STRUKTUR BENTANG LEBAR & ME STRUKTUR SHELL (STRUKTUR CANGKANG)
DISUSUN OLEH:
ASTA JULIARMAN HATTA A. FITRIANI TENRIWALI MUHAMMAD SAFRIZAL
(D51112265) (D51112269) (D51112271)
PROGRAM STUDI TEKNIK ARSITEKTUR JURUSAN ARSITEKTUR
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2014
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Definisi
struktur
dalam
konteks
hubungannya
dengan
bangunan adalah sebagai sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaannya dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah (Scodek,1998). Terdapat lima golongan bentuk struktur (Sutrisno, 1983), yaitu struktur massa, struktur rangka, struktur permukaan bidang ( struktur lipatan dan cangkang), struktur kabel danboimorfik. Bentuk struktur permukaan bidang yang merupakan struktur cangkang atau shell, di alam dapat ditemukan pada bentuk perisai dari tumbuhtumbuthan maupun binatang, meskipun bentuknya tipis, tapi kuat dan kokoh. Seperti kulit labu yang kering, kulit telur, kulit kerang dan tempurung kepala kita. Ciri-ciri dari perisai yang kokoh adalah bentuknya
yang
lengkung
dan
berbahan
keras
dan
padat.
Pengertian ini oleh manusia diwujudkan sebagai struktur cangkang. Pernyataan dari pengertian alam tersebut menjadi suatu struktur buatan
manusia.
membatasinya,
Meskipun
abad
demi
terdapat
abad
ikatan-ikatan
manusia
akhirnya
yang mampu
melonggarkan batasan tersebut seiring dengan kemajuan teknologi. Karenanya pada masa kini bentuk yang dihasilkan dalam struktur cangkang masih harus berbentuk geometrik yang dapat dimengerti dan diterjemahkan dalam kemampuan matematis untuk dapat dilaksanakan. persamaan
Pada
antara
dasarnya fungsi,
bentuk-bentuk
material,
dan
struktur
hukum-hukum
adalah statis.
Cangkang pada umumnya menerima beban merata yang dan dapat menutup ruangan besar dibandingkan denga tipisnya pelat cangkang tadi. Oleh karena itu struktur cangkang paling baik digunakan pada bangunan dengan bentang besar tanpa pembagian pada interior 1
seperti stadion, stasiun, pasar, masjid exibition hall, dang bangunan bentang besar lainnya B. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Struktur Cangkang (Shell)? 2. Bagaimana perkembangan struktur shell? 3. Bagaimana cara kerja pembebanan dan penyaluran momen dan gaya-ga dalam Struktur Cangkang (Shell)? 4. Apa saja contoh-contoh dari bangunan Struktur Cangkang (Shell)? C. Tujuan 1. Mahasiswa dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan Struktur Cangkang (Shell) 2. Mahasiswa mengetahui bagaimana perkembangan struktur shell. 3. Mahasiswa dapat mengetahui aplikasi penggunaan Struktur Cangkang (Shell) pada bagnunan 4. Mahasiswa dapat mengetahui contoh-contoh dari bangunan Struktur Cangkang (Shell) yang ada saat ini
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Struktur Cangkang
2
Struktur Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta
mempunyai
permukaan
lengkung. Permukaan
cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari 1. Kurva yang diputar terhadap 1 sumbu (misalnya, permukaan bola, elips, kerucut, dan parabola), 2. Permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva
bidang
di
atas
kurva
bidang
lainnya,
(misalnya
permukaan bola eliptik dan silindris) 3. Permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan 2 ujung segmen garis pada 2 kurva bidang (misalnya permukaan bentuk hiperbolik parabolid dan konoid) 4. Dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang sudah disebutkan di atas. Bentuk cangkang tidak harus selalu memenuhi persamaan matematis sederhana. Segala bentuk cangkang mungkin saja digunakan untuk suatu struktur. Bagaimanapun, tinjauan konstruksional mungkin akan membatasi hal ini. Beban-beban yang bekerja pada cangkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser, tarik, dan tekan pada arah dalam bidang (in-plane) permukaan tersebut.Tipisnya permukaan cangkang menyebabkan tidak adanya tahan Momen yang berarti Struktur cangkang tipis khusunya cocok digunakan untuk memikul beban merata pada atap gedung. Struktur ini tidak cocok untuk memikul beban terpusat. Struktur cangkang selalu memerlukan penggunaan cincin tarik pada tumpuannya. Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban dalam bidang (terutama dengan cara tarik dan tekan), struktur cangkang dapat
3
sangat tipis dan mempunyai bentang yang relatif besar. Perbandingan bentang tebal sebesar 400 – 500 saja digunakan (misalnya tebal 3 in. (8 cm) mungkin saja digunakan untuk kubah yang berbentang 100 sampai 125 ft (30 sampai 38 m). Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif baru dikembangkan, misalnya beton bertulang yang didesain khusus untuk membuat permukaan cangkang. Bentukbentuk 3 dimensional lain, misalnya kubah pasangan (bata), mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan struktur yang hanya memikul tegangan dalam bidang karena, pada struktur tebal seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan. Bentuk 3 dimensional juga dibuat dari batang-batang kaku dan pendek. Struktur seperti ini pada hakikatnya adalah struktur cangkang karena
perilaku
strukturalnya
dapat
dikatakan
sama
dengan
permukaan cangkang menerus, hanya saja tegangannya tidak lagi menerus seperti pada permukaan cangkang, tetapi terpusat pada setiap batang. Struktur demikian baru pertama kali digunakan pada awal abad XIX. Kubah Schewedler, yang terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tak teratur, misalnya, diperkenalkan pertama kali oleh Schwedler di Berlin pada tahun 1863, pada saat ia mendesain kubah dengan bentang 132 ft (48 m). Struktur baru lainnya adalah menggunakan batang-batang yang diletakkan pada kurva yang dibentuk oleh garis membujur dan melintang dari suatu permukaan putar. Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara demikian. Untuk menghindari kesulitan konstruksi yang ditimbulkan dari penggunaan
batang-batang
yang
berbeda
dalam
membentuk
permukaan cangkang, kita dapat menggunakan cara-cara lain yang menggunakan batang-batang yang panjangnya sama. Salah satu diantaranya
adalahkubah
geodesik yang
diperkenalkan
oleh
Buckminster Fuller. Karena permukaan bola tidak dapat dibuat, maka 4
banyaknya pola berulang identik yang akan dipakai untuk membuat bagian dari permukaan bola itu akan terbatas. Icosohedron bola, misalnya,
terdiri
atas
20
segitiga
yang
dibentuk
dengan
menghubungkan lingkaran-lingkaran besar yang mengelilingi bola. Tinjauan geometris demikian inilah yang digunakan oleh Fuller. Kita harus berhati-hati dalam menggunakan cara seperti ini karena sifat strukturnya dapat membingungkan. Keuntungan struktural yang didapat tidak selalu lebih besar daripada bentuk kubah lainnya. Bentuk-bentuk lain yang bukan merupakan permukaan putaran juga dapat dibuat dengan menggunakan elemen-elemen batang. Beberapa di antaranya adalah atap barrel ber-rib dan atapLamella yang terbuat dari grid miring seperti pelengkung yang membentuk elemen-elemen diskrit. Bentuk yang disebut terakhir ini yang terbuat dari material kayu sangat banyak dijumpai, tetapi baja maupun beton bertulang juga dapat digunakan. Dengan sistem Lamella, kita dapat mempunyai bentangan yang sangat besar.
Cangkang (Shell) adalah salah satu bentuk dari jenis konstruksi yang luar biasa Kata 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 yang kaku dan tipissertamempunyai permukaan lengkung.
5
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 klasifikasi Surface Active System dimana gaya bekerja
dan
disalurkan
melalui
seluruh
bidang
permukaan.
6
Konsep dari struktur cangkang(shell) dapat dipahami seperti ilustrasi disamping ini:
1. 2. 3. 4. 5.
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 Shell Suatu struktur shell harus
mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai berikut : a. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or double curved). b. Harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya. c. Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan. Prinsip pembebanan dalam sebuah shell dapat dibagi:
1. Lokal, yang menentukan geometri dari permukaan segera di sekitar suatu titik.
7
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 yaitu Spherical Surface, Elliptical Surface, Parabolic Surface.
2. Transitional Surface (bidang geseran)
8
Adalah bidang yang diperoleh bila mana ujung–ujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transitional dibagi dua yaitu Cylindrical 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:
9
1.Shell silindrical (silinder) 2.Shell conical (kerucut) 3.Shell domical (dome) 4.Shell Torus 5.Shell Hyperbolic (hiperbola) 6.Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola) 7.Shell Elliptical paraboloid 8.Shell Conoid (Konoid) 9.Shell dengan bentuk bebas (Free form shell)
C. Berdasarkan penggolongan kedudukan kurva, shell dibagi atas:
10
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.
B. Perkembangan Struktur Shell
11
Meskipun struktur shell baru dikenal pada permulaan abad XX, tetapi 2000 tahun yang lalu yaitu zaman Romawi penggunaan bentuk-bentuk shell telah ditemukan. Kurang banyaknya dilaksanakan konstruksi dengan struktur shell karena : - Bahan yang dikenal belum dapat memikul tegangan tarik yang tinggi - Cara perhitungan yang cukup teliti untuk konstruksi ini belum ada. Arch dan vault merupakan contoh-contoh paling mula dari optimasi struktural pasangan bata. Tidak ada yang lebih baik yang pernah ditemukan, baik secara struktural atau estetis, untuk membentuk ruangan dengan bata dan batu. Vault dapat dianggap sebagai arch memanjang. Meskipun demikian, bila vault dibuat melengkung ke dua arah spereti gereja Gotik, ia akan mempunyai karakteristik ruang konstruksi shell. Dome adalah sperti arch, selain itu dome membentuk arch baik secara horizontal maupun vertikal. Dome Pantheen pada zaman Romawi hanya merupakan ekspresi yang kuat, sedang untuk bahan serta pengetahuan bentuk statika(mekanika) masih sangat sederhana. Dengan adanya sifat-sifat kekakuan strukturil pada bentuk-bentuk permukaan lengkung dari suatu benda tipis atau membran, memberi kemungkinan baru untuk memakai dan mengembangkan prinsip-prinsip tersebut sebagai salah satu metode pemecahan sistem struktur berbentang besar, dengan berprinsip pada teori membran sebagai dasar perhitungan. Bentuk tiga dimensional lain, juga dapat dibuat dari batang- batang kaku dan pendek telah diperkenalkan pada tahun 1863. Kubah schwender di Berlin, yang terdiri dari jaringan-jaringan batang bersendi tidak teratur dengan bentang 48 m. Selanjutnya kubah geodesik yang diperkenalkan Buckminster yang menggunakan batang-batang yang sama panjangnya.
C. Material Struktur Shell
12
Material struktur shell terdiri dari metrial dengan karakteristik yang sudah dapat diketahui dan didefenisikan dengan baik, misalnya tentang ketahanannya terhadap gaya-gaya tarik, geser, tekan, momen lentur, kekuatan-kekuatannya bata dan lain-lain sehingga untuk meningkatkan efektifitas struktural dari materi tersebut, dapat ditentukan metode-metode yang tepat untuk diterapkan. Pada dasarnya material untuk sistem struktur shell terdiri dari: (1) Beton Baja Beton sebagai adukan semen PC, batu kerikil dan air, membentuk material monolit untuk menjadi struktur yang dapat tahan gaya tarik dan tekan, berkat tulangan baja didalamnya yang mempunyai sifat homogen dan isotop. Dengan cetakan yang beraneka ragam dapat dibuat beton dengan bentuk apapun. Proses pembuatan beton memakan waktu yang relatif lama dan dalam pelaksanaan di lapangan pembangunan diperlukan pengawasan dan pengujian yang teliti. (2) Baja Baja adalah bahan yang diperlukan sekali, baik sebagai struktur utama maupun sebagai pendukung tambaha dalam beton tulang. Bahan tersebut sebagai penganti homogenitas dan isotropi yang tidak terdapat dalam beton, dengan memasukannya di dalam balok atau plat pada tempatnya yang diperlukan. Bahan baja dibuat dalam bermacam-macam campuran mineral untuk memenuhi kekuatan yang dikehendaki dalam bentuk balok berprofil, platplat baja dari yang tipis hingga yang tebal berupa plat datar halus, bergelombang dan dengan permukaaan kasar (antislip). (3) Plastik Penggunaan plastik sebagai bahan untuk struktur bangunan, masih belum banyak digunakan, Ahli plastik mempertimbangkan keuntungan plastik dibanding dengan penggunaan bahan lain. Perkembangan pesat sekali dan akan tiba waktunya keberhasilan penyelidikan dan percobaan tersebut. Beberapa arsitek mengambil langkah-langkah dibiang industri dan desain aesthetics dan bntuk-bentuk art yang indah seperti desain furniture dan bentuk shell yang terbuat dari plastik.
13
Kemugkinan struktur permukaan shell yang terbuat dari plastik dapat dilihat pada gambar 3. (4) Kayu Kayu untuk bahan konstruksi dikenal sejak dulu, karena bisa ditemukan dimanapun, beragam jenisnya dan mudah diolah. Dengan kemajuan teknologi, keawetan dan kekuatan kayu dapat ditingkatkan, dengan cara sambngan yang kokoh,penemuan perekat, dan pengolahan bentuk dan mesin pengeringan. Kayu dapat digunakan sebagai konstruksi papan direkat dan untuk struktur permukaan bidang (shell) , yaitu konstruksi lamela. Dari lembaranlembaran kayu yang tipis dapat dibuat kayu berlapis tiga atau banyak. Tetapi kayu bukan homogen dan bukan bahan isotop. Keuntungannya adalah daya tahan vibrsi suara dan gaya tahan terhadap bebagai macam gas atau bahan-bahan kimia. Selain itu sifat kayu yang alami juga sebagai penghias interior. (5) Aluminium Aluminium mempunyai berat sendiri yangringan dan tahan terhadap korosi. Untuk suatu struktur, dimana diinginkan berat sendiri yang ringan dan beban sentris ada pada titik pendukung barulah bahan ini sesuai. Dalam struktur ruangdalam bentang besar.
BAB III
14
TEORI DAN ANALISIS A. Teori Dan Analisis Struktur Cangkang 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: a. Gaya-gaya reaktif pada perbatasan kulit kerang harus sama dan berlawanan dengan gaya-gaya membran pada perbatasan yang ditimbulkan oleh beban b. 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 deisebabkan 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.
15
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.
16
1. Struktur Shell Menurut Cara Pembentukannya Struktur shell juga bisa digolongkan menurut cara pembentukannya. Struktur shell putara ( rotasi) dibentuk dengan memutar satu garis lengkung terhadap suatu sumbu yang sebidang dengannya. Struktur shell translasional dibentuk dengan menggerakkan suatu garis lengkung terhadap garis lengkung lainnya. Namun penggolongan berdasarkan cara pembentukannya tidak banyak menujukkan perilaku struktur dan tidak begitu bermanfaat. Perilau setiap struktur selaput translasional umumnya berlainan, misalnya paraboloid/ellips dan hiperbolik memiliki karakteristik pemikul beban yang berlainan walaupun dibentuk dengan cara yang sama. Demikian halnya dengan struktur silinder juga merupakan bentuk khusus dari shell putaran. Pembahasan terpisah dari shell silinder karna selain
banyak
dipakai
dan
struktur
permukaan
ini
bisa
dikembangkan/dibuka. 2. Perilaku Struktur Shell 17
Perilaku (behavior) struktur shell yang ideal adalah memikul beban hanya dengan gaya-gaya membran atau sebidang dan menyebarkan gaya-gaya ini keseluruh bagian secara merata. Untuk konstruksi busur (arch), keadaan ini akan tercapai bila bentuknya seperti untaian kabel yang dibebani. Untuk struktur shell, persyaratan ini tidak berlaku mutlak. Struktur shell memikul beban terutama dengan gaya-gaya membran jika kondisi tumpuan tepat. Bebab atau kekakuan struktur shell yang sangat bervariasi akan menghasilkan momen lentur sebagai pemilkul beban atau pemulih kompabilitas. Luas daerah yang mengalami lentur bergantung pada geometri struktur. Struktur shell seperti kubah (dome) yang memiliki kelengkungan positif akan menyalurkan beban ke tumpuan terutama dengan gaya busur tekan jika struktur ditumpu di sepanjang tepinya. Gaya luar yang bekerja pada tepian shell akan diredam dengan cepat. Shell dengan lengkungan negatif memanfaatkan gaya geser sebidang sebagai mekanisme utama. Struktur shell dengan lengkungan tunggal memiliki perilaku seperti balok lengkung tepi-tepi memanjangnya tidak ditumpu. Respons struktur selaput dengan lengkungan negatif terhadap beban tepi umumnya berupa momen yang menyebar lebih jauh ke dalam shell daripada yang dialami oleh shell dengan lengkungan positif.
B. Stuktur Cangkang Bola 1. Aksi Membran Cara yang baik untuk mempelajari perilaku permukaan cangkang yang dibebani adalah memandangnya sebagai analogi dari membran, yaitu elemen permukaan yang sedemikian tipisnya hingga hanya gaya tarik yang timbul padanya. Gelembung sabun atau lembaran tipis dari karet adalah contoh-contoh membran. Membran yang memikul beban tegak
lurus
dari
permukaannya
akan
berdeformasi
secara
tiga
dimensional disertai terjadinya gaya tarik pada permukaan membran. Aksi
18
pikul bebannya serupa dengan yang ada pada sistem kabel menyilang. Yang penting adalah adanya dua kumpulan gaya internal pada permukaan membran yang mempunyai arah saling tegak lurus. Hal yang juga penting adalah adanya tegangan geser tangensial pada permukaan membran, yang juga berfungsi memikul beban. 2. Jenis-jenis Gaya pada Cangkang Bola Adanya kumpulan dua gaya Adanya dua kumpulan gaya pada arah yang saling tegak lurus di dalam permukaan cangkang menjadikan cangkang berprilaku seperti struktur plat dua arah. Gaya geser yang bekerja di antara jalur-jalur plat planar mempunyai kontribusi dalam memberikan kapasitas pikul beban plat. Hal yang sama terjadi juga pada struktur cangkang. Adanya dua karakteristik inilah, yaitu adanya gaya geser dan dua kumpulan gaya aksial, yang membedakan perilaku struktur cangkang dan perilaku struktur yang dibentuk dari pelengkung yang dirotasikan terhadap satu titik hingga didapat bentuk seperti cangkang. Variasi pola beban yang ada, bagaimanapun, harus merupakan transisi perlahan agar momen lentur tidak timbul. Diskontinuitas tajam pada pola beban (misalnya beban terpusat) dapat menyebabkan timbulnya momen lentur. Pada pelengkung beban seperti ini dapat menimbulkan tegangan lentur yang sangat besar, sedangkan pada cangkang, lentur dengan cepat akan dihilangkan dengan adanya aksi melingkar. Jadi, beban yang sembarang pada pelengkung, misalnya gangguan tepi yang diasosiasikan dengan tumpuan-tumpuannya, dapat menyebabkan timbulnya momen lentur di seluruh bagian pelengkung. Pada cangkang, hal ini dapat dilokalisasi. Cangkang adalah struktur yang unik. Cangkang dapat disebut bekeja secara funicular untuk banyak jenis beban yang berbeda meskipun bentiknya tidak benar-bebar funicular. Cangkang berbentuk segmen bola dapat juga memikul beban hanya dengan gaya-gaya dalam bidang. Dalam hal ini gaya melingkar akan terjadi, meskipun bebannya penuh, karena beban strukturnya tidak benar-benar funicular. Gaya meridional pada cangkang yang mengalami beban vertikal penuh adalah selalu gaya
19
tekan. Sedangkan gaya melingkar dapat berupa titik atau tekan, bergantung pada lokasi cangkang yang ditinjau. Pada cangkang setengah lingkaran, atau cangkang tinggi, ada kecenderungan pada jalur meridional bawah untuk berdeformasi ke arah luar. Jadi, jelas gaya-gaya melingkar yang terjadi adalah tarik. Di dekat puncak cangkang tersebut, jalur meridional cenderung berdeformasi ke dalam, yang berarti gaya melingkarnya adalah tekan. 3. Gaya Meritodinal pada Cangkang Bola Tegangan dan gaya internal pada cangkang aksisimetris yang dibebani
terbagi
rata
dapat
diperoleh
secara
mudah
dengan
menggunakan persamaan keseimbangan dasar. Sebagai contoh, kita akan menganalisis kubah secara rinci.
20
Perhatikan segmen kubah seperti terlihat pada gambar. Anggap bahwa struktur ini menerima beban mati yangberasal dari berat sendiri cangkang dan lapisan penutupnya. Apabila beban mati total tersebut kita sebut W dan gaya internal dalam bidang per-satuan panjang yang ada pada permukaan cangkang adalah N , maka tinjauan keseimbangan akan menghasilkan ekspresi sebagai berikut : FY = 0 : W = (Nφ sinΦ ) (2π ἀ) Dengan φ adalah sudut yang mendefinisiskan potongan cangkang dan ἀ adalah jari-jari kelengkungan sesaat di titik tersebut. Gaya Nφ pada cangkang adalah gaya tekan dalam bidang yang terjadi pada potongan horizontal yang didefinisikan dengan φ . Komponen vertikal dari gaya ini (dianggap merata pada keliling cangkang) adalah Nφ sinφ . Karena gaya Nφ dinyatakan sebagai gaya per-satuan panjang (misal lb/ft atau kN/m) di sepanjang potongan. Maka gaya total yang diasosiasikan dengan Nφ adalah keliling potongan (diberikan oleh 2 π ἀ ) dikalikan dengan Nφ sinφ ( atau, dengan kata lain, panjangtotal dikalikan dengan panjang gaya per satuan panjang menghasilkan gaya total). Gaya ke atas ini harus sama besar dengan gaya ke bawah yang ada, jadi W = Nφ sinφ (2 π ἀ ). Ekspresi ini dapat pula dinyatakan dengan jari-jari aktual bola dengan menggunakan hubungan ἀ = R sinφ . W = Nφ sin φ (2 π R sinφ ). Dengan demikian, kita peroleh : N= Apabila beban total yang bekerja ke bawah (W) ditentukan, maka gaya internal pada cangkang dapat diperoleh secara langsung. Karena gaya-gaya internal ini dinyatakan dalam gaya per satuan panjang, maka tegangan internal yang dinyatakan dalam gaya per satuan luas (misal lb/in2 atau kN/mm2) dapat diperoleh dengan membaginya dengan tebal cangkang. Jadi, = N / tL dengan L mempunyai satuan panjang dan N mempunyai satuan gaya per satuan panjang. Apabila beban per satuan luas
yang
bekerja
ke
bawah
pada
cangkang
disebut
,
maka
keseimbangan dalam arah vertikal akan menghasilkan :
21
FY = 0 : - (2 R sin )R d + N sin (2 R sin ) = 0 dengan 1 dan 2 mendefinisikan segmen cangkang yang ditinjau. Suku sebelah kiri adalah W. Untuk 1 = 0, maka : N = Ekspresi ini pada kenyataannya identik dengan N = W/2 R sin2 . Kedua ekspresi tersebut menunjukan gaya meridional yang ada pada potongan horizontal. 2 sin 2 pRW 2 1 cos 1 R 5 4. Gaya- Gaya Melingkar pada Cangkang Bola Gaya-gaya melingkar (hoop forces), yang biasa disebut N dan dinyatakan sebagai gaya petr satuan panjang dapat diperoleh dengan meninjau keseimbangan dalam arah transversal. Karena beban yang kita tinjau ini berarah ke bawah, bukan radial ke luar, maka ekspresi gay eksternal perlu disesuaikan. Komponen radial dari beban ke bawah dapat ditulis pr = cos . Jadi ekspresi yang menghubungkan gaya melingkar dan meridional adalah : cos = + atau N = r2 ( cos ) - N Untuk bola, r1 = r2 = R, dan mensibstitusikan ekspresi N , maka kita peroleh: N = R Ini adalah ekspresi sederhana untuk gaya melingkar yang dinyatakan dalam jari-jari bola (R) dan beban ke bawah ( ). 5. Distribusi Gaya Distribusi gaya melingkar dan meridional dapat diperoleh dengan memplot persamaan kedua gaya tersebut. Jelas terlihat bahwa gaya meridional selalu bersifat tekan, sementara gaya melingkar mengalami transisi pada sudut 51 49’ diukur dari garis vertikal. Potongan cangkang diatas batas ini selalu mengalami tekan, sedangkan di bawahnya dapat timbul tarik dalam arah melingkar. Tegangan-tegangan tersebut selalu relatif kecil. Sebagaimana yang terjadi pada struktur lain, momen eksternal pada setiap potongan harus dapat diimbangi oleh momen tahanan internal (dalam hal ini diberikan oleh kopel yang dibentuk antara gaya melingkar dan gaya cincin). Dengan cara demikian, kita dapat mempelajari distribusi tegangan melingkar tarik pada kubah. 6. Gaya Terpusat Alasan mengapa beban tersebut harus dihindari pada struktur cangkang dapat terlihat jelas dengan menganalisis gaya-gaya mridional
22
yang ditimbulkan oleh beban terpusat. Ekspresi umum yang telah kita peroleh sebelum ini adalah N = W/2 R sin2 dimana W adalah beban total berarah ke bawah. Untuk cangkang yang memikul beban terpusat P, ekspresi ini menjadi N = P/2 R sin2 . Apabila beban terpusat tersebut bekerja pada = 0 (puncak cangkang), maka tegangan tepat dibawah beban tersebut menjadi tak hingga. Jelas hal ini dapat menyebabkan keruntuhan apabila permukaan cangkang tidak dapat memberikan tahanan momen dan beban tersebut memeng benar-benar tidak dapat memberikan tahanan momen dan beban tersebut memang benar-benar terpusat. Dalam hal ini, sebaiknya beban terpusat dihindari pada struktur cangkang.
23
7. Kondisi Tumpuan : Cincin Tarik dan Tekan Tinjauan desain yang utama pada cangkang putar adalah masalah di tumpuannya atau tepi-tepinya. Sama halnya dengan penggunaan batang pengikat pada pelengkung (untuk menahan gaya horizontal), kita juga harus melakukan cara-cara khusus untuk mengatasi gaya tendangan horizontal yang diasosiasikan dengan gaya dalam bidang di tepi bawah cangkang. Pada kubah, misalnya, sistem penyokong melingkar perlu dilakukan. Alternatif lain adalah menggunakan cincin lingkaran, yang disebut cincin tarik, di dasar kubah sehingga dapat menahan komponen keluar dari gaya meridional. Karena gaya yang disebut terakhir ini selalu tekan, maka komponen horizontal selalu bearrah ke luar. Carena itulah cincin containment selalu mengalami gaya tarik. Seandainya pada puncak cangkang terdapat lubang, maka komponen gaya meridional di dasar cangkang akan berarah ke dalam sehingga gaya pada cincin adalah gaya tekan.
24
25
Cincin tarik berupa cincin planar yang menahan dorongan ke luar dari cangkang, jadi cincin ini mengalami tarik. Besar dorongan (tendangan) ke luar ini (per satuan panjang) adalah N cos . Gaya ini menyebabkan timbulnya gaya tarik pada cincin sebesar T = (N cos ) dengan adalah jarijari cincin planar. Cincin tarik harus dapat menyerap semua dorongan horizontal yang ada. Apabila terletak di atas tanah, harus ada fondasi menerus untuk meneruskan komponen gaya vertikal ke tanah. Alternatif lain, cincin dapat ditumpu pada elemen-elemen lain (misalnya kolom) yang hanya memukul berat vertikal. Namun penggunaan cincin tarik, akan menimbulkan juga momen lentur pada permukaan cangkang dimana terdapat pertemuan antara cangkang dan cincin. Momen lentur ini selalu diakibatkan oleh ketidakserasian deformasi yang terjadi diantara cincin dan cangkang. Deformasi melingkar pada cangkang dapat bersifat tekan. Sementara itu, deformasi balok cincin cenderung tidak sama dengan deformasi cangkang. Karena elemen-elemen tersebut harus digabungkan, maka cincin tepi membatasi gerakan bebas permukaan cangkang sehingga timbul momen di tepi cangkang. Seperti telah disebutkan di atas, momen ini dimatikan dengan cepat pada cangkang sehingga permukaan cangkang secara keseluruhan tidak terpengaruh. Secara ideal, tumpuannya tidak boleh menimbulkan momen lentur pada permukaan cangkang. Jadi, kondisi jepit harus dihindari. Tidak seperti pada pelengkung, adanya gaya melinghkar pada cangkang menyebabkan cangkang itu mengalami deformasi yang berarah ke luar bidang. Menahan deformasi ini dengan menggunakan hubungan sendi sama saja dengan memberikan gaya pada tepi cangkang, yang berarti juga menimbulkan momen lentur. Karena itulah tumpuan rol lebih disukai. Sayangnya, tumpuan demikian sulit dibuat pada struktur cangkang. Selain itu, perubahan sudut sedikit saja pada tumpuan itu dapat menimbulkan momen lentur meskipun masih lebih kecil daripada momen yang ditimbulkan dari penggunaan tumpuan sendi atau tumpuan jepit. Berdasarkan tinjauan kemudahan konstruksi, momen lentur (yang tidak besar) biasanya boleh saja terjadi di tepi cangkang dengan maksud supaya kondisi fondasi dan tepi cangkang mudah dilaksanakan. Cangkang diperkaku secara lokal (biasanya dengan cara menambah
26
ketebalan) di sekitar tepi, khususnya diperkuat terhadap lentur. Adanya masalah ketidakserasian deformasi mengharuskan kita mendesain denagn tujuan meminimumkan kondisi yang tidak diinginkan. Salah satu metode yang efektif adalah dengan cara pascatarik dalam mengontrol deformasi. Balok cincin yang biasanya mengalami tarik, misalnya, dapat diberi gaya pascatarik sedemikian rupa sehingga gaya tekan dapat timbul terlebih dahulu pada cincin. Gaya dorong ke luar dari cangkang kubah akan mengurangi gaya tekan. Apabila gaya pascatarik awal dikontrol dengan baik, maka deformasi cincin juga bisa dikontrol sehingga ketidakserasian dengan cangkang dapat diperkecil. Permukaan cangkang itu sendiri juga dapat diberi gaya pascatarik dalam arah melingkar untuk mengontrol deformasi dan gaya pada cangkang. 8. Tinjauan-Tinjauan Lain Banayk faktor yang harus ditinjau dalam mendesain cangkang selain yangtelah dibahas di atas. Salah satu faktor kritis itu adalah keharusan menjamin bahwa cangkang tidak akan mengalami tekuk. Seperti telah disebutkan, masalah ini adalah masalah kestabilan. Apabila kelengkungan permukaan cangkang relatif datar, maka dapt terjadi tekuk snap-through atau tekuk lokal. Sebagaimana yang terjadi pada kolom panjang, ketidakstabilan dapat terjadi pada taraf tegangan rendah. Hal ini dapt dicegah dengan menggunakan permukaan yang berkelengkungan tajam. Keharusan menggunakan berkelengkungan tajam ini tentu saja menyebabkan kita tidak dapat menggunakan cangkang berprofil rendah dan berbentang besar. Masalah ini juga terjadi pada cangkang yang terbuat dari elemen-elemen linear kaku. Masalah yang juga penting diperhatikan adlah cangkang harus mampu juga menahan beban-beban yang berarah tidak vertkal. Biasanya beban angin bukan merupakan masalah kritis dalam desain. Apabila ada beban tersebut, kita harus berhati-hati dalam mendesain kondisi tumpuan cangkang C. Cangkang Silindris
27
Perilaku bentuk-bentuk struktural yang didefinisikan oleh permukaanpermukaan
translasional
sangat
dipengaruhi
oleh
proporsi
relatif
cangkang dan kondisi tumpuan. Perhatikan permukaan silindris yang terletak diatas dinding yang umumnya disebut terowongan, dapat dipandang sebagai permukaan yang terdiri atas sederetan pelengkung sejajar asalkan dinding penumpu tersebut dapat memberikan reaksi yang diperlukan. Apabila permulaan itu kaku, maka permukaan tersebut juga dapat menunjukan aksi plat yang dibutuhkan dalam memikul beban tidak merata. Jenis yang sama juga akan terjadi apabila permukaan dipikul oleh balok yang sangat kaku. Balok ini pada gilirannya akan meneruskan beban ke tumpuannya secara melentur. Perilaku cangkang yang sangat pendek,
sangat
berbeda
dengan
perilaku
cangkang
yang
tekan
disebutkan di atas apabila pengaku ujung transversal digunakan. Beban permukaan dapat diteruskan secara langsung ke pengaku-pengaku ujung secara aksi plat longitudinal. Pada cangkang yang panjang dibandingkan dengan bentang trsnsversalnya ada aksi yang sangat berbeda dengan cangkang pendek, khususnya apabila balok tepi tidak digunakan, atau apabila digunakan, balok tersebut sangat fleksibel. Perlu diingat bahwa setiap balok tepi akan menjadi fleksibel apabila panjangnya bertambah. Dengan demikian, cangkang silindris akan mulai cenderung berprilaku seperti pelengkung dalam arah transversal. Balok tepi fleksibel tidak dapat memberikan tahanan terhadap gaya tendangan. Sebagai akibatnya, tidak ada aksi seperti pelengkung pada arah ini. Hal ini apabila tidak ada balok tepi, tepi bebas longitudinal akan berdefleksi ke arah dalam, bukan ke luar, pada kondisi beban penuh. Oleh karena itu, harus ada jenis lain dari mekanisme pikul beban. Struktur seperti ini disebut cangkang barrel. Aksi utama pada cangkang demikian adalah dalam arah longitudinal, bukan transversal. Lentur longitudinal terjadi dan analog dengan yang terjadi pada balok sederhana atau plat lipat. Tegangan tekan pada arah longitudinal dapat terjadi di dekat pucak dari permukaan lengkung, dan tegangan tarik di bagian bawah. Analogi dengan struktur plat lipat akan
28
sangat berguna karena banyak prinsip desain yang sama. Pengkaku transversal, misalnya, sangat berguna dalam meningkatkan kapasitas pikul beban cangkang barrel. Jika semakin banyak pengkaku digunakan, atau apabila cangkang barrel yang ditinjau merupakan satu diantara deretan cangkang yang bersebelahan, maka perilaku seperti balok akan semakin nyata sehingga cara-cara analisis yang biasa dipakai pada balok dapat digunakan. Cangkang barrel yang panjangnya sekitar tiga kali atau lebih dari bentang transversalnya dapat menunjukan perilaku longitudinal dengan jelas. D. Cangkang Hiperbolik Paraboloid Permukaan ruled biasanya membutuhkan analisis yang sangat rumit. Pada umumnya, perilaku cangkang demikian dapat dipelajari dengan memandangnya sebagai kelengkungan yang dibentuk dari garis-garis lurus. Apabila kondisi tepi dapat memberikan tahanan, akan ada reaksi seperti pelengkung di daerah yang cembung, dan aksi seperti kabel di daerah yang cekung. Adanya gaya tekan atau tarik pada permukaan tersebut akan bergantung pada aksi yang ada. Apabila permukaan mempunyai kelengkungan kecil, maka aksi plat akan ada, yang berarti membutuhkan penampang yang lebih tebal. Apabila tepi cangkang tidak ditumpu, maka perilaku balok dapat terjadi. Permukaan ruled dapat saja dibuat dengan menggerakan dua ujung dari suatu garis lurus pada dua garis lurus sejajar, tetapi terpuntir. Bentuk ini dapat pula dipandang sebagai
permukaan
translasional
yang
dibentuk
dengan
cara
menggerakan parabola cekung pada parabola cembung. Struktur seperti ini menunjukan aksi seperti pelengkung pada arah kelengkungan cembung dan aksi seperti kabel pada arah cekung. Dengan demikian, medan tegangan pada plat adalah tarik pada satu arah dan tekan pada arah tegak lurusnya. Kedua arah ini membentuk sudut 450 dengan garis lurus pembentuk cangkang tersebut.
29
30
Contoh-contoh bangunan yang menerapkan sistem shell pada stuktur bangunannya Bentuk Struktur yang baik dan menyisakan banyak ruang didalamnya sehingga tidak memerlukan tiang penyangga pada bagian interior bangunan, struktur Shell banyak digunakan sebagai struktur pada bangunan publik. Beberapa contoh bangunan yang menggunakan struktur Shell adalah : 1. ROYAN MARKET HALL – PARIS
Tabel 1. Identitas Bangunan Market Hall Royan
Lokasi
Royan, Charante – Maritime, Poitou – charente, Perancis
Tahun Pembuatan
1955 – 1956
Jenis Bangunan
Market Hall
Fungsi Bangunan
sarana umum
Jenis Konstruksi
Concrete Shell
Arsitek
Louis Simon, Andre Morisseau dan Rene Sarger
31
Luas Bangunan
diameter 52.40 meter
2. CENTER OF NEW INDUSTRIES AND TECHNOLOGIES Center of New Industries and Technologies yang lebih dikenal sebagai CNIT ini terletak di Puteaux , Perancis , merupakan salah satu bangunan pertama yang dibangun di La Défense di Paris , Perancis. Memiliki bentuk seperti cangkang keong dan struktur Shell, bangunan ini memiliki bentang dan luasan yang lebar didalamnya.
Tabel 2. Identitas Bangunan Center of New Industries and Technologies Lokasi
La Défense di Paris , Puteaux Perancis
Tahun Pembuatan
1956 – 1958
Jenis Bangunan
Exhibition Center
Fungsi Bangunan
Convention Center
Jenis Konstruksi
Concrete Shell
Arsitek
Robert Edouard Camelot, Jean de Mailly, Bernard ZehrfussJean, Prouvé
Kontraktor
Nicolas Esquillan
Tinggi Langit – langit
+46 m (151′) diatas permukaan laut
32
Panjang Bangunan
218 m (715 kaki)
3. SDYNEY OPERA HOUSE Dibangun di kawasan Benellong Point diatas teluk Sydney yang dulunya difungsikan sebagai gudang penyimpanan kereta trem. oleh Jorn Utzon diubah menjadi suatu mahakarya yang indah dan dikenang sepanjang masa pada tahun 1957 untuk memenuhi ambisi pemerintah setempat. Luas Sydney Opera House adalah 1,8 hektar dan 2,2 hektar luas lahannya. Luas lantai yang dapat dipakai adalah 4,5 hektar. Panjang bangunan adalah 185 m dan lebar 120 meter.
Tabel 2. Identitas Bangunan Sdyney Opera House Lokasi
Benellong Point
Tahun Pembuatan
1957
Jenis Bangunan
Opera House
Fungsi Bangunan
Opera House
Jenis Konstruksi
Shell
Arsitek
Jorn Utzon
Kontraktor
-
33
Ketinggian atap
67 meter
Bentang Bangunan
185 m x 120 m
3. KRESGE AUDITORIUM Bangunan diberi nama dari funder pokoknya, Sebastian S. Kresge, pendiri Kresge Toko dan Yayasan Kresge. Auditorium ini merupakan suatu tempat dimana mahasiswa MIT dan fakultas dapat berkumpul untuk acara resmi, yang dimaksudkan untuk kapel pernikahan dan peringatan; hijau yang membentang antara dua bangunan, dalam tradisi-Amerika awal perencanaan perkotaan, adalah untuk melayani sebagai pengaturan untuk acara publik.
Tabel 3. Identitas Bangunan Auditorium Kresge Lokasi
Cambridge, Massachusetts
Tahun Pembuatan
1950 – 1955
Jenis Bangunan
School Auditorium
Jenis Konstruksi
Thin Shell Concrete Dome, Copper Roof
Arsitek
Eero Saarinen
Tinggi Langit – langit
50 kaki diatas permukaan laut
34
4. Church of San José Obrero Church of San José Obrero merupakan sebuah contoh konstruksi luar biasa, dua shell berbentuk hyperbolic paraboloid dengan pusat gaya berat terletak di bagian tengah bangunan dimana dua shell tersebut melayang ke atas. Pembangunan Church of San José Obrero diselesaikan pada tahun 1959. Dirancang oleh Félix Candela, Enrique de la Mora y Palomar, Fernando Lopéz Carmona, sebagai sebuah sarana ibadah yaitu gereja di Monterrey, Neuvo León, Mexico.
Tabel 4. Identitas Bangunan Church of San Jose Obrero Lokasi
Monterrey, Neuvo León, Mexico
Tahun Pembuatan
1959
Jenis Bangunan
Sarana Ibadah
Jenis Konstruksi
Concrete Shell
Arsitek
Félix Candela, Enrique de la Mora y Palomar, Fernando Lopéz Carmona
35
BAB IV TINJAUAN KASUS
Market Hall Royan, Prancis Bangunan ini dibangun pada tahun 1955 sampai tahun 1956 dan dirancang oleh Louis Simon, Andre Morisseau dan Rene Sarger, sebagai sebuah sarana umum di Royan, Charante – Maritime, Poitou – charente, Perancis. Sebagai sarana umum yang banyak dikunjungi orang dan menjadi perhatian, maka market hall ini dirancang dengan bentuk yang unik dan bisa menampung banyak orang dengan kegiatannya di dalam dan barang, tanpa terganggu oleh kolom kolom di dalam bangunan. Oleh karena itu perancangnya memilih struktur shell, karena dapat menghasilkan bentang yang luas, dan juga bentuk yang fleksibel. Bentuk dari market hall ini unik, karena bentuk bangunannya tidak sederhana. Bidang dasar dari bangunannya sendiri adalah lingkaran, dengan diameter 52.40 meter dan penutup shell yang seolah olah bergelombang. Bentuk shell yang bergelombang ini dihasilkan dari penggabungan segmen segmen shell menjadi satu. Bangunan ini tidak sepenuhnya tertutup, tetapi pada bagian atap bangunan ini terdapat beberapa lubang yang memungkinkan masuknya cahaya sebagai usaha untuk 36
mendapatkan pencahayaan alami . Bagian tengah dari gedung ini, yang merupakan titik tertinggi (crown) merupakantempat bertemunya segmen segmen shell. Ketebalan dari shellnya sendiri adalah kurang lebih 3 inchi, yang ditopang oleh 13 titik struktur yang saling berhubungan oleh tie member, sehingga masing masing segmen shell terhubung dengan kaku.
Gambar interior market hall, yang menunjukkan lubang cahaya pada atap bangunan
Gambar menunjukkan proses pembuatan market hall
Pembentukan permukaan atap Pada Royan Market Hall, Perancis pembentukan permukaan atapnya dapat dijelaskan sebagai berikut : Jika titik perpotongan dari parabola “P” dengan garis kosinus “C” digeserkan sepanjang garis C, dengan parabola “P” yang diatur dalam bentuk yang sedemikian rupa sehingga selalu melewati secara horisontal melalui titik asal o, bagian dari parabola diantara o dan M tertutup
37
sempurna dan oleh karena itu menghasilkan permukaan atap dari Royan Market Hall. Parabola “P” disebut sebagai generator permukaan dan garis kosinus “C” sebagai direktrik.
Gambar menunjukkan satu segmen shell
Atap dari Royan Market Hall secara keseluruhan dibentuk dari 13 bagian lengkung yang sama. Ketigabelas bagian tersebut disusun secara melingkar sehinggga membentuk suatu struktur atap yang menyerupai ombak-ombak. Ketigabelas bagian tersebut disatukan oleh adanya penebalan pada masingmasing tepi lengkung atap tersebut (pada bagian cekung atap/valley). Penebalan tersebut dteruskan ke bawah membentuk titik-titik dukung yang menyokong struktur atap. Titik dukung tersebut berjumlah 13 buah yang dihubungkan satu sama lain dengan sebuah tie member.
. Penggabungan 2 segmen shell menjadi satu.
38
Gambar. Potongan Royan Market Hall – menunjukkan penebalan pada beberapa sisi
Alur pembebanan Beban atap disalurkan melalui bagian tepi tiaptiap lengkung yang mengalami penebalan (bagian cekung atap/valley) yang kemudian disalurkan ke tiap-tiap titik dukung. Bagian yang mengalami penebalan ini menyalurkan beban dari setengah bagian lengkung atap yang ada di kiri dan kanannya.
39
Semua beban yang menimpa bangunan ini akan disalurkan ke tanah melalui penebalan penebalan.
Gambar menunjukkan penyaluran beban
Beban yang terbesar adalah pada bagian tengah, yaitu diantara crown dan perbatasan tiap segmen, untuk itulah pada bagian ini mengalami penebalan. Beban tersebut semakin berkurang ke arah titik dukung. Hal ini berarti bahwa gaya-gaya yang diakibatkan oleh tiap-tiap segmen disalurkan ke pondasai tanpa mengalami momen lentur. Berdasarkan analisa dari Jodicke dalam bukunya Shell Architecture , tentang kurva dasar pembentuk. Menganalisa kurva dasar pembentuk permukaan shell Royan Market Hall ini, mendapati bahwa kurva dasarnya bukanlah sebuah parabola dan mengisinya dengan ukuran ukuran dasar yang didapati dalam rancangan Royan market hall ini. Dari hasil analisa ini dapat dijelaskan bahwa dalam merancnag Royan market hall ini, sang arsitek tidak menggunakan bentuk bentuk geometris tertentu yang menganut rumus rumus paten.
40
Hal ini dapat menegaskan pendapat Siegel yang mengkalrifikasikan shell jenis ini, adalah shell jenis “free form” shell. Free form sendiri tidak berarti mengabaikan begitu saja disiplin bentuk geometris. Bentukan geometris ini dapat dijumpai dimanapun, bahkan bentuk bentuk alami di alam, misalnya bentuk kerang. Atap Royan market hall ini berbentuk seperti kerang laut dengan tepinya yang beromabk, diklarifikasikan ke dalam “free form”, karena penggambaran umumnya merupakan penemuan atau penciptaan yang bebas, yang hanya dipandu oleh dalil dalil mekanik. Disini bentuk geometris memiliki sebuah panduan, lebih daripada sebuah penonjolan fungsi.
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan Struktur Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang. B. Saran Dengan mempelajari struktur shell, maka seharusnya mahasiswa Arsitektur dapat menggunakan struktur shell dalam desain yang akan di buatnya kelak. Dan dalam merancang struktur shell kita tidak harus benar benar terikat oleh aturan aturan geometris tertentu, asalkan prinsip prinsip dasar geometris tersebut tidak sama sekali ditinggalkan sehingga bentuk yang didapatkan akan lebih fleksibel dan tidak kaku.
41
DAFTAR PUSTAKA
id.wikipedia.org/wiki/Stuktur_cangkang/ . Diakses 7 September 2014 ml.scribd.com/doc/206933974/Stuktur_Shell. Diakses 7 September 2014 www.structureae.net www.archinform.com Tarebbang, Zainal. 1999. Buku 2 Konstruksi Arsitektur
42
