STRUKTUR CANGKANG (SHELL STRUCTURE)19:43ARSITEKTUR1 commentPENGERTIAN

Cangkang(Shell)adalah salah satu bentuk dari jenis konstruksi yang luar biasaKata 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 yangkakudantipissertamempunyaipermukaan lengkung.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 klasifikasiSurface Active Systemdimana gaya bekerja dan disalurkan melalui seluruh bidang permukaan.

Konsep dari struktur cangkang(shell)dapat dipahami seperti ilustrasi disamping ini:

Sehelai kertas dapat melendut karena beban sendiri.Kertas yang digulung dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.Bentuk silinder juga dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.Kertas dapat tertekuk (roboh) karena beban yang berat.Penguatan ujung silinder dapat menahan tekukan.

Persyaratan Struktur Cangkang ShellSuatu struktur shell harus mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai berikut :

Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda(single or double curved).Harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya.Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan.

Prinsip pembebanan dalam sebuah shelldapat dibagi:

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 yaituSpherical Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface.

2.Transitional Surface(bidang geseran) Adalah bidang yang diperoleh bila mana ujungujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transitional dibagi dua yaituCylindrical 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.

B.Berdasarkan bentuk geometris, shell dibagi atas:1.Shell silindrical (silinder)2.Shell conical (kerucut)3.Shell domical (dome)4.Shell Torus5.Shell Hyperbolic (hiperbola)6.Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola)7.Shell Elliptical paraboloid8.Shell Conoid (Konoid)9.Shell dengan bentuk bebas (Free form shell)

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.

TEORI DAN ANALISA

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: Gaya-gaya reaktif pada perbatasan kulit kerang harus sama dan berlawanan dengan gaya-gaya membran pada perbatasan yang ditimbulkan oleh beban 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 disebabkan 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.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.

ideal.http://rizalarchie.blogspot.com/2014/04/struktur-cangkang-shell-structure.html

Folded Plate

Pernah melihat struktur diatas?? dalam bahasa yang sangat sederhana, struktur tersebut dinamakan FoldedPlate yang terlihat seperti kertas yang ditekuk tekuk. Penggunaan struktur ini biasanya digunakan padabangunan pabrik.Pelat adalah struktur planar kaku yang secara khas terbuat dari material monolith yang tingginya kecil (tipis)dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Beban yang umum pada pelat mempunyai sifat banyak arah.Pelat dapat ditumpu diseluruh tepinya atau hanya pada titik-titik tertentu (misalnya oleh kolom ataucampuran antara tumpuan menerus dan titik). Kondisi tumpuan dapat sederhana atau jepit. Pelat ini terbuatdari material padat , homogen yang memiliki sifat sama di segala arah.Dengan membentuk lipatan-lipatan kaku pada suatu sistem struktur yang bekerja secara efisien untukmenyalurkan beban sehingga memungkinkan dicapainya bentang-bentang lebar di antara tumpuan-tumpuanyang direncanakan. Efisiensi dari struktur bidang lipat dicapai karena struktur tersebut bekerja sekaligussebagai pelat datar (slab), balok (beam), dan rangka kaku (truss).

TRANSFER BEBANTransfer beban dalam struktur lipat terjadi melalui kondisi struktural dari pelat (beban tegak lurus terhadapbidang tengah) atau melalui kondisi struktural dari paralel (slab load ke pesawat).

Pada awalnya, kekuatan eksternal akan ditransfer karena kondisi struktural pelat ke pinggir lebih pendek darisatu elemen lipat. Di sana, reaksi sebagai kekuatan aksial dibagi antara elemen yang berdekatan yangmenghasilkan strain kondisi struktural dari lembaran. Ini mengarah pada pengiriman pasukan untuk bantalan.

Ketika selembar kertas tipis terletak antara dua mendukung akan membungkukkarena fakta bahwa ia memiliki kekuatan yang cukup untuk membawa beratnya sendiri.

Jika sepotong kertas yang sama dilipat maka akan mampu mendukung seratuskali beratnya sendiri.

Jika beban meningkat melewati titik ini maka struktur akan gagal dan lipatan akanmeratakan keluar.

BENTUK DASARBentuk -bentuk yang dapat dijadikan dasar perkembangan bentuk konstruksi lipat, yaitu bentuk-bentuk dasar:pyramidal, prismatic dan semi prismatic. Bentuk prismatic ialah bentuk yang terdiri dari bidang-bidang datarbersudut siku-siku dan bidang-bidang yang melintang tegak lurus pada kedua belah sisi ujung bidang datarbersudut siku-siku.

MATERIALStruktur pelat lipat dapat dibuat dari hampir semua jenis material. Salah satu material yang banyak digunakanuntuk plat lipat adalah beton bertulang. M aterial ini paling baik digunakan karena dapat dengan mudah dibuat.Material lain yang sering digunakan adalah baja, plastik, dan kayu.

JENIS FOLDED PLATE1. Folded plate dua segmenKomponen dasar dari struktur folded plate terdiri dari: plat miring, plat tepi yangdigunakan untuk menguatkan plat yang lebar, pengaku untuk membawa beban ke penyangga dan menyatukanplat, serta kolom untuk menyangga struktur.

2. Folded plate tiga segmenPengaku terakhirnya berupa rangka yang lebih kaku daripada balok penopang bagiandalam. Kekuatan dari reaksi plat di atas rangka kaku tersebut akan cukup besar dan di kolom luar tidak akandiseimbangkan oleh daya tolak dari plat yang berdekatan. Ukuran rangka dapat dikurangi dengan menggunakantali baja antara ujung kolom.

3. Bentuk ZMasing-masing unit di atas mempunyai satu plat miring yang lebar dan dua plat tepi yangdiatur dengan jarak antara unit untuk jendela. Bentuk ini disebut Z shell dan sama dengan louver yangdigunakan untuk ventilasi jendela. Bentuk Z ini adalah bentuk struktur yang kurang efisien karena tidakmenerus dan kedalaman efektifnya lebih kecil daripada kedalaman vertikalnya.

4. Dinding yang menerus dengan platPada struktur ini , dinding merupakan konstruksi beton yang miring. Dinding didesainmenerus dengan plat atap. Kolom tidak dibutuhkan di pertemuan tiap-tiap panel dinding karena dindingditahan di ujung atas.

5. KanopiBentuk ini digunakan untuk kanopi kecil di entrance bangunan. Struktur ini mempunyaiempat segmen. Pengaku struktur disembunyikan di permukaan atas sehingga tidak terlihat dan plat (shell)akan muncul untuk menutup dari kolom vertikal. Di dinding bangunan harus ada juga pengaku strukturtersembunyi di konstruksi dinding.

6. Folded plate yang meruncing ke ujung (Tapered Folded plate)Struktur ini dibentuk oleh elemen-elemen runcing. Berat plat di tengah bentang merupakandimensi kritis untuk kekuatan tekukan. Struktur ini tidak efisien dan tidak cocok untuk bentang lebar karenakelebihan beban untuk bentang lebar.

7. Folded plate penyangga tepi (edge supported folded plate)Pada struktur ini, plat tepi dapat dikurangi dan struktur atap dapat dibuat terlihat sangat tipisjika plat tepi ditopang oleh rangkaian kolom. Struktur ini cocok digunakan untuk bangunan dengan estetikatinggi dengan desain atap yang tipis.

8. Folded plate truss

Terdapat ikatan horizontal melintang di sisi lebar hanya di tepi bangunan. Hal inimemungkinkan folded plate digunakan pada bentang lebar dengan pertimbangan struktural yang matang.

9. Rangka kaku folded plateSebuah lengkung dengan segmen lurus biasanya disebut rangka kaku. Struktur ini tidakefisien untuk bentuk kurva lengkung karena momen tekuk lebih besar.

http://yostiadicad.blogspot.com/2012_02_01_archive.html