Elemen Struktur

Pada Bab sebelumnya berkaitan dengan Struktur Bangunan, adalah rangkaian elemen yang menjadi satu kesatuan sebagai penyalur beban pada suatu bangunan dari dalam tanah hingga ke bagian atas bangunan.
Pada Bab berikutnya kita akan sajikan tentang Elemen-elen Struktur.

A. Klasifikasi Elemen Struktur

1. Berdasarkan Geometri dan Bentuk Dasar
2. Berdasarkan karakteristik kekakuan elemen
3. Berdasarkan susunan elemen
4. Berdasarkan material pembentuk


1. Berdasarkan geometri dan bentuk dasarnya : 

• Elemen garis adalah klasifikasi elemen yang ramping dan panjang dengan potongan melintangnya lebih kecil dibandingkan ukuran panjangnya. Elemen garis dibedakan atas garis lurus dan garis lengkung. 
•  Elemen permukaan adalah elemen yang ketebalannya lebih kecil dari pada ukuran panjang nya.Elemen permukaan dapat berupa datar atau lengkung.Elemen lengkung bisa berupa lengkung tunggal atau lengkung ganda.

2. Berdasarkan karakteristik kekakuan elemen :

• Elemen kaku, biasanya sebagai elemen (batang) yang tidak mengalami perubahan bentuk yang cukup besar apabila mengalami gaya (tekanan) akibat beban-beban tertentu. 
• Elemen tidak kaku atau fleksibel: elemen yang mempunyai kecenderungan berubah menjadi bentuk tertentu pada suatu kondisi pembebanan,misalnya kabel..Struktur fleksibel akan mempertahankan keutuhan fisik nya meskipun bentuknya berubah-ubah. 

 3. Berdasarkan susunan elemen :

• System satu arah, dengan mekanime transfer beban dari struktur untuk menyalurkan ketanah merupakan aksi satu arah saja.Sebuah balok yang terbentang pada dua titik tumpuan adalh contoh system satu arah. 
• System dua arah dengan system bersilang yang terletak diantara dua titik tumpuan dan tidak terletak diatas garis yang sama

 4. Berdasarkan material pembentuknya :

• Struktur kayu : struktur bangunan yang terbuat dari kayu.
• Struktur baja : struktur bangunan yang terbuat dari baja.
• Struktur beton : struktur bangunan yang terbuat dari beton.

B. Jenis Elemen Struktur

1. Balok dan Kolom
Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas elemen kaku vertikal adalah struktur yang umum dijumpai.
Elemen horizontal (balok) sering disebut sebagai elemen lentur, yaitu memikul beban yang bekerja secara transversal dari panjangnya dan mentransfer beban tersebut ke kolom vertikal yang menumpunya.

Balok adalah bagian dari struktural sebuah bangunan yang kaku dan dirancang untuk menanggung dan mentransfer beban menuju elemen-elemen kolom penopang.
  Fungsi balok : mengikat kolom supaya bersatu padu mempertahankan bentuk dan posisi semula apabila terjadi pergerakan


Kolom dibebani beban secara aksial oleh balok, kemudian mentransfer beban tersebut ke tanah. Kolom yang memikul balok tidak melentur ataupun melendut karena kolom pada umumnya mengalami gaya aksial tekan saja.

batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok.
Fungsi kolom : struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan berat beban yang ditopang bangunan (manusia dan barang), serta hembusan angin Beban yang ditopang kolom bangunan dimulai dari atap sebuah bangunan, lalu didistribusikan ke permukaan tanah dibawahnya.

2. Rangka
Rangka mempunyai aksi struktural yang berbeda dengan jenis balok-tiang, karena adanya titik hubung kaku antara elemen vertikal dan elemen horisontal. Kekakuan titik hubung ini memberikan banyak kestabilan terhadap gaya lateral. Kekakuan titik hubung adalah salah satu dari berbagi jenis hubungan yang ada di antara berbagai elemen struktur. Pada sistem rangka, baik balok maupun kolom akan melentur sebagai akibat adanya aksi beban pada struktur.

 Berfungsi untuk meneruskan beban vetikal maupun beban horizontal , baik berupa beban atap, beban manusia dan barang, maupun beban gempa dan angin ke tanah.

 Berdasarkan materialnya, rangka dibedakan :
  Rangka Baja
  Rangka Beton Bertulang
  Rangka kayu
  Rangka Bambu

 3. Rangka Batang
Struktur rangka batang adalah struktur yang terdiri dari kumpulan elemen batang yang disambung untuk membentuk suatu geometri tertentu sedemikian sehingga apabila diberi beban pada titik buhul (titik pertemuan antar batang) maka struktur tersebut akan menyalurkan beban ke tumpuan melalui gaya aksial (tarik atau tekan) pada batangbatangnya. Titik buhul dimodelkan berperilaku sebagai sambungan pin (engsel) sehingga tidak bisa menahan atau menyalurkan momen ke batang yang lain.

Terdiri dari:
 A. konstruksi rangka batang tunggal : mempunyai pola bentuk dengan setiap batang atau setiap segitiga penyusunnya mempunyai kedudukan yang setingkat.

  B. konstruksi rangka batang ganda : mempunyai pola bentuk dengan setiap batang atau setiap segitiga penyusunnya dua tingkat kedudukan atau konstruksinya terdiri atas dua buah kesatuan konstruksi yang setara.

  C. Konstruksi rangka batang tersusun : mempunyai pola bentuk dengan kedudukan batang atau segitiga penyusunnya ada perbedaan tingkatan ( konstruksi anak dan konstruksi induk)

Pengertian Struktur Rangka batang:
Struktur rangka batang adalah struktur yang terdiri dari kumpulan elemen batang yang disambung untuk membentuk suatu geometri tertentu sedemikian sehingga apabila diberi beban pada titik buhul (titik pertemuan antar batang) maka struktur tersebut akan menyalurkan beban ke tumpuan melalui gaya aksial (tarik atau tekan) pada batangbatangnya. Titik buhul dimodelkan berperilaku sebagai sambungan pin (engsel) sehingga tidak bisa menahan atau menyalurkan momen ke batang yang lain.

 4. Pelengkung
Pelengkung adalah struktur yang dibentuk oleh elemen garis yang melengkung dan membentang di antara dua titik.
Pada umumnya terdiri atas potonganpotongan kecil yang mempertahankan posisinya akibat adanya tekanan dari beban.
contoh jembatan pelengkung seperti terlihat pada Gambar dibawah. Contoh lain adalah pada bangunan-bangunan modern, atau dinamakan pelengkung kaku (rigid arch).

5. Dinding dan Pelat
Dinding dan pelat datar adalah struktur kaku pembentuk permukaan.
Dinding pemikul beban biasanya dapat memikul baik beban arah vertikal maupun beban lateral (gempa, angin dan lain-lain).

Pelat datar biasanya digunakan secara horisontal dan memikul beban sebagai lentur, dan meneruskannya ke tumpuan. Struktur pelat biasanya terbuat dari beton bertulang atau baja.

 6. Cangkang Silindrikal dan Terowongan
Cangkang contohnya adalah struktur pelat-satu-kelengkungan. Cangkang mempunyai bentang longitudinal dan lengkungannya tegak lurus terhadap diameter bentang. Cangkang dibuat dari material kaku (misalnya beton bertulang atau baja).

Gedung Teater Keong Mas di Taman Mini Indinesia contong bentuk Struktur Cangkang

Terowongan berbeda dengan cangkang, yaitu struktur berkelengkungan tunggal yang membentang secara transversal. Terowongan dapat dipandang sebagai pelengkung menerus.

 7. Kubah dan Cangkang Bola Kubah sangat efisien digunakan pada suatu bangunan dengan bentang besar. Tingkat kesulitan perhitungan lebih rumit.

8. Kabel Kabel adalah elemen struktur fleksibel. Bentuknya sangat tergantung pada besar dan perilaku beban yang bekerja padanya. Kabel dapat digunakan pada bentang yang panjang. Biasanya digunakan pada jembatan yang memikul dek jalan raya deserta lalu lintas di atasnya. Sebagai contoh, dii negara Indonesia sudah dibangun beberapa jembatan kabel.

Keuntungan struktur kabel :
  Ekonomis untuk menutup permukaan luas
  Ringan
  Daya tahan besar terhadap gaya tarik
  Memberikan efisiensi ruang lebih besar
  Aman terhadap api
  Kabel menyesuaikan diri pada kondisi keseimbangan baru saat terjadi penurunan penopang
  Cocok untuk bangunan bersifat permanen

 Kelemahan struktur kabel :  Pembebanan yang berbahaya yaitu saat getaran.

 9. Membran, Tenda dan Jaring

Membran adalah lembaran tipis dan fleksibel. Tenda biasanya dibuat dari permukaan membran. Bentuk yang sederhana maupun kompleks dapat dibuat dengan menggunakan membran-membran.

Jaring adalah permukaan 3D yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang. Jaring mempunyai analogi dengan kulit membran. Dengan memungkinkan adanya lubang saringan untuk variasi sesuai keperluan, maka sangat banyak bentuk permukaan yang dapat diperoleh. Salah satu keuntungan penggunaannya yaitu penempatan kabel dapat mencegah atap dari getaran akibat tekanan dan isapan angin. Selain itu, gaya tarik umumnya dapat diberikan pada kabel dengan alat jacking sehingga seluruh permukaan dapat mempunyai tahanan terhadap getaran pada atap.

Tenda Raksasa  di Nabawi Madinah