Back to the topics list

struktur

Pengertian Struktur Pada Bangunan

Struktur merupakan hal mendasar dalam konstruksi dan desain bangunan. Mereka memberikan dukungan yang diperlukan untuk memastikan bangunan dapat menahan berbagai kekuatan dan tetap aman serta berfungsi seiring waktu. Pelajaran ini mengeksplorasi prinsip dasar, jenis, dan komponen struktur dalam konteks bangunan.

Dasar-dasar Kekuatan Struktural

Bangunan harus dirancang untuk menangani berbagai jenis gaya. Kekuatan yang paling umum meliputi:

• Gravitasi : Bertindak vertikal ke bawah, mempengaruhi berat bangunan itu sendiri dan beban di dalamnya.
• Angin : Memberikan gaya lateral (horizontal) yang dapat menyebabkan bangunan bergoyang.
• Seismik : Terjadi pada saat gempa bumi sehingga menimbulkan gerakan tanah yang berdampak pada bangunan ke segala arah.
• Termal : Pemuaian dan penyusutan material akibat perubahan suhu, berpotensi menimbulkan tegangan pada struktur.

Untuk melawan gaya-gaya ini, struktur menggunakan kombinasi material dan teknik desain.

Jenis Struktur

Ada beberapa jenis struktur yang digunakan pada bangunan, masing-masing memiliki kelebihan:

• Struktur Rangka : Terdiri dari kolom dan balok membentuk kerangka yang menopang bangunan. Biasa terjadi pada bangunan baja dan beton bertulang.
• Struktur Penahan Beban : Dinding sendiri memikul beban atap dan lantai, cocok untuk konstruksi bertingkat rendah.
• Struktur Cangkang : Gunakan cangkang beton atau logam yang tipis dan melengkung untuk memberikan kekuatan dan kekakuan. Ideal untuk ruang terbuka yang besar seperti stadion.
• Kubah Geodesik : Terdiri dari jaringan penyangga yang disusun pada permukaan bola, menggabungkan bobot ringan dengan kekuatan. Berguna untuk menutupi area yang luas tanpa penyangga internal.
• Struktur Suspensi : Memanfaatkan kabel atau tali untuk menopang lantai atau atap, memungkinkan bentang panjang dan bentuk arsitektur dramatis.

Komponen Struktur Bangunan

Komponen utamanya meliputi:

• Fondasi : Memindahkan beban bangunan dengan aman ke tanah. Jenisnya meliputi pondasi dangkal dan pondasi dalam.
• Kolom dan Balok : Kolom vertikal dan balok horizontal membentuk kerangka rangka utama.
• Lantai dan Atap : Elemen horizontal yang membagi bangunan secara vertikal dan memberikan perlindungan dari elemen luar.
• Dinding : Berfungsi sebagai selubung eksterior bangunan dan dapat menahan beban atau tidak menahan beban.
• Rangka dan Lengkungan : Digunakan untuk menjangkau area yang luas, rangka adalah unit segitiga, sedangkan lengkungan menggunakan bentuk melengkung untuk kekuatan.

Prinsip Desain Struktural

Desain struktural yang efektif melibatkan:

• Keamanan : Memastikan struktur dapat menahan beban yang diharapkan tanpa mengalami kegagalan.
• Fungsionalitas : Struktur harus memenuhi tujuan yang dimaksudkan secara efisien.
• Ekonomi : Mencapai kekuatan dan daya tahan tanpa biaya yang tidak perlu.
• Estetika : Struktur harus memberikan kontribusi terhadap keindahan bangunan secara keseluruhan.

Perancang sering menggunakan model matematika dan simulasi komputer untuk memprediksi bagaimana struktur akan berperilaku di bawah berbagai beban. Misalnya, perhitungan momen lentur pada balok sangatlah penting dan dapat dinyatakan sebagai:

dimana \(M\) adalah momen lentur, \(f\) adalah gaya yang diterapkan, dan \(l\) adalah panjang lengan tuas.

Pertimbangan Material dalam Struktur

Pemilihan material secara signifikan mempengaruhi kinerja struktur. Bahan umum meliputi:

• Beton : Kuat dalam tekan, seringkali diperkuat dengan baja untuk meningkatkan kekuatan tarik.
• Baja : Menawarkan kekuatan tinggi dalam tegangan dan kompresi, ideal untuk struktur rangka.
• Kayu : Memberikan kekuatan tarik dan tekan yang baik dibandingkan dengan beratnya, cocok untuk bangunan tempat tinggal.
• Pasangan bata : Bata dan batu tahan lama dan memberikan kekuatan tekan yang signifikan tetapi kekuatan tariknya terbatas.
• Komposit : Bahan seperti fiberglass atau serat karbon menawarkan rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi dan digunakan dalam aplikasi khusus.

Pemilihan material bergantung pada beberapa faktor, termasuk biaya, ketersediaan, kondisi lingkungan, dan umur bangunan yang diinginkan.

Mode Kegagalan Struktur

Untuk memastikan keselamatan, penting untuk memahami bagaimana struktur bisa gagal:

• Tekuk : Hilangnya stabilitas kolom atau dinding ketika terkena gaya tekan yang tinggi.
• Geser : Terjadi ketika bagian-bagian material saling bergesekan, sering kali dalam bentuk balok atau sambungan.
• Kegagalan Tarik : Ketika suatu material patah karena gaya tarik, seperti yang mungkin terjadi pada beton dengan tulangan yang tidak memadai.
• Kegagalan Tekan : Penghancuran material akibat beban tekan, umum terjadi pada struktur pasangan bata.

Perancang memitigasi risiko kegagalan dengan mematuhi peraturan bangunan, menggunakan faktor keselamatan yang sesuai, dan melakukan analisis dan pengujian menyeluruh.

Inovasi Struktural pada Bangunan Modern

Kemajuan dalam ilmu material dan teknik desain telah menghasilkan struktur bangunan yang inovatif, seperti:

• Struktur Membran Tegangan : Atap ringan terbuat dari kain tarik, mampu menjangkau area yang luas.
• Bangunan Tiup : Gunakan tekanan udara untuk mempertahankan bentuk, cocok untuk fasilitas sementara.
• Struktur Modular : Komponen prefabrikasi dirakit di lokasi, meningkatkan kecepatan dan efisiensi konstruksi.
• Material Cerdas : Material yang dapat mengubah properti sebagai respons terhadap rangsangan eksternal, menawarkan potensi struktur responsif.

Kesimpulan

Memahami prinsip-prinsip struktur sangat penting untuk desain dan konstruksi bangunan yang aman, fungsional, dan estetis. Dengan mempertimbangkan jenis struktur, pilihan material, dan potensi mode kegagalan, arsitek dan insinyur dapat menciptakan solusi inovatif yang memenuhi tuntutan masyarakat modern. Seiring kemajuan teknologi, evolusi desain struktural menjanjikan kemungkinan yang lebih menarik dalam dunia arsitektur.