproyeksikan tepi atap miring Shed adalah atap dengan satu sisi miring Eave atau Lis adalah tepi bawah teritisan atap Soffit adalah permukaan bawah teritisan lis atap Atap gable Atap gable miring kebawah dua arah dari bubungan puncak ditengah, untuk membentuk segitiga gable pada setiap sisinya.
74
Papan bubungan adalah elemen non structural horizontal dimana ujung atau rusuk tersusun dan terkunci Rusuk memanjang dari plat dinding ke papan bubungan Collar ties menyatukan 2 rusuk berlawanan pada titik bawah bubungan Ikatan yang menahan gaya tolak keluar dari rusuk dapat didesain sebagai kasau langitlangit yang hana menopang beban loteng Bentang kasau Dinding atau balok penopang beban
75
Atap Hip Atap hip mempunai sisi miring yang bertemu pada sudut proyeksi yang miring. Papan bubungan Rusuk Rusuk hip membentuk pertemuan sisi-sisi miring suatu atap hip Rusuk jack adalah rusuk yang lebih pendek dari panjang utuh kemiringan atap Jack hip adalah rusuk jack yang memanjang dari pelat dinding sampai rusuk hip
Atap Gambrel Atap gambrel dibagi sisinya dimana kemiringan yang lebih landai berada diatas kemiringan yang lebih curam.
Papan bubungan Gording Rusuk
Bentang rusuk
76
Atap Datar Atap datar dirangkakan dengan cara yang mirip seperti pada rangka kasau lantai.
RANGKA ATAP RINGAN Atap dan langit-langit dapat dibangun dengan baja ringan dalam perlakuan yang mirip dengan konstruksi rangka kayu ringan. Bagian-bagian baja ringan jga dapat dibaut atau dilas untuk membentuk truss atap.
77
RUSUK KAYU Stuktur dengan rangka rusuk kayu adalah sub-sistem dari konstruksi rangka kayu ringan yang esensial. Dimensi kayu yang digunakan sebagai rusuk dari kasau atap mudah dibuat serta dapat secara cepat dipasang di lokasi tapak dengan alat sederhana.
78
RANGKA RUSUK KAYU
79
80
81
PELAPIS ATAP Pelapis diatas rusuk loagam ringan atau rusuk kayu biasanya terdiri dari panel-panel tripleks hasil klarifikasi APA atau kayu bukan veneer. Panel-panel ini meningkatkan kekakuan rangka rusuk dan menyediakan dasar yang solid bagi material penutup atap yang beragam. Ketentuan pelapis dan lapisan dasar harus sesuai dengan rekomendasi dari pabrik penutup atap. Dalam iklim lembab yang tidak dipengaruhi kondisi badai salju, interval pelapis papan 1x4 atau 1x6 dapat digunakan dengan penutup atap sirap kayu atau shake.
82
RANGKA PAPAN-BALOK KAYU Sistem atap papan-balok kayu biasannya menggunakan grid tiang atau kolom penopang yang sama seperti system lantai papan dan balok.
83
KONEKSI TIANG-BALOK KAYU
84
TRUSS KAYU Berbeda dengan rusuk truss monoplanar, truss kayu yang lebih berat dapat dirangkai dengan menyusun bagian dan batang dan menyatukannya pada titik panel dengan konektor cincin. Truss kayu ini mampu menahan beban lebih berat daripada rusuk truss dan pada intervalnya dapat lebih jauh.
85
86
RUSUK TRUSS KAYU MONOPLANAR Rusuk truss kayu dipra-rekayasa dan dipabrikasi sebagai truss monoplanar. Karena masingmasing elemen dipengaruhi ileh gaya tekan dan gaya tarik, tipikal batang atas 2x4. Rusuk truss paling baik digunakan ketika denah persegi memerlukan banyak tipe truss tunggal dan bentang di atas 18’ (5485).
87
STRUKTUR LANTAI ATAU BIDANG BANGUN HORIZONTAL Struktur lantai membentuk bidang kaku horizontal. Bidang ini memperkokoh dan bergabung dengan struktur bangun vertical sehingga memungkinkan bangunan untuk bertindak terhadap gaya gaya sebagai suatu unit tertutup. Rangka lantai meneruskan gaya gaya gravitasi dan lateral kekolom atau dinding.
Sistem Rangka Lantai Beban gravitasi diteruskan oleh plat beton secara langsung atau melalui rangka lantai ke kolom atau ke dinding. Plat beton dapat membagi gaya gaya gravitasi secara : 1. Pelat yang memikul dalam satu arah( one-way-slab) 2. Pelat yang memikul dalam dua arah (two-way- slab)
Besarnya beban yang didistribusikan pada masing-masing arah tergantung dari berbagai faktor : Kekakuan dari pelat. Perbandingan sisi panjang dan pendek dari pelat. Kekakuan dari balok-balok tumpuannya. Jenis kondisi perletakan Tebal minimum pelat lantai pada umumnya berkisar antara 1/30 – 1/35 bentang pendek untuk tumpuan balok-balok pada kedua sisinya. Dan 1/30 – 1/35 bentang panjang untuk struktur pelatlantai flat-plates (pelat tanpa balok- balok penumpu)
88
Sistem-sistem ini dibagi lagi menjadi hubungan antara system lantai tipikal dengan rangka kaku yang disusun pada grid mudular horizontal dan antara system lantai tipikal dikaitkan dengan struktur ini pembungkus( core enevelope structure). Pada struktur rangka, peletakan kolom menyatakan modul bangunan struktur horizontal. Balok- balok utama membentuk modul ini dan sekaligus merupakan bagian dari rangka bangun vertikal. Sistem rangka lantai tipikal untuk bangunan rangka sedang sampai tinggi disusun menurut arah aliran gaya.
Dalam system rangka melintang, gaya gaya gravitasi disebar ke rangka rangka internal yang membentang pada arah lebar bangunan. Dengan demikian, rangka rangka ini harus menahan tidak hanya gaya gravitasi, tetapi juga gaya lateral utama, plat dapat membentang langsung ke balok rangka.
89
Suatu susunan struktur balok lantai yang unik digunakan untuk bangunan berlantai 15. Sebagian besar contoh gambar adalah menggunakan suatu inti pusat dan struktur perimeter eksterior. Pada umumnya jarak balok diatur paling dekat, yaitu inti internal ke pembungkus struktur eksternal.
Pada struktur pembungkus inti( core envelope structure) persegi, struktur perimeter terdiri dari inti-inti sudut atau kolom besar yang dihubungkan dengan balok atau rangka atau juga pembungkus kolom berjarak rapat.
90
Akan tetapi, ada masalah rangka di daerah sudut balok. Balok diagonal dapat mengikat sudut inti dengan sudut fasade sehingga menambahkan beban pada kolom sudut. Cara lain adalah balok-balok lebih berat yang sejajar dengan dinding inti dapat menarik beban dari sudut bangunan, yang dapat diteruskan ke kedua arah dengan menempatkan lebih banyak beban pada kolom pembungkus yang mengikatnya. Penyebaran beban beban sudut ke kedua arah dari beban beban sudut juga dapat dicapai dengan menggunakan system satu arah dan membalikkan arahnya setiap berganti lantai.
Pengkuan Horizontal Rangka lantai tidak hanya menyebar beban gravitasi ke kolom atau dinding, tetapi juga berlaku sebagai penyekat terhadap gaya lateral. Rangka ini dapat dipandang sebagai suatu balok horizontal yang besar yang meneruskan beban beban tegak lurus ke dalam system rangka atau dinding geser.
Sistem-sistem Lantai Komposit Sistem lantai komposit sudah mencapai pemecahan optimum untuk bangunan tinggi. Dek selular baja yang bekerja secara komposit dengan plat beton. Penggunaan rancangan balok komposit dalam bangunan tinggi juga meningka tdengan pesat.
91
Dek lantai komposit Kebanyakan system dek ditutup dengan embossment dan tekukan untuk mengikat dek tersebut ke plat beton. Kebayakan bentuk baja gelombang mempunyai ketebalan antara 1 setengah dan 3 inci. Dek yang tebalnya 3 inci jelas lebih kuat dan mampu membentang 12 dan 15 kaki pada aksi komposit. Alasan penggunaan dek bajaselular, yang beraksi dengan plat beton komposit, karena hal berikut: a. Peningkatan kekakuan lantai vertical dan lateral. b.Peningkatan kemampuan bentangdan jarak antar balok, pengurangan jumlah balok, pengurangan berat lantai, sehingga mengurangi biaya. c.Proses kontruksi dipercepat, peniadaan perancah dan penopangan untuk plat beton, daerah simpan langsung untuk bahan kontruksi. d. Kemampuan untuk memuat kabel, system listrik yang fleksibel.
Balok komposit Pada kontruksi bangunan tinggi, berbagai jenis balok (bajaprofil, grider, truss, open web joists) dirancang untuk bertindak secara komposit dengan plat beton ataupun dengan dek komposit. Untuk aksi komposit dari plat atau balok, beberapa jenis sambungan geser diperlukan untuk meneruskan geser memanjang antara ke dua unsur. Hal ini mencegah terjadinya peleset di antara plat dan flens balok. Pada umumnya stut baja yang bundar dilas pada fles balok, digunakan sebagai sambungan geser. Jenis sambungan geser.Jenis sambungan geser lainnya adalah balok spiral, sudut, dan kanal. 92
Balok komposit dengan lantai komposit Sambungan stut geser dilas dilapangan pada dek baja ke bagian atas balok sehingga menimbulkan aksi komposit dari plat lantai dengan dek baja dan balok. Gelombang dek baja bias tegak lurus terhadap atau sejajar dengan balok.
Sistem rangka komposit Sistem stub- girder bersama plat membentuk rangka vierendeel yang dimodifikasi. Dek lantai komposit setebal 5 1/2 inci berlaku secara komposit dengan stub beam yang dilas ke balok utama
93
Dek T komposit Terbuat dari fles atas beton yang lebar dengan penampang berbentuk T terbalik, yang dibuat tahan api dengan penutup beton, yang dilas kebagian atas jaringT(T-web), memungkinkan interaksi komposit dari system tersebut.
Rancangan perkiraan dari balok komposit Ultimate strength behavior daro penampang digunakan untuk menurunkan rumus perkiraan besar balok dan jumlah sambungan geser. Pada umumnya sumbu netral akan berada didekat bagian atas balok; letak bias di dalam plat ataupun di dalam balok.
Sumber : (Schueller, 1989) Bibliography Juwana, J. S. (2005). PANDUAN SISTEM BANGUNAN TINGGI. Jakarta: Penerbit Erlangga. Poerbo, M.ARCH., I. (2005). STRUKTUR DAN KONSTRUKSI BANGUNAN TINGGI Jilid I SISTEM STRUKTUR DAN ESTETIKA. Jakarta: PT Penerbit Djambatan. Schueller, W. (1989). struktur bangunan brtingkat tinggi. Bandung: PT ERESCO.
94
Pengertian Dilatasi Dilatasi adalah sebuah sambungan / garis pada sebuah bangunan yang karena sesuatu hal memiliki sistem struktur berbeda. Dilatasi baik digunakan pada pertemuan antara bangunan yang rendah dengan yang tinggi, antara bangunan induk dengan bangunan sayap, dan bagian bangunan lain yang mempunyai kelemahan geometris
Pemisahan Bangunan ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 )
Di samping itu, bangunan yang sangat panjang tidak dapat menahan deformasi akibat penurunan fondasi, gempa, muai susut, karena akumulasi gaya yang sangat besar pada dimensi bangunan yang panjang, dan menyebabkan timbulnya retakan atau keruntuhan struktural. Oleh karenanya, suatu bangunan yang besar perlu dibagi menjadi beberapa bangunan yang lebih kecil, di mana tiap bangunan dapat bereaksi secara kompak dan kaku dalam menghadapi pergerakan bangunan yang terjadi .
Penggunaan dilatasi secara umum: -
Ketika terjadi perbedaan ketinggian bangunan yang satu massa
-
Ketika massa bangunan terlalu panjang >35m
-
Ketika tanahnya berkontur
-
Ketika disebabkan bentuk denah dan kondisi daya dukung tanah
95
Ragam Dilatasi pada Bangunan ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 ) 96
Dalam praktek terdapat beberapa bentuk pemisahan bangunan yang umum digunakan, diantaranya : a. Dilatasi dengan Dua Kolom Pemisahan struktur dengan dua kolom terpisah merupakan hal yang paling umum digunakan, terutama pada bangunan yang bentuknya memanjang (linear).
Dilatasi dengan dua kolom ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 )
b. Dilatasi dengan Balok Kantilever Mengingat bentang balok kantilever terbatas panjangnya (maksimal 1/3 bentang balok induk), maka pada lokasi dilatasi terjadi perubahan bentang antar kolom, yaitu sekitar 2/3 bentang antar kolom
97
Dilatasi dengan balok kantilever ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 )
c. Dilatasi dengan balok Gerber Untuk mempertahankan jarak antara kolom yang sama, maka pada balok kantilever diberi balok Gerber, sebagaimana terlihat pada GambarNamun dilatasi dengan balok gerber ini jarang digunakan, karena dikuatirkanakan lepas dan jatuh, jika mengalami deformasi arah horizontal yang cukup besar (akibat beban gempa bumi).
Dilatasi dengan balok gerber ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 )
98
d. Dilatasi dengan Konsol Meskipun jarak antar kolom dapat dipertahankan tetap sama, namun akibat adanya konsol, maka langit-langit di daerah dilatasi menjadi lebih rendah dibandingkan dengan tinggi langitlangit pada bentang kolom berikutnya. Dilatasi jenis ini banyak digunakan pada bangunan yang menggunakan konstruksi prapabrikasi, di mana keempat sisi kolom diberi konsol untuk tumpuan balok prapabrikasi.
Dilatasi dengan konsol ( Sumber : Jimmy S. Juwana, 2005 )
99
Daftar Pustaka Schueller, Wolfgang, 1989, Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi, PT.Bresco, Bandung. Juwana, J. S. (2005). Panduan Sistem Bangunan Tinggi. Jakarta: Erlangga. Poerbo, Hartono, Ir.,M.Arch. 2005. Utilitas Bangunan. Jakarta : Djambatan. Ching, DK., Adams, Cassandra. 2008. Ilustrasi Konstruksi Bangunan (terjemahan). Erlangga
100
