struktur bentang lebar dengan sistem struktur cangkang

60
STRUKTUR BENTANG LEBAR & ME STRUKTUR SHELL (STRUKTUR CANGKANG) DISUSUN OLEH: ASTA JULIARMAN HATTA (D51112265) A. FITRIANI TENRIWALI (D51112269) MUHAMMAD SAFRIZAL (D51112271) PROGRAM STUDI TEKNIK ARSITEKTUR JURUSAN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

Upload: adella-adelisa

Post on 07-Feb-2016

917 views

Category:

Documents


88 download

DESCRIPTION

Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

TRANSCRIPT

Page 1: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

STRUKTUR BENTANG LEBAR & ME

STRUKTUR SHELL (STRUKTUR CANGKANG)

DISUSUN OLEH:

ASTA JULIARMAN HATTA (D51112265)A. FITRIANI TENRIWALI (D51112269)MUHAMMAD SAFRIZAL (D51112271)

PROGRAM STUDI TEKNIK ARSITEKTUR

JURUSAN ARSITEKTUR

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

2014

Page 2: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Definisi struktur dalam konteks hubungannya dengan

bangunan adalah sebagai sarana untuk menyalurkan beban dan

akibat penggunaannya dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah

(Scodek,1998). Terdapat lima golongan bentuk struktur (Sutrisno,

1983), yaitu struktur massa, struktur rangka, struktur permukaan

bidang ( struktur lipatan dan cangkang), struktur kabel danboimorfik. 

Bentuk struktur permukaan bidang yang merupakan struktur cangkang

atau shell, di alam dapat ditemukan pada bentuk perisai dari tumbuh-

tumbuthan maupun binatang, meskipun bentuknya tipis, tapi kuat dan

kokoh. Seperti kulit labu yang kering, kulit telur, kulit kerang dan

tempurung kepala kita. Ciri-ciri dari perisai yang kokoh adalah

bentuknya yang lengkung dan berbahan keras dan padat. 

Pengertian ini oleh manusia diwujudkan sebagai struktur cangkang.

Pernyataan dari pengertian alam tersebut menjadi suatu struktur

buatan manusia. Meskipun terdapat ikatan-ikatan yang

membatasinya, abad demi abad manusia akhirnya mampu

melonggarkan batasan tersebut seiring dengan kemajuan teknologi.

Karenanya pada masa kini bentuk yang dihasilkan dalam struktur

cangkang masih harus berbentuk geometrik yang dapat dimengerti

dan diterjemahkan dalam kemampuan matematis untuk dapat

dilaksanakan. Pada dasarnya bentuk-bentuk struktur adalah

persamaan antara fungsi, material, dan hukum-hukum statis.

Cangkang pada umumnya menerima beban merata yang dan dapat

1

Page 3: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

menutup ruangan besar dibandingkan denga tipisnya pelat cangkang

tadi. Oleh karena itu struktur cangkang paling baik digunakan pada

bangunan dengan bentang besar tanpa pembagian pada interior

seperti stadion, stasiun, pasar, masjid exibition hall, dang bangunan

bentang besar lainnya

B. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan Struktur Cangkang (Shell)?

2. Bagaimana perkembangan struktur shell?

3. Bagaimana cara kerja pembebanan dan penyaluran momen

dan gaya-ga dalam Struktur Cangkang (Shell)?

4. Apa saja contoh-contoh dari bangunan Struktur Cangkang

(Shell)?

C. Tujuan

1. Mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan

Struktur Cangkang (Shell)

2. Mahasiswa mengetahui bagaimana perkembangan struktur

shell.

3. Mahasiswa dapat mengetahui aplikasi penggunaan Struktur

Cangkang (Shell) pada bagnunan

4. Mahasiswa dapat mengetahui contoh-contoh dari bangunan

Struktur Cangkang (Shell) yang ada saat ini

2

Page 4: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

BAB IIPEMBAHASAN

A. Pengertian Struktur Cangkang

Struktur 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

1. Kurva yang diputar terhadap 1 sumbu (misalnya, permukaan

bola, elips, kerucut, dan parabola),

2. Permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan

kurva bidang di atas kurva bidang lainnya, (misalnya

permukaan bola eliptik dan silindris)

3. Permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan 2 ujung

segmen garis pada 2 kurva bidang (misalnya permukaan

bentuk hiperbolik parabolid dan konoid)

4. Dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang

sudah 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.

Beban-beban yang bekerja pada cangkang diteruskan ke tanah

dengan menimbulkan tegangan geser, tarik, dan tekan pada arah

dalam bidang (in-plane) permukaan tersebut.Tipisnya permukaan

cangkang menyebabkan tidak adanya tahan Momen yang berarti

Struktur cangkang tipis khusunya cocok digunakan untuk memikul

beban merata pada atap gedung. Struktur ini tidak cocok untuk

3

Page 5: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

memikul beban terpusat. Struktur cangkang selalu memerlukan

penggunaan cincin tarik pada tumpuannya.

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 – 500 saja digunakan (misalnya tebal 3 in.

(8 cm) 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 3 dimensional lain, misalnya kubah pasangan (bata),

mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan

struktur yang hanya memikul tegangan dalam bidang karena, pada

struktur tebal seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.

Bentuk 3 dimensional juga dibuat dari batang-batang kaku dan

pendek. Struktur seperti ini pada hakikatnya 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 Schewedler, 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 bentang 132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah

menggunakan batang-batang yang diletakkan pada kurva yang

dibentuk oleh garis membujur dan melintang dari suatu permukaan

putar. Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara

demikian.

Untuk menghindari kesulitan konstruksi yang ditimbulkan dari

penggunaan batang-batang yang berbeda dalam membentuk

4

Page 6: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

permukaan cangkang, kita dapat menggunakan cara-cara lain yang

menggunakan batang-batang yang panjangnya sama. Salah satu

diantaranya adalahkubah geodesik yang diperkenalkan oleh

Buckminster Fuller. Karena permukaan bola tidak dapat dibuat, maka

banyaknya pola berulang identik yang akan dipakai untuk membuat

bagian dari permukaan bola itu akan terbatas. Icosohedron bola,

misalnya, terdiri atas 20 segitiga yang dibentuk dengan

menghubungkan lingkaran-lingkaran besar yang mengelilingi bola.

Tinjauan geometris demikian inilah yang digunakan oleh Fuller. Kita

harus berhati-hati dalam menggunakan cara seperti ini karena sifat

strukturnya dapat membingungkan. Keuntungan struktural yang

didapat tidak selalu lebih besar daripada bentuk kubah lainnya.

Bentuk-bentuk lain yang bukan merupakan permukaan putaran juga

dapat dibuat dengan menggunakan elemen-elemen batang. Beberapa

di antaranya adalah atap barrel ber-rib dan atapLamella yang terbuat

dari grid miring seperti pelengkung yang membentuk elemen-elemen

diskrit. Bentuk yang disebut terakhir ini yang terbuat dari material kayu

sangat banyak dijumpai, tetapi baja maupun beton bertulang juga

dapat digunakan. Dengan sistem Lamella, kita dapat mempunyai

bentangan yang sangat besar.

Cangkang (Shell) adalah salah satu bentuk dari jenis konstruksi yang

luar biasa

Kata cangkang (shell) diambil dari bentuk-bentuk yang ada di alam

yaitu bentuk cangkang telur, kepiting, keong dsb.  Sifat dari bentuk

tersebut tipis, kaku, melengkung tapi kokoh, ditiru manusia dalam

pembuatan struktur untuk bangunan yang membutuhkan ruang besar.

Cangkang (Shell) adalah bentuk struktural berdimensi tiga

yang kaku dan tipissertamempunyai permukaan lengkung. 

5

Page 7: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Gaya-gaya yang harus didukung dalam struktur cangkang disalurkan

secara merata melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya

membran yang diserap oleh elemen strukturnya.

Gaya-gaya disalurkan melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya 

normal, dengan demikian tidak terdapat gaya lintang dan momen

lentur.

Struktur shell diperhitungkan untuk memikul tegangan-tegangan

langsung berupa tekan, tarik dan geser.

Termasuk dalam klasifikasi Surface Active System dimana gaya

bekerja dan disalurkan melalui seluruh bidang permukaan.

 

6

Page 8: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Konsep dari struktur cangkang(shell) dapat dipahami seperti ilustrasi

disamping ini: 

1. Sehelai kertas dapat melendut karena beban sendiri.

2. Kertas yang digulung dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan. 

3. Bentuk silinder juga dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan. 

4. Kertas dapat tertekuk (roboh) karena beban yang berat. 

5. Penguatan ujung silinder dapat menahan tekukan.

Persyaratan Struktur Cangkang Shell Suatu struktur shell harus

mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai berikut :

a. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or

double curved).

b. Harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya. 

c. Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap

tarikan dan tekanan.

Prinsip pembebanan dalam sebuah shell dapat dibagi:

7

Page 9: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

1. Lokal, yang menentukan geometri dari permukaan segera di sekitar

suatu titik. 

2. Umum atau Keseluruhan, yang menerangkan bentuk dari permukaan

sebagai suatu keseluruhan.

Bentuk-bentuk ShellShell mempunyai variasi bentuk yang tak terhingga.

Secara umum bentuk-bentuk shell dapat digolongkan dari berbagai

cara (metoda) penggolongan:

 

A.Berdasarkan bentuk terjadinya, shell dibagi atas:

1.Rotational Surface (bidang putaran)

Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang

datardiputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan

rotational dapat dibagi tiga yaitu Spherical Surface, Elliptical

Surface, Parabolic Surface.

8

Page 10: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

2.   Transitional Surface (bidang geseran)

Adalah bidang yang diperoleh bila mana ujung–ujung suatu garis

lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan

transitional dibagi dua yaitu Cylindrical SurfacedanElliptical Surface

3.   Translational Surface

 Adalah bidang yang diperoleh dengan garis lengkung yang datar

digeser sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar

lainnya. Shell dengan translational dibagi menjadiHyperbolic

Paraboloid dan Conoid.

9

Page 11: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

B.Berdasarkan bentuk geometris, shell dibagi atas:

1.Shell silindrical (silinder)

2.Shell conical (kerucut)

3.Shell domical (dome)

4.Shell Torus

5.Shell Hyperbolic (hiperbola)

6.Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola)

7.Shell Elliptical paraboloid

8.Shell Conoid (Konoid)

9.Shell dengan bentuk bebas (Free form shell)

 

 

10

Page 12: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

C. Berdasarkan penggolongan kedudukan kurva, shell dibagi atas:

1.Kurva-kurva membuka kearah yang sama (synclastic)

2.Kurva-kurva kearah yang saling berlawanan (antisynclastic) 

  

D. Berdasarkan kelengkungan permukaan, shell dibagi atas:

1. Singly curved shell, terbentuk dari perpindahan bidang lengkung. 2. Doubly curved shell with principle curves in the same direction (domical

shell)  dibentuk dengan memutar bidang lengkung terhadap sumbu pada

bidang tersebut dan membentuk lengkungan kearah sumbunya. Doubly

curved shell with principle curves in opposite direction

(hiperbolikparaboloid).

3. Doubly curved shell with principle curve in the same and opposite

direction yang memberikan contoh prinsip-prinsip alternative arah

lengkungan.

11

Page 13: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

B. Perkembangan Struktur Shell

Meskipun struktur shell baru dikenal pada permulaan abad XX, tetapi 2000 tahun yang lalu yaitu zaman Romawi penggunaan bentuk-bentuk shell telah ditemukan. Kurang banyaknya dilaksanakan konstruksi dengan struktur shell karena :

- Bahan yang dikenal belum dapat memikul tegangan tarik yang tinggi

- Cara perhitungan yang cukup teliti untuk konstruksi ini belum ada.

Arch dan vault merupakan contoh-contoh paling mula dari optimasi struktural pasangan bata. Tidak ada yang lebih baik yang pernah ditemukan, baik secara struktural atau estetis, untuk membentuk ruangan dengan bata dan batu. Vault dapat dianggap sebagai arch memanjang. Meskipun demikian, bila vault dibuat melengkung ke dua arah spereti gereja Gotik, ia akan mempunyai karakteristik ruang konstruksi shell. Dome adalah sperti arch, selain itu dome membentuk arch baik secara horizontal maupun vertikal.

Dome Pantheen pada zaman Romawi hanya merupakan ekspresi yang kuat, sedang untuk bahan serta pengetahuan bentuk statika(mekanika) masih sangat sederhana.

Dengan adanya sifat-sifat kekakuan strukturil pada bentuk-bentuk permukaan lengkung dari suatu benda tipis atau membran, memberi kemungkinan baru untuk memakai dan mengembangkan prinsip-prinsip tersebut sebagai salah satu metode pemecahan sistem struktur berbentang besar, dengan berprinsip pada teori membran sebagai dasar perhitungan.

Bentuk tiga dimensional lain, juga dapat dibuat dari batang- batang kaku dan pendek telah diperkenalkan pada tahun 1863. Kubah schwender di Berlin, yang terdiri dari jaringan-jaringan batang bersendi tidak teratur dengan bentang 48 m. Selanjutnya kubah geodesik yang diperkenalkan Buckminster yang menggunakan batang-batang yang sama panjangnya.

12

Page 14: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

C. Material Struktur Shell

Material struktur shell terdiri dari metrial dengan karakteristik yang sudah dapat diketahui dan didefenisikan dengan baik, misalnya tentang ketahanannya terhadap gaya-gaya tarik, geser, tekan, momen lentur, kekuatan-kekuatannya bata dan lain-lain sehingga untuk meningkatkan efektifitas struktural dari materi tersebut, dapat ditentukan metode-metode yang tepat untuk diterapkan.

Pada dasarnya material untuk sistem struktur shell terdiri dari:

(1) Beton Baja

Beton sebagai adukan semen PC, batu kerikil dan air, membentuk material monolit untuk menjadi struktur yang dapat tahan gaya tarik dan tekan, berkat tulangan baja didalamnya yang mempunyai sifat homogen dan isotop.

Dengan cetakan yang beraneka ragam dapat dibuat beton dengan bentuk apapun. Proses pembuatan beton memakan waktu yang relatif lama dan dalam pelaksanaan di lapangan pembangunan diperlukan pengawasan dan pengujian yang teliti.

(2) Baja

Baja adalah bahan yang diperlukan sekali, baik sebagai struktur utama maupun sebagai pendukung tambaha dalam beton tulang. Bahan tersebut sebagai penganti homogenitas dan isotropi yang tidak terdapat dalam beton, dengan memasukannya di dalam balok atau plat pada tempatnya yang diperlukan.

Bahan baja dibuat dalam bermacam-macam campuran mineral untuk memenuhi kekuatan yang dikehendaki dalam bentuk balok berprofil, plat-plat baja dari yang tipis hingga yang tebal berupa plat datar halus, bergelombang dan dengan permukaaan kasar (antislip).

(3) Plastik

Penggunaan plastik sebagai bahan untuk struktur bangunan, masih belum banyak digunakan, Ahli plastik mempertimbangkan keuntungan plastik dibanding dengan penggunaan bahan lain. Perkembangan pesat sekali dan akan tiba waktunya keberhasilan penyelidikan dan percobaan tersebut. Beberapa arsitek mengambil langkah-langkah dibiang industri

13

Page 15: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

dan desain aesthetics dan bntuk-bentuk art yang indah seperti desain furniture dan bentuk shell yang terbuat dari plastik.

Kemugkinan struktur permukaan shell yang terbuat dari plastik dapat dilihat pada gambar 3.

(4) Kayu

Kayu untuk bahan konstruksi dikenal sejak dulu, karena bisa ditemukan dimanapun, beragam jenisnya dan mudah diolah. Dengan kemajuan teknologi, keawetan dan kekuatan kayu dapat ditingkatkan, dengan cara sambngan yang kokoh,penemuan perekat, dan pengolahan bentuk dan mesin pengeringan.

Kayu dapat digunakan sebagai konstruksi papan direkat dan untuk struktur permukaan bidang (shell) , yaitu konstruksi lamela. Dari lembaran-lembaran kayu yang tipis dapat dibuat kayu berlapis tiga atau banyak. Tetapi kayu bukan homogen dan bukan bahan isotop. Keuntungannya adalah daya tahan vibrsi suara dan gaya tahan terhadap bebagai macam gas atau bahan-bahan kimia. Selain itu sifat kayu yang alami juga sebagai penghias interior.

(5) Aluminium

Aluminium mempunyai berat sendiri yangringan dan tahan terhadap korosi. Untuk suatu struktur, dimana diinginkan berat sendiri yang ringan dan beban sentris ada pada titik pendukung barulah bahan ini sesuai. Dalam struktur ruangdalam bentang besar.

14

Page 16: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

BAB III

TEORI DAN ANALISIS

A. Teori Dan Analisis Struktur Cangkang

Cangkang atau shell yang tipis dapat memikul suatu beban dengan

tegangan-tegangan membran, dan bahwa tegangan-tegangan membran

yang dikerahkan didalam suatu kulit kerang terutama tergantung kepada

kondisi-kondisi tumpuan perbatasannya. Syarat-syarat yang harus

dipenuhi untuk menimbulkan tegangan membran murni didalam sebuah

kulit kerang, antara lain:

a. Gaya-gaya reaktif pada perbatasan kulit kerang harus sama dan

berlawanan dengan gaya-gaya membran pada perbatasan yang

ditimbulkan oleh beban

b. Tumpuan harus mengijinkan perbatasan kulit kerang untuk

mengalami perindahan yang ditimbulkan oleh regangan membran.

Kalau salah satu atau keduanya tidak terpenuhi, maka akan timbul

tegangan lentur didalam kulit kerang yang deisebabkan oleh:

1. Gaya meridional, merupakan gaya internal pada cangkang

aksimetris yang terbagi rata dan dinyatakan dalam gaya per satuan

luas.

2. Gaya-gaya melingkar, dinyatakan sebagai gaya persatuan panjang

yang dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan dalam arah

transversal.

3. Distribusi gaya, distribusi gaya melingkar dan meredional dapat

diperoleh dengan memplot persamaan kedua gaya tersebut. Gaya

meredional selalu bersifat tekan, sementara gaya melingkar

mengalami transisi pada sudut tertentu.

4. Gaya terpusat, beban ini harus dihindari dari struktur cangkang.  

15

Page 17: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

5. Kondisi tumpuan, kondisi ini sangat mempengaruhi perilaku dan

desain struktur. Secara ideal tumpuannya tidak boleh menimbulkan

momen lentur pada permukaan cangkang. 

6. Tegangan membran didalam kulit kerang tipis, merupakan suatu

membran melengkung yang cukup tipis untuk mengerahkan

tegangan-tegangan lentur yang dapat diabaikan pada sebagian

besar permukaannya, akan tetapi cukup tebal sehingga tidak akan

menekuk di bawah tegangan-tegangan tekan kecil, seperti yang

akan terjadi pada suatu membran.

16

Page 18: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

1. Struktur Shell Menurut Cara PembentukannyaStruktur shell juga bisa digolongkan menurut cara pembentukannya.

Struktur shell putara ( rotasi) dibentuk dengan memutar satu garis

lengkung terhadap suatu sumbu yang sebidang dengannya. Struktur shell

translasional dibentuk dengan menggerakkan suatu garis lengkung

terhadap garis lengkung lainnya. Namun penggolongan berdasarkan cara

pembentukannya tidak banyak menujukkan perilaku struktur dan tidak

begitu bermanfaat. Perilau setiap struktur selaput translasional umumnya

berlainan, misalnya paraboloid/ellips dan hiperbolik memiliki karakteristik

pemikul beban yang berlainan walaupun dibentuk dengan cara yang

sama. Demikian halnya dengan struktur silinder juga merupakan bentuk

khusus dari shell putaran. Pembahasan terpisah dari shell silinder karna

selain banyak dipakai dan struktur permukaan ini bisa

dikembangkan/dibuka.

17

Page 19: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

2. Perilaku Struktur ShellPerilaku (behavior) struktur shell yang ideal adalah memikul beban hanya

dengan gaya-gaya membran atau sebidang dan menyebarkan gaya-gaya

ini keseluruh bagian secara merata. Untuk konstruksi busur (arch),

keadaan ini akan tercapai bila bentuknya seperti untaian kabel yang

dibebani. Untuk struktur shell, persyaratan ini tidak berlaku mutlak.

Struktur shell memikul beban terutama dengan gaya-gaya membran jika

kondisi tumpuan tepat. Bebab atau kekakuan struktur shell yang sangat

bervariasi akan menghasilkan momen lentur sebagai pemilkul beban atau

pemulih kompabilitas. Luas daerah yang mengalami lentur bergantung

pada geometri struktur.

Struktur shell seperti kubah (dome) yang memiliki kelengkungan positif

akan menyalurkan beban ke tumpuan terutama dengan gaya busur tekan

jika struktur ditumpu di sepanjang tepinya. Gaya luar yang bekerja pada

tepian shell akan diredam dengan cepat. Shell dengan lengkungan negatif

memanfaatkan gaya geser sebidang sebagai mekanisme utama. Struktur

shell dengan lengkungan tunggal memiliki perilaku seperti balok lengkung

tepi-tepi memanjangnya tidak ditumpu. Respons struktur selaput dengan

lengkungan negatif terhadap beban tepi umumnya berupa momen yang

menyebar lebih jauh ke dalam shell daripada yang dialami oleh shell

dengan lengkungan positif.

B. Stuktur Cangkang Bola

1. Aksi Membran

Cara yang baik untuk mempelajari perilaku permukaan cangkang

yang dibebani adalah memandangnya sebagai analogi dari membran,

yaitu elemen permukaan yang sedemikian tipisnya hingga hanya gaya

tarik yang timbul padanya. Gelembung sabun atau lembaran tipis dari

karet adalah contoh-contoh membran. Membran yang memikul beban

18

Page 20: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

tegak lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga

dimensional disertai terjadinya gaya tarik pada permukaan membran. Aksi

pikul bebannya serupa dengan yang ada pada sistem kabel menyilang.

Yang penting 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.

2. Jenis-jenis Gaya pada Cangkang Bola

Adanya kumpulan dua gaya Adanya dua kumpulan gaya pada arah

yang saling tegak lurus di dalam permukaan cangkang menjadikan

cangkang berprilaku seperti struktur plat dua arah. Gaya geser yang

bekerja di antara jalur-jalur plat planar mempunyai kontribusi dalam

memberikan kapasitas pikul beban plat. Hal yang sama terjadi juga pada

struktur cangkang. Adanya dua karakteristik inilah, yaitu adanya gaya

geser dan dua kumpulan gaya aksial, yang membedakan perilaku struktur

cangkang dan perilaku struktur yang dibentuk dari pelengkung yang

dirotasikan terhadap satu titik hingga didapat bentuk seperti cangkang.

Variasi pola beban yang ada, bagaimanapun, harus merupakan transisi

perlahan agar momen lentur tidak timbul. Diskontinuitas tajam pada pola

beban (misalnya beban terpusat) dapat menyebabkan timbulnya momen

lentur. Pada pelengkung beban seperti ini dapat menimbulkan tegangan

lentur yang sangat besar, sedangkan pada cangkang, lentur dengan cepat

akan dihilangkan dengan adanya aksi melingkar. Jadi, beban yang

sembarang pada pelengkung, misalnya gangguan tepi yang diasosiasikan

dengan tumpuan-tumpuannya, dapat menyebabkan timbulnya momen

lentur di seluruh bagian pelengkung. Pada cangkang, hal ini dapat

dilokalisasi. Cangkang adalah struktur yang unik. Cangkang dapat disebut

bekeja secara funicular untuk banyak jenis beban yang berbeda meskipun

bentiknya tidak benar-bebar funicular. Cangkang berbentuk segmen bola

dapat juga memikul beban hanya dengan gaya-gaya dalam bidang. Dalam

19

Page 21: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

hal ini gaya melingkar akan terjadi, meskipun bebannya penuh, karena

beban strukturnya tidak benar-benar funicular. Gaya meridional pada

cangkang yang mengalami beban vertikal penuh adalah selalu gaya

tekan. Sedangkan gaya melingkar dapat berupa titik atau tekan,

bergantung pada lokasi cangkang yang ditinjau. Pada cangkang setengah

lingkaran, atau cangkang tinggi, ada kecenderungan pada jalur meridional

bawah untuk berdeformasi ke arah luar. Jadi, jelas gaya-gaya melingkar

yang terjadi adalah tarik. Di dekat puncak cangkang tersebut, jalur

meridional cenderung berdeformasi ke dalam, yang berarti gaya

melingkarnya adalah tekan.

3. Gaya Meritodinal pada Cangkang Bola

Tegangan dan gaya internal pada cangkang aksisimetris yang

dibebani terbagi rata dapat diperoleh secara mudah dengan

menggunakan persamaan keseimbangan dasar. Sebagai contoh, kita

akan menganalisis kubah secara rinci.

20

Page 22: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

21

Page 23: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Perhatikan segmen kubah seperti terlihat pada gambar. Anggap bahwa struktur ini menerima beban mati yangberasal dari berat sendiri cangkang dan lapisan penutupnya. Apabila beban mati total tersebut kita sebut W dan gaya internal dalam bidang per-satuan panjang yang ada pada permukaan cangkang adalah N , maka tinjauan keseimbangan akan menghasilkan ekspresi sebagai berikut :

FY = 0 :

W = (Nφ sinΦ ) (2π ἀ)

Dengan φ adalah sudut yang mendefinisiskan potongan cangkang dan ἀ

adalah jari-jari kelengkungan sesaat di titik tersebut. Gaya Nφ pada

cangkang adalah gaya tekan dalam bidang yang terjadi pada potongan

horizontal yang didefinisikan dengan φ . Komponen vertikal dari gaya ini

(dianggap merata pada keliling cangkang) adalah Nφ sinφ . Karena gaya

Nφ dinyatakan sebagai gaya per-satuan panjang (misal lb/ft atau kN/m) di

sepanjang potongan. Maka gaya total yang diasosiasikan dengan Nφ

adalah keliling potongan (diberikan oleh 2 π ἀ ) dikalikan dengan Nφ sinφ

( atau, dengan kata lain, panjangtotal dikalikan dengan panjang gaya per

satuan panjang menghasilkan gaya total). Gaya ke atas ini harus sama

besar dengan gaya ke bawah yang ada, jadi W = Nφ sinφ (2 π ἀ ).

Ekspresi ini dapat pula dinyatakan dengan jari-jari aktual bola dengan

menggunakan hubungan ἀ = R sinφ . W = Nφ sin φ (2 π R sinφ ). Dengan

demikian, kita peroleh :

N=

Apabila beban total yang bekerja ke bawah (W) ditentukan, maka

gaya internal pada cangkang dapat diperoleh secara langsung. Karena

gaya-gaya internal ini dinyatakan dalam gaya per satuan panjang, maka

tegangan internal yang dinyatakan dalam gaya per satuan luas (misal

lb/in2 atau kN/mm2) dapat diperoleh dengan membaginya dengan tebal

cangkang. Jadi, = N / tL dengan L mempunyai satuan panjang dan N

mempunyai satuan gaya per satuan panjang. Apabila beban per satuan

luas yang bekerja ke bawah pada cangkang disebut , maka

keseimbangan dalam arah vertikal akan menghasilkan :

22

Page 24: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

FY = 0 : - (2 R sin )R d + N sin (2 R sin ) = 0 dengan 1 dan 2 mendefinisikan segmen cangkang yang ditinjau. Suku sebelah kiri adalah W. Untuk 1 = 0, maka : N = Ekspresi ini pada kenyataannya identik dengan N = W/2 R sin2 . Kedua ekspresi tersebut menunjukan gaya meridional yang ada pada potongan horizontal. 2 sin 2 pRW 2 1 cos 1 R 5

4. Gaya- Gaya Melingkar pada Cangkang Bola

Gaya-gaya melingkar (hoop forces), yang biasa disebut N dan

dinyatakan sebagai gaya petr satuan panjang dapat diperoleh dengan

meninjau keseimbangan dalam arah transversal. Karena beban yang kita

tinjau ini berarah ke bawah, bukan radial ke luar, maka ekspresi gay

eksternal perlu disesuaikan. Komponen radial dari beban ke bawah dapat

ditulis pr = cos . Jadi ekspresi yang menghubungkan gaya melingkar dan

meridional adalah : cos = + atau N = r2 ( cos ) - N Untuk bola, r1 = r2 = R,

dan mensibstitusikan ekspresi N , maka kita peroleh: N = R Ini adalah

ekspresi sederhana untuk gaya melingkar yang dinyatakan dalam jari-jari

bola (R) dan beban ke bawah ( ).

5. Distribusi Gaya

Distribusi gaya melingkar dan meridional dapat diperoleh dengan

memplot persamaan kedua gaya tersebut. Jelas terlihat bahwa gaya

meridional selalu bersifat tekan, sementara gaya melingkar mengalami

transisi pada sudut 51 49’ diukur dari garis vertikal. Potongan cangkang

diatas batas ini selalu mengalami tekan, sedangkan di bawahnya dapat

timbul tarik dalam arah melingkar. Tegangan-tegangan tersebut selalu

relatif kecil. Sebagaimana yang terjadi pada struktur lain, momen

eksternal pada setiap potongan harus dapat diimbangi oleh momen

tahanan internal (dalam hal ini diberikan oleh kopel yang dibentuk antara

gaya melingkar dan gaya cincin). Dengan cara demikian, kita dapat

mempelajari distribusi tegangan melingkar tarik pada kubah.

23

Page 25: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

6. Gaya Terpusat

Alasan mengapa beban tersebut harus dihindari pada struktur

cangkang dapat terlihat jelas dengan menganalisis gaya-gaya mridional

yang ditimbulkan oleh beban terpusat. Ekspresi umum yang telah kita

peroleh sebelum ini adalah N = W/2 R sin2 dimana W adalah beban total

berarah ke bawah. Untuk cangkang yang memikul beban terpusat P,

ekspresi ini menjadi N = P/2 R sin2 . Apabila beban terpusat tersebut

bekerja pada = 0 (puncak cangkang), maka tegangan tepat dibawah

beban tersebut menjadi tak hingga. Jelas hal ini dapat menyebabkan

keruntuhan apabila permukaan cangkang tidak dapat memberikan

tahanan momen dan beban tersebut memeng benar-benar tidak dapat

memberikan tahanan momen dan beban tersebut memang benar-benar

terpusat. Dalam hal ini, sebaiknya beban terpusat dihindari pada struktur

cangkang.

24

Page 26: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

25

Page 27: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

7. Kondisi Tumpuan : Cincin Tarik dan Tekan

Tinjauan desain yang utama pada cangkang putar adalah masalah di

tumpuannya atau tepi-tepinya. Sama halnya dengan penggunaan batang

pengikat pada pelengkung (untuk menahan gaya horizontal), kita juga

harus melakukan cara-cara khusus untuk mengatasi gaya tendangan

horizontal yang diasosiasikan dengan gaya dalam bidang di tepi bawah

cangkang. Pada kubah, misalnya, sistem penyokong melingkar perlu

dilakukan. Alternatif lain adalah menggunakan cincin lingkaran, yang

disebut cincin tarik, di dasar kubah sehingga dapat menahan komponen

keluar dari gaya meridional. Karena gaya yang disebut terakhir ini selalu

tekan, maka komponen horizontal selalu bearrah ke luar. Carena itulah

cincin containment selalu mengalami gaya tarik. Seandainya pada puncak

cangkang terdapat lubang, maka komponen gaya meridional di dasar

cangkang akan berarah ke dalam sehingga gaya pada cincin adalah gaya

tekan.

26

Page 28: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

27

Page 29: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Cincin tarik berupa cincin planar yang menahan dorongan ke luar dari cangkang, jadi cincin ini mengalami tarik. Besar dorongan (tendangan) ke luar ini (per satuan panjang) adalah N cos . Gaya ini menyebabkan timbulnya gaya tarik pada cincin sebesar T = (N cos ) dengan adalah jari-jari cincin planar. Cincin tarik harus dapat menyerap semua dorongan horizontal yang ada. Apabila terletak di atas tanah, harus ada fondasi menerus untuk meneruskan komponen gaya vertikal ke tanah. Alternatif lain, cincin dapat ditumpu pada elemen-elemen lain (misalnya kolom) yang hanya memukul berat vertikal. Namun penggunaan cincin tarik, akan menimbulkan juga momen lentur

pada permukaan cangkang dimana terdapat pertemuan antara cangkang

dan cincin. Momen lentur ini selalu diakibatkan oleh ketidakserasian

deformasi yang terjadi diantara cincin dan cangkang. Deformasi melingkar

pada cangkang dapat bersifat tekan. Sementara itu, deformasi balok

cincin cenderung tidak sama dengan deformasi cangkang. Karena

elemen-elemen tersebut harus digabungkan, maka cincin tepi membatasi

gerakan bebas permukaan cangkang sehingga timbul momen di tepi

cangkang. Seperti telah disebutkan di atas, momen ini dimatikan dengan

cepat pada cangkang sehingga permukaan cangkang secara keseluruhan

tidak terpengaruh. Secara ideal, tumpuannya tidak boleh menimbulkan

momen lentur pada permukaan cangkang. Jadi, kondisi jepit harus

dihindari. Tidak seperti pada pelengkung, adanya gaya melinghkar pada

cangkang menyebabkan cangkang itu mengalami deformasi yang berarah

ke luar bidang. Menahan deformasi ini dengan menggunakan hubungan

sendi sama saja dengan memberikan gaya pada tepi cangkang, yang

berarti juga menimbulkan momen lentur. Karena itulah tumpuan rol lebih

disukai. Sayangnya, tumpuan demikian sulit dibuat pada struktur

cangkang. Selain itu, perubahan sudut sedikit saja pada tumpuan itu

dapat menimbulkan momen lentur meskipun masih lebih kecil daripada

momen yang ditimbulkan dari penggunaan tumpuan sendi atau tumpuan

jepit. Berdasarkan tinjauan kemudahan konstruksi, momen lentur (yang

tidak besar) biasanya boleh saja terjadi di tepi cangkang dengan maksud

supaya kondisi fondasi dan tepi cangkang mudah dilaksanakan.

Cangkang diperkaku secara lokal (biasanya dengan cara menambah

28

Page 30: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

ketebalan) di sekitar tepi, khususnya diperkuat terhadap lentur. Adanya

masalah ketidakserasian deformasi mengharuskan kita mendesain

denagn tujuan meminimumkan kondisi yang tidak diinginkan. Salah satu

metode yang efektif adalah dengan cara pascatarik dalam mengontrol

deformasi. Balok cincin yang biasanya mengalami tarik, misalnya, dapat

diberi gaya pascatarik sedemikian rupa sehingga gaya tekan dapat timbul

terlebih dahulu pada cincin. Gaya dorong ke luar dari cangkang kubah

akan mengurangi gaya tekan. Apabila gaya pascatarik awal dikontrol

dengan baik, maka deformasi cincin juga bisa dikontrol sehingga

ketidakserasian dengan cangkang dapat diperkecil. Permukaan cangkang

itu sendiri juga dapat diberi gaya pascatarik dalam arah melingkar untuk

mengontrol deformasi dan gaya pada cangkang.

8. Tinjauan-Tinjauan Lain

Banayk faktor yang harus ditinjau dalam mendesain cangkang

selain yangtelah dibahas di atas. Salah satu faktor kritis itu adalah

keharusan menjamin bahwa cangkang tidak akan mengalami tekuk.

Seperti telah disebutkan, masalah ini adalah masalah kestabilan. Apabila

kelengkungan permukaan cangkang relatif datar, maka dapt terjadi tekuk

snap-through atau tekuk lokal. Sebagaimana yang terjadi pada kolom

panjang, ketidakstabilan dapat terjadi pada taraf tegangan rendah. Hal ini

dapt dicegah dengan menggunakan permukaan yang berkelengkungan

tajam. Keharusan menggunakan berkelengkungan tajam ini tentu saja

menyebabkan kita tidak dapat menggunakan cangkang berprofil rendah

dan berbentang besar. Masalah ini juga terjadi pada cangkang yang

terbuat dari elemen-elemen linear kaku. Masalah yang juga penting

diperhatikan adlah cangkang harus mampu juga menahan beban-beban

yang berarah tidak vertkal. Biasanya beban angin bukan merupakan

masalah kritis dalam desain. Apabila ada beban tersebut, kita harus

berhati-hati dalam mendesain kondisi tumpuan cangkang

29

Page 31: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

C. Cangkang Silindris

Perilaku bentuk-bentuk struktural yang didefinisikan oleh permukaan-

permukaan translasional sangat dipengaruhi oleh proporsi relatif

cangkang dan kondisi tumpuan. Perhatikan permukaan silindris yang

terletak diatas dinding yang umumnya disebut terowongan, dapat

dipandang sebagai permukaan yang terdiri atas sederetan pelengkung

sejajar asalkan dinding penumpu tersebut dapat memberikan reaksi yang

diperlukan. Apabila permulaan itu kaku, maka permukaan tersebut juga

dapat menunjukan aksi plat yang dibutuhkan dalam memikul beban tidak

merata. Jenis yang sama juga akan terjadi apabila permukaan dipikul oleh

balok yang sangat kaku. Balok ini pada gilirannya akan meneruskan

beban ke tumpuannya secara melentur. Perilaku cangkang yang sangat

pendek, sangat berbeda dengan perilaku cangkang yang tekan

disebutkan di atas apabila pengaku ujung transversal digunakan. Beban

permukaan dapat diteruskan secara langsung ke pengaku-pengaku ujung

secara aksi plat longitudinal. Pada cangkang yang panjang dibandingkan

dengan bentang trsnsversalnya ada aksi yang sangat berbeda dengan

cangkang pendek, khususnya apabila balok tepi tidak digunakan, atau

apabila digunakan, balok tersebut sangat fleksibel. Perlu diingat bahwa

setiap balok tepi akan menjadi fleksibel apabila panjangnya bertambah.

Dengan demikian, cangkang silindris akan mulai cenderung berprilaku

seperti pelengkung dalam arah transversal. Balok tepi fleksibel tidak dapat

memberikan tahanan terhadap gaya tendangan. Sebagai akibatnya, tidak

ada aksi seperti pelengkung pada arah ini. Hal ini apabila tidak ada balok

tepi, tepi bebas longitudinal akan berdefleksi ke arah dalam, bukan ke

luar, pada kondisi beban penuh. Oleh karena itu, harus ada jenis lain dari

mekanisme pikul beban. Struktur seperti ini disebut cangkang barrel. Aksi

utama pada cangkang demikian adalah dalam arah longitudinal, bukan

transversal. Lentur longitudinal terjadi dan analog dengan yang terjadi

pada balok sederhana atau plat lipat. Tegangan tekan pada arah

30

Page 32: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

longitudinal dapat terjadi di dekat pucak dari permukaan lengkung, dan

tegangan tarik di bagian bawah. Analogi dengan struktur plat lipat akan

sangat berguna karena banyak prinsip desain yang sama. Pengkaku

transversal, misalnya, sangat berguna dalam meningkatkan kapasitas

pikul beban cangkang barrel. Jika semakin banyak pengkaku digunakan,

atau apabila cangkang barrel yang ditinjau merupakan satu diantara

deretan cangkang yang bersebelahan, maka perilaku seperti balok akan

semakin nyata sehingga cara-cara analisis yang biasa dipakai pada balok

dapat digunakan. Cangkang barrel yang panjangnya sekitar tiga kali atau

lebih dari bentang transversalnya dapat menunjukan perilaku longitudinal

dengan jelas.

D. Cangkang Hiperbolik Paraboloid

Permukaan ruled biasanya membutuhkan analisis yang sangat rumit.

Pada umumnya, perilaku cangkang demikian dapat dipelajari dengan

memandangnya sebagai kelengkungan yang dibentuk dari garis-garis

lurus. Apabila kondisi tepi dapat memberikan tahanan, akan ada reaksi

seperti pelengkung di daerah yang cembung, dan aksi seperti kabel di

daerah yang cekung. Adanya gaya tekan atau tarik pada permukaan

tersebut akan bergantung pada aksi yang ada. Apabila permukaan

mempunyai kelengkungan kecil, maka aksi plat akan ada, yang berarti

membutuhkan penampang yang lebih tebal. Apabila tepi cangkang tidak

ditumpu, maka perilaku balok dapat terjadi. Permukaan ruled dapat saja

dibuat dengan menggerakan dua ujung dari suatu garis lurus pada dua

garis lurus sejajar, tetapi terpuntir. Bentuk ini dapat pula dipandang

sebagai permukaan translasional yang dibentuk dengan cara

menggerakan parabola cekung pada parabola cembung. Struktur seperti

ini menunjukan aksi seperti pelengkung pada arah kelengkungan

cembung dan aksi seperti kabel pada arah cekung. Dengan demikian,

medan tegangan pada plat adalah tarik pada satu arah dan tekan pada

31

Page 33: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

arah tegak lurusnya. Kedua arah ini membentuk sudut 450 dengan garis

lurus pembentuk cangkang tersebut.

32

Page 34: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Contoh-contoh bangunan yang menerapkan sistem shell pada stuktur bangunannya

Bentuk Struktur yang baik dan menyisakan banyak ruang didalamnya

sehingga tidak memerlukan tiang penyangga pada bagian interior

bangunan, struktur Shell banyak digunakan sebagai struktur pada

bangunan publik. Beberapa contoh bangunan yang menggunakan struktur

Shell adalah :

1. ROYAN MARKET HALL – PARIS

Tabel 1. Identitas Bangunan Market Hall Royan

LokasiRoyan, Charante – Maritime, Poitou – charente,

Perancis

Tahun Pembuatan 1955 – 1956

Jenis Bangunan Market Hall

Fungsi Bangunan sarana umum

Jenis Konstruksi Concrete Shell

33

Page 35: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Arsitek Louis Simon, Andre Morisseau dan Rene Sarger

Luas Bangunan diameter 52.40 meter

2. CENTER OF NEW INDUSTRIES AND TECHNOLOGIES

Center of New Industries and Technologies yang lebih dikenal sebagai

CNIT ini terletak di Puteaux , Perancis , merupakan salah satu bangunan

pertama yang dibangun di La Défense di Paris , Perancis. Memiliki bentuk

seperti cangkang keong dan struktur Shell, bangunan ini memiliki bentang

dan luasan yang lebar didalamnya.

Tabel 2. Identitas Bangunan Center of New Industries and Technologies

Lokasi La Défense di Paris , Puteaux Perancis

Tahun Pembuatan 1956 – 1958

Jenis Bangunan Exhibition Center

Fungsi Bangunan Convention Center

Jenis Konstruksi Concrete Shell

ArsitekRobert Edouard Camelot, Jean de Mailly, Bernard

Zehrfuss Jean, Prouvé

34

Page 36: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Kontraktor Nicolas Esquillan

Tinggi Langit –

langit+46 m (151′) diatas permukaan laut

Panjang Bangunan 218 m (715 kaki)

3. SDYNEY OPERA HOUSE

Dibangun di kawasan Benellong Point diatas teluk Sydney yang dulunya

difungsikan sebagai gudang penyimpanan kereta trem. oleh Jorn Utzon

diubah menjadi suatu mahakarya yang indah dan dikenang sepanjang

masa pada tahun 1957 untuk memenuhi ambisi pemerintah setempat.

Luas Sydney Opera House adalah 1,8 hektar dan 2,2 hektar luas

lahannya. Luas lantai yang dapat dipakai adalah 4,5 hektar. Panjang

bangunan adalah 185 m dan lebar 120 meter.

Tabel 2. Identitas Bangunan Sdyney Opera House

Lokasi Benellong Point

Tahun Pembuatan 1957

Jenis Bangunan Opera House

35

Page 37: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Fungsi Bangunan Opera House

Jenis Konstruksi Shell

Arsitek Jorn Utzon

Kontraktor -

Ketinggian atap 67 meter

Bentang Bangunan 185 m x 120 m

3. KRESGE AUDITORIUM

Bangunan diberi nama dari funder pokoknya, Sebastian S. Kresge, pendiri

Kresge Toko dan Yayasan Kresge. Auditorium ini merupakan suatu

tempat dimana mahasiswa MIT dan fakultas dapat berkumpul untuk acara

resmi, yang dimaksudkan untuk kapel pernikahan dan peringatan; hijau

yang membentang antara dua bangunan, dalam tradisi-Amerika awal

perencanaan perkotaan, adalah untuk melayani sebagai pengaturan untuk

acara publik.

Tabel 3. Identitas Bangunan Auditorium Kresge

Lokasi Cambridge, Massachusetts

36

Page 38: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Tahun Pembuatan 1950 – 1955

Jenis Bangunan School Auditorium

Jenis Konstruksi Thin Shell Concrete Dome, Copper Roof

Arsitek Eero Saarinen

Tinggi Langit – langit 50 kaki diatas permukaan laut

4. Church of San José Obrero

Church of San José Obrero merupakan sebuah contoh konstruksi luar

biasa, dua shell berbentuk hyperbolic paraboloid dengan pusat gaya berat

terletak di bagian tengah bangunan dimana dua shell tersebut melayang

ke atas. Pembangunan Church of San José Obrero diselesaikan pada

tahun 1959. Dirancang oleh Félix Candela, Enrique de la Mora y Palomar,

Fernando Lopéz Carmona, sebagai sebuah sarana ibadah yaitu gereja di

Monterrey, Neuvo León, Mexico.

Tabel 4. Identitas Bangunan Church of San Jose Obrero

Lokasi Monterrey, Neuvo León, Mexico

37

Page 39: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Tahun Pembuatan 1959

Jenis Bangunan Sarana Ibadah

Jenis Konstruksi Concrete Shell

ArsitekFélix Candela, Enrique de la Mora y Palomar,

Fernando Lopéz Carmona

38

Page 40: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

BAB IV

TINJAUAN KASUS

Market Hall Royan, Prancis

Bangunan ini dibangun pada tahun 1955 sampai tahun 1956 dan dirancang oleh Louis Simon, Andre Morisseau dan Rene Sarger, sebagai sebuah sarana umum di Royan, Charante – Maritime, Poitou – charente, Perancis. Sebagai sarana umum yang banyak dikunjungi orang dan menjadi perhatian, maka market hall ini dirancang dengan bentuk yang unik dan bisa menampung banyak orang dengan kegiatannya di dalam dan barang, tanpa terganggu oleh kolom kolom di dalam bangunan. Oleh karena itu perancangnya memilih struktur shell, karena dapat menghasilkan bentang yang luas, dan juga bentuk yang fleksibel. Bentuk dari market hall ini unik, karena bentuk bangunannya tidak sederhana. Bidang dasar dari bangunannya sendiri adalah lingkaran, dengan diameter 52.40 meter dan penutup shell yang seolah olah bergelombang. Bentuk shell yang bergelombang ini dihasilkan dari penggabungan segmen segmen shell menjadi satu. Bangunan ini tidak sepenuhnya tertutup, tetapi pada bagian atap bangunan ini terdapat beberapa lubang yang memungkinkan masuknya cahaya sebagai usaha untuk mendapatkan pencahayaan alami . Bagian tengah dari gedung ini, yang merupakan titik tertinggi (crown) merupakantempat bertemunya segmen segmen shell. Ketebalan dari shellnya sendiri adalah kurang lebih 3 inchi, yang ditopang oleh 13 titik struktur yang saling berhubungan oleh tie member, sehingga masing masing segmen shell terhubung dengan kaku.

Gambar interior market hall, yang menunjukkan lubang cahaya pada atap bangunan

39

Page 41: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Gambar menunjukkan proses pembuatan

market hall

Pembentukan permukaan atap

Pada Royan Market Hall, Perancis pembentukan permukaan atapnya dapat dijelaskan sebagai berikut :

Jika titik perpotongan dari parabola “P” dengan garis kosinus “C” digeserkan sepanjang garis C, dengan parabola “P” yang diatur dalam bentuk yang sedemikian rupa sehingga selalu melewati secara horisontal melalui titik asal o, bagian dari parabola diantara o dan M tertutup sempurna dan oleh karena itu menghasilkan permukaan atap dari Royan Market Hall. Parabola “P” disebut sebagai generator permukaan dan garis kosinus “C” sebagai direktrik.

Gambar menunjukkan satu segmen shell

40

Page 42: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Atap dari Royan Market Hall secara keseluruhan dibentuk dari 13 bagian lengkung yang sama. Ketigabelas bagian tersebut disusun secara melingkar sehinggga membentuk suatu struktur atap yang menyerupai ombak-ombak. Ketigabelas bagian tersebut disatukan oleh adanya penebalan pada masingmasing tepi lengkung atap tersebut (pada bagian cekung atap/valley). Penebalan tersebut dteruskan ke bawah membentuk titik-titik dukung yang menyokong struktur atap. Titik dukung tersebut berjumlah 13 buah yang dihubungkan satu sama lain dengan sebuah tie member.

. Penggabungan 2 segmen shell menjadi satu.

41

Page 43: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Gambar. Potongan Royan Market Hall – menunjukkan

penebalan pada beberapa sisi

Alur pembebanan

Beban atap disalurkan melalui bagian tepi tiaptiap lengkung yang mengalami penebalan (bagian cekung atap/valley) yang kemudian disalurkan ke tiap-tiap titik dukung. Bagian yang mengalami penebalan ini menyalurkan beban dari setengah bagian lengkung atap yang ada di kiri dan kanannya.

Semua beban yang menimpa bangunan ini akan disalurkan ke tanah melalui penebalan penebalan.

42

Page 44: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

Gambar menunjukkan penyaluran beban

Beban yang terbesar adalah pada bagian tengah, yaitu diantara crown dan perbatasan tiap segmen, untuk itulah pada bagian ini mengalami penebalan. Beban tersebut semakin berkurang ke arah titik dukung. Hal ini berarti bahwa gaya-gaya yang diakibatkan oleh tiap-tiap segmen disalurkan ke pondasai tanpa mengalami momen lentur. Berdasarkan analisa dari Jodicke dalam bukunya Shell Architecture , tentang kurva dasar pembentuk. Menganalisa kurva dasar pembentuk permukaan shell Royan Market Hall ini, mendapati bahwa kurva dasarnya bukanlah sebuah parabola dan mengisinya dengan ukuran ukuran dasar yang didapati dalam rancangan Royan market hall ini. Dari hasil analisa ini dapat dijelaskan bahwa dalam merancnag Royan market hall ini, sang arsitek tidak menggunakan bentuk bentuk geometris tertentu yang menganut rumus rumus paten.

Hal ini dapat menegaskan pendapat Siegel yang mengkalrifikasikan shell jenis ini, adalah shell jenis “free form” shell. Free form sendiri tidak berarti mengabaikan begitu saja disiplin bentuk geometris. Bentukan geometris ini dapat dijumpai dimanapun, bahkan bentuk bentuk alami di alam, misalnya bentuk kerang. Atap Royan market hall ini berbentuk seperti kerang laut dengan tepinya yang beromabk, diklarifikasikan ke dalam “ free form”, karena penggambaran umumnya merupakan penemuan atau penciptaan yang bebas, yang hanya dipandu oleh dalil dalil mekanik. Disini bentuk geometris memiliki sebuah panduan, lebih daripada sebuah penonjolan fungsi.

43

Page 45: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Struktur Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang

kaku dan tipis serta mempunyai permukaan lengkung. Permukaan

cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang.

B. Saran

Dengan mempelajari struktur shell, maka seharusnya mahasiswa Arsitektur dapat menggunakan struktur shell dalam desain yang akan di buatnya kelak. Dan dalam merancang struktur shell kita tidak harus benar benar terikat oleh aturan aturan geometris tertentu, asalkan prinsip prinsip dasar geometris tersebut tidak sama sekali ditinggalkan sehingga bentuk yang didapatkan akan lebih fleksibel dan tidak kaku.

44

Page 46: Struktur Bentang Lebar dengan SIstem Struktur Cangkang

DAFTAR PUSTAKA

id.wikipedia.org/wiki/Stuktur_cangkang/ . Diakses 7 September 2014

ml.scribd.com/doc/206933974/Stuktur_Shell. Diakses 7 September 2014

www.structureae.net

www.archinform.com

Tarebbang, Zainal. 1999. Buku 2 Konstruksi Arsitektur

45