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