DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................... DAFTAR ISI ............................................................................................ BAB I : PENDAHULUAN A. Definisi Struktur Bentang Lebar ................................................................... B. Fungsi dan Guna Bangunan Bentang Lebar ............................................... C. Sistem Struktur Bentang Lebar ................................................................... BAB II : SISTEM RANGKA BATANG (TRUSS) A. Pengertian ...................................................................................................... B. Konstruksional .............................................................................................. C. Pembebanan (flow) ....................................................................................... D. Detail Konstruksi ......................................................................................... E. Aplikasi ......................................................................................................... F. Kelebihan dan Kekurangan ........................................................................ BAB III : SISTEM RANGKA RUANG (SPACE TRUSS) A. Pengertian ..................................................................................................... B. Konstruksional ............................................................................................. C. Pembebanan (flow) ..................................................................................... D. Detail Konstruksi ....................................................................................... E. Macam-macam Sistem Rangka Ruang .................................................... F. Aplikasi .......................................................................................................... G. Kelebihan dan Kekurangan ....................................................................... DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
BAB I PENDAHULUAN
A. Definisi Struktur Bentang Lebar 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 telah dimodifikasi dari bentuk dasar, bahkan kadang dilakukan penggabungan terhadap beberapa sistem struktur bentang lebar. B. Fungsi dan Guna Bangunan Bentang Lebar Struktur bentang lebar diperlukan untuk mengakomodasi aktivitas yang memerlukan ruang luas dan tidak terhalang oleh kolom. Bangunan bentang lebar sering dipergunakan untuk kegiatan olah raga berupa gedung stadion, kegiatan pertunjukan berupa gedung audiotorium dan kegiatan pameran berupa gedung exhibition. C. Sistem Struktur Bentang Lebar Schodek (1998) menerangkan struktur bentang lebar dibagi ke dalam beberapa sistem struktur yaitu: 1.
Struktur rangka batang dan rangka ruang
2.
Struktur furnicular meliputi kabel dan pelengkung
3.
Struktur plan dan grid
4.
Struktur membran meliputi pneumatik, tent (tenda) dan net (jaring)
5.
Struktur cangkang Tingkat kerumitan, masalah dan teknik pemecahan masalah dalam bangunan
bentang lebar, dan struktur yang digunakan pada bangunan bentang lebar berbeda satu dengan lainnya. Kerumitan yang timbul dipengaruhi oleh gaya yang terjadi pada struktur tersebut dan beberapa hal lain akan kami bahas pada masing-masing bab, hanya saja pada makalah ini kami hanya akan menjelaskan tentang struktur rangka batang dan rangka ruang secara terperincih.
BAB II SISTEM RANGKA BATANG (TRUSS)
A. Pengertian Rangka batang (truss) adalah struktur yang terdiri dari gabungan batang-batang yang membentuk struktur berbentuk segitiga dan terhubung satu sama lain, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk bila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih batangnya. Setiap elemen tersebut dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan sambungan sendi. Sedangkan batang-batang tersebut dihubungkan sedemikian rupa sehingga semua beban dan reaksi hanya terjadi pada titik hubung.
Sistem struktur rangka batang tersusun secara dua dimensional. Contoh idealisasi sistem rangka batang dapat dilihat pada gambar. Rangka batang dua dimensi umumnya terdiri dari bagian atas (top chord), bagian bawah (bottom chord) dan bagian tengah yang biasa disebut dengan web. Struktur tersebut umumnya didesain agar stabil (tidak bergerak), aman (tidak runtuh atau membahayakan pengguna), dan nyaman (defleksi yang terjadi tidak terlalu besar).
B. Konstruksional Struktur rangka batang menggunakan bentuk segitiga yang stabil (lebih stabil dibandingkan rangka portal) sehingga kuat menahan beban yang cukup besar dan kokoh menahan gaya yang sejajar bidang (lebih kokoh dibandingkan portal) tetapi lemah terhadap gaya yang tegak lurus bidang. Dalam pembuatannya, rangka batang lebih rumit dibandingkan rangka portal sehingga waktu pelaksanaannya lebih lama. Komponen utama dari rangka ini adalah batang (member) dan sambungan (joint) sedangkan bahan / material yang digunakan umumnya material baja, tapi dapat juga memakai bahan kayu. Bentuk dasar yang dimiliki struktur ini adalah segitiga yang kemudian disusun. Model / tipe yang sering dipakai berupa rangka batang sistem kabel, rangka batang Pratt, rangka batang Hower, rangka batang statis tak tentu, rangka batang funicular. Secara arsitektural rangka batang lebih baik dibandingkan rangka portal dan lebih terkesan modern. Rangka batang umumnya digunakan pada struktur atap bentang panjang (sport hall, exhibition hall, stadion, dll) dan juga jembatan.
Rangka batang yang dibuat dengan cara di samping disebut rangka batang sederhana.
Cara lain membentuk rangka batang yang besar adalah dengan merangkaikan dua atau lebih rangka batang sederhana. Suatu rangka batang sederhana dapat dilihat sebagai satu batang yang merupakan komponen segitiga penyusun rangka batang majemuk.
C. Pembebanan (flow) Secara umum pembebanan (flow) rangka batang dapat kita amati dari gambar berikut.
Prinsip yang mendasari teknik analisis gaya batang adalah bahwa setiap struktur atau setiap bagian dari setiap struktur harus berada dalam kondisi seimbang. Gayagaya batang yang bekerja pada titik hubung rangka batang pada semua bagian struktur harus berada dalam keseimbangan. Pada struktur stabil, gaya eksternal menyebabkan timbulnya gaya pada batangbatang. Gaya-gaya tersebut adalah gaya tarik dan tekan murni. Lentur (bending) tidak akan terjadi selama gaya eksternal berada pada titik nodal (titik simpul). Bila susunan segitiga dari batang-batang adalah bentuk stabil, maka sembarang susunan segitiga juga membentuk struktur stabil dan kukuh. Hal ini merupakan prinsip dasar penggunaan rangka batang pada gedung. Bentuk kaku yang lebih besar untuk sembarang geometri dapat dibuat dengan memperbesar segitiga-segitiga itu. Untuk rangka batang yang hanya memikul beban vertikal, pada batang tepi atas umumnya timbul gaya tekan, dan pada tepi bawah umumnya timbul gaya tarik. Gaya tarik atau tekan ini dapat timbul pada setiap batang dan mungkin terjadi pola yang bergantiganti antara tarik dan tekan. D. Detail Konstruksi Baja merupakan material yang sering digunakan untuk sistem rangka batang, antara lain karena memiliki kuat tarik tinggi, modulus elastis yang besar sehingga memberikan nilai kekakuan yang tinggi, dan mudah digunakan sebagai material yang akan dirakit di lapangan. Berbagai jenis profil baja telah tersedia di pasaran, profilprofil tersebut telah dicetak menurut bentuk dan ukuran tertentu serta siap untuk dirangkai membentuk berbagai struktur. Contoh beberapa bentuk penampang profil baja yang tersedia di lapangan dapat dilihat pada gambar. Profil-profil tersebut
umumnya telah disediakan dengan spesifikasi tertentu oleh pabrik/penyedia material.
Jika diberi gaya luar, maka batang-batang yang terdapat dalam sistem rangka batang akan mengalami gaya-gaya batang berupa gaya tekan atau gaya tarik, sehingga dalam perancangan struktur rangka batang, batang-batang umumnya dihitung berdasarkan ketentuan untuk kondisi batang tekan dan batang tarik.
E. Aplikasi
Salah satu bangunan yang menggunakan sistem truss yang sering dijumpai adalah jembatan rangka batang (truss bridge). Jika dibandingkan dengan jembatan sederhana, jembatan rangka batang dapat memberikan nilai kekakuan yang lebih tinggi untuk panjang bentang yang sama. Selain itu, jumlah material yang diperlukan jembatan rangka batang lebih sedikit untuk menghasilkan kekakuan yang sama besar. Hal ini dimungkinkan karena konfigurasi rangka batang yang efisien sebab gaya-gaya yang bekerja didukung secara aksial oleh batang-batang yang terdapat dalam struktur tersebut,
sehingga
kekuatan
aksial
batang-batang
tersebut
dapat
dimanfaatkan secara maksimal. Namun, jembatan rangka batang hanya efisien jika digunakan untuk
bentang sedang (misalnya jembatan truss tipe Warren yang dapat mencapai panjang 60 meter), karena semakin panjang jembatan, maka tinggi jembatan yang diperlukan juga bertambah untuk menjaga nilai kekakuannya.
Selain panjang dan tinggi jembatan yang bertambah, luas penampang profil baja yang digunakan pun juga semakin besar untuk menjaga nilai kelangsingan elemen-elemen strukturnya, hal ini menyebabkan berat sendiri struktur juga bertambah. Jika berat sendiri struktur tersebut terlalu besar, maka jembatan tidak lagi mampu mendukung berat sendirinya. Oleh karena itu, diperlukan optimasi untuk menghasilkan struktur yang efisien. Hal yang sama juga berlaku untuk struktur lain yang panjangnya lebih besar daripada tingginya, misalnya struktur kuda-kuda. F. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan Jembatan Rangka Batang 1.
Gaya batang utama merupakan gaya aksial
2.
Dengan sistem badan terbuka (open web) pada rangka batang dimungkinkan menggunakan tinggi maksimal dibandingkan dengan jembatan balok tanpa rongga.
3.
Memiliki berat yang relatif lebih ringan, sehingga bisa dirakit bagian demi bagian
4.
Paling ekonomis untuk digunakan jembatan untuk bentang sedang
5.
Memiliki struktur yang kaku.
6.
Disamping itu, ukuran yang tinggi juga mengurangi lendutan sehingga struktur lebih kaku.
Keuntungan ini diperoleh sebagai ganti dari biaya pabrikasi dan pemeliharaan yang lebih tinggi. Jembatan rangka batang yang konvensional paling ekonomis untuk bentang sedang. Kelemahan Jembatan Rangka batang Efisiensi rangka batang tergantung dari panjang bentangnya, artinya jika jembatan rangka batang dibuat semakin panjang, maka ukuran dari rangka batang
itu sendiri juga harus diperbesar atau dibuat lebih tinggi dengan sudut yang lebih besar untuk menjaga kekakuannya, sampai rangka batang itu mencapai titik dimana berat sendiri jembatan terlalu besar sehingga rangka batang tidak mampu lagi mendukung beban tersebut. 1. biaya pembuatan yang tinggi 2. biaya pemeliharaan yang tinggi 3. jarang terlihat memiliki nilai estetika yang baik.
BAB III SISTEM RANGKA RUANG (SPACE TRUSS)
A. Pengertian Struktur rangka ruang pada umumnya terbuat dari elemen struktur linear kaku yang tersusun sebagai unit-unit geometris membentuk struktur tipis yang membentang secara horizontal. Struktur ini cocok untuk beban distribusi merata, tetapi tidak untuk memikul beban terpusat. Struktur ini memiliki bentuk dasar piramid (tetrahedron), limas / segitiga. Sistem rangka ruang dikembangkan dari sistem struktur rangka batang dengan penambahan rangka batang kearah tiga dimensinya. Struktur rangka ruang merupakan komposisi dari batang-batang yang masing-masing berdiri sendiri, memikul gaya tekan atau gaya tarik yang sentris dan dikaitkan satu sama lain dengan sistem tiga dimensi atau ruang. Bentuk rangka ruang dikembangkan dari pola
grid
dua
lapis
(doubel-layer
grids),
dengan
batang-batang
yang
menghubungkan titik-titik grid secara tiga dimensional. Menurut Prof. S. R. Satish Kumar dan Prof. A. R. Santha Kumar dalam jurnalnya tentang Design of Steel Structures menjelaskan pengertian dari space truss, yaitu rangka tiga dimensi yang terdiri dari batang-batang yang saling menyambung. Sistem rangka ruang dikembangkan dari sistem struktur rangka batang dengan penambahan rangka batang kearah tiga dimensinya. Sehingga sistem struktur rangka adalah sistem struktur yang terdiri dari batang-batang yang panjangnya jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran penampangnya. B. Konstruksional Sistem konstruksi rangka ruang menggunakan sistem sambungan antara batang/member satu sama lain yang menggunakan bola/ball joint sebagai sendi penyambungan dalam bentuk modul-modul segitiga. Struktur ini dapat digunakan untuk konstruksi yang berbentang besar dengan mendukung beberapa interior seperti pabrik, arena olahraga, gedung pertunjukan, dan lain sebagainya. Dengan menggunakan sistem struktur rangka ruang ini akan meminimalisir penggunaan kolom. Sistem struktur ini digunakan sebagai atap bangunan yang menumpu pada bagian dinding bangunan, kolom bangunan, dan dapat disusun juga sebagai kolom yang juga merangkap sebagai balok. Kerangka ini terdiri atas komposisi dari kolom-kolom dan balok-balok. Unsur
vertikal berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok yang termasuk unsur horizontal berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian lentur. Kemudian kebutuhan-kebutuhan terhadap lantai, dinding, dan sebagainya dapat diletakkan dan ditempelkan pada kedua elemen rangka bangunan tersebut. Struktur rangka ini lebih stabil dibandingkan rangka batang sebab memiliki sifat khas yaitu tidak menerima gaya momen atau torsi. Semua bagian hanya dapat memikul gaya aksial tekan dan tarik sehingga kuat menopang beban yang besar karena beban didistribusikan secara merata serta tahan terhadap gaya yang sejajar struktur dan tahan terhadap tekuk lateral (gaya tegak lurus terhadap struktur). Struktur
rangka
ruang
pembuatannya
cukup
rumit
sehingga
waktu
pelaksanaannya pun cukup lama. Komponen utama dari rangka ruang meliputi batang (member) dan sambungan (joint). Bahan/material dalam struktur ini umumnya hanya menggunakan material baja Banyak sekali unit geometris yang dapat digunakan untuk membentuk unit berulang mulai tetrahedron sederhana, sampai bentuk-bentuk polihedral lain yang diturunkan dari platonik dan archimedean. Seperti square on square no offset, cubic prisms, two member lengths, trigonal prisms, octahedron and tetrahedron, one member lengths. C. Pembebanan (flow)
D. Detail Konstruksi
E. Macam-macam Sistem Rangka Ruang 1. Sistem Mannesmann Menggunakan pipa-pipa bulat dan sama besar, panjangnya disesuaikan dengan kebutuhan dan penghubungan dengan pipa-pipa yang lain pada arah yang dibutuhkan. Sistem ini sangat variabel dalam pemakaian. Kekurangan dari sistem ini antara lain terbatasnya gaya dukung dari pipa-pipa di bagian sambungan. Sedangkan kelemahan statiknya ialah bahwa hubungannya eksentrik sehingga menimbulkan momen tambahan. Konstruksi ini masih belum mendapat tempat di antara arsitek-arsitek karena kurang rapinya hubungan. Selama ini, dipakai sebagai steger saja karena montagebility dan flexibility yang baik. 2. Sistem Mero Sedikit variasi dalam panjangnya batang yang dihubungkan dengan sekrup pada suatu simpul yang khusus dan dihubungkannya garis-garis as yang bertemu pada satu titik. Setiap simpul hanya memungkinkan kedelapan belas buah batang yang saling menumpu tegak lurus dan batang-batang yang di antaranya yang bersudut 45°. Struktur yang terjadi berbentuk geometris yang disiplin. Kombinasi-kombinasi yang menarik kadang-kadang dapat dilihat pada bangunan pameran. Secara statika kemungkinan terbatas pada satu simpul batang yang dapat disambungkan. Batas kemampuan mendukung ditentukan oleh gaya dukung maksimum dari momen-momen batang.
3. Sistem Unistrud Berbentuk sebagai gelagar yang batang-batangnya rnengarah ke banyak jurusan dan mempunyai tinggi konstruksi 1 meter. Simpul dibuat dari lempengan pelat yang dibentuk menurut arah batang yang disekrupkan padanya. Kemungkinan mendukung dari sistem dihitung secara empiris. Dapat dicapai daya muat kira-kira 300 kg/m- pada ukuran jarak kolom 12,5 m X 12,5 m. Suatu pembesaran ruang menjadi 15 m X 15 m masih mungkin dilakukan. Cara empiris menunjukkan sukarnya mengadakan perhitungan secara analitis, dan bentuk kolom yang membesar pada ujung atas membuktikan sukarnya mengumpulkan gaya itu pada ujung-ujungnya. Pengecilan pada bagian bawah kolom meminta syarat-syarat yang tinggi dari batang. Salah satu contoh desain yang memakai sistem-sistem tersebut adalah colliseum di Chicago tahun 1953 yang dibuat oleh Mies v. d. Rohe dengan memakai prinsip yang sama seperti unistrud. Tinggi konstruksi 9 meter dan tinggi seluruh bangunan 36,5 meter sedangkan luasnya 220 m2. Sistem unistrud dipakai hanya untuk ukuran-ukuran yang sangat besar.
4. Sistem Takenaka
Sistem yang menggunakan baja pelat dengan potongan bujur sangkar dan persegi panjang yang dihubungkan dengan baut-baut mutu tinggi. Batang-batang pada bidang atas menerima gaya tekan, diagonal-diagonal memikul tekan dan batang-batang pada bidang bawah menerima gaya tarik. Dalam struktur ruang teknik finishing yang makin kompleks mengharuskan adanya
bidang
atas
dan
plafon,
karena
ruang
konstruksi
sangat
tidak
menguntungkan sebagai penampung debu. Tetapi sebagai struktur yang tertutup akan kurang mengesankan. Keuntungan rangka ruang terletak sebagaimana pada tulang manusia, kemampuannya menyesuaikan pada bermacam-macam gaya yang timbul dari berbagai arah. Satu keharusan untuk memikul gaya yang lebih besar dengan mudah dapat ditampung dengan banyak sistem yang mempunyai cara dengan daya dukung. Maka rangka ruang tidak cocok untuk membangun tingkat tinggi karena ukuran lantai dan besarnya gaya sudah ditentukan secara teratur. Geometri dari kubah atau lengkung dua arah harus ditentukan dengan mesin hitting, sehingga mudah dilaksanakan pembuatan dan montase yang membutuhkan ketepatan tinggi. Persyaratan statistik dari semua batang dari rangka ruang harus dapat ditentukan secara perhitungan.
F. Kelebihan dan Kekurangan Struktur Rangka Ruang
Pada dasarnya, struktur rangka ruang mempunyai kelebihan, antara lain: 1.
Ringan, struktur ini dibangun dengan bahan baja atau aluminium, yang merupakan bahan relatif ringan.
2.
Menggunakan sistem modular.
3.
Hemat tenaga kerja dan material struktur.
4.
Memiliki nilai estetika tersendiri.
5.
Umur relatif panjang (50-100 tahun)
6.
Pembagian beban yang merata. Sebuah struktur rangka ruang memiliki kekakuan yang cukup meskipun memiliki struktur yang ringan.
7.
Kemudahan dalam pemasangan utilitas.
8.
Sistem stuktur rangka ruang adalah sistem struktur yang memiliki ketahanan tinggi.
9.
Bentuk geometri yang teratur, sehingga dapat dikesploitasi secara arsitektural untuk menghadirkan beberapa efek dalam penerapannya.
Selain kelebihan yang dimiliki, sistem struktur rangka ruang juga memiliki kekurangan, diantaranya adalah: 1.
Mahal, dikarenakan elemen-elemenya dipesan dari pabrik.
2.
Tidak tahan api karena berbahan dasar logam, sehingga tidak tahan panas dan dapat leleh akibat panas.
3.
Tenaga ahli yang masih terbatas.
G. Aplikasi pada Bangunan Secara estetik, rangka ruang dapat menghasilkan bentuk-bentuk yang lebih kompleks dan atraktif. Dalam penerapannya hampir sama dengan rangka batang, umumnya digunakan pada struktur atap bentang panjang (sport hall, exhibition hall, stadion, dll).
GALERI PRESENTASI
DAFTAR PUSTAKA
1)
http://www.ilmutekniksipil.com/struktur-baja/tipe-struktur-baja-pada-bangunan.
2)
http://bestananda.blogspot.co.id/2015/07/bangunan-hanggar-pesawat.html
3)
http://mydipblog.blogspot.co.id/2009_04_01_archive.html
4)
http://ronny.blog.upi.edu/struktur-rangka-batang/
5)
http://arsitektur.studentjournal.ub.ac.id/index.php/jma/article/viewFile/99/96
