Struktur Plat Lipat

Struktur Plat Lipat 2.4.a Pengertian Plat adalah struktur planar kaku yang secara khas terbuat dari material monolit yang tingginya lebih kecil dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Struktur plat lipat yaitu bentuk yang terjadi dari lipatan bidang-bidang datar dimana kekakuan dan kekuatannya terletak pada keseluruhan bentuk itu sendiri. Beban yang umum pada pelat mempunyai sifat banyak arah. Bentuk lipatan mempunyai kekuatan yang lebih dibandingkan dengan bentuk-bentuk yang datar dengan luas yang sama dan dari bahan yang sama pula. Pelat dapat ditumpu di seluruh tepinya atau hanya pada titik-titik tertentu (misalnya oleh kolom atau campuran antara tumpuan menerus dan titik). Kondisi tumpuan dapat sederhana atau jepit. Karakteristik suatu struktur bidang lipat adalah masing-masing

elemen plat berukuran relatif rata (merupakan sederetan elemen tipis yang saling dihubungkan sepanjang tepinya). Dengan membentuk lipatan-lipatan kaku pada suatu sistem struktur yang bekerja secara efisien untuk menyalurkan beban sehingga memungkinkan dicapainya bentang-bentang lebar di antara tumpuan-tumpuan yang direncanakan. Efisiensi dari struktur bidang lipat dicapai karena struktur tersebut bekerja sekaligus sebagai pelat datar (slab), balok (beam), dan rangka kaku (truss). 2.4.b Sejarah Kubah lipat rangka kompleks telah dibangun oleh para desainer Gothic-an, terutama di sepanjang pantai Baltik, Bohemia, dan Saxony. Para arsitek Muslim dari abad kelima belas yang digunakan juga prinsip kubah lipat. Aplikasi pertama dari pelat diprakarsai oleh Ehlers di Jerman. Di antara bangunan modern, pertama struktur plat lipat digunakan pada hanggar beton Freyssinent di Orly dan bunker batubara Jerman awal 1920-an. 2.5.c Konsep Selembar kertas tipis dan datar tidak dapat menahan beban sendiri.

Gambar 2.5.c.1 Dasar-dasar struktur lipatan Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 186

Gambar 2.5.c.2 Dasar-dasar struktur lipatan Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 186

Ketika selembar kertas tipis terletak di antara dua benda, kertas tersebut akan membungkuk karena ia memiliki kekuatan yang cukup untuk membawa beratnya sendiri.

Gambar 2.5.c.3 Analogi kertas Sumber: archipress-ub.blogspot.com

Bentuk lipatan mempunyai kekakuan yang lebih dibandingkan dengan bentuk-bentuk yang datar dengan luas yang sama dan dari bahan yang sama pula. Hal ini karena momen energia yang didapat dari bentuk lipatan akan jauh lebih besar daripada momen energia yang didapat dari bidang datar. Jika sepotong kertas yang sama dilipat berkali kali, maka lipatan kertas tersebut mampu menumpu seratus kali lipat dari beratnya sendiri. Dengan terbentuknya lipatan ini, gaya-gaya akibat berat sendiri dan gaya-gaya luar dapat ditahan oleh bentuk itu sendiri.

Gambar 2.5.c.4 Lipatan Sumber: archipress-ub.blogspot.com

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

Gambar 2.5.c.5 Lipatan Sumber: archipress-ub.blogspot.com

Bentuk yang terjadi dari lipatan bidang-bidang datar dimana kekakuan dan kekuatannya terletak pada keseluruhan bentuk itu sendiri. Kekuatan dan kekakuan lebih besar jika dilipat atau dibentangkan sehingga dapat meningkatkan kedalaman dan momen inersia. 2.5.d Jenis-Jenis a.

Menurut jenisnya, struktur plat lipat dapat dibedakan menjadi 3 jenis yang

dikembangkan dari bentuk dasar, antara lain: 

Bentuk prismatis ialah bentuk yang terdiri dari bidang-bidang datar bersudut siku-siku dan bidang-bidang yang melintang tegak lurus pada kedua belah sisi ujung bidang datar bersudut siku-siku tersebut.

Gambar 2.5.d.a.1 Bentuk dasar struktur lipatan prismatis Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 193



Bentuk piramidal ialah bentuk yang terdiri dari bidang-bidang datar berbentuk segi tiga.

Gambar 2.5.d.a.2 Bentuk dasar struktur lipatan piramidal

Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 193



Bentuk semiprismatis ialah bentuk yang terjadi dari gabungan kedua bentuk di atas.

Gambar 2.5.d.a.3 Bentuk dasar struktur lipatan semiprismatis Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 193

Keuntungan dan kerugian dari bentuk konstruksi lipatan adalah sebagai berikut: Segi konstruksinya adalah sebagai bidang vertikal, yang dapat menggantikan kolom-kolom dan sekaligus menjadi bearing wall. 

b. Jenis struktur plat lipat berdasarkan konstruksinya, antara lain: Plat lipat dua segmen Komponen dasar dari struktur plat lipat terdiri dari: plat miring, plat tepi yang digunakan

untuk menguatkan plat yang lebar, pengaku untuk membawa beban ke penyangga dan menyatukan plat, serta kolom untuk menyangga struktur.

Gambar 2.5.d.b.1 Plat lipat dua segmen Sumber: Benjamin, B.S, Structures for Architect,



Plat lipat tiga segmen Pengaku terakhirnya berupa rangka yang lebih kaku daripada balok penopang bagian dalam.

Kekuatan dari reaksi plat di atas rangka kaku tersebut akan cukup besar dan di kolom luar tidak akan diseimbangkan oleh daya tolak dari plat yang berdekatan. Ukuran rangka dapat dikurangi dengan menggunakan tali baja antara ujung kolom.

Gambar 2.5.d.b.2 Plat lipat tiga segmen Sumber: Structures for Architect, Benjamin, B. S



Plat lipat kubah Plat lipat kubah merupakan jenis plat lipat yang memiliki bentuk kubah.

Gambar 2.5.d.b.3 Folded Plate Dome Sumber: Structures for Architect, Benjamin, B. S

Gambar 2.5.d.b.4 Folded Plate Dome Sumber: Structures for Architect, Benjamin, B. S



Folded Plate Arch Folded plate Arch merupakan folded plate dengan bentuk yang melengkung seperti busur.

Gambar. 2.5.d.b.5 Folded Plate Arch Sumber: Structures for Architect, Benjamin, B. S

Gambar 2.5.d.b.6 Folded Plate Arch Structures Sumber: Structures for Architect, Benjamin, B. S



Bentuk Z Masing-masing unit di atas mempunyai satu plat miring yang lebar dan dua plat tepi yang

diatur dengan jarak antar unit dengan jendela. Bentuk ini disebut Z shell dan sama dengan louver yang digunakan untuk ventilasi jendela. Bentuk Z ini adalah bentuk struktur yang kurang efisien karena tidak menerus dan kedalaman efektifnya lebih kecil daripada kedalaman vertikalnya.

Gambar 2.5.d.b.7 Bentuk Z Sumber: www.ketchum.org



Dinding yang menerus dengan Plat Pada struktur ini , dinding merupakan konstruksi beton yang miring. Dinding didesain

menerus dengan plat atap. Kolom tidak dibutuhkan di pertemuan tiap-tiap panel dinding karena dinding ditahan di ujung atas.

Gambar 2.5.d.b.8 Dinding yang menerus dengan plat Sumber: www.ketchum.org



Kanopi

Bentuk ini digunakan untuk kanopi kecil di main entrance bangunan. Struktur ini mempunyai empat segmen. Pengaku struktur diletakkan tersembunyi di permukaan atas sehingga tidak terlihat dan plat (shell) akan muncul untuk menutup kolom vertikal. Di dinding bangunan harus terdapat pengaku struktur tersembunyi di konstruksi dinding.

Gambar 2.5.d.b.9 Kanopi Sumber: www.ketchum.org



Plat lipat yang meruncing ke ujung (Tapered Folded Plate) Struktur ini dibentuk oleh elemen-elemen runcing. Berat plat di tengah bentang merupakan

dimensi kritis untuk kekuatan tekukan. Struktur ini tidak efisien dan tidak cocok untuk bentang lebar karena memiliki kelebihan beban untuk bentang lebar.

Gambar 2.5.d.b.10 Tapered Folded Plate Sumber: www.ketchum.org



Plat lipat penyangga tepi (Edge Supported Folded Plate) Plat tepi dapat dikurangi dan struktur atap dapat dibuat terlihat sangat tipis jika plat tepi

ditopang oleh rangkaian kolom. Struktur ini cocok digunakan untuk bangunan dengan estetika tinggi dengan desain atap yang tipis.

Gambar 2.5.d.b.11 Edge Supported Folded Plate Sumber: www.ketchum.org



Plat lipat kuda-kuda Terdapat ikatan horizontal melintang di sisi lebar, di tepi bangunan. Hal ini memungkinkan

folded plate digunakan pada bentang lebar dengan pertimbangan struktural yang matang.

Gambar 2.5.d.b.12 Folded Plate Truss Sumber: www.ketchum.org



Rangka kaku folded plate Sebuah lengkung dengan segmen lurus biasanya disebut rangka kaku. Struktur ini tidak

efisien untuk bentuk kurva lengkung karena momen tekuk lebih besar.

Gambar 2.5.d.b.13 Rangka kaku folded plate Sumber: www.ketchum.org

c. Apabila meninjau plat dengan memperhatikan berbagai jenis plat memberikan momen dan gaya geser internal yang mengimbangi momen dan geser eksternal, dapat dibedakan menjadi antara lain:



Plat di atas kolom Plat dapat dianalisis sebagai grid-grid menerus.

Gambar2.5.d.c.1 Plat bujursangkar yang ditumpu sederhana pada empat kolom. Sumber : Daniel L. Schodek. Struktur. 1998. Hal 403

Pada gambar di atas, plat ditumpu sederhana yang terletak di atas kolom-kolom dan dapat dilihat bentuk terdefleksinya bahwa kelengkungan plat akan lebih besar di jalur plat yang semakin dekat dengan tepi-tepi bebas plat. Hal ini menunjukkan bahwa momen internal yang timbul pada plat untuk mengimbangi momen eksternal akibat beban akan lebih besar di tepi-tepi plat dibandingkan dengan yang di tengah. Karena plat tersebut berubah bentuk dengan kelengkungan ganda akibat beban, maka jelas bahwa momen yang timbul mempunyai banyak arah, bukan hanya satu arah seperti yang biasanya terjadi pada elemen berlengkungan tunggal (balok).

Plat harus memberikan momen tahanan total yang sama dengn balok analogi. Apabila plat didesain, jelas bahwa penggunaan plat tidak selalu memberikan penghematan material dibandingkan dengan balok analogi. Bagaimana pun, balok analogi pada umumnya lebih tinggi daripada plat. Keuntungan nyata dari penggunaan plat dua arah dalam hal penghematan material, juga keuntungan kondisi tumpuan. 

Plat yang Ditumpu Sederhana di Tepi-tepi Menerus Mencari reaksi plat tidak mudah dilakukan, dengan meninjau bagaimana plat itu

berdefleksi, dapat dilihat bahwa reaksi tidak terdistribusi secara merata, tetapi maksimum di tengah masing-masing tumpuan, dan semakin kecil pada bagian pojoknya.

Gambar 2.5.d.c.2 Reaksi Plat. Sumber : Daniel L. Schodek. Struktur. 1998. Hal 406

Ada hal yang perlu diperhatikan yaitu pojok plat cenderung terangkat ke atas apabila plat dibebani vertikal ke bawah. Apabila plat ditahan dari aksi ke atas, tentu harus ada gaya reaksi terpusat di pojok-pojok. Jumlah total reaksi ke atas tidak merata dan reaksi terpusat ke bawah di pojok-pojok harus sama dengan beban vertikal total pada plat – fakta yang jelas harus terpenuhi berdasarkan tinjauan keseimbangan. Pada plat yang terletak di atas tumpuan menerus, momen yang diasosiasikan dengan reaksi harus lebih kecil daripada yang diasosiakan dengan reaksi terpusat karena persentase reaksi yang lebih besar terdapat di bagian yang semakin dekat dengan pusat momen. Plat yang ditumpu menerus jauh lebih dikehendaki dibandingkan dengan plat yang ditumpu hanya di keempat pojoknya. Apabila tumpuan gabungan tersebut digunakan, maka aksi dua arah akan semakin jelas terjadi. 

Plat dengan Tumpuan Tepi Jepit Menerus

Gambar 2.5.d.c.3 Plat yang Ditumpu Jepit secara Menerus Sumber : Daniel L. Schodek. Struktur. 1998. Hal 407

Dengan tumpuan tepi berupa jepit, momen-momen pada plat menjadi lebih berkurang. Hal inilah yang menguntungkan dari penggunaan tumpuan jepit pada plat. Variasi dari plat yang telah dibahas di atas, tetapi sekarang ditumpu oleh balok menerus di mana balok-balok itu ditumpu oleh kolom-kolom. Ini adalah jenis struktur yang banyak digunakan pada gedung. Apabila balok itu sangat kaku, kondisi tumpuan plat semakin mendekati situasi tumpuan tepi menerus, termasuk juga momen-momen yang terjadi pada plat. Sebaliknya, apabila balok itu sangat fleksibel, perilaku plat lebih mendekati perilaku yang ditunjukkan oleh kolom-kolom di keempat pojoknya. Pada keadaan demikian, momen plat akan lebih besar dibandingkan dengan keadaan sebelumnya. Jadi, jelas bahwa kekakuan relatif balok tepi sangat mempengaruhi besar momen yang timbul pada plat. 

Proporsi Bentang (Bay): Efek terhadap Momen

Gambar: Deformasi pada Plat Segiempat yang Ditumpu Menerus di Seluruh Tepinya Sumber : Daniel L. Schodek. Struktur. 1998. Hal 409

Pada kurva defleksi plat tersebut, hanya jalur plat dalam arah pendek saja yang mengalami kelengkungan besar. Jalur longitudinal hampir tidak berdeformasi, dan hanya bertranslasi ke bawah sebagai satu kesatuan. Implikasinya, hanya jalur pada arah pendek yang memberikan tahanan momen internal dan berpartisipasi dalam memikul beban. Jalur pada bentang panjang hampir tidak memikul beban sama sekali. Semakin persegi panjang ukuran plat, akan semakin bersifat satu arah, bukan dua arah. Dalam keadaan demikian, plat itu seolah-olah hanya ditumpu di sepanjang tepi-tepi panjang sejajar. Sebagai akibatnya, keuntungan dari aksi dua arah tidak dapat diperoleh. 

Efek Gaya Geser Daerah pada plat yang menahan gaya geser eksternal dapat diperoleh dengan meninjau garis

keruntuhan geser potensial. Suatu plat beton bertulang, misalnya, cenderung untuk gagal seperti berikut:

Gambar Gaya Geser pada Plat Sumber : Daniel Schodek. Struktur. 1998. Hal 411

Dengan demikian, daerah pada plat yang dapat memberikan tahanan terhadap keruntuhan pons adalah permukaan retak. Kerutuhan pons merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan, terutama pada plat tipis, juga plat yang ditumpu di atas kolom kecil. Penggunaan plat tebal dan atau kolom berukuran besar [atau kolom dengan kepala kolom (kapital)] dapat mengurangi tegangan geser yang terjadi pada plat. 2.5.e Sistem Pembebanan dan Gaya

Pada bidang lipat, beban akan disalurkan melewati bidang sehingga beban akan jatuh pada titik lipatan kebawah. Maka dari itu akan lebih efektif bila tumpuan diletakan pada bagian lipatan bawah.

Dalam satu bidang datar semua gaya yang bekerja diuraikan menjadi: Gaya sejajar bidang dan gaya tegak lurus bidang. Gaya sejajar bidang akan lebih kuat untuk dipikul bidang tersebut daripada jika gaya dengan besar yang sama tersebut bekerja tegak lurus.

Gambar 2.5.f.1 Struktur lipatan sederhana dan pembebanan bidang dengan gaya tegak lurus Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 188

Selain itu bidang datar lebih mudah jatuh dibanding dengan bentuk lipatan. Hal ini disebutkan tidak adanya titik kumpul penahan gaya dan setiap titik menjadi penahan gaya dan momen.

Gambar 2.5.f.2 Struktur lipatan sederhana dan pembebanan bidang dengan titik kumpul Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 188

Jika gaya tersebut bekerja pada lipatan, maka akan terjadi sebagai berikut: Gaya dengan arah memanjang akan dipikul oleh bidang datar dari lipatan: Gaya dengan arah melintang, yang diuraikan menjadi dua gaya di mana masing-masing besarnya lebih kecil daripada gaya arah melintang tersebut.

Gambar 2.5.f.3 Pembebanan struktur lipatan dengan gaya melintang dan memanjang Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 189

Untuk gaya P yang bekerja pada tengah-tengah bidang, gaya diuraikan menjadi: gaya sejajar bidang dan gaya tegak lurus. Sedangkan untuk gaya P yang bekerja pada rusuk-rusuk lipatan (garis lipatan) akan diuraikan sejajar pada masing-masing bidang datar yang berselisihan itu.

Gambar 2.5.f.4 Pembebanan struktur lipatan Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 189

Besarnya kemiringan bidang datar dari lipatan ini menentukan pula besarnya uraian dari gaya yang bekerja. Dari uraian gaya P tersebut ternyata bidang lipatan akan lebih kuat memikul gaya-gaya, baik yang arah melintang maupun memanjang daripada bidang datar. Karena gaya P yang diuraikan dengan arah sejajar bidang akan dipikul bidang itu sendiri, maka beban P yang harus dipikul oleh konstruksi jadi kecil. Untuk menjaga perubahan bentuk lipatan, maka perlu untuk mempertahankan jarak h dan b serta tebal d.

Gambar 2.5.f.5 Pembebanan struktur lipatan

Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 190

Gaya P yang bekerja pada perubahan besar pada jarak b dan h. Karena itu rusuk-rusuk (A), (B), (C), harus dipegang dan ditahan dengan jalan: tumpuan dipegang teguh, atau rusuk merupakan sesuatu yang kaku. Jadi di sini dapat diterangkan, bahwa yang sebenarnya menahan gaya-gaya adalah tiap-tiap bidang, sedangkan rusuk-rusuk berfungsi sebagai pemegang dan pengaku bidang. Bidang lipatan ini ada kemungkinan akan dapat melentur, tergantung kepada panjang L.


Gambar 2.5.f.7 Gaya dan momen pada struktur lipatan Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 191

Pada gambar di atas, untuk harga h dan b panjang L harus ditentukan supaya tak terjadi lenturan tersebut.

Pada tempat-tempat mencapai panjang L tersebut, diadakan bidang pengaku yang menahan terjadinya lenturan.


Pada gambar di atas, momen lentur yang terjadi ini adalah akibat beban merata pada lipatan atau akibat berat sendiri. Besarnya momen yang terjadi tergantung dari besarnya sudut. Makin besar sudutnya makin besar momen yang terjadi. Menurut pengalaman, sudut yang paling efektif adalah sudut 45°.

Gambar 2.5.f.9 Gaya dan momen pada struktur lipatan Sumber: R. Sutrisno. Bentuk Struktur Bangunan dalam Arsitektur Modern. 1982. Hal 191

2.5.f Sistem Stabilisasi Pada dasarnya ada dua jenis sistem permukaan lipat, antara lain:  

Permukaan polyhedral: mereka membentuk permukaan unit spasial dasar dua dimensi. Benar permukaan terlipat: mereka membentuk unit permukaan dasar tiga dimensi. Struktur plat lipat dapat diatur dari titik pandang sebagai berikut juga menunjukkan.

Gambar 2.5.f.1 Sistem Struktur Plat Lipat Sumber: Wolfgang Schueller. Horizontal Span Building. 1983. Hal 368 

Geometri Jenis lipatan: pesawat atau melengkung, persegi panjang, segitiga, pentagonal, dll dengan tepi lurus atau lengkung. Pengaturan Fold: paralel, dua arah, tiga arah, radial, melingkar, atau kombinasi. Lipat penampang: V, W, M, Z, tipe U, bentuk Northlight (atap melihat-gigi), seluler, simulasi shell (polyhedral) dan jauh lebih modifikasi.



Konstruksi Struktur plat: padat, bingkai, datar, lengkung, segitiga, terikat, bergelombang, komposit, dan lain-lain. Susunan lipatan: parallel, circumferential, komponen cetakan, dan operasi lipat.



Perilaku struktural: balok, lengkungan, bingkai, permukaan, kubah, kerang berbagai bentuk (misalnya, kubah, paraboloids hiperbolik), berpotongan bentuk, dan lain-lain. Beberapa contoh struktur plat lipat dalam mengekspresikan potensial formal tak terbatas

prinsip. Berbagai bentuk plat lipat merupakan salah balok, lempeng, atau seluruh ruang.

Gambar 2.5.f.2 Struktur Plat Lipat Sumber: Wolfgang Schueller. Horizontal Span Building. 1983. Hal 368 Ada hal yang menarik untuk mencatat perubahan perilaku struktural dalam sistem dilipatpiring yang diberikan, karena jumlah lipatan meningkat ke titik di mana struktur menjadi setara dengan balok shell tunggal-kelengkungan. Di sini hanya lebih umum permukaan lipat prismatik dengan segitiga dan trapesium penampang yang ditelusuri. Karakteristik khas plat lipat diidentifikasi dan harus dirujuk ke dalam pembahasan berikut.

Gambar 2.5.f.3 Perilaku struktural permukaan dengan lipat paralel Sumber: Wolfgang Schueller. Horizontal Span Building. 1983. Hal 372 Sebuah struktur atap pelat lipat dapat dibentuk dengan hanya satu Unit tunggal pelat lipat , atau dapat terdiri dari sistem multi - bay . Memvisualisasikan struktur pelat lipat sebagai sistem balok miring bersandar satu sama lain. Balok ini miring yang dibawa oleh dukungan melintang seperti ruang, dinding, dan sebagainya, di lokasi yang dekat dengan tujuan mereka . Untuk mengembangkan pemahaman tentang perilaku struktural pelat dilipat , aksi beban contoh dipecahkan menjadi komponen tegak lurus dan sejajar dengan piring . Komponen gaya normal menyebabkan piring untuk menanggapi sebagai satu arah slab dengan dukungan sepanjang garis lipat . Interaksi slab dan tindakan balok diselidiki , dari sudut pandang geometris . Tulang rusuk di kayu palang beton sangat erat spasi bahwa perilaku utamanya adalah tindakan berkasnya, lempengan perilaku tegak lurus terhadap joistsis begitu kecil yang biasanya hanya suhu memperkuat diperlukan. 2.5.g Material

Struktur pelat lipat dapat dibuat dari hampir semua jenis material. Salah satu material yang banyak digunakan untuk plat lipat adalah beton bertulang. Material ini paling baik digunakan karena dapat dengan mudah dibuat. Material lain yang sering digunakan adalah baja, plastik, dan kayu, dan karton. 2.5.h Kelemahan dan Kelebihan Kelemahan struktur plat lipat antara lain:

• • •

Jika bentang terlalu lebar maka akan melendut. Memungkinkan talang kantong bila terdapat salah perancangan. Penggunaan material lebih banyak.

•

Mampu menahan bentuk sendiri.

•

Mampu menahan beban luar. Kekurangan struktur plat lipat, yaitu:

•

Bidang lipat sekaligus dapat menjadi kolom dan bearing wall.

Struktur Plat Lipat

Recommend Documents