STRUKTUR CANGKANG (SHELL STRUCTURE)

Universitas Muhammadiyah YogyakartaDisusun Oleh :

Mela Nurbayanti 20100110007Dwi Agrina 20110110080Dhany Setyawan 20120110004M Aditya Prima K. 20120110016Vendy Yoga Dimas Andiepsa 20120110045Belica Yan Ocktavia 20120110056

PENGERTIAN

Menurut Schodecik (1998), shell atau cangkang adalah bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung.

Menurut Ishar (1995), cangkang atau shell bersifat tipis dan lengkung. Jadi, struktur yang tipis datar atau lengkung tebal tidak dapat dikatakan sebagai shell.

SIFAT STRUKTUR

• Sifat- sifat lokal, yang menentukan geometri dari permukaan sebagai suatu titik.

• Sifat- sifat umum, yang menerangkan  bentuk dari permukaan sebagai suatu keseluruhan.

Permukaan- permukaan dibagi kedalam tiga kategori yang berbeda tergantung kepada variasi dari kelengkungan mereka disekitar satu titik: • Jika kelengkungan pada suatu titik dalam

semua arah mempunyai tanda sama, maka permukaan disebut sinklastik pada titik tersebut.

• Jika kelengkungan pada suatu titik dalam semua arah mempunyai tanda yang sama kecuali pada satu arah, yaitu nol, maka  permukaan itu disebut juga dapat direbahkan (developable) pada titik tersebut. 

• Jika kelengkungan pada suatu titik adalah positif dalam arah- arah tertentu dan negatif dalam arah- arah lainnya,  permukaan disebut sebagai antiklastik atau suatu permukaan pelana (saddle surface) pada titik tersebut.

• Tegangan-tegangan membran yang bekerja pada kulit shell (tarik, tekan, geser, tangensial), sehingga dihasilkan dimensi yang tipis sekali.

• Karena pembebanan. Tegangan terjadi pada bagian tumpuan, dimana shell diikat sehingga tidak bisa bergerak.

• Karena perubahan temperatur : terjadi akibat panas matahari dan proses pemuaian material beton yang menjadi struktur shell.

• Tegangan karena adanya beda penurunan.• Tegangan lentur. Tegangan lentur bisa

terjadi karena pembebanan, perubahan temperatur dan penurunan tanah.

PERSYARATAN STRUKTURHAL YANG MEMPENGARUHI STRUKTUR

• 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.

KLASIFIKASI STRUKTUR CANGKANG

BERDASARKAN BENTUK TERJADINYA1. Rotational Surfacesuatu garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell

dengan permukaan rotasional dapat dibagi tiga yaitu:

• Spherical SurfaceMerupakan shell yang bidang permukaanya terbentuk jika suatu

segment lingkaran berputar terhadap sumbu vertikal.

• Eliptical surfacebidang permukaaanya terbentuk jika ½ ellips berputar terhadap sumbu

vertikal (kurang mampu memikul beban vertikal dibandingkan Spherical dome Surface.

• Parabolic surfacebidang permukaaanya terbentuk jika ½ parabola berputar terhadap

sumbu vertikal (lebih kuat memikul beban vertikal dibandingkan Spherical dome Surface.

2. Spherical Surface Eliptical 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.

KLASIFIKASI STRUKTUR CANGKANG

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.

KLASIFIKASI STRUKTUR CANGKANG

BERDASARKAN MELENGKUNGNYA BIDANG

• Single curved shell, terbentuk dari perpindahan bidang lengkung.

• Double 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.

BERDASARKAN KEDUDUKAN KURVA

• Kurva-kurva membuka ke arah yang sama (synclastic)

• Kurva-kurva kearah yang saling berlawanan (antisynclastic) 

BERDASARKAN BENTUK GEOMETRIS

•Shell silindrical (silinder)•Shell conical (kerucut)•Shell domical (dome)•Shell Torus•Shell Hyperbolic (hiperbola)•Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola)•Shell Elliptical paraboloid•Shell Conoid (Konoid)•Shell dengan bentuk bebas (Free form shell)

KLASIFIKASI STRUKTUR CANGKANG

PENYALURAN BEBAN

PENYALURAN BEBAN

SYDNEY OPERA HOUSE, AUSTRALIA

Sydney Opera House ini terletak di kawasan Benellong Point diatas teluk Sydney yang dulunya difungsikan sebagai gudang penyimpanan kereta trem. Bangunan yang dirancang oleh arsitek Denmark Jorn Utzon pada tahun 1959 selama 14 tahun ini terbentang di atas tanah seluas 1,8 Ha dengan ketinggian atap mencapai 67 m diatas permukaan laut

RUANG PADA BANGUNAN

• Concert Hall, merupakan ruang utama terbesar

• Opera Theatre• Drama Theatre• Playhouse• Reception Hall• Foyer.• Auditorium• Studio• Restaurant• Bar theatre• Ruang ganti• Perpustakaan• Kantor administrasi• Ruang utilitas.

STRUKTUR PADA BANGUNAN

Atap pada bangunan menerapkan sistem shell free form. Dimana bentuk shell yang ada tidak mengikuti pola geometri tetapi terikat secara structural.

Shell pada Sydney opera house terbentuk dari proses rotasional kearah vertikal dengan lengkung dua arah (vertikal dan horizontal)/ double curved shell dengan permukaan lengkung sinklastik.

GAYA YANG BEKERJA PADA STRUKTUR

1. Gaya meredional

Gaya meredional pada atap Sydney opera house berasal dari berat itu sendiri yang kemudian gaya itu disalurkan melalui tulangan baja kekolom penyangga atap

2. Gaya rotasional

Gaya rotasional bekerja kearah vertikal mengikuti lengkung atap kemudian beban disalurkan ketanah melaui tiga kolom yang ada.

3. Beban lentur

Pertemuan atap dan dinding dibuat lebih tebal agar dapat menyokong gaya yang bekerja pada arah vertical dan horizontal dari gaya meredional, yang juga agar dapat menahan gaya dorong keluar yang terjadi.

GAYA YANG BEKERJA PADA STRUKTUR

4. Kondisi Tumpuan

Kondisi tumpuan pada atap Sydney opera house sudah memenuhi syarat tumpuan layak yang diizinkan untuk shell struktur, yaitu :•Tumpuan yang disalurkan ke kolom mampu mengerahkan reaksi dari membran baik itu reaksi tekan maupun tarik.•Perpindahan- perpindahan membran pada perbatasan struktur cangkang yang timbul akibat tegangan dan regangan membran diatasai dengan memperkaku sudut- sudut pertemuan permukaan shell.

TEATER IMAX KEONG MAS, TMII JAKARTA

Teater Imax Keong Emas didirikan atas prakarsa Almarhumah Hj. lbu Tien Soeharto, dan mulai dioperasikan pada tanggal 20 April 1984 yang dimaksudkan sebagai sarana rekreasi yang mendidik guna memperkenalkan kekayaan alam dan budaya bangsa melalui tayangan film (audio-visual) layar raksasa dengan menggunakan kecanggihan teknologi sinematografi modem Proyektor IMAX dengan memutar film "Indonesia Indah".

BENTUK BANGUNAN

Pada gedung Keong Mas terdapat hall besar berbentuk lingkaran yang difungsikan sebagai tempat untuk bioskop.

Bentuk dari bangunan menyerupai keong mas dimana bentuk tersebut diambil dari sebuah cerita lakon cerita panji.

Apabila dilihat dari tampak potongan bangunan , pada posisi atap dibagian bioskop, atap Keong Mas berbentuk setengah lingkaran.

STRUKTUR BANGUNAN

Teater Imax Keong Emas mengaplikasikan atap berstruktur cangkang yakni bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung. Struktur cangkang yang diterapkan adalah free form shell di mana bentuknya yang menyerupai keong sebenarnya.

GAYA PADA STRUKTUR BANGUNAN

Gaya-gaya dalam bidang yang berarah meredisional diakibatkan oleh beban penuh. Tekanan yang diberikan oleh gaya-gaya melingkar tidak menyebabkan timbulnya momen lentur dalam arah meredional. Pada pelengkung, beban seperti ini dapat menimbulkan lentur yang besar, sedangkan pada cangkang lentur dengan cepat dihilangkan dengan aksi melingkar.

GEDUNG MPR DPR, SENAYAN JAKARTA

Gedung ini mulai dibangun pada tanggal 8 Maret 1965. Pada saat itu, presiden Soekarno bermaksud menyelenggarakan CONEFO. Ketika pemerintahan Presiden pertama ini jatuh dan kekuasaan berpindah tangan pada Presiden Soeharto, proses pembangunan tetap dilanjutkan. Hanya saja fungsinya dirubah menjadi Gedung MPR dan DPR hingga saat ini. Gedung yang terletak di Senayan, Jakarta ini dirancang oleh arsitek Soejoedi Wirjoatmodjo.

STRUKTUR BANGUNAN

Bangunan MPR DPR RI ini memiliki struktur cangkang pada atapnya dengan klasifikasi geometri dome (kubah) di mana bentuk menyerupai sayap pesawat terbang atau sayap burung dengan struktur kubah beton yang paling baru. Stuktur atap gedung ini merupakan modifikasi dari struktur shell kubah murni yang dibelah menjadi dua yang bebannya dipikul oleh dua buah busur beton yang dibangun berdampingan dan nantinya bertemu pada satu titik puncak.

Stadion Nantong baru di provinsi Jiangsu Cina adalah stadion Cina pertama dengan atap yang bisa dibuka dan ditutup. Terdapat 400 meter lintasan atletik dan berbagai fasilitas. Stadion ini memiliki luas permukaan 48.000 m2.

NANTONG STADIUM, CHINA

STRUKTUR ATAP

Struktur yang digunakan adalah struktur cangkang dengan klasifikasi bentuk geometri dome (kubah).Bagian atapnya terdiri dari dua struktur baja yang dapat dibuka dan ditutup secara otomatis. Untuk dapat memindahkan konstruksi baja berat ini secara lancar dan tanpa kekuatan torsi yang berlebihan, maka dikembangkan sistem propulsi hidrolik yang kuat dengan control dan sistem operasi yang canggih.

Untuk membuat atap bergerak (terbuka dan tertutup) diperlukan bantuan 16 kabel baja dengan ketebalan 64 mm yang menggunakan 8 derek berat (empat Derek per shell), yang masing- masing memiliki gaya tarik sebesar 160 ton