Sistem Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi Sistem Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi Dalam perencanaan pembangunan gedung bertingkat ada beberapa f actor yang dipertimbangkan sebelum membangunan, yaitu Sistem Konstruksi Bangunan yang merupakan factor pendukung utama agar dapat berdirinya be rdirinya bangunan bertingkat sesuai yang diharapkan tetapi ada bebrapa hal yang perlu diketahuai dalam sistem konstruksi Bangunan. A. Type sistem struktur bangunan bertingkat tinggi : 1. Dinding pendukung sejajar (Pararel bearing wall) 2. Inti dan dinding pendukung fasade /Core and fasade bearing wall 3. Boks Berdiri sendiri/Self support box 4. Plat terkantilever/Cantilevered slab 5. Plat rata/Flat slab 6. Interspasial/interspatial 7. Gantung/suspention 8. Rangka Selang Seling/Staggered truss 9. Rangka Kaku/Rigid frame 10. Rangka Kaku dan Inti/Rigid frame and core 11. Rangka Trussed/Trussed frame 12. Rangka Belt trussed dan inti/Belt trussed frame and core 13. Tabung dalam tabung/Tube in tube 14. Kumpulan tabung/Bundled tubi Dari ke_!4 tipe system konstruksi memiliki peranan penting dalam berdirinya suatu bangunan karena system konstruksi yang dipaparkan diatas saling berkaitan antara s atu dengan yang lain demi keutuhan dalam struktur s truktur konstruksi bangunannya. B. Adapun beberapa type struktur konstruksi yang dapat dijelaskan yaitu :
1 Desain Rangka Kaku Struktur rangka adalah jenis struktur yang tidak efisien apabila digunakan untuk beban lateral yang sangat besar. Untuk memikul beban yang demikian akan lebih efisien menambahkan dinding geser (shear wall) atau pengekang diagonal (diagonal bracing) pada struktur rangka. Apabila persyaratan fungsional gedung mengharuskan penggunaan rangka, maka dimensi dan geometri umum rangka yang akan didesain sebenarnya sudah dipastikan. Masalah desain yang utama adalah pada penentuan tiitik hubung, jenis material dan ukuran penampang struktur. Sistem rangka kaku murni dalam perkembangannya tidak praktis untuk bangunan yang lebih tinggi dari 30 lantai. Berbagai sistem telah dite rapkan dengan menggunakan dinding geser didalam rangka untuk menahan beban lateral. Dinding ini terbuat dari beton atau rangka baja. Bentuknya bisa berupa inti interior tertutup, mengelilingi ruang lift atau ruang tangga, atau bisa berupa dinding sejajar di dalam bangunan, bahkan bisa juga berupa rangka fasade vertikal. Untuk bangunan apartement, kebutuhan jaringan akan fungsi dan util itas cenderung tetap, tetapi untuk bangunan komersial membutuhkan fkelsibilitas dalam hal tata letak yang memerlukan ruang terbuka yang cukup lebar dengan dinding partisi yang dapat dipindah pindah. Untuk yang yang menggunakan sistem struktur inti, inti dapat dipergunakan dipergunakan untuk menempatkan sistem transportasi vertikal, tangga, wc, shaft, dan j aringan utilitas lainnya sehingga kadang bangunan mempunyai inti yang lebih dari satu.
Beberapa bangunan tinggi menggunakan inti dan rangka. Dari segi perilaku denah ini diterapkan untuk memuaskan sistem plat datar atau dinding rangka geser bersama belt trusses. Inti dapat terbuat dari beton , baja atau konbinasi antara betoin dan baja. Keuntungan inti baja, dalam perakitan lebih cepat karena pabrikasi. Sedangkan inti dari beton menghasilkan ruang yang sekaligus memikul beban. Juga dapat dipakai untuk perlindungan saat kebakaran. Bentuk denah yang bermcam-macam menungkinkan perletakan se jumlah inti bangunan. Sistem inti ini dikaitkan dengan bentuk bangunan yang diatur menurut letaknya. 1. Letak inti : - inti fasade eksterior (diluar) - inti interior : inti fasade (sekeliling) - inti didalam bangunan 2. Jumlah inti : - inti tunggal - inti terpisah - inti banyak 3. Bentuk inti : - inti tertutup : bujur sangkar, persegi panjang, bulat, segitiga - inti bentuk terbuka : bentuk X, I dan [ - Brntuk inti disesuaikan dengan bentuk bangunan Susunan inti : - Simetris - Asimetris
2. Dinding dan Plat Dinding dan pelat datar adalah struktur kaku pembentuk permukaan. Dinding pemikul beban biasanya dapat memikul baik beban arah vertikal maupun beban lateral (gempa, angin dan lain-lain). Pelat datar biasanya digunakan secara horisontal dan memikul beban sebagai lentur, dan meneruskannya ke tumpuan. Struktur pelat biasanya terbuat dari beton bertulang atau baja.
Gambar 3.13 Pelat bangunan gedung.
3. Struktur Tabung Perkembangan mutakhir dalam rancangan struktur tabung, dikembangkan oleh Fazlur Khan. Saat ini , 4 dari 5 bangunan tinggi di dunia menggunakan struktur tabung. Bangunan tinggi
itu diantaranya Hancock Building, Sears Building, Standard Oil Building. Sistem ini lebih efisien karena penggunaan bahan bangunan per m2 hampir sebanding dengan dengan jumlah yang digunakan untuk bangunan rangka yang besarnya separuh dari bangunan diatas. Dalam sistem ini, tabung dianggap fasade struktur bertindak terhadap beban lateral. Dinding eksterior dapat berfungsi sebagai penahan beban angin sehingga pengaku diagonal interior dapat ditiadakan. Dinding tabung terbuat dari kolom berjejer yang berdekatan di sekeliling bangunan yang diikat oleh balok pengikat. Sehingga kekakuan dinding fasade ini sedemikian tinggi Tabung eksterior ini dapat memikul semua beban lateral. Pada dasarnya struktur tabung terbagi menjadi 2 besar yaitu : • Tabung Kosong • Tabung dengan pengaku interior Tabung kosong terbagi dalam :
1. Tabung rangka (frame tube) 2. Tabung truss (trussed tube), dalam sistem ini terbagi menjadi : Tabung rangka kolom diagonal dan tabung rangka lattice
4. Hubungan kolom dengan balok; o Konstruksi kolom dalam struktur berhubungan dengan balok, terus sampai kepada ketinggian bangunan yang direncanakan. Dapat juga kolom konstruksi dipasangkan st ek sebagai pekerjaan kolom konstruksi selanjutnya, tetapi pemasangannya kurang efisien. o Pemasangan konstruksi kolom pada saat dipasangkan bekisting, harus betul - betul berdirinya tegak dan pemasangan beton deking harus baik sehingga jika bekisting kolom ini dibuka hasil pengecoran kolomnya tidak mengalami kropos. a. Hal lain yang perlu diperhatikan pemasangan stek pada kolom tersebut untuk keperluan dalam pemasangan dinding bata sebagai perkuatannya. b. Pembesian balok portal yang berhubungan dengan kolom - kolom konstruksi agar memperhatikan posisi pembesian di daerah momen positip atau pada daerah tarikan begitu juga jarak dari sengkang atau cincinnya harus diperhatikan. i. Jika pada konstruksi balok portal yang membentang cukup panjang harus memperhatikan ZAKING, atau antisipasi pada kejadian lentur dikemudian hari setel ah bekisting dibuka setelah umur beton sudah diliwati. ii. Hal yang perlu diperhatikan pada saat pelaksanaan khusus mengenai mutu beton yang akan dipakai agar melakukan percobaan slump test, begitu juga pada saat pengecoran berlangsung, harus menggunakan adukan 1 Pc: 2 Ps:3 Kr serta melakukan test kubus beton atau test silinder agar karakteristik betonnya dapat dicapai sesuai dengan persyaratan.
5. Kolom Portal Kolom portal harus dibuat menerus dari lantai bawah sampai lantai at as, artinya letak kolom kolom portal tidak boleh digeser pada tiap lantai, karena hal i ni akan menghilangkan sifat kekakuan dari struktur rangka portalnya. Jadi harus dihindarkan denah kolom portal yang tidak sama untuk tiap - tiap lapis lantai. Ukuran kolom makin ke atas boleh makin kecil, sesuai dengan beban bangunan yang didukungnya makin ke atas ju ga makin kecil. Perobahan dimensi kolom harus dilakukan pada lapis lantai, agar pada satu lajur kolom mempunyai kekakuan yang sama.
Balok portal merangkai kolom - kolom menjadi satu kesatuan. Balok menerima seluruh beban dari plat lantai dan meneruskan ke kolom - kolom pendukung. HUbungan balok dan kolom adalah jepit - jepit, yaitu suatu sistem dukungan yang dapat menahan Momen, Gaya vertical dan Gaya horizontal. Untuk menambah kekakuan balok, di bagian pangkal pada pertemuan dengan kolom, boleh di tambah tebalnya.
C. Beberapa Bangunan bertingkat dengan tipe system struktur yang digunakan 1. RYUGYONG HOTEL, Pyongyang, Korea Utara
Bangunan: Hotel Ryugyong Lokasi: Pyongyang Korea Utara Under Construction: 1987-1992 (Pada terhenti sejak 1992) Arsitek: Arsitek Baikdoosan & Engineers
Kontraktor: Arsitek Baikdoosan & Engineers105 pencakar langit lantainya saat ini sedang dibangun dengan beton bertulang dan tertutup kaca cermin dan merupakan struktur terbesar di negara ini. Struktur ini terdiri dari tiga sayap, masing-masing berukuran 330 kaki panjang dan miring pada sudut 75 ° yang bertemu untuk membentuk puncak.
2. BANGUNAN TINGGI DI INDONESIA Indonesia memiliki banyak bangunan tinggi. Sistem struktur yang lazim dipakai ialah sistem struktur rigid frame dan flat slab. Walaupun ketinggiannya tidak sefenomenal bangunan bangunan tinggi yang ada di Dubai, Cina, Malaysia dan negara-negara asia lainnya namun bangunan-bangunan tinggi di Indonesia patut diperhitungkan dari segi efisiensi dan fungsionalitasnya. Salah satu contoh bangunan tinggi di Indonesia ialah Wisma BNI 46 di Jakarta. Bangunan ini memiliki ketinggian 262 m (hingga pucuk antena) dengan jumlah lantai sebanyak 48 lantai. Menara dengan fungsi perkantoran ini dirancang oleh Zeidler Roberts Partnership dan DP Architects Ltd.
Berdasarkan tabel perbandingan jumlah lantai dan sistem struktur yang digunakan, bangunan tinggi Wisma BNI 46 termasuk dalam kategori efisien. Sist em struktur utama rangka kaku beton dibandingkan dengan jumlah lantai 48 buah dengan sistem pengkaku tambahan seperti dinding geser merupakan sistem struktur yang cukup tepat dipakai. Dengan demikian, pemilihan sistem struktur dan bahan utama seperti beton atau baja mempengaruhi efisiensi ketinggian lantai yang optimal. Teknologi beton dan baja sudah berkembang baik dan banyak diterapkan di Indonesia. Dengan perbandingan sistem struktur
yang sudah dilakukan oleh Fazlur Khan tentu dapa t banyak membantu pembangunan gedunggedung tinggi di Indonesia dalam mencapai efisiensinya, dan yang penting adalah ‘bagaimana’ bangsa Indonesia terus mengembangkan teknologi tersebut dalam kaitannya dengan issue hemat energi yang dewasa ini melanda seluruh dunia sehingga bangunan tinggi dengan teknologi canggih tidak hanya menjadi icon s aja melainkan memiliki keunggulan tersendiri dalam menjawab tantangan issue tersebut.
3. KE POINT TOWER, Chicago, Illinois
Bangunan 645 kaki ini, merupakan bangunan perumahan bertingkat tinggi dan adalah bangunan apartemen tertinggi di dunia pada waktu selesai. Menara ini dirancang dengan inti segitiga 59 kaki, yang berisi lift dan tangga dan memungkinkan struktur untuk menahan beban angin kencang. façade tersebut terdiri dari sistem dinding-berwarna perunggu-tirai kaca dibingkai oleh alumunium anodized emas, yang mencerminkan matahari. Bangunan: Lake Point Tower Lokasi: 505 North Lake Shore Drive, Chicago, IllinoisSelesai: 1968 Arsitek: John Heinrich & George Schipporeit
D. EFISIENSI DALAM BANGUNAN BERTINGKAT TINGGI Sekitar tahun 1930 hingga tahun 1970-an bermunculan bangunan-bangunan pencakar langit bertingkat tinggi di Amerika Serikat. Ini menandakan bahwa telah terjadi kemajuan teknologi yang pesat dalam bidang konstruksi selama 40 tahun tersebut. Diantaranya pembangunan gedung Empire State Building di New York dengan ketinggian lantai mencapai 102 lantai pada tahun 1930, Seagram Building setinggi 42 lantai pada tahun 1957, First National Bank di Chicago setinggi 60 lantai pada tahun 1969, World Trade Center setinggi 110 lantai pada tahun 1972, serta masih banyak bangunan-bangunan tinggi lainnya.
Dari tabel di atas kita dapat melihat perbandingan beberapa bangunan tinggi yang ada di Amerika Serikat dalam kurun waktu 40 tahun. Dari tabel tersebut kita melihat adanya pengelompokan tahun berdirinya bangunan tinggi tersebut dan jumlah lantainya, serta tinggi / lebar bangunan dan berat ( psf ) yang beragam. Pada pengelompokkan bangunan dengan tinggi ratusan lantai terlihat disana berat beban bangunan per m2 yang berbeda-beda. Ini menyatakan ada perubahan teknologi yang pesat. Empire State Building dengan ketinggian 102 lantai memiliki berat beban bangunan sebesar 42,2 psf, sedangkan pada bangunan World Trade Center dengan lantai 110 memiliki berat beban bangunan yang lebih ringan yakni 37 psf. Tentu perkembangan teknologi yang membuat perbedaan ini tampak. Agaknya pemilihan sistem struktur yang tepat serta bahan utama strukturnya menjadi pertimbangan yang penting dalam menentukan ketinggian bangunan dan berat bangunan tersebut. Dalam tekno ekonomi sangat penting untuk mempertimbangkan faktor efisiensi dalam membangun bangunan tinggi. Pemilihan sistem struktur dan bahan seperti beton / baja turut mempengaruhi ketinggian jumlah lantai yang kemudian dapat dite ntukan efisien tidaknya suatu bangunan tinggi itu. Dalam buku Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi ( Wolfgang Schueller ), Fazlur Khan mencoba membanding-bandingkan beberapa sistem struktur tersebut berkaitan dengan efisiensi yakni jumlah lantai maksimal serta pemilihan jenis strukturnya agar mencapai pembangunan yang optimal.
Gambar di atas merupakan perbandingan beberapa sistem struktur bangunan bertingkat tinggi antara teknologi beton dan teknologi baja serta perbandingan jumlah ketinggan lantai yang maksimal. Perbandingan tersebut sudah diteliti oleh Fazlur Khan dan memberikan keuntungan pada masa kini dalam menentukan sistem struktur mana yang paling tepat untuk batas ketinggian tertentu. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa Fazlur Khan telah memberikan kontribusi yang besar terhadap pemilihan sistem struktur pada bangunan tinggi dalam mencapai tingkat efisiensi yang baik. Rangka bangunan adalah bagian dari bangunan yang merupakan struktur utama pendukung berat bangunan dan beban luar yang bekerja padanya sehingga struktur konstruksi sangat penting dalam perencanaan sebuah bangunan bertingkat tinggi. Struktur itu sendiri perlu ditangani oleh para ahli struktur bangunan demi kesempurnaan pembangunan bangunan bertingkat banyak. Fungasi lantai tingkat; Lantai tingkat diperlukan untuk penambahan tata ruangan suatu bangunan, mengingat kebutuhan atau penempatan untuk kepuasan bagi si pemiliknya baik untuk ruangan beristirahat atau penataan barang - barang inventaris suatu rumah tinggal. Lantai tingkat dapat sebagai hitungan tinggi untuk bangunan bertingkat tinggi pengaturan lantai dapat difungsikan sebagai untuk kamar tidur atau untuk keperluan ruang lainnya. Pada lantai untuk di tempatkan macam - macam jenis penerangan lampu untuk penerangan suatu ruang bisa bentuk lampu pijar, lampu TL, atau armature mungkin memakai down light dan lain - lain.
. Jenis Beban 1. Beban mati ( Dead load )
Beban mati yang merupakan berat sendiri konstruksi ( specific gravity) menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989-F), adalah seperti Tabel berikut : No
Konstruksi
Berat
Satuan
1
Baja
7850
kg/m3
1
Beton bertulang
2400
kg/m3
2
Beton
2200
kg/m
3
Dinding pas bata ½ bt
250
kg/m2
4
Dinding pas bata 1 bt
450
kg/m2
5
Curtain wall+rangka
60
kg/m
6
Cladding + rangka
20
kg/m2
7
Pasangan batu kali
2200
kg/m3
8
Finishing lantai (tegel)
2200
kg/m3
9
Plafon+penggantung
20
kg/m2
10
Mortar
2200
kg/m
11
Tanah, Pasir
1700
kg/m3
12
Air
1000
kg/m3
13
Kayu
900
kg/m3
14
Baja
7850
kg/m3
15
Aspal
1400
kg/m3
16
Instalasi plumbing
50
kg/m2
3
2
3
Untuk perencanaan beban bangunan di luar negeri, harus diperhitungkan juga beban banjir, beban suhu, beban Salju, dan beban Es. Semuanya ada di ASCE 7-10. 2. Beban hidup (L i ve l oad )
Beban hidup yang bekerja pada lantai bangunan Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989-F), adalah sebagai berikut :
Lantai dan rumah tinggal = 200 kg/m 2 Sekolah, kantor, toko, hotel, RS, restoran, asrama = 250 kg/m 2 Ruang olahraga = 400 kg/m 2 Ruang dansa = 500 kg/m 2 Balkon dan lantai dalam ruang pertemua = 400 kg/m 2
3. Beban gempa ( Earthquake )
Wilayah Indonesia terdiri dari 6 wilayah gempa, dimana wilayah gempa 1 adalah wilayah kegempaan paling rendah dan wilayah gempa 6 adalah wilayah kegempaan paling tinggi. Pembagian wilayah gempa ini, didasarkan pada percepatan puncak batuan dasar akibat pengaruh gempa rencana dengan periode ulang 500 tahun dengan asumsi umur bangunan adalah 50 tahun. Berikut adalah Gambar Pembagian Zona Gempa di Indonesia
Gambar Pembagian Zona Gempa di Indonesia
Analisis terhadap beban gempa digunakan cara statik ekivalen maupun dinamik ( response spectrum analysis). Dari hasil analisis kedua cara tersebut diambil kondisi yang memberikan nilai gaya atau momen terbesar sebagai dasar perencanaan. Struktur bangunan dirancang mampu menahan gempa rencana sesuai peraturan yang berlaku yaitu SNI 03-1726-2002 tentang Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Dalam peraturan ini gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun.
