Sistem Struktur

Sistem Struktur STRUKTUR BANGUNAN 1

• Pola Struktur • Bentang Horizontal

Pola Struktur

Pola struktur • Pola Penopang • Pola dan Sistem Bentang • Pola Elemen Penahan Gaya Lateral

Pola Penopang • Bidang penopang vertikal • Dinding pemikul beban • Serangkaian kolom • Rangka balok & kolom

Pola dan Sistem Bentang • Sistem bentang 1 arah • Sistem bentang 2 arah

Unit Struktural “rangkaian komponen-komponen struktur yang mampu membentuk atau menandai batas volume ruang tunggal�

Terdapat beberapa cara untuk mendefinisikan satu volume spasial:

1. Pilihan Penopang

Volume spasial

Serangkaian kolom

Dinding pemikul beban Rangka balok & kolom

2. Pilihan Bentang Sistem bentang diperlukan untuk menutup ruang di antara sistem penopang.

Pertimbangan pemilihan: 1. Dimensi, skala, proporsi bidang struktur (structural bay) 2. Material struktur 3. Ketebalan rangkaian konstruksi

Sistem bentang 1 arah

Sistem bentang 2 arah

Grid Struktural “sistem garis dan titik untuk mengatur posisi elemen struktural utama, seperti kolom dan dinding pemikul beban�

titik pertemuan sebagai posisi dimana kolom & dinding pemikul beban/bearing wall secara ideal dapat mengumpulkan beban dan meneruskannya ke pondasi

Penopang vertikal utama menandai dan mendefinisikan structural bay /bidang struktur

Pertimbangan grid struktural: • Proporsi • Dimensi • Skala • Kesesuaian spasial

1. Proporsi Proporsi panjang : lebar Mempengaruhi: - Pilihan material struktur - Pilihan sistem bentang horizontal

2. Dimensi Mempengaruhi: - Arah bentang, mempengaruhi: -

Sifat komposisi spasial

-

Kualitas ruang

-

Keekonomisan konstruksi

- Panjang bentang, mempengaruhi: -

Pilihan material

-

Pilihan tipe sistem bentang

3. Skala Mengacu pada: - Tipe aktivitas manusia yang diakomodasi - Rata-rata bentang yang efisien untuk sistem bentang tertentu - Karakteristik tanah pondasi tapak bangunan

4. Kesesuaian spasial Pola penopang vertikal tidak boleh membatasi fungsi ruang atau aktivitas yang sudah direncanakan.

Jenis grid struktural:

• Grid beraturan (regular grid) • Grid tidak beraturan (irregular grid)

Grid beraturan (regular grid)

1. Grid bujur sangkar (square grids)

Grid beraturan (regular grid)

2. Grid persegi (rectangle grids) Balok utama/ kolektor/girder

Balok silang/ feeder/joist

Balok utama dibuat sependek mungkin, sedangkan balok silang menopang beban merata sepanjang dimensi memanjang

Grid beraturan (regular grid)

3. Grid tartan (tartan grids)

Cluster kolom bisa diubah menjadi sepasang dinding maupun struktur tunggal (shaft)

Ruang antara sebagai perantara ke ruang lebih besar atau tempat sistem ME.

Grid beraturan (regular grid)

4. Grid melingkar (radial grids)

Balok kolektor/girder

Ruang antara sebagai perantara ke ruang lebih besar atau tempat sistem ME.

Grid tidak beraturan (irregular grid)

Modifikasi grid : • Modifikasi dengan penambahan/pengurangan • Modifikasi skala & proporsi • Modifikasi geometri

Grid tidak beraturan (irregular grid)

1. Modifikasi dengan penambahan/pengurangan

Grid tidak beraturan (irregular grid)

2. Modifikasi proporsi Sistem bentang akan memiliki ketebalan berbeda.

Sistem penopang dan bentang akan memiliki dimensi berbeda.

Modifikasi 1 arah

Modifikasi 2 arah

Grid tidak beraturan (irregular grid)

3. Modifikasi skala Jika grid ruang besar tidak sejajar dengan sekitanya, dapat dibuat struktur peralihan jika diperlukan

Grid tidak beraturan (irregular grid)

4. Modifikasi geometri A. Dua geometri terpisah, disatukan sistem struktur ketiga

B. Dua geometri ditumpuk dengan salah satu mendominasi yang lain, atau digabungkan membentuk geometri ketiga

C. Memasukkan geometri lawan ke dalam bidangnya

Bibliotheca Alexandrina, Mesir

Grid tidak beraturan (irregular grid)

4. Modifikasi orientasi

Geometri terpisah, disatukan oleh struktur penghubung

Dikumpulkan oleh struktur ketiga yang dominan.

Geometri menumpuk, salah satu mendominasi

Palmach Museum of History, Israel

Lois & Richard Rosenthal Center for Contemporary Art, Ohio

Grid tidak beraturan (irregular grid)

5. Mengakomodasi ruang tidak beraturan Contoh aplikasi pada ruang teater, ruang konser, galeri.

Grid tidak beraturan (irregular grid)

5. Mengakomodasi bentuk tidak beraturan

Le Corbusier Center, Zurich

Grid tidak beraturan (irregular grid)

5. Mengakomodasi bentuk tidak beraturan • Kenali bentuk geometri dasarnya • Walau tidak beraturan, seringkali bisa dibedah menjadi bagian-bagian dari geometri sederhana.

Kunsthaus Graz, Austria

Seinajoki Library, Finlandia

Grid tidak beraturan (irregular grid) Untuk bentuk tidak beraturan, buat garis panduan sebagai orientasi grid.

Grid tidak beraturan (irregular grid) Yoyogi National Stadium, Tokyo

Grid tidak beraturan (irregular grid)

6. Mengakomodasi tepi tidak beraturan • Ketidakteraturan tepi akibat konfigurasi tapak, koridor jalan, topografi lahan. • Bisa diselesaikan dengan membagi bentuk menjadi bidang-bidang berorientasi berbeda. • Ketidakteraturan dapat dibuat teratur dengan membuat pusat radius untuks setiap segmen.

Grid tidak beraturan (irregular grid)

Grid tidak beraturan (irregular grid) • Penyelesaian pertemuan bidang lengkung dan bidang lurus dalam grid struktur

Grid tidak beraturan (irregular grid)

Willis Building, Ipswich, UK

Grid tidak beraturan (irregular grid)

7. Grid geser (sheared grids)

Disatukan oleh balok utama/girder yang sama

Grid besar merupakan kelipatan grid kecil

Grid tidak beraturan (irregular grid)

7. Grid geser (sheared grids)

Disatukan struktur ketiga

Menggunakan dinding pemikul beban (shear wall)

Pola transisi sudut grid struktur Sisi yang seimbang

Satu sisi dominan

Pola transisi sudut grid struktur Pola sudut kontras

Sudut melengkung

Pola transisi sudut grid struktur Sudut berupa void

Pola struktur untuk lahan berkontur

Pola struktur untuk bangunan parkir

Bentang Horizontal

Bentang horizontal

• Balok • Slab/ plat lantai

Jenis konstruksi

Lapisan struktural

Alur pembebanan

Pemilihan sistem bentang horizontal • Material • Proporsi bentang struktur • Arah bentang • Panjang bentang

Dimensi bentang horizontal

Sistem bentang beton

• Balok beton • Slab beton Perhitungan:

Ketebalan balok =1/16 x bentang Lebar balok = 1/3-1/2 x tebal balok

Sistem bentang beton • Slab beton satu arah (one way slab) Cocok untuk bentang 1.8 - 5.5 m

Perhitungan:

Ketebalan slab lantai=1/28 x bentang Ketebalan slab atap=1/35 x bentang

Minimal 10 cm

Sistem bentang beton • Slab balok silang (joist slab) Cocok untuk bentang 4.6 - 10.7 m

Sistem bentang beton

Perhitungan:

Ketebalan slab =1/24 x bentang (7.5-11.5 cm) Lebar balok silang=12.5-23 cm

Sistem bentang beton • Plat datar (flat plates) Cocok untuk bentang 3,6 - 9.1 m

Sistem bentang beton

Perhitungan:

Ketebalan slab =1/30 x bentang (12.5 – 30.5 cm)

Sistem bentang beton • Slab datar (flat slab) Cocok untuk bentang 6 – 12 m

Sistem bentang beton

Perhitungan:

Ketebalan slab lantai=1/25 x bentang (15 – 30.5 cm) Ketebalan panel drop = Ÿ x tebal slab Lebar min. panel drop = 0.33 x bentang

Sistem bentang beton • Slab dua arah dengan balok (two way slab with beam) Cocok untuk bentang 4.6 – 9.1 m

Sistem bentang beton

Perhitungan:

Ketebalan slab =keliling / 18 cm (minimal 10 cm) Ketebalan balok = 1/16 x bentang

Sistem bentang beton • Slab wafel (waffle slab) Cocok untuk bentang 7.3 – 12.2 m

Sistem bentang beton

Perhitungan:

Ketebalan slab = 7.5 – 11.5 cm Total ketebalan = 1/24 x bentang Lebar rusuk= 12.5 -15 cm

Sistem bentang beton • Sistem beton pracetak (precast)

Sistem bentang baja

Bentang rata-rata = 6 – 12 m Perhitungan:

Tebal balok baja = 1/20 x bentang Tebal girder baja = 1/15 x bentang Lebar balok= 1/3 – ½ x tebal balok

Sistem bentang baja • Sistem balok satu arah (one way beam system)

Sistem bentang baja • Sistem balok dan girder (beam and girder system)

Sistem bentang baja • Sistem truss (truss system)

Sistem bentang baja • Sistem tiga layer

Sistem bentang baja • Dek logam (metal decking)

Bentang rata-rata = 6 – 12 m Perhitungan:

Tebal total dek logam= 1/35 x bentang

Sistem bentang baja

Kantilever Balok overhang tunggal

3/8 L

Balok overhang ganda

1/3 L

1/3 L

Beach House, Australia

Lamar construction company corporate HQ, Michigan

Bioinnova building, Mexico

Bidang struktur tidak beraturan

Tips

1. Tentukan kebutuhan bentang – tentukan grid kolom ideal, temukan polanya, tes apakah cocok dengan kebutuhan ruang di denah.

2. Tentukan ketebalan struktur (slab/ plat lantai & balok) – perhatikan kebutuhan ketinggian ruang untuk aktivitas, atur kembali grid kolom jika terlalu tebal.

3. Tentukan sistem struktur dan material yang digunakan