Kisi-kisi Struktur Konstruksi 4 1. Ada berapa macam Struktur Bentang Lebar? JAWAB = a. Form Active Structure System i. Cable Active Structure System ii. Tent Active Structure System iii. Arch Active Structure System iv. Pneumatic Active Structure System b. Vector Active Structure System i. Flat Truss Active Structure System ii. Curved Truss Active Structure System iii. Space Truss Active Structure System c. Surface Active Structure System i. Folded Plate Active Structure System ii. Shell Active Structure System 2. Bagaimana prinsip kerjanya, jenis, material, kelebihan dan kelemahannya? 3. Sketsakan bentuknya! 4. Gambarkan arah gayanya!
JAWAB = 1. CABLE •
Prinsip kerja
= struktur sistem sistem yang bekerja bekerja berdasarkan berdasarkan prinsip gaya tarik. Struktur Struktur
kabel dikembangkan dari kemampuan kabel menahan gaya tarik yang tinggi. Dengan menggunakan sistem tarik maka tidak diperlukan sistem penopang vertikal untuk elemen horizontalnya (lantai atau atap), sehingga daerah di bawah elemen horisontal (ruang) memiliki memiliki bentangan yang cukup besar. •
•
•
Jenis = i. Struktur atap tarik dengan kolom penunjang ii. Struktur kabel tunggal (single layer) = sistem pelana, sistem lengkung, sistem tiang penunjang, sistem roda sepeda tunggal iii. Struktur kabel ganda (double layer) = batang tekan, batang tepi, batang gantung, roda ganda Material
=
i.
Kabel baja
ii.
Sendi
iii.
Batang
Kelebihan
=
i.
Elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup permukaan yang luas
ii.
Ringan
iii.
Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik
iv.
Mampu menbentang ratusan meter mengungguli semua sistem lain
v.
Memberikan efisiensi ruang lebih besar
vi.
Memiliki faktor keamanan terhadap api lebih baik
vii.
Kabel baja lebih dapat menjaga konstruksi dari temperatur tinggi dalam jangka waktu lebih panjang, sehingga mengurangi resiko kehancuran
viii. •
Cocok untuk bangunan bersifat permanen
Kelemahan
=
i.
Pembebanan yang berbahaya untuk struktur kabel adalah getaran.
ii.
Hanya mengalami gaya tarik, tidak mampu menahan gaya tekan.
iii.
Karena beban matinya yang ringan, struktur kabel sangat rentan terhadap lendutan (defleksi).
iv.
Mudah mengalami deformasi (perubahan bentuk)
•
ARAH GAYA Beban bentang bangunan beban ditarik oleh kabel tarik
tiang
penyangga
penarik yang berhubungan langsung dengan tanah disalurkan ke tanah
kabel
2. TENT •
Prinsip kerja
= adalah sistem struktur yang menggunakan bidang tenda sebagai
pembentuk ruang dengan tali sebagai elemen penarik dan perentang tenda. Tenda dan tali berfungsi sebagai penahan gaya tarikan. •
Selalu mengalami gaya tarik dan memerlukan struktur lain untuk mempertahankan bentuk permukaanya.
•
Struktur lain itu memiliki persyaratan rangka penumpu dalam yang kaku prategang pada permukaan yang memberikan gaya eksternal yang menarik membran (jika bentuknya lembaran), tekanan internal (apabila bentuknya volume tetutup (pneumatic)
•
Dalam konteks struktur ringan lebih tepat bila massa jenis ini kita korelasikan dengan kekuatan dari material tersebut, yang kita sebut sebagai angka panjang putus, yaitu panjang terukur dari material tersebut yang dalam keadaan tergantung akibat berat sendirinya sampai menjadi putus.
•
Jenis
=
BERDASARKAN TIPE KELENGKUNGAN i.
Bentuk Anticlastic / negative surface curvature
ii.
Bentuk yang memiliki kelengkungan 2 arah yang berlawanan Bentuk Synclastic / positive surface curvature Bentuk yang memiliki kelengkungan 2 arah yang searah
BERDASARKAN TIPE PENGAKU i.
Mechanically Prestressed (dikenal dengan struktur tenda) ->Saddle Shapes, Ridge - Valley Shapes dan Point-supported Shapes
ii.
Pneumatically Prestressed membran memperoleh tegangan permukaan melalui
tekanan udara BENTUK-BENTUK TENT STRUCTURE 1. Tent System with Exterior Support Through 2. Tent System with Interior Support Through 3. Tent System with Interior Arch for High Point Construction 4. Tent System with 2 Central Arches for High Point Construction 5. Tent System with Supports and Anchor Points Alternating •
KELEBIHAN i.
Struktur ini bisa digunakan untuk membuat bentukan-bentukan mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks
ii.
Tahan terhadap temperatur ekstrim
iii.
Bentuk konstruksi yang menarik dan lebih fleksibel.
iv.
Sifat disesuaikan untuk memenuhi persyaratan tertentu - tidak mudah terbakar, tahan terhadap sinar UV, buram untuk transparan, membersihkan diri, dll
v.
Hal ini dapat mencakup rentang lebih dari 15 meter jika diperkuat dengan anyaman kain atau kabel.
•
KELEMAHAN i.
Mudah mengalami getaran dan tidak dapat menahan beban vertikal
ii.
Struktur Fabric memiliki kekakuan yang sedikit atau tidak ada.
iii.
Hilangnya ketegangan berbahaya bagi stabilitas struktur dan jika tidak dipelihara akan menyebabkan kegagalan struktur.
iv. •
Susah untuk mengendalikan air dari struktur sistem terbuka.
ARAH GAYA Beban membran
beban
ditarik oleh kabel tarik
tiang
penyangga
yang berhubungan langsung dengan tanah disalurkan ke tanah
kabel
penarik
3. ARCH ACTIVE
Prinsip Kerja
= 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. Biasanya diaplikasikan pada bangunan seperti jembatan ataupun
gapura pada pintu masuk
museum besar.
Karakteristik
=
i.
Kuat menopang gaya tekanan,
ii.
Hanya dapat menahan gaya eksternal saja
iii.
Beban bersifat menyebar rata
iv.
Beban sendiri berupa lengkungan yang melawan gravitasi
v.
Semakin tinggi busur, gaya tekan semakin kecil
Jenis i.
= Busur Terjepit (fixed) : bercirikan kaku, terjadi momen pada tumpuan, umumnya dipakai untuk bentang kecil
ii.
Busur 2 Sendi (two hinged) : sistem dengan kondisi tumpuan yang fleksibel
iii.
Busur 3 Sendi (three hinged) : kondisi tumpuan yang paling fleksibel dan paling sering diterapkan dalam konstruksi karena sistem ini dapat mengantisipasi perubahan suhu dengan sangat baik
Macam Bentuk Pelengkung pada Doorway
Klasifikasi Struktur Pelengkung i.
Berdasarkan Resistensi Gaya Dorong Horizontal
ii.
Berdasarkan Bentuk a. Pendentive : berbentuk mirip kubah
iii.
Pada Jembatan a. Vaults : barrel vaults, groin vaults, rib vaults, fan vaults b. Hingeless Arch c. Two Hinged Arch d. Three Hinged Arch e. Tied Arch
Material
=
i.
Rangka Baja
ii.
Beton Bertulang
iii.
Susunan Batu Bata
iv.
Pipa Baja
v.
Kayu
KELEBIHAN i.
Kekuatan yang tinggi sehingga tahan lama
ii.
Digunakan untuk bentangan berapapun serta dapat dikembangkan menjadi vault
iii.
Tidak membutuhkan biaya yang mahal
iv.
Material mudah didapat
KELEMAHAN i.
Memerlukan kepresisian, jika tidak tepat pada pemasangannya akan menyebabkan rubuhnya bangunan
ii.
Tekanan yang berlebihan, menyebabkan pergeseran struktur
iii.
Bentuk harus simetris untuk memperoleh kekuatan strukturalnya
4. PNEUMATIC ACTIVE
Prinsip Kerja
= termasuk dalam kelompok soft shell, dimana sistem struktur ini memiliki
ciri khas semua gaya yang terjadi pada membrannya berupa gaya tarik.
Jenis i.
= Air Supported Structure / ditumpu udara : hanya menggunakan satu lapis membran, dan membutuhkan tekanan udara yang rendah.
ii.
Air Inflated Structure / dikembungkan udara : menggunakan dua lapis membran, membutuhkan tekanan udara yang lebih besar, dan lebih tahan terhadap lendutan dibanding supported.
•
Material
=
i.
Fiberglass
ii.
Polyester
iii.
Nylon
iv.
Kabel Baja
v.
ETFE
vi.
Pemberat seperti balok beton atau kantung pasir
vii.
Ballast
5. FLAT TRUSS •
Prinsip kerja
= Adalah susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau
kombinasi segitiga yang secara keseluruhan berada di dalam satu bidang tunggal. Beban luar yang bekerja harus berada di titik-titik sambungan dengan arah sembarang namun harus sebidang dengan bidang struktur tersebut. •
Jenis
•
KELEBIHAN
•
=
i.
Kuat menahan beban yang cukup besar
ii.
Menggunakan bentuk segitiga yang stabil dan kaku serta aman
iii.
Penyebaran gaya yang sempurna pada trussnya
iv.
Komponennya kecil, sehingga mudah dibawa dan ditransportasikan
KELEMAHAN i.
Hanya terdiri dari lapisan baja yang tipis, sehingga harus ditunjang dengan joint agar memiliki kekakuan
ii.
Waktu pelaksanaannya lebih lama
iii.
Sambungan
yang
kurang
baik
akan
merubah
dimensi
batang
yang
mengakibatkan berkurangnya tekanan (defleksi) iv.
Bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung, maka akan menyeret bagian lainnya
•
ARAH GAYA
6. CURVED TRUSS •
Prinsip kerja
= merupakan susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga
atau kombinasi segitiga yang secara keseluruhan membentuk lengkungan. Sistem ini dapat mendukung beban atap sampai dengan bentang 75 meter, seperti pada hanggar bangunan pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll. •
Jenis
=
•
KELEBIHAN i.
Memperkecil gaya lendutan
ii.
Ruangan terasa lebih luas
iii.
Sirkulasi udara lebih baik
iv.
Dapat membentuk kerangka yang dinamis namun tetap kuat
•
KELEMAHAN i.
Waktu pelaksanaan lebih lama
ii.
Biaya pelaksanaan lebih mahal
iii.
Tidak kuat menahan beban lateral
iv.
Sambungan yang kurang baik akan merubah dimensi batang yang mengakibatkan berkurangnya tekanan (defleksi)
v.
Bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung, maka akan menyeret bagian lainnya
•
ARAH GAYA
7. SPACE TRUSS •
Prinsip kerja
= Space Truss Active Structure System adalah susunan elemen-elemen
linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga yang secara keseluruhan membentuk volume 3 dimensi (ruang). Bentuk dasar pembentuk Space Truss adalah limas (tetrahedron). Space Truss sering disebut juga sebagai Space Frame. •
Jenis
=
i.
Flat System
ii.
Folded System
iii.
Curved System
iv.
Linear System
BERDASARKAN LENGKUNGAN i.
Barrell Vaults
ii.
Spherical Domes
BERDASARKAN JUMLAH BIDANG DATAR
•
i.
Single Layer
ii.
Double Layer
iii.
Triple Layer
Bentuk Dasar
=
i.
Prisma Hexagonal
ii.
Prisma Triangular
iii.
Prisma Rectangular
•
•
KELEBIHAN i.
Estetika
ii.
Fleksibel
iii.
Presisi
iv.
Lebih ringan untuk bentang lebar
v.
Transport mudah
KEKURANGAN i.
Waktu pelaksanaan lebih lama
ii.
Biaya pelaksanaan lebih mahal
iii.
Sambungan yang kurang baik akan merubah dimensi batang yang mengakibatkan berkurangnya tekanan (defleksi)
iv.
Bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung, maka akan menyeret bagian lainnya
•
ARAH GAYA
8. FOLDED PLATE •
Prinsip kerja
= struktur lipatan adalah bentuk yang terjadi pada lipatan bidang-bidang
datar dimana kekakuan dan kekuatannya terletak pada keseluruhan bentuk itu sendiri. Bentuk lipatan ini mempunyai kekakuan yang lebih dibandingkan dengan bentuk-bentuk yang datar dengan luas yang sama dan dari bahan yang sama pula. Prinsip penggunaan folded plate adalah membagi beban ke beberapa titik dengan lipatan-lipatan plat, dengan begitu beban yang ditanggung oleh suatu plat beton, baja atau kayu tidak terlalu besar. •
Jenis i.
= Prismatic Folded Structure System
ii.
Pyramidal Folded Structure System
BERDASARKAN KONSTRUKSINYA i.
Folded Plate 2 Segmen : terdiri dari plat miring, plat tepi yang digunakan untuk menguatkan plat yang lebar, pengaku untuk membawa beban ke penyangga dan menyatukan plat, serta kolom untuk menyangga struktur
ii.
Folded Plate 3 Segmen : pengaku terakhirnya berupa rangka yang lebih kaku dari pada balok penopang bagian dalam. Kekuatan dari reaksi plat di atas rangka kaku tersebut akan cukup besar dan di kolom luar tidak akan diseimbangkan
•
KELEBIHAN
PRISMATIC i.
Dilihat dari segi konstruksinya adalah sebagai bidang vertikal, yang dapat menggantikan kolom-kolom dan sekaligus menjadi bearing wall.
ii.
Sebagai bidang horizontal dapat menggantikan balok-balok, sehingga batangan dapat dicapai lebih besar (dengan perbandingan tertentu antara bentangan dan tinggi lipatan)
iii.
Struktur folded plate sangat sesuai untuk bentuk-bentuk atap di daerah-daerah yang sering kali terkena hujan.
iv.
Bentuk yang lebih mudah untuk digunakan sebagai pengaturan akustik dan cahaya.
PYRAMIDAL
•
i.
Struktur tahan terhadap gaya gempa dan lateral
ii.
Kekakuan struktur tinggi
iii.
Bentuk bangunan variatif (dengan grid panel segitiga)
KEKURANGAN PRISMATIC i.
Proses distribusi air hujan yang menjadi lebih sulit jika terjadi salah perancangan dan akan terjadi talang kantong
ii.
Jika bentang terlalu besar, maka akan melendut
PYRAMIDAL i. •
Fleksibilitas bentuk tidak lepas dari bentukan geometis (kaku)
ARAH GAYA
9. SHELL
Prinsip kerja
= adalah struktur tipis berupa plat lengkung yang terbuat dari beton
bertulang. Karena ketipisannya tesebut struktur shell memiliki ketahanan tekuk yang rendah, serta tidak cocok untuk beban terpusat. MATERIAL YANG DIPAKAI ADALAH BETON.
Jenis
=
BERDASARKAN BENTUK TERJADINYA i.
Rotational Surface a. Spherical Surface : terbentuk dari suatu segmen lingkaran berputar terhadap sumbu vertikal b. Eliptical Surface : setengah elips berputar terhadap sumbu vertikal c. Parabolic Surface : setengah parabola berputar terhadap sumbu vertikal
ii.
Spherical Surface Eliptical Surface : ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar.
iii.
Translational Surface : garis lengkung yang datar digeser sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya.
BERDASARKAN MELENGKUNGNYA BIDANG i.
Single Curved Shell : Arah lengkungannya dalam satu arah serta permukaannya tidak diputar/digeser, dan dibentuk oleh konus yang sama
ii.
Double Curved Shell : Arah lengkungannya dalam dua arah, serta permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan 2 ujung segmen garis pada 2 kurva bidang
1. SINGLE CURVED – SURFACE OF REVOLUTION 2. SINGLE CURVED – SURFACE OF TRANSLATION 3. SINGLE CURVED – SURFACE RULED 4. SINGLE CURVED – BARREL SHELLS (long barrel dan short barrel) 5. SINGLE CURVED – EDGE CONDITION 6. SINGLE CURVED – BARREL SHAPES 7. DOUBLE CURVED – ROTATIONAL (hemisphere, ellipsoid, paraboloid) 8. DOUBLE CURVED – ANTICLASTIC (hyperbolic paraboloid dan conoid)
BERDASARKAN KEDUDUKAN KURVA i.
Anticlastic : kurva kearah yang saling berlawanan
ii.
Synclastic : kurva kearah yang sama
KELEBIHAN
KEKURANGAN
ARAH GAYA
