PENDAHULUAN 1.1.
Arsitek dan Bangunan Tinggi Karya arsitektur merupakan hasil kolaborasi dari berbagai disiplin ilmu yang dirangkum dalam bentuk rancangan. Gagasan dasar muncul dari kreativitas sang arsitek, baik dalam bentuk intuisi (black box) maupun dalam bentuk pemrograman (glass box). Rancangan yang dihasilkan oleh para arsitek selanjutnya diekspresikan menjadi sebuah bangunan, yang merupakan persatuan dari pertimbangan dan rumusan konsep=onsep system bangunan (arsitektural, struktural, mekanikal dan elektrikal) serta lingkungan sekitar. Penemuan berbagai bidang teknologi yang mendukung karya arsitektur, terutama dibidang struktural, konstruksi, mekanikal dan elektrikal serta bahan bangunan. Ditambah dengan semakin langka dan mahalnya lahan di kota besar, maka mendirikan bangunan bertingkat tinggi menjadi pilihan yang dilakukan untuk mengoptimasikan nilai ekonomis bangunan tersebut. Pendekatan dalam membuat rancangan bangunan tinggi dapat digambarkan pada bagan alur berikut. Pemasuka n
Alokasi Kebutuhan Fungsi Bangunan
Struktural (dan metode Konstruksi)
Mekanikal (Transportasi Vertikal dan Tata Udara)
Elektrikal (Daya Listrik dan Penerangan)
Arsitektura l (Estetika)
Analisa Tekno-Ekonomi (Biaya Daur Hidup)
Penghasilan
(Sumber : Sistem Bangunan Tinggi, hal. 2)
1.2.
Bangunan Tinggi dan Struktur Penunjangnya Seorang arsitek harus mendekati perancangan bangunan sebagai system menyeluruh di mana struktur penunjang fisik sebagai bagian organic tumbuh bersama rancangan bangunan tersebut; struktur tidak bisa lagi dipandang sebagai suatu tambahan terpisah yang tidak berhubungan, untuk kemudian dimuat di dalam ruang fungsional oleh seorang Insinyur. Bangunan harus mampu menghadapi gaya-gaya vertikal gravitasi dan gaya-gaya horizontal angin di atas tanah serta gaya-gaya gempa di bawah tanah. Kulit bangunan harus menahan perbedaan suhu, tekanan udara, dan kelembapan antara lingkungan luar dan dalam bangunan. Unsur-unsur struktur bangunan harus tanggap terhadap semua gaya ini. Batang-batangnya harus disusun dan disambung satu sama lain sehingga dapat menyerap gaya-gaya ini dan meneruskannya dengan aman ke tanah dengan usaha sedikit mungkin. Unsur-unsur struktur adalah tulang punggung yang penting untuk “badan” bangunan, dan
seorang
arsitek
yang
mampu
mengendalikan
unsur-unsur
struktur
dan
menampilkannya untuk mengungkapkan hakikat bangunanlah yang dapat mengidentifikasi dan mencerminkan tujuan pembangunannya sebagai suatu wadah untuk interaksi berbagai system kegiatan yang berbeda. (Sumber : Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi, hal. 4)
PEMBAHASAN 2.1.
Aksi Pembebanan pada Bangunan Tinggi 1. Pembebanan pada Bangunan a. Beban Mati Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu bangunan yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, mesin-mesin serta peralatan tetap (fixed equipment) yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari bangunan itu. b. Beban Hidup
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akiba penghunian atau penggunaan suatu bangunan, dan di dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari bangunan dan dapat diganti selama masa hidup dari bangunan itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap bangunan tersebut. Khusus untuk atap yang dianggap beban hidup termasuk beban yang berasal dari air hujan akibat tekanan jatuh butiran air. Beban hidup tidak termasuk beban angin dan beban gempa. c. Beban Angin Beban angin adalam semua beban yang bekerja pada bangunan, atau bagian bangunan, yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Tekanan tiup diambil minimum 25 kg/m², dan di tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 kg/m². d. Beban Gempa Beban gempa adalah semua beban static ekivalen yang bekerja pada bangunan atau bagian bangunan yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Beban gempa disini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu. (Sumber : Sistem Bangunan Tinggi, hal.25)
2.
Sistem Penahan Gaya Vertikal Beban gravitasi merupakan beban yang berasal dari beban mati struktur dan beban
hidup yang besarnya disesuaikan dengan fungsi bangunan. Struktur lantai merupakan
bagian terbesar dari struktur bangunan, sehingga pemilihan lantai harus diteliti dengan baik, diantaranya : a. 3.
3.2.
Pertimbangan terhadap berat sendiri latai, makin ringan beban lantai makin
Sistem Penahan Gaya Lateral
Struktur Bangunan Tinggi
1. Struktur Dinding Pendukung Struktur ini menggunakan teknik konstruksi batu dan panel beton pracetak menjadikan konsep dinding pendukung cukup ekonomis pada bangunan tinggi berorede sedang. Jenis bangunan yang menuntut banyak pembagian ruang, seperti apartemen dan hotel, cocok dengan konstruksi ini. Prinsip dinding pendukung dapat diterapkan pada berbagai tata letak dan bentuk bangunan. Beberapa penggunaannya pada bangunan tinggi dengan orde antara 10 sampai 20 lantai. Bentuk denah berbeda-beda, dari bentuk persegi panjang hingga bulat dan segitiga. Struktur dinding pendukung pada umumnya terdiri dari susunan linear. Kita membaginya dalam tiga kelompok utama. a.
Sistem dinding melintang, terdiri atas dinding-dinding linear yang diletakan
tegak lurus terhadap panjang bangunan.
b.
Sistem dinding membujur, terdiri dari dinding-dinding linear yang diletakan
sejajar dengan panjang bangunan sehingga membentuk tampak depan.
c. Sistem dua arah, terdiri dari peletakan dinding-dinding pada kedua arah.
Susunan ini dapat terlihat jelas pada bangunan dengan denah persegi, tetapi sulit untuk yang berbentuk lebih rumit. Reaksi struktur dinding pendukung terhadap pembebanan bergantung pada bahan yang digunakan serta jenis interaksi yang terjadi antara bidang lantai horizontal dengan bidang dinding vertikal. Dalam konstruksi batu dan sebagian sistem beton pracetak kita menggambarkan struktur lantai disendikan pada dinding menerus, sedangkan pada bangunan beton cor setempat, plat dan dindingnya benar-benar menerus. Jelaslah bahwa bangunan beton lebih kaku daripada system struktur batubersendi; hal ini menjadikan beton lebih ekonomis untuk struktur bangunan yang lebih tinggi. Beban vertikal diteruskan sebagai momen melalui struktur lantai langsung ke dinding. Bentang lantai yang lazim berkisar antara 12-25 kaki dan antara lain bergantung pada kapasitas bawa dan kekauan lateral dari system lantai. Karena dinding menahan menahan beban bagaikan kolon tipis memanjang, kestabilannya harus diperiksa terhadap tekuk. Bukaan dinding hendaknya ditempatkan pada sumbu vertikal yang sama untuk menghindari tegangan beban yang diakibatkan oleh hubungan eksentris lantai terhadap dinding.
2. Struktur Inti Geser Sistem dinding pendukung linear cukup sesuai untuk bangunan apartemen yang kebutuhan fungsi dan utilitasnya tetap. Akan tetapi bangunan komersial memerlukan fleksibilitas tata letak maksimum yang memerlukan ruang-ruang terbuka yang lebar dan dapat dibagi-bagi dengan dinding partisi yang dapat dipindahkan. Suatu pemecahan yang lazim digunakan adalah dengan menempatkan sistem-sistem transportasi vertikal dan distribusi energy sehingga membentuk satu atau beberapa inti, bergantung pada ukuran dan fungsi bangunan. Ciri khas dari sistem inti: a.
Bentuk inti
-
Inti terbuka dan tertutup
-
Inti tunggal dan dalam kombinasi dengan inti linear
b.
Jumlah inti : tunggal dan jamak
c.
Letak inti : di dalam dan di sekeliling ataupun diluar
d.
Susunan inti : simetris dan asimetris
e.
Geometri bangunan sebagai penentu bentuk bangunan : langsung dan tidak
langsung Inti dapat terbuat dari baja, beton ataupun gabungan keduanya. Inti dari rangka baja bisa menggunakan prinsip kuda-kuda vierendeel untuk mencapai kestabilan lateral. Sistem virendeel ini cukup fleksibel sehingga hanya digunaan untuk bangunan bertingkat relative sedikit. Keuntungan penggunaan rangka baja adalah karena relative cepatnya perakitan batang-batang prefab.
Inti beton menghasilkan ruang selain juga memikul beban, dan pertimbangan khusus terhadap kebakaran tidak diperlukan. Ketiadaan pelenturan pada bahan beton merupakan kelemahannya. Terutama beban gempa. Inti geser dapat dibayangkan sebagai penahan lateral bagaikan balok besar yang terkantilever dari tanah. Oleh karena itu, tegangan geser dan lentur yang bekerja pada inti menyerupai balok berpenampangan persegi. Terdapat dua perkembangan sistem inti geser, yaitu : 1. Sistem Bangunan Terkantilever Sistem bangunan terkantilever sebenarnya bukanlah jenis yang lazim digunakan karena fleksibilitas struktur lantai terkantilever dan besi tulangan yang diperlukan untuk menahan momen negative dari plat harus banyak sekali. Namun pemiklan sistem lantai dari sebuah inti pusat akan memungkinkan ruang bebas kolom yang batas kekuatan platnya adalah batas besar ukuran ruang. 2. Sistem Bangunan Gantung Sistem ini memungkinkan penggunaan bahan secara efisien dengan menggunakan penggantung sebagai pengganti kolom untuk memikul beban lantai. Kabel-kabel akan meneruskan beban gravitasi ke rangka di bagian atas yang terkanlever dari inti pusat.
3. Struktur Rangka Kaku Sistem rangka kaku pada umumnya berupa grid persegi teratur terdiri dari balok horizontal dan kolom vertikal yang dihubungkan di suatu bidang dengan menggunakan sambungan kaku (rigid). Rangka ini bisa satu bidang dengan dinding interior bangunan atau sebidang dengan fasade bangunan. Prinsip rangka kaku akan ekonomis sampai 30 lantai untuk rangka baja dan sampai 20 lantai untuk rangka beton. Beberapa tipikal rangka kaku : 1.
Rangka melintang sejajar
2.
Rangka pembungkus
3.
Rangka melintang dua arah
4.
Rangka pada grid polygon
Perbedaan gambar denah membuat penerapan sistem-sistem struktur menjadi berbagai jenis pola grid, diantaranya: 1.
Rangka melintang sejajar
a. Pada grid persegi tipikal b. Pada grid persegi dengan grid interior offset c. Pada grid radial d. Pada grid lengkung e. Pada dua sumbu 2.
Rangka luar
a. Rangka luar dengan rangka inti melintang b. Rangka luar dan dalam pada grid persegi c. Rangka dua arah : grid persegi 3.
Rangka pada grid polygon ; bentuk kompleks bersifat hamper oganik
Kapasitas beban rangka rangka sangat bergantung pada kekuatan balok dan kolom individual: kapasitasnya menurun sebanding dengan kenaikan tinggi lantai dan jarak antarkolom. 4.
Struktur Dinding Balok : Sistem Trus Interpasial dan Staggered Struktur ini merupakan struktur dengan balok-balok setinggi satu lantai yang membentang pada arah pendek bangunan. Balok dan dinding ini bisa berupa rangka baja atau beton, atau dapat pula berupa dinding masif. a.
Sistem trus interpasial
Rangka digunakan pada lantai antara serta mendukung bagian atas dan bagian bawah plat lantai. Ruang bebas yang tercipta pada lantai antara sangat menguntungkan untuk jenis bangunan tertentu yang memerlukan fleksibilitas dalam perencanaan. b.
Staggered Strukstur ini lebih kuat disbanding struktur interspasial. Di sini rangka
digunakan pada setiap lantai, dan disusun menurut pola berselang-seling. Dengan membuat rangka berselang-seling pada suatu lantai dengan lantai lainnya, dapat dihasilkan ruang bebas yang cuup besar, sedangkan plat lantai digunakan untuk membentang separuh dari jarak rangka tersebut. Plat-plat lantai ini menumpu pada bagian atas salah satu rangka dan menggantung pada bagian bawah lantai di atasnya. Sistem ini menghemat 40 % bahan baja dibandingkan dengan rangka kaku konvensional untuk bangunan tinggi dan memerlukan lebih sedikit sambungan lapangan karena prinsip membuat rangka yang berselang-seling. Sistem ini telah diterapkan pada bangunan dengan ketinggian sampai 30 lantai.
5. Sistem Bangunan Rangka-Dinding Geser
6. Sistem Bangunan Plat Rata 7. Bangunan Komposit
PENUTUP 3.1.
Kesimpulan
1. Perbandingan Sistem-Sistem Struktur Bangunan Tinggi 3.2.
Daftar Pustaka
