STRUKTUR BENTANGAN LEBARSebelum mengenal lebih jauh struktur bentang lebar, perlu dipahami dulu kata-

kata yang selalu mengikut di depannya, yaitu kata Struktur dan konstruksi. Dua kata ini

merupakan hal sederhana, namun sering harus diulang untuk menghindari

kesalahpahaman penggunaan kata. Dalam suatu bangunan, struktur merupakan sarana

untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaan dan atau kehadiran bangunan ke

dalam tanah. Struktur juga dapat didefinisikan sebagai suatu entitas fisik yang memiliki

sifat keseluruhan yang dapat dipahami sebagai suatu organisasi unsur-unsur pokok yang

ditempatkan dalam suatu ruang yang didalamnya karakter keseluruhan itu mendominasi

interelasi bagian-bagiannya( Shodek, 1998:3). Struktur merupakan bagian bangunan yang

menyalurkan beban-beban (Macdonald, 2001:1).

Struktur dianggap sebagai alat untuk mewujudkan gaya-gaya ekstern menjadi

mekanisme pemikulan beban intern untuk menopang dan memperkuat suatu konsep

arsitektural.Sedangkan konstruksi adalah pembuatan atau rancang bangun serta

penyusunannya bangunan. Ervianto, 2002: 9, menjelaskan bahwa konstruksi merupakan

suatu kegiatan mengolah sumber daya proyek menjadi suatu hasil kegiatan yang berupa

bangunan. Dalam artian sederhananya struktur adalah susunannya dan konstruksi adalah

penyusunan dari susunan-susunan, sehingga dari pengertian tersebut dapat diambil sustu

kesimpulan bahwa konsruksi mencakup secara keseluruhan bangunan dan bagian terkecil

atau detail dari tersebut adalah struktur.

Penafsiran yang lebih luas tentang struktur adalah yang didalamnya alat-alat

penopang dan metode-metode konstruksi dianggap sebagai faktor intrinsik dan penentu

bentuk dalam proses perancangan bangunan. (Snyder&Catanese,1989:359)

Berdasarkan buku Sistem Bentuk Struktur Bangunan (Frick, 1998: 28), struktur dan

konstruksi dibedakan berdasarkan fungsinya sebagai berikut:

Fungsi konstruksi: mendayagunakan konstruksi dalam hubungannya dengan daya

tahan, masa pakai terhadap gaya-gaya dan tuntutan fisik lainnya.

Struktur: Menentukan aturan yang mendayagunakan hubungan antara konstruksi

dan bentuk. Struktur berpengaruh pada teknik dan estetika. Pada teknik, struktur

berpengaruh pada kekukuhan gedung terhadap pengaruh luar maupun bebannya sendiri

yang dapat mengakibatkan perubahan bentuk atau robohnya bnagunan. Sedangkan

estetika dilihat dari segi keindahan gedung secara intergral dan kualitas arsitektural.

A. Pengertian Struktur Bentangan 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 melakukan modifikasi dari bentuk dasar, bahkan kadang

dilakukan penggabungan terhadap beberapa sistem struktur bentang lebar.

B. Contoh Bentangan Lebar

1

Guna dan fungsi bangunan bentang lebar.

Berdasarkan gambar-gambar di atas, bangunan bentang lebar dipergunakan untuk

kegiatan-kegiatan yang membutuhkan ruang bebas kolom yang cukup besar, seperti untuk

kegiatan olah raga berupa gedung stadion, pertunjukan berupa gedung pertunjukan,

audiotorium dan kegiatan pameran atau gedung exhibition.

Struktur bentang lebar, memiliki tingkat kerumitan yang berbeda satu dengan

lainnya. Kerumitan yang timbul dipengaruhi oleh gaya yang terjadi pada struktur tersebut.

Dalam Schodek 1998, struktur bentang lebar dibagi ke dalam beberapa sistem

struktur yaitu :

1. Struktur Rangka Batang dan Rangka Ruang.

2. Struktur Furnicular, yaitu kabel dan pelengkung

3. Struktur Plan dan Grid

4. Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent (tenda) dan net (jarring)

5. Struktur Cangkang

STRUKTUR RANGKA BATANG DAN RANGKA RUANG

2

Struktur rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau

kombinasi segitiga, sehingga menjadi bentuk rangka yang tidak dapat berubah bentuk

apabila diberi beban eksternal tanpa adanya perubahan bentuk pada satu atau lebih pada

batangnya.

Setiap elemen tersebut secara umum dianggap tergabung pada titik hubungnya dengan

sambungan sendi. Batang-batang disusun sedemikian rupa sehingga semua beban dan

reaksi hanya terjadi pada titik hubung tersebut.

Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul

beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk

stabil.

Setiap deformasi yang terjadi pada struktur stabil relatif kecil dan dikaitkan dengan

perubahan panjang batang yang diakibatkan oleh gaya yang timbul di dalam batang sebagai

akibat dari gaya eksternal.

Kerangka ruang ( space frame) adalah tiga dimensi yang mencakup sistem diikat

dalam dua arah dimana anggota berada dalam ketegangan atau kompresi saja. Sedangkan

istilah bingkai mengacu pada struktur dengan sambungan kaku, istilah space frame seperti

yang sering digunakan meliputi koneksi terjepit dan kaku. sebagian besar terdiri dari

kerangka ruang identik, modul berulang, dengan sejajar lapisan atas dan bawah (yang sesuai

dengan akord truss).

Sementara ruang geometri frame bisa sangat beragam (Pearce, 1978; Borrego,

1968), ada yang setengah oktahedron (empat sisi piramida) dan tetrahedron ( tiga sisi

piramida ) modul polyhedral digunakan secara luas untuk bangunan (gambar 5.1). Meskipun

sering digunakan untuk menutupi ruang besar dengan atap datar horizontal, rangka ruang

disesuaikan untuk berbagai konfigurasi, termasuk dinding dan atap miring serta

melengkung.

Kedalaman kerangka ruang serendah 3 persen bentangan dimungkinkan, namun

kedalaman yang paling ekonomis adalah sekitar 5 persen dari bentangan atau 11 persen

dari rentang penopang. Ukuran modul yang paling ekonomis adalah antara 7 dan 14 persen

dari rentang waktu, dengan mempertimbangkan bahwa jumlah anggota (dan biaya tenaga

kerja) akan naik secara dramatis sebagai ukuran modul berkurang (Gugliotta, 1980).

3

Kedalaman Space frame kurang dari sistem yang sebanding gulungan (yang mencakup arah

utama) dan purlins (balok atau gulungan kecil yang membentang ke arah yang berlawanan).

Bahkan dengan kelebihan ini, kegagalan beberapa bingkai ruang spektakuler telah

terjadi. 300 ft (90 mx 110 m) bingkai ruang atap pusat perkantoran Hartford (1972; Hartford,

CT; Vincent kling, arsitek: faroli, blum, dan yeselman, insinyur struktur) semakin runtuh.

Dimulai dengan perimeter tekuk dari anggota yang di sini tidak cukup silang menguatkan

(retribusi dan Salvadori, 1992).

Secara historis, ruang multilayer bingkai berevolusi langsung keluar dari pesawat

gulungan dari abad kesembilan belas. Tahun 1881). Foppl Agustus menerbitkan risalah

ruang bingkai, yang membentuk dasar bagi Gustave Eiffel's analis untuk menara paris

(meskipun sebenarnya menara Eiffel terdiri dari pesawat majelis gulungan). Allexander

graham bel secara luas diakui sebagai penemu bingkai ruang dan mencuci sibuk dengan

bentuk tetrahedral untuk memperoleh kekuatan dengan minimum berat material sebagai

bagian dari penelitian untuk mengembangkan struktur yang cocok untuk penerbangan.

Ruang awal termasuk struktur kerangka layangan, penahan angin, dan sebuah menara

(Schueller, 1996).

Dua perkembangan penting dalam rangka ruang terjadi di awal 1940-an. pada tahun

1942, Charles Attwood develoved dan mempatenkan sistem unistrut, yang terdiri dari baja

stamfed node (konektor) dan anggota (Wilson, 1987). Pada tahun 1943, sistem Mero

pertama ditemukan dan diproduksi oleh Dr Ing. Max Mengeringhausen, terdiri dari pipa baja

runcing member yang sekrup baja bulat bening (Borrego, 1968). Khususnya, sistem akan

terus diproduksi hari ini.

Karena susunan anggota kerangka ruang adalah tiga-dimensi, simpul yang bergabung

secara inheren ini kompleks. Mencakup kecil, simpul dapat dicap keluar dari pelat baja dan

berlari sampai ke ujung anggota. Anggota ini biasanya penampang persegi panjang dalam

memfasilitasi lampiran penghiasan sederhana, langit lampu, kaca, dan komponen lainnya.

Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta

mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai bentuk

sembarang. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari kurva yang diputar

terhadap suatu sumbu (misalnya, permukaan bola, elips, kerucut dan parabola), permukaan 4

translasional yang dibentuk menggeserkan kurva bidang di atas kurva bidang lainnya

(misalnya permukaan parabola eliptik dan silindris), permukaan yang dibentuk dua ujung

segmen garis pada dua kurva bidang (misalnya permukaan hiperbolik paraboloid dan

konoid), dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang telah disebutkan di atas.

bentuk cangkang tidak harus selalu memenuhi persamaan matematis sederhana. Segala

bentuk cangkang mungkin saja digunakan untuk suatu struktur. Bagaimanapun, tinjauan

konstruksional mungkin akan membatasi hal ini.

Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban dalam bidang (terutama

dengan cara tarik dan tekan), struktur cangkang dapat sangat tipis dan mempunyai bentang

yang relatif besar. Perbandingan bentang-tebal sebesar 400 atau 500 dapat saja digunakan

[misalnya tebal 3 in. (8cm) mungkin saja digunakan untuk kubah yang berbentang 100

sampai 125 ft (30 sampai 38 m)]. Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif

baru dikembangkan, misalnya beton bertulang yang didesain khusus untuk membuat

permukaan cangkang. Bentuk-bentuk tiga dimensi lain, misalnya kubah pasangan (bata),

mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan sebagai struktur tebal

seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.

Bentuk tiga dimensional juga dapat dibuat dari batang-batang kaku dan pendek.

Struktur seperti ini pada hakekatnya adalah struktur cangkang karena perilaku strukturalnya

dapat dikatakan sama dengan permukaan cangkang menerus, hanya saja tegangannya tidak

lagi menerus seperti pada permukaan cangkang, tetapi terpusat pada setiap batang.

Struktur demikian baru pertama kali digunakan pada awal abad XIX. Kubah Schwedler, yang

terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tak teratur, misalnya, diperkenalkan pertama kali

oleh Schwedler di Berlin pada tahun 1863, pada saat ia mendesain kubah dengan benteng

132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah menggunakan batang-batang yang diletakkan

pada kurva yang dibentuk oleh garis membujur dan melintang dari satu permukaan putar.

Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara demikian.

Pelengkung dengan tiga sendi dapat berupa struktur yang terdiri atas dua bagian

kaku yang saling dihubungkan oleh sendi dan mempunyai tumpuan sendi. Apabila kedua

segmen tidak membentuk funicular untuk satu kondisi beban, dan ini juga umum terjadi,

sebutan “pelengkung” tentunya agak keliru. Meskipun demikian, sebutan “pelengkung”

5

pada struktur tiga sendi ini masih secara umum digunakan, baik untuk yang bentuknya

funicular maupun yang tidak.

Struktur pelengkung tiga sendi dikembangkan oleh rekayasawan Prancis dan Jerman

pada pertengahan abad ke-19, khususnya untuk mengatasi kesulitan perhitungan

pada jenis pelengkung sebelumnya (pelengkung jepit). Adanya sendi pada puncak dan

fondasi struktur memungkinkan adanya gaya internal maupun gaya vertikal dihitung secara

tepat sehingga bentuk funicular untuk setiap bagian dapat dengan tepat ditentukan.

Secara sepintas dapat dikatakan (dengan analogi tali terdefleksi) bahwa struktur

tersebut tidak secara funicular dibentuk. Dalam hal ini tidak ada akibat apapun. Perhatikan

bahwa sifat hubungan di B adalah sedemikian rupa sehingga ujung segmen AB bebas

berotasi apabila dibebani (gambar 1). Titik hubungan ini tidak mempunyai tahanan rotasi.

Hal ini berarti bahwasegmen BC tidak berpartisipasi dalam menahan rotasi ujung AB. Ujung-

ujung batang yang bertemu dititik hubung ini tidak dapat berotasi dengan bebas dan

independen.

Pelengkung dengan dua sendi lengkungan diatas dua landasan engsel adalah statis

tidak tertentu satu gandu. Kedua reaksi landasan engsel diuraikan dalam dua komponen

tegak lurus pada garis penghubung antara kedua landasan.

Sejalan dengan perkembangan zaman, suatu seni arsitektur pun mengalami suatu

perubahannya sendiri, mulai dari gaya pada kulit bangunan sampai pada strukturalnya.

Dewasa ini banyak gaya yang mengekspos strukturalnya, mulai dari struktur lengkung, kabel

sampai membrane atau yang biasa dikenal pneumatic structure. Dalam pembahasan ini kita

akan membedah kasus tentang Pneumatic Structure.

Pneumatic Structure merupakan salah satu sistem struktur yang termasuk dalam

kelompok Soft Shell Structure yang memiliki ciri khas semua gaya yang terjadi pada

membran-nya berupa gaya tarik. Pada Pneumatic, gaya tarik terjadi karena adanya

perbedaan tekanan udara di dalam struktur pneumatic dengan tekanan udara diluar

struktur ini. Pneumatic Structure dibagi dalam dua kelompok besar yaitu Air Inslated

Structure dan Air Supported Structure. Dari kedua kelompok ini masing-masing

dikembangkan dari sisi; olah bentuk yangbermacam-macam, fungsinya dalam sebuah

bangunan, bahkan kini telah dikembangkan secara vertikal.

6

Pneumatic Structure pada mulanya hanya dikembangkan sebagai bidang penutup

atap dan untuk bangunan berbentang lebar, sekarang mulai dipikirkan untuk memikul

beban lantai pada bangunan bertingkat sedang (Medium Rise Building). Mencermati

perkembangan pneumatic structure sebagai sistem struktur yang memiliki bentuk dan

sistem kerja yang khas ini, sangatlah menatik. Walaupun pengembangannya tidak secepat

sistem struktur lain yang lebih sederhana, namun sistem struktur ini ternyata menarik

perhatian untuk dikembangkan karena kekhasannya prinsip kerjanya dan bentuknya yang

inovatif.

Tujuan utama makalah ini adalah memperkenalkan struktur pneumatik sebagai salah

satu altematif struktur non konvensional yang dapat digunakan di Indonesia untuk

mengatasi masalah-masalah yang berkaitan dengan kecepatan membangun, kemudahan

dalam transportasi dan harga yang bersaing, khususnya dal= kazanah struktur bentang

lebar.

Sistem Struktur yang ada pada akhir dasa warsa ini semakin menunjukkan

perkembangan yang pesat. Sistem struktur yang inovatif menciptakan kekayaan desain bagi

dunia arsitektur. Keragaman bentuk struktur tidak hanya pada sisi olah bentuknya saja,

melainkan juga keragaman sistem bekerjanya struktur tersebut. Heino Engel dalam bukunya

Structure Systems mengelompokkan struktur dalam 5 kelompok besar berdasarkan

kesamaan cara bekerjanya dari masing-masing sistem struktur.

Salah satu struktur yang unik untuk dicermati adalah Pneumatic Structure, karena

sistem struktur ini memanfaatkan gaya tarik, namun berusaha menentang ‘hukum alam’

dari bentuk struktur yang memanfaatkan gaya tarik ini. Semua struktur yang memanfaatkan

gaya tarik akan membentuk bentuk dasar dan primer berupa garis lengkung atau parabola

yang membuka ke atas. Hal ini disebabkan bahan dari struktur yang memanfaatkan gaya

tarik adalah lentur dan lemas, sehingga akan membuat garis lengkung atau parabola yang

membuka ke atas. Hal ini disebabkan bahan dari struktur yang memanfaatkan gaya tarik

adalah lentur dan lemas, sehingga akan membuat garis lengkung membuka ke atas (seperti

kalung). Namun pneumatik ingin membentuk satu bentuk dasar berupa garis lengkung yang

membuka ke bawah.

Bentuk ini diilhami oleh bentuk shell, sedangkan shell banyak memanfaatkan gaya

tekan. Sisi usaha membuat bentuk yang menentang ‘hukum alam’ ini dilakukan dengan

7

menciptakan semacam shell yang ditiup. Tekanan udara di dalam diterima olej membrane

penutup dan bidang membrane ini menegang dan menderita gaya tarik. Maka tidak

berlebihan jika ada yang mengelompokkan pneumatik ini dalam Soft Shell Structure.

Tentunya bentuk struktur pneumatik ini banyak memiliki kelemahan yang terus menerus

disempurnakan. Problem terbesar dari sistem ini adalah kebocoran udara yang ada

didalamnya. Bahan pembuatnya diperbaiki terus dan diusahakan cara-cara

penanggulangannya.

Pada akhir-akhir ini pneumatik dikembangkan untuk menahan beban secara vertikal.

Baik sebagai penerima beban langsung maupun tidak langsung. Perkembangan desain dari

struktur pneumatik dapat dikatakan sangat cepat, walaupun secara sepintas merupakan

sistem struktur yang kelihatan lemah, penuh resiko dan banyak kelemahannya, namun

pengembangan fungsi dan bentuk terus diupayakan. Hal inilah yang menarik untuk

dicermati dan diambil satu pengamatan yang mendalam untuk olah inovasi di bidang

arsitektur.

Membran adalah suatu lembaran bahan tipis sekali dan hanya dapat menahan gaya

tarik murni. Soap film adalah membran yang paling tipis, kira-kira 0,25 mm yang dapat

membentang lebar. struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban terutama

melalui proses tegangan tarik.

Struktur pneumatik adalah suatu sistem struktur yang memperoleh kestabilannya

dari tekanan internal yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan eksternal. Media yang

digunakan dapat bermacam-macam, diantaranya zat cair, busa atau butiran. Namun yang

paling banyak digunakan adalah media udara. Prinsip ini berlaku seperti pada balon

udara, dimana tekanan udara internal di dalam balon lebih tinggi dibandingkan tekanan

udara di luarnya.

Meskipun struktur- struktur yang tersusun atas batang-batang yang dihubungkan

telah lama digunakan, tetapi mengenai keuntungan yang didapat dari batang linier yang

digabung membentuk pola- pola segitiga belum lama ada. Struktur yang demikian disebut

rangka batang. Rangka batang sederhana yang menggunakan beberapa batang sering

dijumpai pada atap

Namun setelah Andrea Palladio (1518 – 1580 ) seorang arsitek Italia memberikan

ilustrsi struktur batang berpola segitiga yang benar menunjukan bahwa ia memiliki

8

pengetahuan tentang potensi dan cara struktur rangka batang memikul beban, setelah itu

Rangka batang kadang-kadang digunakan pada gedung – gedung setelah itu perkembangan

sistem rangka batang berlanjut pada jembatan – jembatan yang dipelopori oleh para ahli

jembatan pada abad ke 19 yang mulai secara matematis mempelajari dan bereksperimen

dengan rangka batang

Struktur adl bagian bangunan yang berfungsi sebgai sarana untuk menyalurkan

beban dari sebuah bangunan kedalam tanah. Struktur Rangka Batang adl struktur yang

terdiri dari gabungan elemen batang yang disambung untuk membentuk geometric (pola

segitiga) tertentu sedemikian sehingga apabila diberi beban pada titik buhul (titik

pertemuan antara batang) maka struktur tersebut akan menyalurkan beban ketumpuan

melalui gaya aksial (tarik atau tekan) pada batang-batangnya.

STRUKTURAL FUNICULAR

KABEL DAN PELENGKUNG

9

1.1 PENGANTAR STRUKTUR FUNICULAR

Ada jenis-jenis struktur yang telah banyak digunakan oleh perencana gedung yaitu

struktur pelengkung dan struktur kabel menggantung. Kedua jenis struktur yang berbeda ini

mempunyai karakteristik dasar struktural yang sama. Khususnya dalam hal perilaku

strukturnya.

Kabel yang mengalami beban eksternal tentu akan mengalami deformasi yang

bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang dapat khusus untuk beban

itu ialah bentuk funicular (sebutan funicular berasal dari bahasa latin yang berarti “tali”).

Hanya gaya tarik yang dapat timbul pada kabel. Dengan membalik bentuk struktur yang

diperoleh tadi, kita akan mendapat struktur baru yang benar-benar analog dengan struktur

kabel hanya gaya yang dialami adalah gaya tekan, bukan tarik. Secara teoritis bentuk yang

terakhir ini dapat diperoleh dengan menumpuk elemen-elemen yang dihubungkan secara

tidak kaku (rantai tekan) dan struktur yang diperoleh akan stabil. Akan tetapi, sedikit variasi

pada beban akan berarti bahwa strukturnya tidak lagi merupakan bentuk funicular sehingga

akan timbul momen lentur dan gaya geser akibat beban yang baru ini. Hal ini dapat

mengakibatkan terjadinya keruntuhan pada struktur tersebut sebagai akibat dari hubungan

antara elemen-elemen yang tidak kaku dan tidak dapat memikul momen lentur. Karena

bentuk struktur tarik dan tekan yang disebutkan di atas mempunyai hubungan dengan tali

tergantung yang dibebani, maka kedua jenis struktur disebut sebagai struktur funicular.

1.2 PRINSIP-PRINSIP UMUM BENTUK FUNICULAR

Hal penting yang mendasar dalam mempelajari pelengkung dan kabel ialah

pengetahuan mengenai kurva atau kumpulan segmen elemen-elemen garis lurus yang

membentuk funicular untuk pembebanan yang diberikan. Secara alami bentuk funicular

akan diperoleh apabila kabel yang bebas berubah bentuk, kita bebani. Kabel yang

berpenampang melintang dan hanya memikul berat, dengan sendirinya akan mempunyai

bentuk catenary. Kabel yang memikul beban vertikal yang terdistribusi secara horizontal di

sepanjang kabel. Kabel yang memikul beban-beban terpusat (dengan mengabaikan berat

sendirinya) akan mempunyai segmen-segmen garis lurus.

10

Hanya ada satu bentuk struktur yang funicular untuk satu pembebanan yang

diberikan. Akan tetapi, ada banyak kelompok struktur yang mempunyai bentuk umum sama

untuk sembarang kondisi pembebanan. Sebagai contoh semua struktur dalam satu

kelompok mempunyai bentuk sama, tetapi dimensi fisiknya berbeda. Di dalam satu

kelompok, proporsi relatif dari semua bentuk identik. Contoh seperti ini dapat diperoleh

secara mudah dengan menggunakan sederetan kabel fleksibel yang berbeda panjangnya.

Semuanya akan berdeformasi dengan cara serupa dengan aksi bebannya, tetapi besar

aktual deformasi tersebut akan berbeda-beda.

Besar gaya yang timbul pada pelengkung ataupun kabel tergantung pada tinggi

relatif bentuk funicular dibandingkan dengan panjangnya. Selain itu, besarnya juga

tergantung pada lokasi dan besar beban yang bekerja. Semakin tinggi pelengkung atau

kabel, berarti semakin kecil gaya yang akan timbul pada struktur, begitu pula sebaliknya.

Gaya reaksi yang timbul ujung-ujung pelengkung atau kabel juga tergantung pada

parameter-parameter tersebut. Reaksi ujung mempunyai komponen vertikal dan horizontal

yang harus ditahan oleh fondasi atau oleh elemen struktural lainnya, misalnya batang tarik.

Pada struktur funicular, bentuk strukturnya selalu berubah tergantung pada beban

eksternal. Apabila dibebani maka struktur tersebut akan tetap lurus. Bentuk funicular yang

cocok untuk beban kontinu juga harus berubah secara kontinu. Dengan cara yang sama,

apabila bentuk struktur berubah tanpa adanya perubahan beban, maka lentur akan terjadi.

Dicatat bahwa apabila bentuk struktur funicular di gambar bersama dengan bentuk struktur

aktual yang sedang ditinjau, maka besar deviasi struktur aktual dari bentuk funicular

umumnya menunjukkan besar momen lentur pada struktur aktual.

1.3 ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR KABEL

1.3.1 Pendahuluan

Struktur kabel banyak digunakan pada gedung, misalnya struktur kabel yang

menggunakan tali. Sekalipun kabel telah lama digunakan, pengertian teoritisnya masih

belum lama dikembangkan. Teori mengenai struktur ini pertama kali dikembangkan pada

tahun 1595, yaitu sejak Fauso Veranzio menerbitkan gambar jembatan gantung. Selanjutnya

11

pada tahun 1741 dibangun jembatan rantai di Durhan County Inggris. Jembatan ini mungkin

merupakan jembatan gantung pertama di Eropa.

Titik balik penting dalam evolusi jembatan gantung terjadi pada awal abad ke-19 di

Amerika, yaitu pada saat James Findley membangun jembatannya untuk pertama kali pada

tahun 1810 di Jacobs Creek.

Banyak jembatan gantung terkenal, misalnya jembatan Clinton di Inggris (oleh

Isombard Brunel) dan jembatan Brooklyn (oleh John Roebling). Banyak pula jembatan

modern yang dibangun setelah itu. Penggunaan kabel pada gedung tidak begitu cepat

karena pada saat itu belum ada kebutuhan akan bentang yang sangat besar. Shookhov pada

tahun 1896 dianggap sebagai awal mulainya aplikasi kabel pada gedung modern. Struktur-

struktur yang dibangun berikutnya adalah paviliun lokomotif pada Chicago World’s Fair pada

tahun 1933 dan Livestock Judging yang dibangun di Raleigh, North Carolina pada sekitar

tahun 1950. Sejak itu sangat banyak dibangun gedung yang menggunakan struktural kabel.

1.3.2 Struktur Kabel Gantung Beban-beban Terpusat

Reaksi-reaksi akan timbul pada tumpuan kabel agar keseluruhan kabel berada dalam

keseimbangan. Kabel itu sendiri biasanya memberikan gaya pada tumpuan yang berarah ke

dalam dan ke bawah. Gaya reaksi yang terjadi sama besar dan berlawanan arah dengan

gaya tersebut. Biasanya tidak mungkin untuk menghitung reaksi ini secara langsung hanya

dengan meninjau keseimbangan seluruh kabel. Gaya reaksi biasanya dinyatakan dalam

komponen horizontal dan vertikal. Karena setiap reaksi mempunyai dua komponen, maka

total anu ada empat, sementara hanya ada dua persamaan keseimbangan independen

untuk mencarinya.

Hal yang juga perlu ditentukan adalah geometri kabel secara akurat. Bentuk akurat

dari kabel yang dibebani tergantung pada kondisi pembebanan yang ada dan tidak boleh

ditentukan sembarang oleh perencana. Saat maksimum dapat saja ditentukan terlebih

dahulu, bukan bentuk kabel itu sendiri. Mencari bentuk akurat dari kabel merupakan tujuan

utama dalam prosedur analisis.

Gaya dalam elemen kabel selalu berupa tarik murni. Fungsi suatu struktur antara

lain adalah pemikul momen dan gaya geser yang ditimbulkan oleh beban eksternal. Pada

kabel maupun pelengkung funicular gaya geser eksternal pada setiap potongan diimbangi

12

oleh gaya geser tahanan internal yang diberikan oleh komponen vertikal dari gaya aksial

kabel atau pelengkung. Begitu pula halnya dengan momen lentur eksternal. Momen ini

diimbangi oleh momen lentur tahan internal yang merupakan kopel dari komponen

horizontal gaya aksial pada elemen struktur funicular dan reaksi horizontal. Gaya horizontal

yang disebut terakhir ini dapat merupakan gaya pada fondasi atau gaya internal pada

batang tarik atau tekan (apabila batang ini ada) pada struktur pelengkung atau kabel,

berturut-turut.

1.3.3 Kabel Tergantung Beban-beban Terdistribusi Merata

Kabel atau pelengkung yang memikul beban terbagi rata dapat dianalisis dengan

menggunakan cara-cara yang telah disebutkan untuk beban terpusat. Akan tetapi karena

bebannya berbeda, maka perlu ada modifikasi sedikit pada metode potongan dalam analisis

akibat beban terbagi rata.

1.3.4 Persamaan Funicular Umum

Dalam analisis kabel kita dapat menggunakan cara yang lebih umum daripada yang

telah dijelaskan sebelum ini. Cara umum ini dapat diterapkan pada struktur yang lebih

kompleks misalnya yang tidak dibebani secara sistematis atau tumpuan kabel tidak terletak

pada level yang sama.

1.3.5 Panjang Kabel

Panjang kabel dapat dihitung dengan meninjau ekspresi dasar bentuk kabel

terdeformasi. Untuk kabel yang dibebani terbagi rata dan mempunyai titik tumpuan selevel,

misalkan Ltotal adalah panjang total kabel Lh adalah bentang dan h adalah sag maksimum.

Panjang total kabel dapat dibuktikan mendekati nilai:

h h h total Lh L h L L 4 4 2 2 / 5 32 / 38 1

1.3.6 Efek Angin

13

Masalah kritis dalam desain setiap struktur atap yang menggunakan kabel adalah

efek dinamis yang diakibatkkan oleh angin, yang tidak begitu berpengaruh kepada struktur

pelengkung. Apabila angin bertiup di atas atap, akan timbul gaya isap. Apabila besar isapan

akibat angin ini melampaui beban mati struktur atap itu sendiri, maka permukaan atap akan

mulai naik. Pada saat atap mulai naik dan bentuknya menjadi sangat berubah, gaya di atas

atap akan berubah karena besar dan distribusi gaya angin pada suatu benda tergantung

pada bentuk benda tersebut. Karena gaya angin berubah, maka struktur fleksibel tersebut

akan berubah bentuk lagi sebagai respons terhadap beban yang baru ini. Proses ini akan

terus berulang terus. Atap tersebut tidak mempunyai bentuk yang tetap, tetapi akan

bergerak, atau bergetar, selama angin ada.

Cara yang lebih teliti untuk memahami efek angin adalah dengan mempelajari

fenomena getaran pada kabel.

Semua struktur gantungan (dan juga struktur-struktur lain) mempunyai frekuensi

alami getaran apabila mengalami gaya eksternal. Apabila gaya dinamis eksternal yang

bekerja pada struktur memiliki frekuensi dalam jangkauan frekuensi alamiah struktur

tersebut, maka akan timbul getaran dimana pada keadaan tersebut frekuensi gaya pemaksa

dan frekuensi alami struktur sama, kondisi yang disebut resonansi. Pada keadaan resonansi,

struktur mengalami getaran yang sangat besar dan dapat menyebabkan kerusakan pad

struktur.

Frekuensi alami kabel gantung diberikan oleh , dengan L adalah panjang kabel, N

adalah bilangan bulat, adalah beban per satuan panjang, T adalah gaya tarik kabel, dan g

adalah percepatan gravitasi bumi. ω/g T L N n /

a. Tiupan angin di atas permukaan atap yang melendut menyebabkan terjadinya

gaya isapan. Gayai isapan ini menyebabkan atap fleksibel cembung ke atas.

b. Pada saat atap berubah bentuk sebagai akibat gaya isapan, efek angin

terhadap bentuk baru menjadi gaya tekan (bukan isap). Hal ini menyebabkan

atap bergerak ke bawah lagi.

c. Pada saat atap bergerak ke atas dan ke bawah, efek angin adalah tekan dan

isap secara bergantian. Sebagai akibatnya terjadi getaran konstan pada atap.

14

Resonansi pada kabel akan terjadi apabila gaya pemaksa eksternal mempunyai

frekuensi yang benar-benar sama dengan frekuensi alami kabel. Pada struktur kabel,

frekuensi gaya angin sering kali dekat dengan frekuensi struktur kabel. Ada beberapa cara

untuk mengatasi masalah getaran akibat gaya angin. Salah satunya adalah memperbesar

beban mati pada atap, sehingga memperbesar gaya tarik kabel dan mengubah frekuensi

alaminya. Cara lain dengan memberikan kabel guy sebagai angket pada titik-titik tertentu

untuk mengikat struktur ke dalam tubuh tanah. Ada pula yang menggunakan kabel

menyilang atau sistem kabel ganda.

1.4 DESAIN STRUKTUR KABEL

Struktur kabel lebih tepat dikategorikan sebagai struktur gantungan (suspension

structure) atau cable-stayed structure. Struktur gantungan umumnya dapat dibagi atas

beberapa kelompok, yaitu (1) struktur berkelengkungan tunggal, yaitu yang dibuat dengan

meletakkan kabel-kabel sejajar, menggunakan permukaan yang dibentuk oleh balok-balok

atau plat yang membentang di antara kabel-kabel; (2) struktur kelengkungan ganda, yaitu

menggunakan kabel-kabel menyilang dan berkelengkungan saling berlawanan serta

membentuk permukaan atap utama; dan (3) struktur kabel ganda, yaitu kabel ganda yang

berkelengkungan saling berlawanan digunakan pada satu bidang vertikal. Cable-stayed

structure pada umumnya menggunakan elemen struktur vertikal atau miring dengan kabel

lurus membentang ke titik-titik kritis, atau ke elemen struktur yang membentang secara

horizontal.

1.4.1 Kabel Gantung Sederhana

Prinsip-Prinsip Umum. Sistem kabel gantung dapat mempunyai bentang sangat

besar. Untuk kondisi pembebanan dan bentang yang diberikan, masalah desain paling

utama adalah penentuan proporsi geometri kabel yang dinyatakan dalam rasio

(perbandingan) sag banding bentang. Gaya-gaya kabel, panjang, dan diameter tergantung

pada rasio ini. Gaya-gaya pada struktur penutupan kabel, juga ukurannya, dipengaruhi rasio

tersebut. Sistem kabel gantung sederhana peka terhadap getaran akibat angin, yang di masa

15

silam telah menyebabkan gagalnya beberapa struktur kabel. SAG KABEL. Gaya-gaya kabel

pada struktur, juga ukurannya, sangat tergantung pada besar sag (simpangan) atau tinggi

relatif terhadap bentang struktur.

Penentuan sag pada kabel atau tinggi pada pelengkung merupakan masalah

optimisasi. Apabila hmaks bertambah, gaya pada kabel berkurang sehingga luas penampang

yang diperlukan juga berkurang.

Sekalipun demikian, sag atau peninggian selalu tergantung pada kandungan

menyeluruh seperti kabel itu ketika digunakan (meliputi juga desain struktur penumpunya).

Kebanyakan struktur tabel yang digunakan dalam gedung mempunyai perbandingan

sag/bentang antara 1:8 dan 1 : 10.

ELEMEN-ELEMEN PENUMPU. Selain kabel atap aktual, elemen struktural lain (misalnya

masts, dan kabel guy) diperlukan untuk membuat struktur gedung.

Pada desain elemen penumpu, kita dapat menggunakan fondasi yang langsung

menyerap reaksi horizontal atau dengan menggunakan batang tekan tambahan yang

memikul gaya tersebut. Meskipun desain fondasi yang dapat menyerap gaya vertikal dan

horizontal merupakan masalah yang tidak mudah, hal ini dapat dilakukan, tergantung pada

kondisi tanah dan kondisi-kondisi fondasi lainnya. Penggunaan batang horizontal tidak

banyak dilakukan karena panjangnya tak menumpu (unbraced) batang tersebut yang lebih

memungkinkan terjadinya tekuk. Sebagai akibatnya ukuran batang tekan menjadi sangat

besar sehingga penggunaannya menjadi tidak efisien.

1.4.2 Sistem Kabel Ganda

Sistem kabel ganda adalah desain yang menarik dan merupakan jawaban atas

kesulitan yang ada dalam mengontrol getaran akibat angin pada sistem kabel gantung

sederhana. Suatu struktur kabel ganda umumnya terdiri atas dua pasang kabel struktur dan

elemen tekan atau tarik yang berperan bersama dalam memikul gaya eksternal. Pada sistem

cekung ganda, pemberian pratarik dilakukan dengan melalui kabel tie-back. Pada sistem

cembung, kabel atas dan bawah diberi pratarik secara internal.

Frekuensi alami sistem kabel itu berkaitan dengan kombinasi setiap frekuensi kabel,

dan nilainya lebih besar dari nilai setiap frekuensi. Apabila frekuensi kombinasi ini dapat

16

dijadikan sedemikian besar dengan desain yang benar, maka akan timbul efek peredam

yang dapat meredam getaran akibat angin tanpa terjadi bahaya sedikit pun pada sistem

struktur.

1.4.3 Struktur Cable-Stayed

Struktur cable-stayed adalah struktur yang mempunyai sederetan kabel linier dan

memikul elemen horizontal kaku (misalnya balok atau rangka batang).

Pada struktur cable-stayed, beban eksternal dipikul bersama oleh sistem kabel dan

elemen primer yang membentang dan berfungsi sebagai balok atau rangka batang. Jumlah

kabel yang digunakan tergantung pada ukuran dan kekakuan batang yang terbentang. Kabel

dapat berjarak dekat, sehingga balok atau rangka batang yang digunakan dapat berukuran

relatif kecil. Atau, jarak antara kabel tersebut lebih jauh sehingga balok atau rangka batang

yang lebih besar dan lebih kaku harus digunakan. Umumnya, struktur cable-stayed

digunakan apabila bentang yang ada melebihi yang mungkin untuk pemakaian balok atau

rangka batang dalam memikul berat sendiri.

Pendekatan awal yang berguna untuk mendesain kabel dan sistem penyangga

adalah dengan mengabaikan kekakuan balok atau rangka batang dan menganggap sistem

kabel yang memikul seluruh beban. Sudut yang dibentuk antara kabel dan arah beban

memegang peranan penting. Sudut yang dangkal perlu dihindari karena kabel tidak

memberikan kekakuan yang cukup dalam memikul balok, dan gaya yang timbul dalam kabel

akan menjadi sangat besar.

1.5 ANALISIS DAN DESAIN PELENGKUNG

1.5.1 Pelengkung Bata

Pelengkung mempunyai riwayat perkembangan sendiri. Pelengkung bata

mendasarkan kemampuan pikul bebannya pada bentuk geometri yang lengkung, yang

hanya menyebabkan terjadinya gaya tekan pada balok-balok yang berdekatan. Bata secara

alami tidak mampu menahan tegangan tarik, yang pada akhirnya dapat menyebabkan retak

mendadak dan ketidakstabilan pada seluruh struktur. Untuk mencapai keruntuhan

17

pelengkung bata, perlu ada mekanisme runtuh yang terdiri atas lebih dari satu

retak.Perubahan bentuk secara nyata akan menyertai mekanisme runtuh tersebut. Banyak

keruntuhan yang disebabkan oleh gerakan lateral pada dasar pelengkung yang dipengaruhi

oleh gaya horizontal pada pelengkung.

Analogi umum pelengkung adalah kabel terbalik yang berarti struktur pelengkung

tersebut adalah kabel terbaik. Akan tetapi bentuk pelengkung bata jarang yang benar-benar

mengikuti bentuk funicularnya. Tentu saja, pelengkung bata setengah lingkaran bukan

parabolik. Hal ini akan menyebabkan terjadinya lentur beserta perubahan bentuk pada

struktur dan pada gilirannya menimbulkan tegangan tarik, dan akhirnya retak.

Beban utama pada pelengkung bata umumnya berupa berat bata itu sendiri. Beban

tak biasa pada pelengkung,dapat menyebabkan lentur yang membahayakan. Pembebanan

seperti ini harus dihindari, kecuali apabila pelengkung tersebut memang didesain secara

khusus untuk memikulnya.

1.5.2 Pelengkung Kaku Parabolik: Beban Terdistribusi Merata

Dengan adanya bahan baja dan beton bertulang, kekakuan elemen bahan tersebut

memungkinkan adanya pelengkung dengan bentuk yang beraneka ragam dan dapat

memikul beban tak terduga tanpa runtuh. Pelengkung kaku modern sering dibentuk

berdasarkan responsnya terhadap kondisi pembebanan dan memikul beban secara tekan

apabila beban tersebut benar-benar bekerja. Pelengkung kaku sangat berbeda dengan kabel

fleksibel.

Untuk kondisi beban terdistribusi merata, bentuk pelengkung kaku idealnya adalah

parabolik. Jenis kondisi tumpuan yang ada (sendi atau jepit) juga sangat mempengaruhi

besar lentur yang terjadi. Pelengkung jepit menimbulkan momen lentur di tumpuan yang

relatif sulit dihitung besarnya.

1.5.3 Pelengkung Funicular: Beban Terpusat

Bentuk eksak struktur funicular yang dapat memikul semua beban secara aksial

tekan dapat ditentukan untuk kondisi pembebanan lain. Untuk sederetan beban terpusat,

bentuk strukturnya dapat ditentukan dengan metode yang telah dibahas untuk mencari

18

bentuk kabel. Tinggi maksimum ditentukan, dan tinggi – tinggi lain sehubungan dengan

beban – beban lainnya dihitung berdasarkan efek rotasional pada potongan benda bebas

terhadap sembarang titik pada lengkung sama dengan nol (karena tidak ada momen).

1.5.4 Pelengkung Tiga Sendi

Cara mempelajari perilaku struktur pelengkung, sangat berguna untuk meninjau

terlebih dahulu bentuk khusus jenis struktur tersebut, yaitu pelengkung tiga sendi. Struktur

ini bisa dapat dan tidak bisa dapat berupa struktur funicular, tergantung pada bentuknya .

Pelengkung dan kabel yang kita periksa sebelum semua diasumsikan berbentuk funicular.

Karena tidak ada momen lentur internal, jumlah momen – momen rotasional oleh gaya

eksternal yang bekerja dan reaksi – reaksi pada sembarang bagian batang (elemen) pada

struktur berbentuk funicular harus total nol. Jika tidak berbentuk funicular, kondisi

keseimbangan momen di bawah aksi gaya eksternal yang bekerja dan reaksi-reaksi hanya

ada pada sendi-sendi di mana rotasi bebas dibolehkan terjadi. Contohnya adalah kasus

dengan pelengkung tiga sendi.

Pelengkung tiga sendi dapat berupa struktur yang terdiri atas dua bagian kaku yang

saling dihubungkan oleh sendi dan mempunyai tumpuan sendi. Apabila kedua segmen tidak

membentuk funicular untuk satu kondisi beban, dan ini juga memang umum terjadi.

Sebutan “pelengkung” tentunya agak keliru. Meskipun demikian, sebutan “pelengkung”

pada struktur tiga sendi ini masih secara umum digunakan, baik untuk yang bentuknya

funicular maupun yang tidak.

1.5.5 Desain Struktur Pelengkung

MASALAH BENTUK UMUM. Sebagaimana telah disebutkan ada hubungan yang erat

antara bentuk struktur dan kondisi beban dan tumpuan apabila strukturnya berperilaku

secara funicular (maksudnya memikul gaya internal tarik atau tekan saja). Apabila bentuk

struktur berkaitan dengan bentuk funicular untuk pembebanan yang ada, tidak ada lentur

signifikan yang tidak diinginkan pada batang. Suatu pelengkung yang memikul beban

terdistribusi merata harus berbentuk parabolik apabila diinginkan untuk berperilaku secara

19

funicular. Bentuk-bentuk lain untuk beban-beban lain juga dapat saja dicari. Hal ini tidak

berarti bahwa “bentuk nonfunicular” tidak dapat digunakan. Bentuk nonfunicular boleh saja

digunakan dengan konsekuensi bahwa lentur terjadi dan ukuran serta bentuk elemen

struktur harus diperbesar.

MASALAH TIGA SENDI. Prinsip-prinsip yang disebutkan di atas berlaku untuk

pelengkung tiga sendi juga. Sekalipun demikian, adalah berguna apabila kita memandang

struktur ini dari sudut pandang yang sedikit berbeda dalam rangka mempelajari hal-hal yang

ada di dalamnya.

Bergantung pada beban yang bekerja, struktur itu dapat didesain untuk memikul momen

lentur yang timbul. Meskipun demikian, dari tinjauan desain kita lebih menginginkan desain

yang meminimumkan atau bahkan mengeliminasi momen lentur.

DESAIN TERHADAP VARIASI BEBAN. Salah satu dari aspek penting pada pelengkung

modern adalah bahwa struktur dapat di desain untuk menahan sejumlah tertentu variasi

beban tanpa terjadi perubahan bentuk yang mencolok maupun kerusakan. Hanya

pelengkung yang di desain dengan material kaku, seperti bahan atau beton bertulang, yang

mempunyai kemampuan demikian. Bentuk pelengkung biasanya ditentukan terlebih dahulu

berdasarkan kondisi beban utama (misalnya parabolik untuk beban terdistribusi merata).

Apabila ada beban lain yang bekerja pada pelengkung, akan timbul momen lentur sebagai

tambahan pada gaya aksial.

Aspek penting yang perlu diketahui ialah bahwa merancang elemen struktur kaku

untuk memikul momen lentur biasanya akan menghasilkan ukuran elemen struktur yang

sangat sensitive terhadap momen lentur yang timbul. Semakin besar momen lentur, maka

desain tersebut tidak layak lagi. Dengan demikian, tinjauan desain yang perlu dilakukan

adalah menentukan kembali bentuk pelengkung yang dapat memberikan momen lentur

minimum untuk segala kondisi pembebanan yang mungkin. Bagaimana pun, momen lentur

selalu ada karena satu bentuk hanya merupakan funicular untuk satu kondisi beban, juga

bahwa besar momen lentur yang timbul pada suatu titik struktur semula berbanding

langsung dengan deviasi titik tersebut ke bentuk funicular. Hal ini sangat penting

diperhatikan dalam desain.

ELEMEN-ELEMEN PENUMPU. Seperti pada kabel, masalah dasar dalam desain

pelengkung ialah apakah sistem yang memikul gaya horizontal pada ujung-ujungnya itu

20

batang horizontal atau fondasi. Apabila mungkin, penggunaan batang horizontal sering

lakukan. Karena batang horizontal pada struktur ini merupakan batang tarik, maka batang

ini sangat efisien dalam memikul gaya horizontal ke luar yang tadi pada ujung pelengkung

yang dibebani. Dengan demikian, fondasi hanya diperlukan untuk memikul reaksi vertikal

dan dapat di desain dengan cara yang relatif lebih sederhana dibandingkan dengan yang

harus memikul juga gaya horizontal.

Elemen vertikal sebagai sistem penumpu pada pelengkung sangat jarang dilakukan,

tidak seperti pada kabel. Apabila mungkin, pelengkung langsung diletakkan di atas tanah

tanpa harus ada elemen vertikal dulu. Batang yang ditanam di dalam tanah dapat digunakan

yang memudahkan desain pondasi. Apabila pelengkung harus digunakan di atas elemen

vertikal, maka elemen vertikal ini harus mampu momen akibat gaya horizontal dari

pelengkung.

PEMILIHAN KONDISI UJUNG. Pada desain struktur pelengkung kaku, penentuan

bagaimana kondisi pada ujung adalah hal yang cukup penting. Ada tiga jenis utama

pelengkung berdasarkan kondisi ujungnya, yaitu pelengkung tiga sendi, pelengkung dua

sendi, dan pelengkung jepit (lihat Gambar 5-22). Pembahasan kita lebih banyak terpusat

pada pelengkung tiga sendi karena jenis pelengkung inilah yang statis tertentu. Reaksi, gaya-

gaya pada titik hubung, momen serta gaya internal pada pelengkung tiga sendi dapat

diperoleh dengan menerapkan secara langsung persamaan keseimbangan. Sedangkan

analisis pelengkung dua sendi serta pelengkung jepit hanya didasarkan atas keseimbangan

statis. Analisisnya di luar jangkauan buku ini.

Apabila di desain sebagai bentuk yang funicular untuk suatu jenis beban, perilaku

ketiga jenis struktur pelengkung kaku sama saja terhadap beban tersebut. Perbedaan yang

ada hanyalah pada kondisi ujung (tumpuan) yang dipakai. Gaya tekan internal yang timbul

sama saja. Sekalipun demikian, apabila faktor-faktor lain ditinjau, akan muncul perbedaan

nyata. Faktor-faktor yang penting meliputi efek settlement (penurunan) tumpuan, efek

perpanjangan atau perpendekan elemen struktur akibat perubahan temperatur, dan besar

relatif defleksi akibat beban..

Perbedaan kondisi ujung dikehendaki untuk menghadapi fenomena yang berbeda.

Adanya sendi pada struktur sangat berguna apabila settlement tumpuan dan efek termal

diperhitungkan karena ujung sendi itu memungkinkan struktur tersebut berotasi terhadap

21

titik sendi tersebut secara bebas. Apabila pada tumpuan yang digunakan adalah jepit,

fenomena itu akan menyebabkan terjadinya momen lentur. Sekalipun demikian, pelengkung

jepit dapat melendut lebih kecil dibandingkan dengan jenis pelengkung lainnya apabila

dibebani.

Penentuan kondisi tumpuan yang akan digunakan harus dilakukan berdasarkan

kondisi desain yang ada dan dengan memperhitungkan mana kondisi yang dominan. Yang

sering digunakan adalah pelengkung dua sendi karena jenis struktur ini menggabungkan

keuntungan yang ada pada kedua jenis pelengkung lainnya tanpa menggabungkan kerugian

kedua-duanya.

PERILAKU LATERAL PADA PELENGKUNG. Tinjauan desain utama adalah bagaimana

mengatasi perilaku pelengkung pada arah lateral. Jelas bahwa pada umumnya pelengkung

yang terletak pada satu bidang vertikal harus dicegah dari goyangan lateral. Ada dua

mekanisme yang umum dipakai untuk mencegah hal ini. Salah satunya adalah dengan

menggunakan tumpuan jepit.

Penggunaan tumpuan jepit untuk mencegah ketidakstabilan lateral juga memerlukan

fondasi pasif agar guling tidak terjadi. Cara lain memperoleh kestabilan lateral ialah dengan

menggunakan elemen struktur lain yang dipasang secara transversal terhadap pelengkung

tersebut. Sepasang pelengkung di tepi-tepi struktur lengkap dapat distabilkan dengan

menggunakan elemen-elemen diagonal. Pelengkung interior dapat distabilkan dengan cara

menghubungkannya dengan pelengkung lainnya dengan menggunakan elemen struktur

transversal.

Struktur Membran meliputi Pneumatik dan struktur tent (tenda) dan net (jarring)

STRUKTUR MEMBRAN

22

Definisi

Struktur membran adalah sebuah struktur yang mempunyai permukaan fleksibel

tipis yang memikul beban terutama melalui proses tegangan tarik.

Prinsip Selalu mengalami gaya tarik emerlukan struktur lain untuk mempertahankan bentuk

permukaanya, yaitu:

a. Rangka penumpu dalam yang kaku

b. Prategang pada permukaan yang memberikan gaya eksternal yang menarik

membrane (jika bentuknya lembaran)

c. Tekanan internal (apabila bentuknya volume tetutup (pneumatic)

Pokok – pokok permasalahan

Kelemahan :

- Sangat peka terhadap efek aerodinamika sehingga mudah mengalami getaran

- Tidak dapat menahan beban vertikal

Kelebihan

- Struktur ini bisa digunakan untuk membuat bentukan – bentukan mulai dari yang

sederhana sampai yang kompleks, contoh: seperti permukaan bola

- Struktur ini sifatnya ringan sehingga tidak memberatkan bangunan, contoh: tenda

- Sangat cocok untuk bangunan yang tidak permanen atau semi permanen

- Bisa untuk bentang yang lebar

Klasifikasi

Berdasarkan tegangan tarik yang dapat dilakukan dengan system prategang

- Membran berbentuk bidang pelana

23

- Membran berbentuk bidang kerucut dengan setengah tiang tenda

- Membran yang dikombinasikan secara bebas dengan hasil tenda gergaji atau atap

gantungan

Berdasarkan penopangnya

- Kabel, contoh: struktur tenda

- Udara, contoh: struktur pneumatis

Pembahasan sistem struktur tenda biasanya dimasukkan ke dalam kelompok

struktur membran, bersama dengan dua jenis struktur yang lain, yaitu pneumatis dan jaring.

Membran adalah struktur permukaan yang fleksibel dan tipis yang memikul beban dengan

mengalami terutama tegangan tarik. Gelembung sabun adalah contoh klasik yang dapat

dipakai untuk mengilustrasikan apakah struktur membran itu dan bagaimana perilakunya.

Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan diri dengan cara struktur tersebut

dibebani. Selain itu, struktur ini sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek ini

dapat menyebabkan terjadinya fluttering (getaran). Dengan demikian, membran yang

digunakan pada gedung harus distabilkan dengan cara tertentu hingga bentuknya dapat

tetap dipertahankan pada saat memikul berbagai kondisi pembebanan.

Terdapat beberapa cara dasar untuk menstabilkan membran. Rangka penumpu

dalam yang kaku, misalnya, dapat digunakan, atau dapat juga penstabilan dengan

menggunakan pra-tegang pada permukaan membran. Hal ini dapat dilakukan baik dengan

memberikan gaya eksternal yang menarik membran, maupun dengan menggunakan

tekanan internal apabila membrannya berbentuk volume tertutup.

Contoh pemberian pra-tegang yang menggunakan gaya eksternal adalah struktur tenda.

Akan tetapi ada pula tenda yang tidak mempunyai permukaan yang benar-benar

ditarik oleh kabel sehingga dapat bergerak apabila dibebani. Sekalipun dapat memikul

beban angin normal, banyak permukaan tenda yang dapat bergetar sebagai akibat efek

aerodinamika dari angin kencang. Karena itulah tenda banyak digunakan sebagai struktur

sementara, bukan sebagai struktur permanen. Sekalipun demikian, kita dapat memberi pra-

tegang pada membran dengan memberikan gaya jacking yang cukup untuk menegangkan

membran pada berbagai kondisi pembebanan. Biasanya, membran itu diberi tegangan

dalam arah tegak lurus di seluruh permukaannya.

24

STRUKTUR CANGKANG

Definisi

Pada dasarnya shell diambil dari beberapa bentuk yang ada dialam seperti kulit telur,

tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan sebagainya (Curt Siegel).

Shell adalah bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai

permukaan lengkung. Shell harus didirikan dari material yang dapat dilengkungkan seperti

beton bertulang, kayu, logam, bata, batu, atau plastik.

Cara yang baik untuk mempelajari perilaku permukaan shell yang dibebani adalah dengan

memandangnya sebagai analogi dari membran, yaitu elemen permukaan yang sedemikian

tipisnya hingga hanya gaya tarik yang timbul padanya. Membran yang memikul beban tegak

lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga dimensional disertai adanya gaya

tarik pada permukaan membran. Yang terpenting adalah adanya dua kumpulan gaya

internal pada permukaan membran yang mempunyai arah saling tegak lurus. Hal yang juga

penting adalah adanya tegangan geser tangensial pada permukaan membran yang juga

berfungsi memikul beban.

Pada shell, gaya-gaya dalam bidang yang berarah mereditional diakibatkan oleh

beban penuh. Pada shell, tekanan yang diberikan oleh gaya-gaya melingkar tidak

menyebabkan timbulnya momen lentur dalam arah meredional. Dengan demikian cangkang

dapat memikul variasi beban cukup dengan tegangan-tegangan bidang.

Variasi pola beban yang ada, bagaimanapun, harus merupakan transisi perlahan (perubahan

halus dari kondisi beban penuh kekondisi sebagian agar momen lentur tidak timbul). Pada

pelengkung, beban seperti ini dapat menimbulkan lentur yang besar, sedangkan pada

cangkang lentur dengan cepat dihilangkan dengan aksi melingkar. Cangkang adalah struktur

25

yang unik. Cangkang dapat bekerja secara funicular untuk banyak jenis beban yang berbeda

meskipun bentuknya tidak benar-benar funicular.

Struktur Shell di Alam Organisme yang hidup secara konstan merubah dan

menyesuaikan dengan tekanan eksternal yang baru; mereka bertransformasi dalam waktu

dan ruang. Respon formal mereka selalu menarik perhatian desainer dan sumber konstan

untuk penemuan baru, walaupun mereka tidak pernah secara tuntas mengetahui kakuatan

dan prinsip yang membentuk organisme.

Ada banyak struktur pemukaan di alam yang tidak hanya ditemukan dalam skala

mikroskopis;

Persyaratan Struktur Shell Suatu struktur shell harus mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai

berikut:

1. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or double curved)

2. harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya

3. harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan.

Klasifikasi Permukaan (Surface) Untuk memprediksikan perlakuan struktur membran

sebaik kemungkinan konstruksinya, tidak hanya saja yang harus kita tahu, tetapi juga fisik

alamiah dari permukaan dan karakteristik perlakuan yang lain. Kurva merupakan properti

fundamental dari permukaan. Sebuah permukaan dapat didefinisikan oleh banyak kurva

berbeda, oleh karena itu beberapa lengkungan (curvature) khusus harus diidentifikasi:

lengkung utama, lengkung Gaussian, dan lengkung tengah. Lengkungan ini memberi

karakteristik permukaan sebagai sistem lengkung tunggal atau ganda, dimana permukaan

lengkung ganda secara lebih jauh dibagi menjadi permukaan synclastik dan anticlastic

Sesuai dengan terjadinya bentuk shell, maka shell digolongkan dalam tiga macam:

1.

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.

26

Spherical Surface Eliptical Surface Parabolic Surface

2. 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

3. 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.

27

Hyperbolic Paraboloid Conoid

1 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:

1. Konus

2. Silinder

Contoh : Lengkung Barrel

2 Double Curved Shell

Yaitu shell dengan double curvature yang arah lengkungannya dalam dua arah. Terdiri dari 2

macam:

1. Double Curved Shells yang arah lengkungnya ke satu arah (Synclastic shells)

Contoh: Spherical Dome Shell

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

Contoh : Conoid

28

SHELL SILINDRIS

Shell silindris dengan lengkungaan tunggal dapat tersusun dari berbagai tipe kurva yang

berbeda. Kurva dasar mulai dari bentuk geometri tertentu dari tembereng lingkaran,

parabola, elips, hiperbola dan cycloid sampai dengan bentuk geometri yang luwes dari garis

funicular. Bentuk-bentuk dasar ini dapat digabungkan dengan banyak cara untuk

menghasilkan potongan melintang dari bentuk-bentuk yang bervariasi, yang mana dapat

dikenali sebagai berikut :

Shell tunggal yang dikonstruksi dari segmen tunggal atau banyak segmen

29

Shell tunggal melawan banyak shell (bentuk berombak)

Bertulang melawan unit yang tidak bertulang

Cembung melawan cekung melawan bentuk berombak-ombak

Menerus melawan bentuk terputus (bentuk Y, bentuk S miring, dll)

Shell simetris melawan shell asimetris

Unit-unit shell silindris dapat disusun secara parallel, radial atau saling menyilang

satu sama lain, shelll bisa lurus, berlipat, atau dibengkokkan.

Perilaku dari sebuah unit silindris linear sederhana tergantung dari geometrinya,

materialnya, keadaan muatan (beban), dan tipe dan letak penyokongnya. Pengarah dari

letak penyokong sungguh tampak nyata . sebaiknya didukung secara menerus sepanjang sisi

longitudinal (membujur)-nya oleh balok-balok yang kuat, rangka-rangka, dinding-dinding

atau pondasi-pondasi, gaya-gaya dialirkan secara langsung pada arah transversal

(melintang) menuju penyokongnya.

Perilakunya dapat digambarkan sebagai reaksi lingkungan paralel, masing-masing

selebar satu kaki. Lingkungan ini harus relatif tebal sebagai respon terhadap gaya-gaya

dengan melengkung mengikuti aksi gaya aksial. Karena lengkungan merupakan

pertimbangan desai dasar, struktur permukaan dengan lengkungan tunggal ini tidak betul-

betul dipertimbangkan sebagai shell, karena respon structural dasar mereka bukan

merupakan aksi tipe membrane. Mereka disebut kubah, dan mungkin didesain kira-kira

sebagaimana lengkungan.

Di sisi lain jika tidak terdapat penyokong pada arah longitudinal, tetapi hanya pada

arah transversal, shell tentunya berperilaku seperti balok yang merentang pada arah

longitudinal, gaya-gaya tidak bisa terlalu lama diteruskan pada aksi lengkungan secara

langsung ke arah penyokong longitudinal. Untuk shell silindris dengan lebar chord kecil bila

dibandingkan dengan bentangnya, respon dasarnya akan menjadi aksi balok. Jenis shell

seperti ini disebut shell panjang atau shell balok, mereka bisa digambarkan sebagai balok

dengan perpotongan kurvilinear. Mereka diasmsikan untuk tidak mengubah dibawah aksi

muatan sehingga distribusi tekanan linear bisa digunakan.

30

Pendekatan desain shell balok beton

Ketiga struktur permukaan linear lengkung tunggal – vault, short, dan long shell –

bisa dipelajari lebih lanjut dengan menyelidiki transisi dari slab yang didukung balok satu

arah hingga shell beam. Untuk kasus dimana slab horizontal disokong oleh balok-balok,

muatan pertama-tama disalurkan pada aksi slab secara melintang dan kemudian pada aksi

balik secara membujur. Jika slab bengkok , aksi slab digantikan oleh aksi lengkung, dianggap

bahwa balok sisi membujur sangat kaku bila dibandingkan dengan shell, jadi kondisi

tersebut mirip dengan kubah yang disokong secara membujur. Bagaimanapun, jika bagian

tepi relatif fleksibel, barulah tepi balok dan shell bisa bertindak bersama sebagai satu

kesatuan : kekuatan dasar pada shell ini dengan tepi balok adalah aksial natural,

sebagaimana disebabkan oleh aksi balok pada arah longitudinal daripada membengkok ke

arah aksi lengkung pada arah tranversal

B. Pengelompokan Struktur Bentang Lebar

Secara umum bangunan bentang lebar terbagi atas empat sistem struktur, yaitu :

a. Form Active Structure System

1. Cable System (Sistem Struktur Kabel)

Prinsip dasar dari struktur kabel adalah penahanan beban oleh sebuah elemen yang

berfungsi sebagai penarik. Gaya yang bekerja pada kabel adalah gaya vertikal dan gaya

horizontal dengan asumsi bahwa kabel selalu berada dalam keadaan miring. Gaya vertikal

yang bekerja pada berbagai macam jenis kabel dengan berbagai bentangan yang sama dan

tinggi yang berada adalah selalu sama, sedangkan gaya horizontalnya akan selalu berubah

31

tergantung tingginya. Semakin tinggi tiangnya, semakin kecil sudut kabel terhadap tiang

utamanya, maka semakin kecil gaya horizontalnya.

2. Tent System (Sistem Struktur Tenda)

Tenda atau membran adalah struktur permukaan fleksibel tipis yang memikul beban

dengan mengalami terutama tegangan tarik. (Sumber: Struktur. Daniel L. Schodek:431)

Struktur membran sangat sensitif terhadap tekanan angin yang dapat

mengakibatkan kibaran pada permukaan dan perubahan bentuk yang terjadi.

Supaya tidak terjadi kibaran, 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.

Ada dua jenis utama dari struktur yang digelembungkan udara yang banyak

digunakan, yaitu struktur rib tergelembung dan struktur dinding rangkap. Untuk mendapat

kestabilan, struktur yang digelembungkan udara biasanya memerlukan tekanan tekanan

yang lebih besar dari pada yang dbutukkan oleh struktur yang ditumpu udara. Hal ini karena

32

karena tekanan internal tidak dapat langsung digunakan untuk mengimbangi beban

eksternal, tetapi harus digunakan untuk memberi bentuk pada struktur. Pada

umumnya,sistem struktur yang ditumpu udara dapat mempunyai bentang lebih besar

daripada struktur yang digelembungkan.

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.

b. 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

33

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 balok-balok. Unsur vertikal,

berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur

horizontal yg berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian lentur. Kemudian

kebutuhan-kebutuhan terhadap lantai, dinding dan sebagainya untuk melengkapi

kebutuhan bangunan untuk hidup manusia, dapat diletakkan dan ditempelkan pada kedua

elemen rangka bangunan tsb diatas.

Jadi dapat dinyatakan disini bahwa rangka ini berfungsi sebagai struktur bangunan

dan dinding-dinding atau elemen lainnya yg menempel padanya merupakan elemen yg tidak

struktural. Bahan- bahan yg dapat dipakai pada struktur ini adalah kayu, baja, beton atau

lain-lain bahan yg tahan terhadap gaya tarik, tekan, punter, dan lentur. Umtuk masa kini

banyak digunakan baja dan beton yg mampu menahan gaya-gaya tsb dalam skala besar.

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.

a) Struktur Plat

(1) Struktur Plat Satu Arah

34

Beberapa hal perlu menjadi perhatian dalam pembahasan struktur plat satu arah, yaitu:

Beban Merata

Struktur plat berperilaku hampir sama dengan struktur grid. perbedaannya adalah

bahwa pada struktur plat, berbagi aksi terjadi secara kontinu melalui bidang slab, bukan

hanya pada titik- titik tumpuan. Plat tersebut dapat dibayangkan sebagai sederetan jalur

balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan terhubung satu sama lain di seluruh

bagian panjangnya.

Beban Terpusat

Plat yang memikul beban terpusat berperilaku lebih rumit. Plat tersebut dapat

dibayangkan sebagai sederetan jalur balok yang berdekatan dengan lebar satu satuan dan

terhubung satu sama lain di seluruh bagian panjangnya. Karena adanya beban yang diterima

oleh jalur balok, maka balok cenderung berdefleksi ke bawah. Kecenderungan itu dikurangi

dengan adanya hubungan antara jalurjalur tersebut. Torsi juga terjadi pada jalur tersebut.

Pada jalur yang semakin jauh dari jalur dimana beban terpusat bekerja, torsi dan geser yang

terjadi akan semakin berkurang di jalur yang mendekati tepi plat. Hal ini berarti momen

internal juga berkurang. Jumlah total reaksi harus sama dengan beban total yang bekerja

pada seluruh arah vertikal. Jumlah momen tahanan internal yang terdistribusi di seluruh sisi

plat juga harus sama dengan momen eksternal total. Hal ini didasarkan atas tinjauan

keseimbangan dasar.

Plat Berusuk

Plat berusuk adalah sistem gabungan balok-slab. Apabila slab mempunyai kekakuan

yang relatif kaku, maka keseluruhan susunan ini akan berperilaku sebagai slab satu arah,

bukan balok- balok sejajar. Slab transveral dianggap sebagai plat satu arah menerus di atas

balok. Momen negatif akan terjadipada slab di atas balok.

35

(2) Struktur Plat Dua Arah

Bahasan atas struktur plat dua arah akan dijelaskan berdasarkan kondisi tumpuan

yang ada, yaitu sebagai berikut:

– Plat sederhana di atas kolom

– Plat yang ditumpu sederhana di tepi-tepi menerus

– Plat dengan tumpuan tepi jepit menerus

– Plat di atas balok yang ditumpu kolom

b) Struktur Grid

Pada struktur grid, selama baloknya benar-benar identik, beban akan sama di

sepanjang sisi kedua balok. Setiap balok akan memikul setengah dari beban total dan

meneruskan ke tumpuan. Apabila balok-balok tersebut tidak identik maka bagian terbesar

dari beban akan dipikul oleh balok yang lebih kaku. Apabila balok mempunyai panjang yang

tidak sama, maka balok yang lebih pendek akan menerima bagian beban yang lebih besar

dibandingkan dengan beban yang diterima oleh balok yang lebih panjang. Hal ini karena

balok yang lebih pendek akan lebih kaku. Kedua balok tersebut akan mengalami defleksi

yang sama di titik pertemuannya karena keduanya dihubungkan pada titik tersebut.

Agar defleksi kedua balok itu sama, maka diperlukan gaya lebih besar pada balok

yang lebih pendek. Dengan demikian, balok yang lebih pendek akan memikul bagian beban

yang lebih besar. Besar relatif dari beban yang dipikul pada struktur grid saling tegak lurus,

dan bergantung pada sifat fisis dan dimensi elemen-elemen grid tersebut. Pada grid yang

lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi dapat terjadi. Semua elemen berpartisipasi

dalam memikul beban dengan memberikan kombinasi kekuatan lentur dan kekuatan torsi.

Defleksi yang terjadi pada struktur grid yang terhubung kaku akan lebih kecil dibandingkan

dengan defleksi pada struktur grid terhubung sederhana.

C. Vector Active Structure System

1. Flat Truss System (rangka batang bidang)

Susunan elemen-elemen linear yang membentuk segitiga atau kombinasi segitiga

yang secara keseluruhan berada di dalam satu bidang tunggal.36

2.Curved Truss System

Merupakan 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 denganbentang 75 meter, seperti

pada hanggar bangunan pesawat, stadion olah raga, bangunan pabrik, dll.

3. Space Truss System (rangka batang ruang)

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.

Struktur rangka ruang merupakan susunan modul yaang diatur dan disusun

berbalikan antara modul satu dengan modul lainnya sehingga gaya-gaya yang terjadi

menjalar mengikuti modul-modul yang tersusun. Modul ini satu sama lain saling mengatkan,

sehingga sistem struktur ini tidak mudah goyah.

D. Surface Active Structure System

1.Prismatic Folded Structure 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.

37

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 System

Bentuk piramidal yaitu bentuk lipatan yang 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 macamtipe.

6. Struktur dan Konstruksi ditinjau dari segi Islam

Struktur dan konstruksi merupakan suatu bagian dari ilmu arsitektur dengan fungsi

seperti yang dikemukakan sebelumnya sebagai pendukung pencapaian bentuk dalam

arsitektur. Sebagai sebuah ilmu, merupakan suatu hal yang penting untuk menpelajari dan

mendalaminya. Dalam Al. Alaq ayat 1, Allah memerintahkan kita untuk membaca. Ayat ini

38

sudah ditafsirkan dengan berbagai versi yang intinya satu, untuk terus belajar di dalam

hidup.

Penguasaan struktur dan konstruksi sangat penting, mengingat peranannya sebagai

penentu kekuatan bangunan. Bangunan yang lemah, dapat menjadi musibah bagi penghuni

yang ada di dalamnya. Apalagi mengingat bentang lebar dengan perkiraan minimal orang

yang diwadahi sekitar dua ribu orang. Belajar ilmu struktur bentang lebar, berarti belajar

untuk menghargai hidup orang lain. Bangunan yang kokoh akan memberikan ketenangan

bagi orang yang ada di dalamnya. Dengan penguasaan ilmu struktur dan konstruksi juga,

manusia bisa lebih berhemat dan tidak menjadi mubatsir dalam mengaplikasikan sistem

struktur dan konstruksinya, guna pemenuhan target kearsitekturalannya.

Struktur Rangka Batang

Rangka batang adalah susunan elemen-elemen linier yang membentuk segitiga atau

kombinasi segitiga, 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.

39

Prinsip – prinsip Umum Rangka Batang

a. Prinsip Dasar Triangulasi

Prinsip utama yang mendasari penggunaan rangka batang sebagai struktur pemikul

beban adalah penyusunan elemen menjadi konfigurasi segitiga yang menghasilkan bentuk

stabil. Pada bentuk segiempat atau bujursangkar, bila struktur tersebut diberi beban, maka

akan terjadi deformasi masif dan menjadikan struktur tak stabil. Bila struktur ini diberi

beban, maka akan membentuk suatu mekanisme runtuh (collapse), sebagaimana

diilustrasikan pada gambar berikut ini. Struktur yang demikian dapat berubah bentuk

dengan mudah tanpa adanya perubahan pada panjang setiap batang. Sebaliknya,

konfigurasi segitiga tidak dapat berubah bentuk atau runtuh, sehingga dapat dikatakan

bahwa bentuk ini stabil.

Pada struktur stabil, setiap deformasi yang terjadi relatif kecil dan dikaitkan dengan

perubahan panjang batang yang diakibatkan oleh gaya yang timbul di dalam batang sebagai

akibat dari beban eksternal. Selain itu, sudut yang terbentuk antara dua batang tidak akan

berubah apabila struktur stabil tersebut dibebani. Hal ini sangat berbeda dengan

mekanisme yang terjadi pada bentuk tak stabil, dimana sudut antara dua batangnya

berubah sangat besar.

Pada struktur stabil, gaya eksternal menyebabkan timbulnya gaya pada batang-

batang. 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 berganti-ganti antara tarik dan tekan.

Penekanan pada prinsip struktur rangka batang adalah bahwa struktur hanya

dibebani dengan beban-beban terpusat pada titik-titik hubung agar batang-batangnya

mengalami gaya tarik atau tekan. Bila beban bekerja langsung pada batang, maka timbul

40

pula tegangan lentur pada batang itu sehingga desain batang sangat rumit dan tingkat

efisiensi menyeluruh pada batang menurun.

b. Analisa Kualitatif Gaya Batang

Perilaku gaya-gaya dalam setiap batang pada rangka batang dapat ditentukan

dengan menerapkan persamaan dasar keseimbangan. Untuk konfigurasi rangka batang

sederhana, sifat gaya tersebut (tarik, tekan atau nol) dapat ditentukan dengan memberikan

gambaran bagaimana rangka batang tersebut memikul beban. Salah satu cara untuk

menentukan gaya dalam batang pada rangka batang adalah dengan menggambarkan

bentuk deformasi yang mungkin terjadi. Mekanisme gaya yang terjadi pada konfigurasi

rangka batang sederhana dapat dilihat pada Gambar 4.2. Metode untuk menggambarkan

gaya-gaya pada rangka batang adalah berdasarkan pada tinjauan keseimbangan titik

hubung. Secara umum rangka batang kompleks memang harus dianalisis secara matematis

agar diperoleh hasil yang benar.

Analisa Rangka Batang

a. Stabilitas

Langkah pertama pada analisis rangka batang adalah menentukan apakah rangka

batang itu mempunyai konfigurasi yang stabil atau tidak. Secara umum, setiap rangka

batang yang merupakan susunan bentuk dasar segitiga merupakan struktur yang stabil. Pola

susunan batang yang tidak segitiga, umumnya kurang stabil. Rangka batang yang tidak stabil

dan akan runtuh apabila dibebani, karena rangka batang ini tidak mempunyai jumlah batang

yang mencukupi untuk mempertahankan hubungan geometri yang tetap antara titik-titik

hubungnya.

Penting untuk menentukan apakah konfigurasi batang stabil atau tidak stabil.

Keruntuhan total dapat terjadi bila struktur tak stabil terbebani. Pola yang tidak biasa

seringkali menyulitkan penyelidikan kestabilannya. Pada suatu rangka batang, dapat

digunakan batang melebihi jumlah minimum yang diperlukan untuk mencapai kestabilan.

Untuk menentukan kestabilan rangka batang bidang, digunakan persamaan yang

41

menghubungkan banyaknya titik hubung pada rangka batang dengan banyaknya batang

yang diperlukan untuk mencapai kestabilan (lihat sub bab 3.6).

Aspek lain dalam stabilitas adalah bahwa konfigurasi batang dapat digunakan untuk

menstabilkan struktur terhadap beban lateral. Gambar 4.4 menunjukan cara menstabilkan

struktur dengan menggunakan batangbatang kaku (bracing). Kabel dapat digunakan sebagai

pengganti dari batang kaku, bila gaya yang dipikul adalah gaya tarik saja. Tinjauan stabilitas

sejauh ini beranggapan bahwa semua elemen rangka batang dapat memikul gaya tarik dan

tekan dengan sama baiknya. Elemen kabel tidak dapat memenuhi asumsi ini, karena kabel

akan melengkung bila dibebani gaya tekan. Ketika pembebanan datang dari suatu arah,

maka gaya tekan atau gaya tarik mungkin timbul pada diagonal, sesuai dengan arah diagonal

tersebut. Suatu struktur dengan satu kabel diagonal mungkin tidak stabil. Namun bila kabel

digunakan dengan sistem kabel silang, dimana satu kabel memikul seluruh gaya horisiontal

dan kabel lainnya menekuk tanpa menimbulkan bahaya terhadap struktur, maka kestabilan

dapat tercapai.

b. Gaya Batang

Prinsip yang mendasari teknik analisis gaya batang adalah bahwa setiap struktur atau

setiap bagian dari setiap struktur harus berada dalam kondisi seimbang. Gaya-gaya batang

yang bekerja pada titik hubung rangka batang pada semua bagian struktur harus berada

dalam keseimbangan, seperti pada Gambar 4.5. Prinsip ini merupakan kunci utama dari

analisis rangka batang.

c. Metode Analisis Rangka Batang

Beberapa metode digunakan untuk menganalisa rangka batang. Metode-metode ini

pada prinsipnya didasarkan pada prinsip keseimbangan. Metode-metode yang umum

digunakan untuk analisa rangka batang adalah sebagai berikut :

1. Keseimbangan Titik Hubung pada Rangka Batang

42

Pada analisis rangka batang dengan metode titik hubung (joint), rangka batang

dianggap sebagai gabungan batang dan titik hubung. Gaya batang diperoleh dengan

meninjau keseimbangan titik-titik hubung. Setiap titik hubung harus berada dalam

keseimbangan.

2. Keseimbangan Potongan

Prinsip yang mendasari teknik analisis dengan metode ini adalah bahwa setiap

bagian dari suatu struktur harus berada dalam keseimbangan. Dengan demikian, bagian

yang dapat ditinjau dapat pula mencakup banyak titik hubung dan batang. Konsep

peninjauan keseimbangan pada bagian dari suatu struktur yang bukan hanya satu titik

hubung merupakan cara yang sangat berguna dan merupakan dasar untuk analisis dan

desain rangka batang, juga banyak desain struktur lain.

Perbedaan antara kedua metode tersebut di atas adalah dalam peninjauan

keseimbangan rotasionalnya. Metode keseimbangan titik hubung, biasanya digunakan

apabila ingin mengetahui semua gaya batang. Sedangkan metode potongan biasanya

digunakan apabila ingin mengetahui hanya sejumlah terbatas gaya batang.

Gaya Geser dan Momen pada Rangka Batang Metode ini merupakan cara khusus

untuk meninjau bagaimana rangka batang memikul beban yang melibatkan gaya dan

momen eksternal, serta gaya dan momen tahanan internal pada rangka batang.

Agar keseimbangan vertikal potongan struktur dapat dijamin, maka gaya geser

eksternal harus diimbangi dengan gaya geser tahanan total atau gaya geser tahanan internal

(VR), yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan dengan gaya geser eksternal. Efek

rotasional total dari gaya internal tersebut juga harus diimbangi dengan momen tahanan

internal (MR) yang besarnya sama dan berlawanan arah dengan momen lentur eksternal.

Sehingga memenuhi syarat keseimbangan, dimana :

E R M = M atau ? = 0 E R M M (4.1)

43

d. Rangka Batang Statis Tak Tentu

Rangka batang statis tak tentu tidak dapat dianalisis hanya dengan menggunakan

persamaan kesimbangan statika, karena kelebihan banyaknya tumpuan atau banyaknya

batang yang menjadi variabel. Pada struktur statis tak tentu, keseimbangan translasional

dan rotasional (????Fx=0, Fy=0, dan Mo=0) masih berlaku. Pemahaman struktur statis tak

tentu adalah struktur yang gaya-gaya dalamnya bergantung pada sifat-sifat fisik elemen

strukturnya.

e. Penggunaan Elemen (Batang) Tarik Khusus : Kabel

Selain elemen batang yang sudah dibahas di atas, ada elemen lain yang berguna,

yaitu elemen kabel, yang hanya mampu memikul tarik. Secara fisik, elemen ini biasanya

berupa batang baja berpenampang kecil atau kabel terjalin. Elemen ini tidak mampu

memikul beban tekan, tetapi sering digunakan apabila hasil analisis diketahui selalu

memikul beban tarik. Elemen yang hanya memikul beban tarik dapat mempunyai

penampang melintang yang jauh lebih kecil dibanding dengan memikul beban tekan.

f. Rangka Batang Ruang

Kestabilan yang ada pada pola batang segitiga dapat diperluas ke dalam tiga dimensi.

Pada rangka batang bidang, bentuk segitiga sederhana merupakan dasar, sedangkan bentuk

dasar pada rangka batang ruang adalah tetrahedron. Prinsip-prinsip yang telah dibahas pada

analisis rangka batang bidang secara umum dapat diterapkan pada rangka batang ruang.

Kestabilan merupakan tinjauan utama. Gaya-gaya yang timbul pada batang suatu rangka

batang ruang dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan ruang potongan rangka

batang ruang tersebut. Jelas bahwa persamaan statika yang digunakan untuk benda tegar

tiga dimensi, yaitu

Apabila diterapkan langsung pada rangka batang ruang yang cukup besar,

persamaan-persamaan ini akan melibatkan banyak titik hubung dan batang. bahkan tidak

44

dikehendaki. Apabila kondisi titik hubung aktual sedemikian rupa sehingga ujung-ujung

batang tidak bebas berotasi, maka momen lentur lokal dan gaya aksialnya dapat timbul

pada batang-batang. Apabila momen lentur itu cukup besar, maka batang tersebut harus

didesain agar mampu memikul tegangan kombinasi akibat gaya aksial dan momen lentur.

Besar tegangan lentur yang terjadi sebagai akibat dari titik hubung kaku umumnya ??

20% dari tegangan normal yang terjadi. Pada desain awal, biasanya tegangan lentur

sekunder ini diabaikan. Salah satu efek positif dari adanya titik hubung kaku ini adalah untuk

memperbesar kekakuan rangka batang secara menyeluruh, sehingga dapat mengurangi

defleksi. Merencanakan titik hubung yang kaku biasanya tidak akan mempengaruhi

pembentukan akhir dari rangka batang.

Desain Rangka Batang

a. Tujuan

Kriteria yang digunakan untuk merancang juga menjadi sangat bervariasi. Ada

beberapa tujuan yang menjadi kriteria dalam desain rangka batang, yaitu :

1. Efisiensi Struktural

Tujuan efisiensi struktural biasa digunakan dan diwujudkan dalam suatu prosedur

desain, yaitu untuk meminimumkan jumlah bahan yang digunakan dalam rangka batang

untuk memikul pembebanan pada bentang yang ditentukan. Tinggi rangka batang

merupakan variabel penting dalam meminimumkan persyaratan volume material, dan

mempengaruhi desain elemennya.

2. Efisiensi Pelaksanaan (Konstruksi)

Alternatif lain, kriteria desain dapat didasarkan atas tinjauan efisiensi pelaksanaan

(konstruksi) sehubungan dengan fabrikasi dan pembuatan rangka batang. Untuk mencapai

tujuan ini, hasil yang diperoleh seringkali berupa rangka batang dengan konfigurasi

eksternal sederhana, sehingga diperoleh bentuk triangulasi yang sederhana pula. Dengan

membuat semua batang identik, maka pembuatan titik hubung menjadi lebih mudah

dibandingkan bila batang-batang yang digunakan berbeda.

45

b. Konfigurasi

Beberapa bentuk konfigurasi eksternal rangka batang yang umum digunakan seperti

ditunjukan pada Gambar 4.6. Konfigurasi eksternal selalu berubah-ubah, begitu pula pola

internalnya. Konfigurasi-konfigurasi ini dipengaruhi oleh faktor eksternal, tinjauan struktural

maupun konstruksi. Masing-masing konfigurasi mempunyai tujuan yang berbeda. Beberapa

hal yang menjadi bahasan penting dalam konfigurasi rangka batang adalah :

1. Faktor Eksternal

Faktor-faktor eksternal memang bukanlah hal yang utama dalam menentukan konfigurasi

rangka batang. Namun faktor eksternal juga dapat mempengaruhi bentuk-bentuk yang

terjadi.

2. Bentuk-bentuk Dasar

Ditinjau dari segi struktural maupun konstruksi, bentuk–bentuk dasar yang digunakan dalam

rangka batang merupakan respon terhadap pembebanan yang ada. Gaya-gaya internal akan

timbul sebagai respon terhadap momen dan gaya geser eksternal. Momen lentur terbesar

pada umumnya terjadi di tengah rangka batang yang ditumpu sederhana yang dibebani

merata, dan semakin mengecil ke ujung. Gaya geser eksternal terbesar terjadi di kedua

ujung, dan semakin mengecil ke tengah.

3. Rangka Batang Sejajar

Pada rangka batang dengan batang tepi sejajar, momen eksternal ditahan terutama oleh

batang-batang tepi atas dan bawah. Gaya geser eksternal akan dipikul oleh batang diagonal

karena batangbatang tepi berarah horisontal dan tidak mempunyai kontribusi dalam

menahan gaya arah vertikal. Gaya-gaya pada diagonal umumnya bervariasi mengikuti variasi

gaya geser dan pada akhirnya menentukan desain batang.

4. Rangka Batang Funicular

Rangka batang yang dibentuk secara funicular menunjukan bahwa secara konsep, batang

nol dapat dihilangkan hingga terbentuk konfigurasi bukan segitiga, namun tanpa mengubah

kemampuan struktur dalam memikul beban rencana. Batang-batang tertentu yang tersusun

di sepanjang garis bentuk funicular untuk pembebanan yang ada merupakan transfer beban

46

eksternal ke tumpuan. Batangbatang lain adalah batang nol yang terutama berfungsi

sebagai bracing. Tinggi relatif pada struktur ini merupakan fungsi beban dan lokasinya.

c. Tinggi Rangka Batang

Penentuan tinggi optimum yang meminimumkan volume total rangka batang

umumnya dilakukan dengan proses optimasi. Proses optimasi ini membuktikan bahwa

rangka batang yang relatif tinggi terhadap bentangannya merupakan bentuk yang efisien

dibandingkan dengan rangka batang yang relatif tidak tinggi. Sudut-sudut yang dibentuk

oleh batang diagonal dengan garis horisontal pada umumnya berkisar antara 300 – 600

dimana sudut 450 biasanya merupakan sudut ideal. Berikut ini pedoman sederhana untuk

menentukan tinggi rangka batang berdasarkan pengalaman. Pedoman sederhana di bawah

ini hanya untuk pedoman awal, bukan digunakan sebagai keputusan akhir dalam desain.

d. Masalah-masalah pada Desain Elemen

Beberapa permasalahan yang umumnya timbul pada desain elemen menyangkut

faktor-faktor yang diuraikan berikut ini.

1. Beban Kritis

Pada rangka batang, setiap batang harus mampu memikul gaya maksimum (kritis) yang

mungkin terjadi. Dengan demikian, dapat saja terjadi setiap batang dirancang terhadap

kondisi pembebanan yang berbeda-beda.

2. Desain Elemen, meliputi :

Batang Tarik

Batang Tekan

Untuk batang tekan, harus diperhitungkan adanya kemungkinan keruntuhan tekuk

(buckling) yang dapat terjadi pada batang panjang yang mengalami gaya tekan. Untuk

batang tekan panjang, kapasitas pikul-beban berbanding terbalik dengan kuadrat panjang

batang. Untuk batang tekan yang relatif pendek, maka tekuk bukan merupakan masalah

sehingga luas penampang melintang hanya bergantung langsung pada besar gaya yang

terlibat dan teganagan ijin material, dan juga tidak bergantung pada panjang batang

tersebut.

47

3. Batang Berukuran Konstan dan/atau Tidak Konstan

Bila batang tepi atas dirancang sebagai batang yang menerus dan berpenampang melintang

konstan, maka harus dirancang terhadap gaya maksimum yang ada pada seluruh batang

tepi atas, sehingga penampang tersebut akan berlebihan dan tidak efisien. Agar efisien,

maka penampang konstan yang dipakai dikombinasikan dengan bagian-bagian kecil sebagai

tambahan luas penampang yang hanya dipakai pada segmen-segmen yang memerlukan.

4. Pengaruh Tekuk terhadap Pola

Ketergantungan kapasitas pikul beban suatu batang tekan pada panjangnya serta tujuan

desain agar batang tekan tersebut relatif lebih pendek seringkali mempengaruhi pola

segitiga yang digunanakan, seperti ditunjukan pada Gambar 4.7 berikut.

5. Pengaruh Tekuk Lateral pada desain batang dan susunan batang.

Jika rangka berdiri bebas seperti pada Gambar 4.8, maka ada kemungkinan struktur

tersebut akan mengalami tekuk lateral pada seluruh bagian struktur. Untuk mencegah

kondisi ini maka struktur rangka batang yang berdiri bebas dapat dihindari. Selain itu

penambahan balok transversal pada batang tepi atas dan penggunaan rangka batang ruang

juga dapat mencegah tekuk transversa.

e. Rangka Batang Bidang dan Rangka Batang Ruang

Rangka batang bidang memerlukan material lebih sedikit daripada rangka batang

tiga dimensi untuk fungsi yang sama. Dengan demikian, apabila rangka batang digunakan

sebagai elemen yang membentang satu arah, sederetan rangka batang bidang akan lebih

menguntungkan dibandingkan dengan sederetan rangka batang ruang (tiga dimensi).

Sebaliknya, konfigurasi tiga dimensi seringkali terbukti lebih efisien dibandingkan beberapa

rangka batang yang digunakan untuk membentuk sistem dua arah. Rangka batang tiga

dimensi juga terbukti lebih efisien bila dibandingkan beberapa rangka batang yang

digunakan sebagai rangka berdiri bebas (tanpa balok transversal yang menjadi penghubung

antar rangka batang di tepi atas).

48