Struktur Bangunan.docx

STRUKTUR BANGUNAN HIGH RISE BUILDING DAN BANGUNAN BENTANG LEBAR

OLEH : PUTU BILLY DESYANTA MANIKA 1705521048

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI ARSITEKTUR 2018/2019

A. High Rise Building High rise building atau bangunan tinggi merupakan suatu istilah untuk menyebut suatu bangunan yang memiliki struktur tinggi. Berdasarkan beberapa standard, suatu bangunan bisa disebut bangunan tinggi jika memiliki ketinggian antara 23 meter hingga 150 meter. Bangunan yang memiliki ketinggian melebihi 150 meter biasanya dikategorikan sebagai bangunan pencakar langit atau skyscraper. Terdapat beberapa definisi berbeda tentang bangunan tinggi, seperti : -

Emporis Standards Emporis mendefinisikan bangunan tinggi sebagai bangunan dengan tinggi 35 meter sampai dengan 100 meter, atau bangunan dengan jumlah lantai 12 sampai dengan 39.

-

Building Code of Hyderabad India Bangunan tinggi di definisikan sebagai bangunan dengan 4 lantai keatas dengan tinggi 15 meter sampai 18 meter atau lebih.

-

National Fire Protection Association US Bangunan tinggi merupakan bangunan dengan tinggi 23 meter atau lebih atau memiliki 7 lantai.

Bangunan tinggi sendiri memiliki tantangan pada desain yang harus memiliki pembangunan yang structural dan geoteknis. Tantangan lebih besar akan terjadi jika bangunan di bangun di tanah yang memiliki faktor resiko geoteknis seperti teknanan tinggi. Sebelum berangkat ke contoh bangunan tinggi dengan strukturnya, berikut merupakan beberapa contoh struktur yang umum digunakan pada bangunan tinggi :

-

Framed Tube Structures Dalam struktur Framed Tube Structures resistensi gaya lateral tercipta oleh suatu momen gaya yang kaku yang membentuk tube di sekeliling perimeter bangunan. Frame dari struktur ini terdiri atas beberapa kolom yang berjarak dekat, sekitar 2 meter – 4 meter between centers, dan dihubungkan dengan girder. Tube akan membawa semua beban lateral dan beban tube akan didistribusikan ke outer tube dan kolom interior dan juga tembok. Tube structure sendiri cocok digunakan untuk baja dan reinforced concrete building yang memiliki kira – kira 40 sampai 100 lantai. Framed Tube Structure sendiri berkembang sangat signifikan dalam perkembangam high rise structural forms karena mudah untuk dibangun dan dapat digunakan dalam konstruksi bangunan tinggi. Dari segi aestetik sendiri peminat tube structure beragam, beberapa orang menyukai struktur tube yang sangat jelas mengekspresikan strukturnya sedangkan beberapa orang tidak menyukai fasad stuktur tube yang seperti grid dari repetisi banyak jendela. Kekurangan dari tube structure sendiri adalah efisiensi dari flange frames untuk beban lateral yang cenderung terkena shear lag dengan hasil kolom – kolom yang berada ditengah tidak terlalu terkenan tekanan daripada kolom – kolom yang berada di bagian pojok dan menyebabkan kolom – kolom ditengah tidak berkontribusi secara maksimal.

-

Bundled Tube

Bundled tube structure terdiri dari empat rigid frames paralalel di setiap arah ortagonal, dan membentuk sembilan bagian tube. Prinsipnya sama dengan struktur tube single dimana frame di arah beban horizontal berperan sebagai sebuah jaring dan frame tegak lurus berperan sebagai flanges. Dengan menggunakan jaring internal shear lag dapat dengan drastis dikurangi, akibatnya tekanan di kolom – kolom akan menjadi lebih merata. Dengan sistem ini memungkinkan menempat kolom ke kolom lebih jauh dan menjadi lebih tidak mencolok.

-

Tube in Tube

Yang membedakan struktur tube in tube dengan struktur lainnya adalah outer frame tube atau hullnya bekerja sama dengan struktur internal tube atau core, biasanya elevator dan tangga, untuk mengurangi beban lateral dan vertikal. Ini membuat meningkatnya lateral stiffness dan dapat dilihat sebagai komponen geser dan flexural frame dinding. Bentuk bangunan dengan sistem tube in tube akan lebih tepat jika menggunakan bentuk – bentuk segitiga sama sisi, bujur sangkar, persegi panjang yang mendekati bujur sangkar, dan bulat.

-

Diagnolised and Rigid System

Sistem rangka kaku adalah sebuah sistem struktur yang terdiri atas elemen – elemen lateral dari pelat, balok dan kolom yang disusun saling tegak lurus dengan memberikan hubungan yang menggunakan titik hubung atau joints. Yang dapat mencegah terjadinya perputaran pada titik hubung tersebut.

-

Outrigger System

Outrigger system adalah salah sistem yang efisien yang terdiri dari satu central core dengan outriggers terhubung dengan core ke kolom luar. Central core sendiri terdiri rangka silang atau braced frames dengan dinding geser. Multilevel outrigger system sendiri telah terbukti digunakan dalam bangunan dengan lantai 70 keatas, walaupun dalam konsepnya seharusnya outrigger system bisa digunakan untuk bangunan dengan tinggi lantai lebih tinggi lagi.

-

Hybrid Structures Hybrid structures sendiri merupakan gabungan 2 atau lebih struktur dasar diatas. Konsep ini bisa digunakan dalam direct combination seperti tube system dengan outrigger system atau bisa juga digunakan dengan cara mengadopsi sistem berbeda di bagian berbeda bangunan.

Berikut merupakan salah satu contoh high rise building beserta dengan penjelasan strukturnya : -

The Shard, London, Inggris

The Shard, atau Shard of Glass atau yang dulunya disebut London Bridge Tower merupakan high rise building berjenis skyscraper dan di desain oleh Renzo

Piano. The Shard memiliki ketinggian 309.7 meter dengan 95 jumlah lantai. Berikut merupakan beberapa foto proses pembangunan The Shard :

Pembuatan The Shard Tower sendiri menggunakan beberapa sistem berbeda. Struktur utama dari bangunan ini adalah core beton, lantai komposit dan baja struktur. Struktur utama dari bangunan ini dibangun lebih dulu karena ketinggian dari bangunan ini dan juga kekuatan angin pada ketinggian tersebut.

Sistem struktur yang digunakan dalam pembangunan The Shard sendiri merupakan sistem struktur hybrid. Sistem hybrid ini sendiri dipilih karena dianggap bisa memberikan suatu solusi untuk memaksimalkan jumlah lantai yang diinginkan dengan ketinggian yang terbatas dan kebutuhan fungsi yang beragam di dalam bangunan ini sendiri.

B. Wide Span Building Merupakan bangunan yang memungkinkan penggunaan ruang bebas kolom yang selebar dan seluas mungkin. Bangunan bentang lebar sendiri terdiri dari 2 yaitu bentang lebar sederhana dan bentang lebar kompleks. Bentang lebar sederhana umunya hanya menggunakan teori – teori dasar struktur bentang lebar sedangkan bentang lebar kompleks menggunakan struktur teori dasar yang sudah dimodifikasi atau digabungkan satu teori dengan teori lainnya. Berikut merupakan 4 sistem struktur bentang lebar : 

Form Active Structure System 1. Cable System Prinsip dasar dari struktur kabel sendiri merupakan penahanan beban oleh sebuah elemen yang berfungsi sebagai penarik. Gaya yang bekerja pada cable system sendiri adalah gaya vertikal dan horizontal dengan sistem kerja gaya vertikal yang bekerja akan selalu sama sedangkan gaya horizontalnya akan menyesuaikan dengan tinggi dari kabel. 2. Tent System Karena tenda yang sensitif terhadap pergerakan angin maka 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. 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. 4. Arch System 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 bagian dasarnya. Bahan pengikat tergantung dari dimensi ketebalan busur dan luas bentang busur dapat dibuat dari kabel, baja, besi, kayu maupun beton.



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 balokbalok. Unsur vertikal, berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur horizontal yg berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian lentur. 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. 

Vector Active Structure System 1. Flat Truss System Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga yang secara keseluruhan berada di dalam satu bidang tunggal. 2. Curved Truss System erupakan 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 dengan bentang 75 meter, seperti pada hanggar bangunan pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dan bangunan bentang lebar lainnya. 3. Space Truss System 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.



Surface Active Structure System

1. Prismatic Folded Strcuture 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 Bentuk lipatannya 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. Anticlastic Shell 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 macam tipe.

Berikut merupakan salah satu contoh bangunan bentang lebar beserta dengan penjelasan strukturnya : 

Beijing National Stadium

Beijing National Stadium atau mungkin lebih dikenal dengan nama The Bird Nest Stadium merupakan stadium yang terletak di Beijing, China. Dibangun pada tahun 2007, stadion ini dipersiapkan untuk olimpiade pada tahun 2008.

Struktur dari bangunan ini sangat rumit, dan pada awal desain bangunan ini dibuat sangat mendetail. Sambungan – sambungannya pun harus dibuat secara bergantian karena harus didesain secara teliti dan hati – hati. Sistem struktur dari Bird Nest sendiri dibuat agar bisa menahan kekuatan gempa sampai dengan 8.0 skala richter. Setiap baja dari ”Nest” didesain

agar bisa menahan bebannya sendiri yaitu sekitar 42.000 ton dan walaupun terlihat abstrak, sebenarnya sususan baja tetap menggunakan aturan – aturan geometri. Berikut merupakan sebaran beban Bird Nest Stadium.

DAFTAR PUSTAKA Hallebrand, Erik and Wilhelm Jakobsson. 2016. “Structural Design of High-Rise Building”. Sweden: Media-Tryck LU. Moazami, Kamran and Ahmad Rahimian. 2008. “Shard at the London Bridge”. United Kingdom: STRUCTURE Magazine. Priyadi,

Adam.

2010.

“Arsitektur

Bentang

https://adampriyadi.wordpress.com/2013/05/24/arsitektur-bentang-lebar/.

Lebar”. Dikutip

pada 12 Februari 2019 Mickute, Monika and Sam Pomager. 2010. “Beijing National Stadium – “Bird Nest”.” https://beijingbirdsnest.wordpress.com/. Dikutip pada 12 Februari 2019