BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah. Struktur juga dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang memiliki sifat keseluruhan yang dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang ditempatkan dalam suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi interelasi bagian-bagiannya. Ini berarti struktur merupakan bagian dalam suatu bangunan yang berfungsi untuk menyalurkan beban-beban untuk menopang dan memperkuat suatu bangunan. Lain halnya dengan konstruksi, dimana konstruksi adalah suatu pembuatan atau perancangan bangunan serta penyusunannya. Konstruksi berbicara tentang suatu kegiatan mengolah sumber daya proyek menjadi suatu hasil kegiatan yang berupa bangunan. Konstruksi menyusun susunansusunan yang ada di struktur sehingga kedua saling terikat dan melengkapi. Bentuk bangunan tidak terlepas dari bagaimana manusia menyusun elemen-elemen pembentuknya menjadi seperti yang yang diinginkan dalam menciptakan ruang di bawahnya. Teknologi konstruksi dalam menyusun elemen-elemen pembentuk tersebut turut mempengaruhi bentuk yang dihasilkan. Kemajuan jaman telah membawa perkembangan pada pengetahuan konstruksi, menjadikan kemungkinan-kemungkinan bentuk menjadi lebih bervariasi dan seakan tak terbatas. Salah satu yang menguntungkan bagi dunia arstektur adalah berkembangnya struktur bentang lebar. Pembangunan gedung bertingkat sudah dilaksanakan sejak zaman dahulu kala, tetapi yang dikategorikan sebagai “modern tall building” dimulai sejak 1880s. The “first modern tall building” mungkin adalah gedung Home Insurance Building yang berupa konstruksi baja di Chicago pada tahun 1883 yang kemudian diikuti oleh gedung-gedung pencakar langit lainnya. Gedung-gedung tinggi pada awalnya didominasi oleh struktur baja karena perkembangan industri baja yang cukup
pesat, sedangkan perkembangan struktur beton relatif lambat dan baru berkembang pesat pada 1950an. Kegiatan yang memerlukan ruangan luas seperti kegiatan olahraga berupa gedung stadion, gedung pertunjukan, auditorium, dan kegiatan pameran memerlukan ruangan yang luas dan lebar tanpa terhalang kolom. Maka dari itulah muncul wide span building. Berdasarkan pemamparan diatas penulis tertarik untuk menulis makalah ini. 1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas, rumusan masalah yang diangkat adalah sebagai berikut. 1. Apa yang dimaksud dengan high rise building ? 2. Bagaimana sistem struktur dari high rise building ? 3. Apa yang dimaksud dengan wide span building ? 4. Bagaimana sistem struktur wide span building ?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan karya tulis ini adalah sebagai berikut. 1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan high rise building . 2. Untuk mengetahui bagaimana sistem struktur dari high rise building. 3. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan wide span building. 4. Untuk mengetahui bagaimana sistem struktur wide span building.
1.4 Manfaat Penulisan
Untuk Mahasiswa 1. Meningkatkan pengetahuan mahasiswa mengenai sistem struktur high rise building dan wide span building. 2. Meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam pembuatan makalah.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertia H igh Ri se Building
Sebuah bangunan didefinisikan sebagai bangunan bertingkat tinggi bila berada lebih tinggi dari pada sekitarnya atau proporsinya cukup ramping untuk memberi tampilan bangunan tinggi. Pembangunan bangunan bertingkat tinggi dimulai pada akhir abad ke-19 di Chicago. Hal ini dimungkinkan karena penemuan baru seperti lift yang aman pada tahun 1853 dan telepon pada tahun
1876,
yang
memungkinkan
pengangkutan
material bangunan
dan
kemampuan
berkomunikasi tingkat yang lebih tinggi. Selain itu, bahan bangunan berubah saat mereka beralih dari kayu dan batu untuk menggunakan rangka baja dengan dinding batu yang lebih ringan. Bangunan sebelumnya yang dibangun dengan dinding batu berat terbatas pada ketinggian tertentu dengan sendirinya self-weight. Dengan rangka baja, pasangan bata bisa lebih kurus dan bertindak Bangunan antara 75 kaki dan 491 kaki (23 m sampai 150 m) tinggi dianggap tinggi (high rise) berdasarkan beberapa standar. Bangunan yang lebih tinggi dari 492 kaki (150 m) diklasifikasikan sebagai gedung pencakar langit ( skyscraper ). Tinggi rata-rata satu tingkat adalah 13 kaki (4 m), sehinggabangunan setinggi 79 kaki (24 m)memiliki 6 tingkat. Bahan yang digunakan untuk sistem struktur bangunan bertingkat tinggi adalah beton bertulang dan baja. Sebagian besar gedung pencakar langit bergaya Amerika memiliki kerangka baja, sementara blok menara hunian biasanya dibangun dari beton. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bangunan tingkat tinggi adalah bangunan yang tingginya anta 23 m sampai dengan 150 m yang lebih tinggi dari sekitarnya atau proporsinya memberi tampilan bangunan tinggi. Struktur bertingkat tinggi memiliki fitur tertentu. Strukturnya tinggi menyebabkan beban vertikal lebih tinggi dan beban lateral yang lebih tinggi (terutama karena tekanan angin) dibandingkan dengan bangunan yang lebih rendah. Beban pada struktur bangunan tinggi adlah beban vertikal, beban horizontal, defleksi tak terduga, beban angin, beban gempa bumi.
2.2 Sistem Struktur H igh Ri se Building
Adapaun sistem struktur pada bangunan tinggi adalah sebagai berikut. 1. Braced frame Braced frame adalah rangka vertikal kantilever yang menahan beban lateral terutama melalui kekakuan aksial dari anggota bingkai. Keefektifan sistem, yang ditandai dengan rasio kekakuan yang tinggi terhadap kuantitas material, diakui untuk bangunan bertingkat di kisaran ketinggian rendah sampai menengah. Umumnya dianggap sebagai sistem baja eksklusif karena diagonal pasti mengalami ketegangan atau ke arah pemuatan lateral lainnya. Mampu menghasilkan struktur lateral yang sangat kaku minimal bahan tambahan, menjadikannya bentuk struktur ekonomis untuk ketinggian bangunan manapun, sampai yang paling tinggi. Keuntungan dari braced frame adalah girders hanya berpartisipasi minimal dalam tindakan penguat lateral - Desain framing lantai tidak tergantung pada tingkat strukturnya. Bisa diulang tinggi bangunan dengan ekonomi yang jelas dalam desain dan fabrikasi. Sedangkan kekurangan dari braced frame adalah menghambat perencanaan internal dan lokasi jendela dan pintu. Oleh karena itu, bantalan bertekanan biasanya digabungkan secara internal di sepanjang garis dinding dan partisi, terutama di sekitar lift, tangga, dan poros servis. Koneksi diagonal mahal untuk dibuat dan dipasang.
2. Rigid Frame Structure Struktur Frame Kaku Sambungan kaku digunakan antara susuna unsur linear untuk membentuk bidang vertikal dan horizontal. Bidang vertikal terdiri dari kolom dan balok, biasanya pada grid 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 antara kolom menjadi penentu pertimbangkan rancangan. Terdiri dari kolom dan girder yang disambung dengan koneksi tahan momen. Kekakuan lateral dari bingkai kaku yang dibengkokkan bergantung pada kekakuan lentur kolom, balok, dan sambungan di bidang penyok. Idealnya cocok untuk bangunan beton bertulang karena kekakuan yang melekat pada sambungan beton bertulang. Juga digunakan untuk bangunan rangka baja, tapi
koneksi tahan momen di baja cenderung mahal. Sementara kerangka kaku dari skala khas yang berfungsi sendiri untuk menahan pemuatan lateral memiliki batas ketinggian ekonomi sekitar 25 cerita, kerangka kaku skala yang lebih kecil untuk tabung perimeter, atau kerangka yang biasanya kaku yang dikombinasikan dengan dinding geser atau bantalan berlekuk, dapat menjadi ekonomi naik jauh lebih tinggi. Adapaun keuntungan dari Rigid Frame Structure adalah dapat ditempatkan di dalam atau di sekitar inti, di bagian eksterior, atau di seluruh bagian dalam bangunan dengan batasan minimal pada modul perencanaan. Frame-nya mungkin secara arsitektural terpapar untuk mengekspresikan grid seperti sifat struktur. Jarak dari kolom dalam bingkai momen tahan bisa sesuai dengan yang dibutuhkan untuk framing gravitasi. Hanya cocok untuk membangun hingga 20-30 lantai; proporsi dan biaya bahan menjadi tidak beralasan untuk bangunan lebih tinggi dari itu.
3. In-filled Frame Structure In-filled Frame Structure merupakan bentuk bangunan yang biasa digunakan untuk bangunan tinggi sampai dengan 30 lantai. Tebal kolom dan girder dari beton bertulang, atau kadang-kadang baja, diisi oleh panel bata, blokir, atau beton bertali. Karena the in-filled (di-isi) juga berfungsi sebagai dinding luar atau partisi internal, sistem ini merupakan cara ekono mis untuk mengkakukan dan memperkuat struktur. Perilaku interaktif yang kompleks dari in-fill dalam bingkai, dan ku alitas pasangan batu yang agak acak, telah membuat sulit untuk memprediksi dengan akurasi kekakuan dan kekuatan bingkai yang terisi.
4. Flat-Plate and Flat Slab Structure Flat-Plate and Flat Slab Structure merupakan struktur paling sederhana dan p aling logis dari semua bentuk struktur karena terdiri dari lempengan seragam, dihubungkan secara kaku dengan kolom pendukung. Sistem yang pada dasarnya terbuat dari beton bertulang, sangat ekonomis dalam memiliki soffit datar yang membutuhkan bekisting paling tidak rumit dan karena soffit dapat digunakan sebagai plafon, dalam menciptakan kedalaman lantai minimum yang mungkin. Resistensi lateral tergantung pada kekakuan lentur komponen dan koneksinya, dengan lempengan
yang sesuai dengan gelagar rangka kaku. Terutama sesuai untuk konstruksi hotel dan apartemen dimana ruang langit-langit tidak diperlukan dan di mana lempengan dapat berfungsi langsung seperti langit-langit. Ekonomis untuk bentang sampai sekitar 25 kaki (8 m), di atas panel drop mana yang bisa ditambahkan untuk membuat struktur pelat datar hingga rentang 38 kaki (12 m). Cocok untuk bangunan setinggi 25 lantai.
5. Shear Wall Structure Shear wall merupakan dinding samping yang berfungsi sebagai pengaku yang menerus sampai ke pondasi dan juga merupakan dinding inti untuk memperkaku seluruh bangunan untuk menahan gaya lateral. Biasanya digunakan pada bangunan tinggi untuk mencegah terjadinya torsi akibat gaya angin. Atau digunakan pula pada bangunan tinggi yang berbentuk slab maupun bangunan tinggi berbentuk tower untuk memperkokoh sistem bangunan terhadap gaya lateral. Dinding beton atau batu bata dinding vertikal kontinu dapat berfungsi baik pada partisi arsitektural maupun struktural untuk membawa gravitasi dan pemuatan lateral. Tingkat kekakuan dan kekuatan yang sangat tinggi, menyebabkan Shear Wall Structure ideal untuk menguatkan bangunan tinggi. Bertindak sebagai cantilever vertikal dalam bentuk dinding planar yang terpisah, dan sebagai rakitan non-planar dinding yang terhubung di sekitar lift, tangga dan poros servis. cocok untuk bangunan hotel dan perumahan dimana perencanaan berulang lantai demi lantai memungkinkan dinding menjadi kontinu secara vertikal dan di mana mereka berfungsi bersamaan sebagai akustik dan isolator api yang hebat antara kamar dan apartemen. Penahan penguat susut minimum dimana tekanan dinding rendah, yang bisa untuk sebagian besar dinding. Tindakan yang harus dipertimbangkan: Shear Wall yang dibentuk di sekitar lift dan pegas layanan memerlukan konsentrasi pembukaan di permukaan tanah dimana tekanan sangat penting. Kekakuan torsi dan lentur dipengaruhi secara signifikan dengan jumlah dan ukuran bukaan di sekeliling dinding geser sepanjang tinggi bangunan. Gerakan vertikal Shear Wall akan berlanjut sepanjang umur bangunan. Waktu konstruksi umumnya lebih lambat dari pada bangunan rangka baja.
Bobot tambahan elemen beton vertikal dibandingkan dengan baja akan menyebabkan cost penalty pada pondasi. Peningkatan massa akan menyebabkan penurunan frekuensi alami dan oleh karena itu kemungkinan besar akan menghasilkan dampak yang merugikan dari respons percepatan tergantung pada rentang frekuensi bangunan. Tapi sistem shear wall biasanya kaku dan menyebabkan peningkatan frekuensi alami. Masalah yang terkait dengan sistem bekisting: Jeda waktu yang signifikan akan terjadi antara konstruksi pijakan dan konstruksi dinding, karena fabrikasi dan pemasangan di lokasi sistem bekisting yang bergerak. Waktu akan hilang pada tingkat di mana dinding diakhiri atau mengalami penurunan ketebalan, pelurusan dinding geser berada dalam toleransi. Pemeriksaan survei berkala harus dilakukan untuk memastikan bahwa keselarasan vertikal dan twist dinding geser berada dalam toleransi. Secara umum sulit untuk mencapai hasil akhir yang baik dari sistem bekisting bentuk slip, dan karenanya rendering atau beberapa jenis finishing lainnya mungkin diperlukanbtube. Penempatan dinding geser ada 2 macam : A.
Shear Wall
Ditempatkan pada bangunan sebagai exterior atau interior shear wall. Biasanya pada bangunan yang berbentuk slab (semakin tinggi suatu bangunan maka shear wall yang dipakai semakin tebal) B.
Core (Inti)
Dinding geser yang diletakkan di dalam bangunan, misalnya mengelilingi core yang berfungsi sebagai area service, shaft dan tangga darurat yang menyerupai bentuk k otak atau bentuk lain yang kaku sebagai tipe dari struktur.
6. Coupled Wall Structure
Coupled Wall Structure terdiri dari dua atau lebih dinding geser di bidang yang sama, atau bidang yang hampir sama, dihubungkan pada tingkat lantai dengan balok atau lembaran kaku. Efek dari bagian penghubung yang tahan gesekan adalah menyebabkan dinding bekerja sebagian sebagai kantilever komposit, melendut pada sumbu sentroidal dinding yang umum. Cocok untuk konstruksi perumahan di mana dinding silang (cross walls) tahan beban lateral, yang memisahkan apartemennya. Selain menggunakan konstruksi beton, kadang kala struktur ini terbuat dari pelat baja berat, dengan gaya pelat vertikal besar atau balok girders, sebagai bagian dari struktur rangka baja.
7. Wall-Frame Structure Pada Wall-Frame Structure, dinding dan frame berinteraksi secara horisontal, terutama di bagian atas, untuk menghasilkan struktur yang lebih kaku dan kuat. Kombinasi bingkai dinding yang berinteraksi sesuai untuk bangunan di kisaran 40-60 lantai, jauh di luar rigid frames atau shear walls saja. Struktur yang disetel dengan hati-hati, geser bingkai dapat dibuat kira-kira seragam di atas ketinggian, memungkinkan pembingkaian lantai menjadi berulang-ulang. Meskipun struktur rangka dinding biasanya dianggap sebagai bentuk struktural beton, dengan dinding geser dan rangka beton, mitra baja yang menggunakan bingkai yang diperkuat dan kerangka baja kaku menawarkan manfaat interaksi horisontal yang serupa. Bingkai yang diperkuat berperilaku dengan kecenderungan lentur keseluruhan untuk berinteraksi dengan mode geser dari bingkai yang kaku.
8. The Trussed Tube Sistem trussed tube merupakan solusi klasik untuk tube yang secara unik sesuai dengan kualitas dan karakter baja struktural. Interkoneksi semua kolom eksterior untuk membentuk kotak rigid, yang dapat menahan lateral shears dengan aksial pada bagiannya dan bukan melalui lentur. Diagonal yang minim pada masing-masing fasad menyebabkan diagonal berpotongan pada titik yang sama di kolom sudut. Sistemnya berbentuk tube sehingga diagonal fasia tidak hanya membentuk rangka di pesawat, tapi juga berinteraksi dengan gulungan pada permukaan tegak lurus
untuk mempengaruhi perilaku tubular. Ini menciptakan bentuk x antara kolom sudut pada masingmasing fasad. Jarak kolom yang relatif luas dapat menghasilkan ruang kosong yang besar untuk jendela, karakteristik bangunan baja tertentu. Digitalisasi fasad berfungsi untuk menyamakan beban gravitasi kolom eksterior yang memberikan dampak signifikan pada arsitektur eksterior. Trussed tube system dibagi menjadi 2 sistem, yaitu: 1. Tabung Rangka Kolom Diagonal Menggunakan diagonal di dalam grid kolom dan balok pengikat menghasilkan kekakuan serupa dinding terhadap beban lateral. Diagonal ini tidak hanya menimbulkan sebagian besar besar beban angin tetapi juga berlaku sebagai olom miring yang memikul beban grafitasi. 2. Tabung Lattice Truss Menggunakan diagonal yang disusun rapat tanpa kolom vertikal yang merupakan kolom miring dan menstabilkan struktur terhadap angin. Diagonal ini dapat diikat untuk balok horisontal dan sangat efisien apabila dihadapkan dengan beban lateral, tapi kurang efisien untuk meneruskan beban grafitasi ke tanah.
9. Tube-in-Tube atau Struktur Core Hull Kolom dan balok eksterior ditempatkan sedemikian rapat sehingga fasade 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 fasade.bu Variasi tabung berbingkai ini terdiri dari tabung kerangka luar, "Hull", bersama dengan elevator internal dan inti servis. Hull dan inti bertindak bersama dalam melawan gravitasi dan pemuatan lateral.
Tabung berbingkai luar dan inti bagian dalam berinteraksi secara horisontal sebagai komponen geser dan lentur struktur rangka dinding, dengan keunggulan kekakuan lateral yang meningkat. Tabung struktural biasanya mengadopsi peran yang sangat dominan karena kedalaman strukturalnya jauh lebih besar.
10. Bundled-Tube Structures Merupakan susunan dari tabung-tabung individual sehingga memiliki kekuatan yang cukup besar dalam menahan gaya truss lateral. Dan adanya diafragma atau balok pin ggir yang horisontal untuk menyerap gaya geser dari kolom vertikal untuk menyebarkan tegangan aksial secara merata. Konsep ini memungkinkan jarak kolom yang lebih lebar di dinding tubular daripada yang mungkin terjadi hanya dengan bentuk tabung bingkai eksterior. Jarak yang memungkinkan untuk menempatkan garis bingkai interior tanpa secara serius mengorbankan perencanaan ruang interior. Kemampuan untuk memodulasi sel secara vertikal dapat menciptakan kosakata yang kuat untuk berbagai bentuk dinamis sehingga menawarkan lintang yang besar dalam perencanaan arsitektur gedung tinggi. Sistem kumpulan tabung dapat digambarkan sebagai suatu himpunan tabung -tabung terpisah yang membentuk tabung multise. Pada sistem ini kekakuan bertambah. Sistem ini memungkinkan bangunan mancapai bentuk yang paling tinggi dan daerah lantai yang paling luas.
11. Core and Outrigger Systems Core dan outrigger system adalah suatu sistem yang terdiri atas core sebagai inti bangunan yang bersifat struktural dan outrigger yang dipasang pada tiap-tiap lantai tertentu pada bangunan tinggi dan mempunyai hubungan langsung dengan core. Selain sebagai pengaku gaya lateral, outrigger system juga digunakan untuk memperkcil ukuran kolom sehingga biaya bangunan bisa menjadi lebih ekonomis. Gaya lateral yang bekerja pada bangunan diterima dan ditahan oleh outrigger yang
kemudian disalurkan ke core sebagai inti bangunan yang meneruskannya ke pondasi sehingga gaya lateral tersebut dapat ditahan. Outrigger berfungsi untuk mengurangi momen penggulungan dalam inti yang sebaliknya akan bertindak sebagai kantilever murni, dan untuk mentransfer momen yang dikurangi ke kolom di luar inti dengan cara kompresi ketegangan digabungkan, yang memanfaatkan peningkatan momen antara kolom ini. Outrigger juga berfungsi untuk mengurangi k oneksi kritis dimana tiang tersebut melangkah ke balok keel. Di gedung bertingkat tinggi manfaat yang sama ini diwujudkan dengan pengurangan momen dasar over-turning inti dan pengurangan yang terkait pada kekuatan peningkatan inti potensial. Adapaun keuntungan dari sistem core and outrigger ini adalah sebagai berikut. Sistem outrigger dapat dibentuk dalam kombinasi konstruksi baja, beton, atau komposit. Waktu penggulungan inti dan deformasi induksi yang terkait dapat dikurangi melalui momen "mundur" yang diterapkan pada inti pada setiap persimpangan cadik. Saat ini diciptakan oleh pasangan kekuatan di kolom eksterior yang terhubung dengan cadik. Hal ini berpotensi meningkatkan kedalaman efektif sistem struktural dari inti hanya ke hampir bangunan yang lengkap. Pengurangan yang signifikan dan kemungkinan penghapusan kekuatan angkat dan ketegangan bersih sepenuhnya di seluruh kolom dan sistem pondasi. Jarak kolom eksterior tidak didorong oleh pertimbangan struktural dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan pertimbangan estetika dan fungsional. Ekstrasi eksterior dapat terdiri dari balok dan framing kolom "sederhana" tanpa memerlukan koneksi tipe frame kaku, yang menghasilkan ekonomi. Untuk bangunan persegi panjang, outriggers dapat melibatkan kolom tengah pada wajah-wajah panjang bangunan di bawah penerapan beban angin ke arah yang lebih penting. Dalam sistem intisendiri dan tubular, kolom-kolom ini yang membawa beban gravitasi yang signifikan tidak tergabung atau kurang dimanfaatkan. Dalam beberapa kasus, sistem cadik dapat secara efisien menggabungkan hampir semua kolom gravitasi ke dalam sistem penahan beban lateral, yang menyebabkan ekonomi signifikan.
Sedangkan kelemahan yang paling signifikan dengan penggunaan sistem outriggers adalah potensi gangguan terhadap ruang yang dapat dihuni dan dapat disewakan. Hambatan ini dapat diminimalkan atau dalam beberapa kasus dihilangkan dengan menggabungkan salah satu dari pendekatan berikut. Menempatkan outriggers di tingkat mekanis dan interstisial Menempatkan outriggers di garis miring alami profil bangunan Memasukkan outrigger diagonal bertingkat tunggal untuk meminimalkan gangguan member pada satu tiap level. Skewing dan offset outriggers untuk mesh dengan layout fungsional dari ruang lantai. Kekurangan potensial lainnya adalah dampak pemasangan outriggers pada proses ereksi. Sebagai hasil ereksi bangunan yang khas, sifat berulang dari framing struktural dan pengurangan ukuran member umumnya menghasilkan kurva belajar yang dapat mempercepat prosesnya.
12. Hybrid Structure Hybrid System adalah penggabungan sistem dan bahan material untuk menjadikan suatu sistem struktur lebih fleksibel di dalam penggunaan dan karakter serta pelaksanaannnya. Sistem bangunan ini terdiri dari 2 tipe struktur atau lebih yang berbeda, yaitu gabungan antara baja dan beton yang merupakan bangunan bebas kolom dengan tujuan untuk memaksimalkan fungsi ruang. Selain itu juga merupakan sistem yang biasa digunakan pada gedung-gedung tinggi yang dapat berupa gabungan antara 1 dan 2 sistem sekaligus (peraturan dinamik yang dipakai oleh arsitek modern). Hybrid Structure merupakan kombinasi dua atau bahkan lebih dari bentuk struktur dasar baik dengan kombinasi langsung atau dengan mengadopsi bentuk yang berbeda di berbagai bagian struktur. Struktur hibrida cenderung menjadi aturan/acuan untuk bangunan yang sangat tinggi di masa depan, baik untuk menciptakan karakteristik dinamis yang dapat diterima atau untuk mengakomodasi bentuk kompleks yang diminta oleh arsitektur modern. Beton dengan kekuatan tinggi, terdiri dari kekakuan dan kemampuan redaman dari elemen beton besar dikombinasikan
dengan tingkat ringan dan konstrukensi dari rangka rangka baja yang secara signifikan menurunkan creep dan susut dan karenanya lebih mudah diakomodasi dalam bingkai hibrida.
2.3 Pengertian Wide Span B uilding
Wide span building atau bangunan bentang lebar merupakan bangunan yang memungkinkan penggunaan ruang bebas kolom yang selebar dan sepanjang mungkin. Bangunan bentang lebar biasanya digolongkan secar umum menjadi 2 yaitu bentang lebar sederhana dan bentang lebar kompleks. Bentang lebar sederhana berarti bahwa konstruksi bentang lebar yang ada dipergunakan langsung pada bangunan berdasarkan teori dasar dan tidak dilakukan modifikasi pada bentuk yang ada. Sedangkan bentang lebar kompleks merupakan bentuk struktur bentang lebar yang melakukan modifikasi dari bentuk dasar, bahkan kadang dilakukan penggabungan terhadap beberapa sistem struktur bentang lebar. Bangunan bentang lebar dipergunakan untuk kegiatan-kegiatan yang membutuhkan ruang bebas kolom yang cukup besar, seperti untuk kegiatan olah raga berupa gedung stadion, pertunjukan berupa gedung pertunjukan, audiotorium dan kegiatan pameran atau gedung exhibition. Struktur bentang lebar, memiliki tingkat kerumitan yang berbeda satu dengan lainnya. Kerumitan yang timbul dipengaruhi oleh gaya yang terjadi pada struktur tersebut.
2.4 Sistem Struktur Wide Span B uilding
Dalam Schodek 1998, struktur bentang lebar dibagi ke dalam beberapa sistem struktur yaitu : 1. Struktur Rangka Batang dan Rangka Ruang. 2. Struktur Furnicular, yaitu kabel dan pelengkung 3. Struktur Plan dan Grid 4. Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent (tenda) dan net (jarring) 5. Struktur Cangkang Sedangkan Sutrisno 1989, membagi ke dalam 2 bagian yaitu : 1. Struktur ruang, yang terdiri atas :
–
Konstruksi bangunan petak (Struktur rangka batang)
–
Struktur rangka ruang
2. Struktur permukaan bidang, terdiri atas : –
Struktur Lipatan
–
Struktur Cangkang
–
Membran dan Struktur Membran
–
Struktur Pneumatik
–
Struktur Kabel dan Jaringan
Secara umum, terdapat 4 pengelompokkan sistem struktur bangunan bentang lebar yaitu. A. 1.
Form Active Structure System Cable System (Sistem Struktur Kabel) Prinsip dasar dari struktur kabel adalah penahanan beban oleh sebuah elemen yang
berfungsi sebagai penarik. Gaya yang bekerja pada kabel adalah gaya vertikal dan gaya horizontal dengan asumsi bahwa kabel selalu berada dalam keadaan miring. Gaya vertikal yang bekerja pada berbagai macam jenis kabel dengan berbagai bentangan yang sama dan tinggi yang berada adalah selalu sama, sedangkan gaya horizontalnya akan selalu berubah tergantung tingginya. Semakin tinggi tiangnya, semakin kecil sudut kabel terhadap tiang utamanya, maka semakin kecil gaya horizontalnya.
Gambar 2.1. Sistem Struktur Kabel (Sumber: http://adhycoken.blogspot.co.id/2012/10/struktur-kabel.html)
2. Tent System (Sistem Struktur Tenda) Tenda atau membran adalah struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban dengan mengalami terutama tegangan tarik. (Sumber: Struktur. Daniel L. Schodek:431). Struktur membran sangat sensitif terhadap tekanan angin yang dapat mengakibatkan kibaran pada permukaan dan perubahan bentuk yang terjadi. Supaya tidak terjadi kibaran, dilakukan cara dengan memberikan tekanan dari dalam membran (internal rigid structures) dengan cara memberikan volume dalam membran sampai pada batas maksimal yang juga didukung oleh sistem- sistem peregangan sehingga sifat permukaan struktur membrann menjadi kaku.
Gambar 2.2. Sistem Struktur Tenda (Sumber: http://mgc.id/fabrikasi/desain-dan-struktur-tendamembrane) 3. Pneumatic System
Struktur pneumatik biasanya digunakan untuk konstruksi pneumatik khusus yang digunakan pada gedung. Ada dua kelompok utama pada struktur pneumatik: struktur yang ditumpu udara (air-suported structure) dan struktur yang digelembungkan udara (air-infalated structure). Struktur yang ditumpu udara terdiri atas satu membran (menutup ruang yang beguna secara fungsional) yang ditumpu oleh perbedaan tekanan internal kecil. Struktur yang digelembungkan udara ditumpu oleh kandungan udara bertekanan yang menggelembungkan elemen-elemen gedung. Volume internal udara gedung tetap sebesar tekanan udara Struktur yang digelembungkan udara mepunyai mekanisme pikul beban yang lain. Uadara yang ditekan digunakan untuk menggelembungkan bentuk-bentuk (misalmya pelengkung, dinding, ataukolom) yang digunakan untuk penutup gedung. Ada dua jenis utama dari struktur yang digelembungkan udara yang banyak digunakan, yaitu struktur rib tergelembung dan struktur dinding rangkap. Untuk mendapat kestabilan, struktur yang digelembungkan udara biasanya memerlukan tekanan tekanan yang lebih besar dari pada yang dbutukkan oleh struktur yang ditumpu udara. Hal ini karena karena tekanan internal tidak dapat langsung digunakan untuk mengimbangi beban eksternal, tetapi harus digunakan untuk memberi bentuk pada struktur. Pada umumnya,sistem struktur yang ditumpu udara dapat mempunyai bentang lebih besar daripada struktur yang digelembungkan.
4. Arch Sytem Sistem struktur busur termasuk golongan struktur funikular karena telah digunakan bangsa Romawi dan Yunani, terutama untuk membuat bangunan yang memerlukan bentangan yang besar/luas. Pada zaman itu maupun saat ini sistem struktur busur dibuat dengan bahan padat yaitu batu, atau batu buatan/bata/masonry. Juga dikembangkan dengan menggunakan bahan bangunan yang modern dari kayu, besi/baja. Busur menggunakan sendi lebih dari tiga sudah tidak stabil laggi dan dapat mengakibatkan keruntuhan. Oleh karena itu jika ingin memperoleh struktur busur dengan kekuatan struktur yang baik tanpa mengalami tekuk (bending) dapat digunakan pengikat (bracing) pada ba gian dasarnya. Bahan pengikat tergantung dari dimensi ketebalan busur dan luas bentang busur dapat dibuat dari kabel, baja, besi, kayu maupun beton.
B.
Bulk Active Structure System
1. Beam System Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas elemen kaku vertikal. Elemen horizontal (balok) memikul beban yang bekerja secara transversal dari panjangnya dan menyalurkan beban tersebut ke elemen vertikal (kolom) yang menumpunya. Kolom dibebani secara aksial oleh balok, dan akan menyalurkan beban tersebut ke tanah. Balok akan melentur sebagai kibat dari beban yang bekerja secara transversal, sehingga balok sering disebut memikul beban secara melentur. Kolom tidak melentur ataupun melendut karena pada umumnya mengalami gaya aksial saja. Pada suatu bangunan struktur balok dapat merupakan balok tungga di atas tumpuan sederhana ataupun balok menerus. Pada umumnya balok menerus merupakan struktur yang lebih menguntungkan dibanding balok bentangan tunggal di atas dua tumpuan sederhana.
2. Frame System Frame system atau sistem struktur rangka adalah sistem struktur yang terdiri dari batang-batang yang panjangnya jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran penampangnya Bentuk kontruksi rangka adalah perwujudan dari pertentangan antara gaya tarik bumi dan kekokohan; dan kontruksi rangka yang modern adalah hasil penggunaan baja dan beton secara rasional dlm bangunan. Kerangka ini terdiri atas komposisi dari kolom-kolom dan balok-balok. Unsur vertikal, berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur horizontal yg berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian lentur. Kemudian kebutuhan-kebutuhan terhadap lantai, dinding dan sebagainya untuk melengkapi kebutuhan bangunan untuk hidup manusia, dapat diletakkan dan ditempelkan pada kedua elemen rangka bangunan tsb diatas. Jadi dapat dinyatakan disini bahwa rangka ini berfungsi sebagai struktur bangunan dan dinding-dinding atau elemen lainnya yg menempel padanya merupakan elemen yg tidak struktural. Bahan- bahan yg dapat dipakai pada struktur ini adalah kayu, baja, beton atau lain-lain bahan yg
tahan terhadap gaya tarik, tekan, punter, dan lentur. Umtuk masa kini banyak digunakan baja dan beton yg mampu menahan gaya-gaya tsb dalam skala besar.
3. Beam Grid and Slab System Struktur balok grid terdiri atas balok-balok yang saling bersilangan, dengan jarak yang relatif rapat, yang menumpu pelat atas yang tipis. Sistem ini dimaksudkan untuk mengurangi berat sendiri pelat, sehingga lendutan dari pelat yang besar dapat dikurangi. Sistem ini dinilai efisien untuk bentangan besar dan juga dapat didesain sesuai selera. a) Struktur Plat (1) Struktur Plat Satu Arah Beberapa hal perlu menjadi perhatian dalam pembahasan struktur plat satu arah, yaitu:
Beban Merata Struktur plat berperilaku hampir sama dengan struktur grid. perbedaannya adalah bahwa
pada struktur plat, berbagi aksi terjadi secara kontinu melalui bidang slab, bukan hanya pada titiktitik tumpuan. Plat tersebut dapat dibayangkan sebagai sederetan jalur balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan terhubung satu sama lain di seluruh bagian panjangnya.
Beban Terpusat Plat yang memikul beban terpusat berperilaku lebih rumit. Plat tersebut dapat dibayangkan
sebagai sederetan jalur balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan terhubung satu sama lain di seluruh bagian panjangnya. Karena adanya beban yang diterima oleh jalur balok, maka balok cenderung berdefleksi ke bawah. Kecenderungan itu dikurangi dengan adanya hubungan antara jalurjalur tersebut. Torsi juga terjadi pada jalur tersebut. Pada jalur yang semakin jauh dari jalur dimana beban terpusat bekerja, torsi dan geser yang terjadi akan semakin berkurang di jalur yang mendekati tepi plat. Hal ini berarti momen internal juga berkurang. Jumlah total reaksi harus sama dengan beban total yang bekerja pada seluruh arah vertikal. Jumlah momen tahanan internal yang terdistribusi di seluruh sisi plat juga harus sama dengan momen eksternal total. Hal ini didasarkan atas tinjauan keseimbangan dasar.
Plat Berusuk Plat berusuk adalah sistem gabungan balok-slab. Apabila slab mempunyai kekakuan yang
relatif kaku, maka keseluruhan susunan ini akan berperilaku sebagai slab satu arah, bukan balok balok sejajar. Slab transveral dianggap sebagai plat satu arah menerus di atas balok. Momen negatif akan terjadipada slab di atas balok.
(2) Struktur Plat Dua Arah Bahasan atas struktur plat dua arah akan dijelaskan berdasarkan kondisi tumpuan yang ada, yaitu sebagai berikut:
Plat sederhana di atas kolom
Plat yang ditumpu sederhana di tepi-tepi menerus
Plat dengan tumpuan tepi jepit menerus
Plat di atas balok yang ditumpu kolom
b) Struktur Grid Pada struktur grid, selama baloknya benar-benar identik, beban akan sama di sepanjang sisi kedua balok. Setiap balok akan memikul setengah dari beban total dan meneruskan ke tumpuan. Apabila balok-balok tersebut tidak identik maka bagian terbesar dari beban akan dipikul oleh balok yang lebih kaku. Apabila balok mempu nyai panjang yang tidak sama, maka balok yang lebih pendek akan menerima bagian beban yang lebih besar dibandingkan dengan beban yang diterima oleh balok yang lebih panjang. Hal ini karena balok yang lebih pendek akan lebih kaku. Kedua balok tersebut akan mengalami defleksi yang sama di titik pertemuannya karena keduanya dihubungkan pada titik tersebut. Agar defleksi kedua balok itu sama, maka diperlukan gaya lebih besar pada balok yang lebih pendek. Dengan demikian, balok yang lebih pendek akan memikul bagian beban yang lebih besar. Besar relatif dari beban yang dipikul pada struktur grid saling tegak lurus, dan bergantung pada sifat fisis dan dimensi elemen-elemen grid tersebut. Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi dapat terjadi. Semua elemen berpartisipasi dalam memikul beban dengan memberikan kombinasi kekuatan lentur dan kekua tan torsi. Defleksi yang
terjadi pada struktur grid yang terhubung kaku akan lebih kecil dibandingkan dengan defleksi pada struktur grid terhubung sederhana.
C.
Vector Active Structure System
1. Flat Truss System (rangka batang bidang) Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga yang secara keseluruhan berada di dalam satu bidang tunggal.
2. Curved Truss System Merupakan kombinasi dari struktur rangka batang rata yang membentuk lengkungan. Sistem struktur rangka bentang lengkung ini sering disebut juga sistem fame work. Sistem ini dapat mendukung beban atap smpai denganbentang 75 meter, seperti pada hanggar bangunan pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll.
3. Space Truss System (rangka batang ruang) Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga yang secara keseluruhan membentuk volume 3 dimensi (ruang).Sering disebut juga sebagai space frame. Space frame atau sistem rangka ruang adalah sistem struktur rangka tiga dimensi yang membentang dua arah, di mana batang-batangnya hanya mengalami gaya tekan atau tarik saja. Sistem tersebut merupakan salah satu perkembangan sistem struktur batang. Struktur rangka ruang merupakan susunan modul yaang diatur dan disusun berbalikan antara modul satu dengan modul lainnya sehingga gaya-gaya yang terjadi menjalar mengikuti modul-modul yang tersusun. Modul ini satu sama lain saling mengatkan, sehingga sistem struktur ini tidak mudah goyah.
D.
Surface Active Structure System
1.Prismatic Folded Structure System Struktur bidang lipat merupakan bentuk struktur yang memiliki kekakuan satu arah yang diperbesar dengan menghilagkan permukaan planar sama sekali dan membuat deformasi besar pada pelat sehingga tinggi struktural pelat semakin besar. Karakteristik suatu struktur bidang lipat adalah masing- masing elemen pelat berukuran relatif rata (merupakan sederetan elemen tipis yang saling dihubungkan sepanjang tepinya). Struktur bidang lipat akan mengusahakan sebanyak mungkin material terletak jauh dari bidang tengah stuktur. Elemen pelat lipat ini mempunyai kapasitas pikul beban besar hanya jika tekuk lateral daerah yang tertekan dapat dicegah sehingga daerah tekan pada setiap pelat akan selalu dapat dikekang pelat sebelahnya. Bentuk bidang lipat mempunyai kekuatan yang lebih besar dari bidang datar karena momen energinya lebih besar.
2.Pyramidal Folded Structure System Bentuk piramidal yaitu bentuk lipatan yang terdiri dari bidang lipatan yang berbentuk segitiga.
3. Rotational Shell System Rotational Shell System adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan ratisional dapat dibagi tiga yaitu, Spherical Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface.
4.AnticlasticShell System Struktur bidang lengkung rangkap berbalikan merupakan suatu bentuk pelana dengan arah lengkungan yang berbeda pada setiap arahnya. Struktur bidang lengkung rangkap berbalikan dapat dibagi menjadi beberapa macamtipe.
Adapula yang membedakan sistem struktur bentang lebar menjadi 8 jenis, yaitu sistem struktur kabel, busur (arch), kubah (dome), cangkang (shell), pneumatik, membran, spaceframe, dan folded plate. 1. Sistem Stuktur Kabel Sistem struktur kabel adalah sebuah sistem struktur yang bekerja berdasarkan prinsip gaya tarik, terdiri atas kabel baja, sendi ,batang, dan lain-lain yang menyanggah sebuah penutup yang menjamin tertutupnya sebuah bangunan. Struktur kabel dan jaringan dapat juga dinamakan struktur tarik dan tekan, karena pada kabel-kabel hanya dilimpahkan gaya-gaya tarik, sedangkan kepada tiang-tiang pendukungnya hanya dilimpahkan gaya tekan. 2. Sistem Struktur Busur (Arch) Sistem struktur busur (arch) adalah sistem struktur yang berupa elemen garis yang berbentuk busur dengan lenting tertentu dimana kekuatan lentingan yang ada mampu menahan beban tekan yang cukup besar. Sistem struktur ini memiliki 2 tumpuan beban pada kedua kaki tempat ia berpijak. 3. Sistem Struktur Kubah (Dome) Sistem struktur kubah (dome) adalah struktur hemispherical yang berkembang dari lengkungan. Kubah adalah salah satu bentuk yang paling efisien untuk menutupi daerah yang luas, karena dapat membungkus jumlah maksimum ruang dengan luas permukaan minimum. 4. Sistem Struktur Cangkang (shell) Sistem struktur cangkang (shell) adalah bentuk struktural tiga dimensi yang memiliki sifat kaku dan tipis, serta memiliki permukaan lengkung. Pada dasarnya, sistem struktur cangkang diambil dari bentuk yang ada di alam seperti kulit telur, tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan sebagain ya. Sistem struktur ini memiliki pelat yang melengkung ke satu arah atau lebih, yang tebalnya jauh lebih kecil daripada bentangnya. Gaya-gaya yang harus didukung dalam struktur cangkang disalurkan secara merata melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya membran yang diserap oleh elemen strukturnya. Gaya-gaya disalurkan sebagai gaya normal, dengan demikian tidak terdapat gaya lintang dan lentur. Resultan gaya yang tersebar diserap ke dalam struktur dengan gaya tangensial yang searah dengan kelengkungan bidang permukaannya.
5. Sistem Struktur Pneumatik Sistem struktur pneumatik adalah salah satu sistem struktur yang termasuk dalam kelompok soft shell, dimana sistem struktur ini memiliki ciri khas semua gaya yang terjadi pada membrannya berupa gaya tarik. Pada pneumatik, gaya tarik terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara di dalam struktur pneumatic dengan tekanan udara di luar struktur ini. 6. Sistem Struktur Membran Sistem struktur membran adalah sistem struktur yang menggunakan material membran. Sistem struktur ini memikul beban dengan mengalami tegangan tarik. Struktur membran mempunyai prinsip yang sama dengan struktur cangkang, tetapi dengan bahan bidang permukaan yakni membrane yang sangat tipis sehingga sistem struktur ini tidak dapat menerima gaya tekan dan geser. Kekakuan selaput tipis tersebut diperoleh dengan elemen tarik yang membentuk jala-jala yang saling membantu untuk menambah kapasitas menahan beban-beban lendutan. 7. Sistem Struktur Spaceframe Sistem struktur spaceframe adalah sistem struktur yang dirakit dari elemen-elemen linear yang disusun sedemikian rupa agar gaya dapat ditransfer secara tiga dimensi ke tanah. Dalam beberapa kasus, sistem struktur space frame dapat juga berupa dua dimensi. 8. Sistem Struktur Folded Plate Sistem struktur folded plate adalah rakitan pelat datar kaku yang terhubung sepanjang tepi hingga membentuk sedemikian rupa sehingga membuat sistem struktur yang mampu membawa beban tanpa perlu balok pendukung tambahan di sepanjang tepi
BAB III PENUTUP
3.1 Simpulan
Berdasarkan pembahsasan, dapat disimpulkan bahwa. 1. High rise building adalah bangunan yang tingginya anta 23 m sampai dengan 150 m yang lebih tinggi dari sekitarnya atau proporsinya memberi tampilan bangunan tinggi. 2. Sistem struktur high rise building terdiri dari 3. Wide span building adalah merupakan bangunan yang memungkinkan penggunaan ruang bebas kolom yang selebar dan sepanjang mungkin. 4. Sistem struktur wide span building terdiri dari 3.2 Saran
Sistem struktur bangunan tinggi dan bentang lebar memiliki pembahasan struktur yang kompleks. Dalam memilih sistem struktur bangunan pada banugnan tinggi, ada baiknya memperhatikan ketinggian bangunan, material, kekurangan, dan kelebihan masing-masing sitem struktur agart dapat menerapkan yang tebaik. Dalam memilih sistem struktur bangunan bentang lebar perlu memperhatikan iklim, kondisi geografis, dan kondisi lingkungan sekitar lainnya sebelum diterapkan.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.academia.edu/16895800/TUGAS_BESAR_STRUKTUR_KONSTRUKSI_DAN_B ENTANG_LEBAR_III_-_BANGUNAN_BENTANG_LEBAR_BANDAR_UDARA_ https://theconstructor.org/structural-engg/high-rise-structures/5/ https://id.scribd.com/doc/265502209/8-Struktur-Bentang-Lebar http://www.ctbuh.org/TallBuildings/HeightStatistics/Criteria/tabid/446/language/enUS/Default.aspx http://asyharahap.blogspot.co.id/2010/01/bangunan-bentang-lebar.html https://www.academia.edu/11300422/SISTEM_STRUKTUR_BANGUNAN_TINGGI https://adampriyadi.wordpress.com/2013/05/24/arsitektur-bentang-lebar/
