Struktur Bentang Lebar BAGIAN 2

STRUKTUR SHELL
Definisi Struktur
Definisi yang sangat sederhana tentang struktur dalam hubungannya dengan bangunan ialah bahwa struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban yang diakibatkan penggunaan dan/atau kehadiran bangunan diatas tanah.
Stabilitas Geometrik
Stabilitas Geometrik merupakan sifat yang mempertahankan geomerti pada sebuah struktur dan memungkinkan elemen-elemennya untuk beraksi bersama-sama menahan beban
Kekuatan dan Kekakuan
Penerapan beban pada struktur menghasilkan gaya-gaya dalam pada elemen dan gaya reaksi luar pada pondasi. Elemen serta pondasi tersebut harus mempunyai kekuatan dan kekakuan yang cukup untuk menahan beban-beban ini.
Klasifikasi Permukaan (Surface)
Sesuai dengan terjadinya bentuk shell, maka shell digolongkan dalam tiga macam:
Rotasional Surface : Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan rotasional dapat dibagi tiga yaitu Spherical Surface, Eliptical Surface, Parabolic Surface.

Spherical Surface Eliptical Surface Parabolic Surface
• Ruled Surface
Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transasional dibagi dua yaitu cylindrical surface dan eliptic paraboloid.cylindrical surface eliptic paraboloid

• Translational surface
Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datar digeser sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada
dua macam, yaitu Hyperbolic Paraboloid dan Conoid.

Hyperbolic Paraboloid Conoid.
Single Curved Shell
Shell dengan single curvature yang arah lengkungannya dalam satu arah serta permukaannya tidak diputar/digeser, dan dibentuk oleh konus yang sama.
Single curved dibentuk oleh:
Konus
Silinder
Contoh : Lengkung Barrel

Double Curved Shell
Yaitu shell dengan double curvature yang arah lengkungannya dalam dua arah.
Terdiri dari 2 macam:
Double Curved Shells yang arah lengkungnya ke satu arah (Synclastic shells)
Contoh: Spherical Dome Shell

Double Curved Shells yang arah lengkungnya ke arah yang berbeda (Anticlastic)

Contoh Bangunan Yang Menggunakan Struktur Shell






STRUKTUR FOLDED PLATE
Folded Plate Merupakan struktur yang baru dalam arsitektur dan merupakan bukan histories
a. kehidupan sehari hari
• Folding screen

• Acordion

Tak banyak bahan bahan alam yang dapat dikatakan mempunyai prinsip floded plate .sehingga adalah sulit untuk menjelaskan ide floded flate dengan analogi yang diketemukan dalam alam . dan salah satu cara yang baik dalah dengan menggunakan suatu model bahan bahan yang digunakan untuk suatu floded plate tentunya hanya memmenuhi syarat syarat tertentu :
• harus cukup kuat untuk menahan lenturan , ini berarti bahwa strktur demikian harus dapat menahan tarikan, tekanan maupun geseran
• harus di buat dari bahan yang tipis / setipis mungkin dqan tidak terlalu berat.
Fan Shape Folded
Adalah struktur floded dmana bidang-bidang lipat menuju kasatu titik pusat . tinggi lipatan di satu ujung yang sama dengan ujung yang lainnya. dan shape fold ini digunakan untuk menutupi ruang dengan denah trapezium
Comber Floded
adalah struktur Floded dimana bidang bidang lipat an bolak balik
Pada konstruksi Floded Plate berat sendiri dan di bebankan ke ujung-ujung Plate.Ujung ini harus merupakan konstruksi yang rigrid yang merupakan beban-beban kepondasi.
• Stifener Berbentuk Rangka
• Stifener Berupa Balok beban berat sendiri yang di tampung oleh balok yang rigrid
• Stifener berupa tiang tiang Berbentuk “V”(V Support)
• Stifener Berupa Flode Plate berat sendiri dan beban di tampung oleh bidang lipatan juga

STRUKTUR KABEL
Pengertian Struktur Kabel
Adalah sebuah sistem struktur yang bekerja berdasarkan prinsip gaya tarik, terdiri atas kabel baja, sendi, batang, dsb yang menyanggah sebuah penutup yang menjamin tertutupnya sebuah bangunan. (Makowski, 1988)
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. (Sutrisno, 1983).
Sejarah Struktur Kabel
Struktur kabel merupakan salah satu struktur tradisional yang awalnya berupa jembatan dan tenda. Jembatan dengan sistem kabel tarik awalnya diterapkan pada daerah pegunungan seperti Himalaya atau di daerah hutan hujan seperti Peru. Kemudian berkembang hingga Eropa yang diprakarsai oleh Faustus Verantinus pada tahun 1616 yang menggunakan rantai sebagai pengganti kabel yang dingkurkan pada menara.
Pada saat itu hingga menjelang abad ke-20, kabel hanya menjadi sistem yang membantu perkuatan karena belum dapat mengatasi factor beban angin. Bentuk tenda sering digunakan oleh suku nomaden di Eropa Utara, Asia dan Timur Tengah. Tenda-tenda tersebut dapat dikelompokkan atas tiga jenis, yaitu :
• Bentuk kerucut dengan penutup dari kulit
Merupakan bentuk yang paling sederhana dengan satu atau lebih tiang utama di dalam dan beberapa tiang pembentuk yang menyatu di puncak tiang utama.
• Bentuk silinder dengan atap perpaduan bentuk kubah dan kerucut
Dinding silinder dibentuk dengan batang-batang yang saling menyilang dengan batang pembentuk atap menyatu ditengah dan diperkuat dengan cincin3. Bentuk black tent.
Bentuk ini hanya menggunakan kabel tarik yang ditutupi terpal tanpa batang pengaku. Fungsi utamanya adalah sebagai perlindungan terhadap matahari dan temperature yang rendah pada malam hari.
Struktur kabel pada abad ke 19
Sistem struktur yang sering digunakan adalah struktur rangka sedangkan struktur kabel jarang digunakan. . Namun terdapat beberapa contoh yang dapat diklasifikasikan menjadi :
• Perpaduan struktur kabel dengan elemen jembatan
Bangunan pertama adalah sebuah pabrik di pelabuhan Perancis yang dibangun tahun 1839. Terdiri atas dua gedung memanjang dengan ruang diantaranya sepanjang 40 m yang tertutup atap tanpa dinding. Atap didikat oleh sistem kabel catenary yang diangkurkan pada tower bangunan.
• Atap dengan rantai dan kabel tarik
Jaringan rantai besi atau kabel digunakan sebagai penutup atap, sebagai alternatif atap yang tahan api.
• Jaringan kabel dua arah pada lantai
Jaringan kabel dan batang besi digabung membentuk suatu plat lantai yang pre-tension.
• Masted Structure
Diilhami oleh tuntutan bangunan berbentang lebar yang ringan, biaya rendah dan konstruksi yang tahan api, maka digunakan prinsip jembatan dengan mengikat rantai atau kabel (sebagai rangka atap) padakolom yang diteruska ke atas.
Klasifikasi Struktur Kabel
Secara Garis Besar, Struktur kabel dapat dibedakan menjadi:
1. Struktur Kabel Tunggal Sistem Roda Sepeda ( Single Layer Sistem)
Pada sistem ini dipakai satu susunan kabel yang menghubungkan cincin dinding luar dari beton sebagai penahan tiang yang silindris ke cincin dalam di titik pusat lingkaran dari baja. Dinding tepi melingkar dibuat dari beton tulang yang tipis.
Penutup atap terdiri dari pelat beton prefabrikasi berbentuk baja yang didukung oleh kabel-kabel radial. Ujungnya ditekuk ke atas pada tulangan pelat. Agar stabil, pelat-pelat dibebani bata atau kantong-kantong berisi pasir sementara untuk memberi tarik tambahan pada kabel. Lubang-lubang diantara dua pelat sebagai cetakan diisi adukan beron. Bilamana beton mongering, atap menjadi pelat yang monolit dan merupakan bundaran. Kabel akan memendek tetapi ditahan oleh beton tepi yang merupakan silinder yang telah membantu.
Jadi atap beton yang melengkung ke bawah itu mendapat prategang dari kabel-kabel, sehingga cukup kaku untuk menahan flutter effect (mengepak seperti sayap).
Drainase air hujan dilakukan dengan memompa air yang ada di atas atap melalui pipa-pipa.Struktur Kabel Ganda Sistem Roda Sepeda (Double Layer Sistem)
Sistem kabel ganda terdiri atas dua susunan kabel yang letaknya tidak sebidang, tidak berpotongan tetapi bersilang. Kedua susunan kabel ini merupakan struktur utama dari atap, susunan yang satu melengkung ke atas dan susunan yang lainnya melendut ke bawah. Kedua susunan kabel dijaga supaya tetap pada tempatnya oleh penunjang-penunjang tekan dengan berbagai panjang yang masing-masing dapat disetel.
Bahan atap terdiri dari pelat metal prefabrikasi. Atap bebas dari bahaya flutter effect karena gaya tarik dalam kabel yang cukup besar membuat susunan keseluruhan lebih kaku daripada kabel-kabel yang digantungkan.
Deformasi Struktur Kabel
Beban merata pada struktur kabel menyebabkan terbentuknya 2 macam kurva, yaitu :
• Kurva parabola, terjadi akibat beban horizontal yang merata.
• Kurva katenari, terjadi akibat beban merata searah kabel.
Sistem Stabilitas
Beberapa sistem stabilisasi yang dapat digunakan untuk mengantisipasi deformasi pada struktur kabel antara lain :
• Peningkatan beban mati
Stabilisasi ini dilakukan dengan penerapan material dengan berat yang memadai dan merupakan material yang homogen sehingga diperoleh beban yang terdistribusi merata.
• Pengaku busur dengan arah berlawanan (inverted arch)
Stabilisasi dengan pengaku bususr atau kabel ini berusaha mencapai bentuk yang kaku dengan menambah jumlah kabel sehingga kemudian menghasilkan suatu jaring-jaring (cable net structure).
• Penggunaan batang-batang pembentang (spreader)
Stabilisasi ini menggunakan batang-batang tekan sebagai pemisah antara dua kabel sehingga menambah tarikan internal didalam kabel.
6. Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan diri pada kondisi keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti dari tegangan.
7. Cocok untuk bangunan bersifat permanen.
Kelemahan struktur kabel
Pembebanan yang berbahaya untuk struktur kabel adalah getaran. Struktur ini dapat bertahan dengan sempuna terhadap gaya tarik dan tidak mempunyai kemantapan yang disebabkan oleh pembengkokan, tetapi struktur dapat bergetar. Dalam hal gejala resonansi yang umum dikenal dapat timbul dan mengakibatkan robohnya bangunan.










STRUKTUR RANGKA RUANG

Rangka ruang (space frame) 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 (strusses structure).
Space struktur adalah elemen elemen ruanag dalam arsitektur dimana strukturnya daslam tiga dimensi yang bagian konstruksinya dbekerja secara keseluruhan. sebagai perbandingan Bingkai, tidak sama dengan berbadan tegap unit, tidak tergantung pada self-weight dari material untuk menyediakan integritas struktural. Sebagai kekuatan dari penyusunan material, dan khususnya koneksi mereka, menyediakan kekakuan dan kekuatan yang diperlukan. bingkai Struktur memerlukan beberapa format salut, tidak sama dengan berbadan tegap unit yang pada umumnya bertindak sebagai bagian dalam/pedalaman dan bagian luar/lahir penghabisan.
Struktur rangka ruang merupakan susunan modul yang diatur dan disusun berbalikan antara modul satu dengan lainnya sehingga gaya-gaya yang terjadi menjalar mengikuti bentuk modul-modul yang tersusun.
Modul ini satu sama lain sating menguatkan, sehingga sistem struktur ini tidak mudah goyah.
Karena sistem ini menggunakan modul-modul dalam mem¬bentuk suatu bentangan, maka dibutuhkan suatu alai penyambung-penyambung yang mengikat modul satu dengan modul lainnya.
Modul Unit Ruang
Modul unit ruang yang digunakan di dalam menyusun rangka spaceftaine berupa unit dengan bentuk :
1.unit segitiga horizontal dengan empat bidang segitiga miring.
2.unit segiempat horizontal dengan empat bidang segitiga miring.
3.unit segienam horizontal dengan enam bidang segitiga.
Penyangga (Support)
Penyangga dibutuhkan untuk mendirikan suatu susunan space frame. Dibutuhkan minimal 3 (tiga) penyangga supaya space, frame dapat berdiri.
1. Penyangga di setiap sudut space frame structure
2. Penyangga di dua sisi garis yang berseberangan, dengan 0
membuat lebih banyak tiang penyangga, sehingga bentangan dapat dibuat lebih besar.
3. Kolom penyangga merupakan titik penyaluran dari tiga,
empat atau enam dari titik dasar space frame.

STRUKTUR MEMBRAN
Struktur membran mempunyai sifat fleksibel, permukaan yang dapat meregang sesuai dengan adaptasi terhadap bentuk yang diinginkan.Struktur membran sanaat sensitif terhadap tekanan angin yang dapat mengakibatkan kibaran pada permukaan dan peru¬bahan bentuk yang terjadi. Supaya tidak terjadi kibaran, dilakukan cara dengan mem¬berikan tekanan dari dalam membran (internal rigid structures) dengan cara memberikan volume dalam membran sampai pada batas maksimal yang jugs didukung oleh sistem-sistem peregangan sehingga sifat permukaan membran menjadi kaku.
Struktur membran dengan penompang tiang dan kabel:
Simple Saddle Membrane
Struktur membran tipe pelana sederhana dengan sepasang tumpuan linear berlawanan.

Ridge Type Membrane
Struktur membran tipe punggung bukit dengan tumpuan linear internal

Arch Type Membrane
Struktur membran tipe lengkung dengan tumpuan linear internal menerus.

Arch Type Membrane
Struktur membran tipe lengkung dengan tumpuan linear internal menerus.