Download - C2325UNIT5
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 1
UNIT 5 SISTEM STRUKTUR
FUNIKULAR / FUNIKULUS
(GERBANG DAN KEKUBAH)
OBJEKTIF AM : Memahami definisi Sistem Struktur
Gerbang dan Kekubah ,contoh, sebaran beban,
kestabilan serta analisis reka bentuk bangunan.
OBJEKTIF KHUSUS : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:
Menyatakan definisi Sistem Struktur Gerbang.dan Kekubah
Menerangkan contoh Sistem Struktur Gerbang dan Kekubah
daripada alam semula jadi.
Menerangkan sebaran beban bagi Sistem Struktur Gerbang.dan
Kekubah
Melakarkan kestabilan bagi Sistem Struktur Gerbang.dan
Kekubah
Menerangkan mengenai analisis rekabentuk struktur bangunan .
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 2
5.0 Pengenalan
Anda telah pun mengetahui sistem struktur kerangka dalam unit yang lepas. Di
unit ini pula anda akan diperkenalkan kepada sistem stuktur funikular atau
funikulus. Dari perkataan Latin Funis untuk tali dan perkataan Greek Poly untuk
banyak dan gonia untuk sudut. Funikulur adalah struktur form-active yang
menerima beban dan menghasilkan tegasan tegangan dan mampatan.
Kabel adalah satu contoh funikular, dimana kabel terdiri daripada gabungan
kekuatan keluli yang tinggi mutunya,serta kecekapan tegangan mudah
membuatkan kabel keluli suatu elemen struktur yang cukup sesuai untuk
merentang jarak jauh.
Gerbang dan kekubah adalah satu contoh struktur mampatan. Sebelum kita
mempelajari Struktur Gerbang dan Kekubah dengan lebih luas lagi, cuba
bayangkan bentuk gerbang yang terdiri daripada gerbang batu pasir dan tapak
kaki manusia, manakala bentuk kekubah yang terdiri daripada bentuk gua atau
paruh burung.
Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, maka bolehlah kita
mempelajari tiap- tiap tajuk mengenai Sistem Gerbang dan Kekubah dan
keistimewaan setiap bentuk Gerbang dan Kekubah ini.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 3
5.1 Definisi dan contoh dari alam semula jadi
Sebelum kita mempelajari Sistem Gerbang , kita perlulah mengetahui definisi
struktur tersebut.Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, cuba
bayangkan pula contoh dari alam yang berhubung kait dengannya.
5.1.1 Sistem Struktur Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada
penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami
lenturan yang minimum.
DALAM SISTEM GERBANG, CONTOH YANG
BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI
ADALAH TERDIRI DARIPADA GERBANG BATU PASIR DAN
TAPAK KAKI MANUSIA
Rajah 5.1.1.1 Rajah 5.1.1.2
Gerbang batupasir. Tapak kaki manusia
Gerbang ini merentang 278
kaki dan mempunyai
ketinggian 309 kaki.
Ketebalan gerbang bertambah
ke bahagian dasarnya. Terdapat
gerbang di bahagian ini.
Ini memberi kestabilan kepada
gerbang tersebut.
Otot-otot dan urat menahan
gerbang dari mengembang
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 4
5.1.2 Struktur Kekubah
Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban
dengan cara tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan
melalui satu satah lengkung yang berterusan.
Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh
berat dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.
DALAM SISTEM KEKUBAH, CONTOH YANG
BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI
ADALAH TERDIRI DARIPADA GUA DAN PARUH BURUNG
Rajah 5.1.2.1 Gua
Rajah 5.1.2.2 Paruh Burung
Terhasil oleh hakisan
.Kekubah ini boleh disamakan
dengan satu siri gerbang,yang
distabilkan oleh jisim yang
banyak.
Cara penyebaran bebannya
adalah sama dengan struktur
cengkerang,.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 5
AKTIVITI 5.1
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.1-1
Berikan definisi Sistem Struktur Gerbang?
SOALAN 5.1-2
.Terangkan beserta lakaran DUA contoh dari alam semula jadi yang boleh dihubungkaitkan
dengan Sistem Struktur Gerbang.
SOALAN 5.1-3
Apakah daya yang dialami oleh gerbang di bawah tindakan beban?
SOALAN 5.1-4
Berikan definisi Sistem struktur Kekubah?
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 6
MAKLUM BALAS 5.1
SOALAN 5.1-1
Definisi Sistem Struktur Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui
bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
SOALAN 5.1-2
Gerbang batu pasir
Gerbang ini merentang 278 kaki dan mempunyai ketinggian 309 kaki.Ketebalan gerbang
bertambah ke bahagian dasarnya.Ini memberi kestabilan kepada gerbang tersebut.
Tapak kaki manusia
Terdapat gerbang di bahagian ini.Otot-otot dan urat menahan gerbang dari mengembang.
SOALAN 5.1-3
Daya mampatan
SOALAN 5.1-4
Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara tindakan gerbang
kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah lengkung yang berterusan.Ia
mengalami tegasan mampatan dan lenturan di bawah tindakan beban.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 7
5.2 Sebaran beban
Beban boleh diagihkan ke atas sesuatu struktur dengan berbagai- bagai cara.Mari kita
lihat bagaimana Sistem Struktur Gerbang mengagihkan beban.
5.2.1 Gerbang
GERBANG RAJAH
Rajah 5.2.1.1 menunjukkan
bahagian-bahagian yang terdapat
pada gerbang dan sebaran beban
dalam gerbang tersebut
Untuk menghasilkan struktur
gerbang yang berkesan di mana
lenturan adalah minimum,garisan
tegasan yang berterusan diperlukan
didalam gerbang
Unsur kecil bagi gerbang tradisional
disusun untuk membentuk
lengkungan yang menghasilkan
tegasan mampatan
Keberkesanan gerbang ditentukan
oleh geometri bentuk lengkungnya .
Ini boleh didapati dari contoh
dibawah.
Rajah 5.2.1.1
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 8
GERBANG
(a) Lengkung parabola
Rajah 5.2.1.2 menunjukkan
pemberat yang mendatar dan
selanjar digantung pada titik-titik
yang sama jaraknya secara mendatar
daripada suatu kabel yang
tergantung bebas, kabel ini akan
membentuk lengkung parabola.
(b) Lengkung katenari
Rajah 5.2.1.3 menunjukkan
pemberat-pemberat digantung pada
jarak yang sama di sepanjang kabel
tersebut,
Kabel ini akan membentuk lengkung
katenari.
Dalam lengkungan ini, beban adalah
disebarkan secara seragam di
sepanjang kabel.
(c) Gerbang katenari yang
disongsangkan.
Rajah 5.2.1.4 menunjukkan
lengkung katenari yang di
songsangkan untuk membentuk
gerbang.
Garisan tegasan yang dihasilkan
oleh beban sekata terletak di dalam
gerbang
RAJAH
Rajah 5.2.1.2
Lengkung parabola
Rajah 5.2.1.3
Lengkung katenari
Rajah 5.2.1.4
Gerbang katenari
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 9
5.2.2 Kekubah
KEKUBAH RAJAH
Sebaran beban di dalam kekubah
bolehlah disamakan dengan sebaran
beban dalam:
Rajah 5.2.2.1menunjukkan satu siri
gerbang-gerbang yang
memindahkan daya-daya melalui
tindakan gerbang.
Rajah 5.2.2.2 menunjukkan tembok
galas.
Kekubah yang dibentuk oleh siri
gerbang-gerbang yang saling
berkaitan ini mesti mengatasi daya
dalaman yang dihasilkan oleh
beban hidup dan beban mati.
Tujahan yang dihasilkan dalam
sistem ini juga mesti diatasi.
Rajah 5.2.2.3 menunjukkan
kekubah mengalami tujahan
selanjar pada bahagian dasar yang
memerlukan jisim besar yang
selanjar untuk mengelakkan dasar
daripada mengembang.
Jisim ini selalu dilanjutkan pada ke
bahagian dalam kekubah.
Rajah 5.2.2.1
Rajah 5.2.2.2
Rajah 5.2.2.3
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 10
AKTIVITI 5.2
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.2-1
Keberkesanan gerbang boleh didapati dari bentuk lengkung berikut, terangkan beserta lakaran
lengkung parabola dan lengkung katenari.
SOALAN 5.2.2
Terangkan sebaran beban dalam gerbang bersiri dan sebaran beban dalam kekubah.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 11
MAKLUM BALAS 5.2
SOALAN 5.2-1
Lengkung parabola
Jika pemberat yang mendatar dan selanjar digantung pada titik-titik yang sama jaraknya
secara mendatar daripada suatu kabel yang tergantung bebas, kabel ini akan membentuk
lengkung parabola.
Lengkung katenari
Jika pemberat-pemberat digantung pada jarak yang sama di sepanjang kabel tersebut,
Kabel ini akan membentuk lengkung katenari.
Dalam lengkungan ini, beban adalah disebarkan secara seragam di sepanjang kabel.
SOALAN 5.2-2
Rajah menunjukkan bahagian-bahagian yang terdapat pada gerbang dan sebaran beban dalam
gerbang tersebut
Sebaran beban di dalam kekubah bolehlah disamakan dengan sebaran beban dalam:
Satu siri gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.
Tembok galas.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 12
5.3 Kestabilan
Sistem struktur selalunya kekurangan kestabilan sisi. Daya-daya sisi seperti angin dan
gempa bumi mengakibatkan kegagalan struktur kecuali jika struktur ini mempunyai
penghalang daro daya-daya tersebut.
5.3.1 Kestabilan Gerbang
STRUKTUR GERBANG RAJAH
Rajah 5.3.1.1 menunjukkan
Gerbang mendapat
kestabilan dengan
penambahan bahan sagang
agar menghalang gerbang
dari kembang.
Rajah 5.3.1.2 menunjukan
gerbang memerlukan rod
ikatan jika tiada jisim di
bahagian garisan tumpuan.
Gerbang stabil dalam
bentuk segitiga geometri
gerbang.
Rajah 5.3.1.1
Rajah 5.3.1.2
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 13
STRUKTUR GERBANG
Rajah 5.3.1.3 menunjukkan
susunan gerbang secara
bersiri, kestabilan sisi
diperolehi dengan cara
ikatan pepenjuru dan sistem
lamela.
RAJAH
Rajah 5.3.1.3
5.3.2 Kestabilan Kekubah
STRUKTUR KEKUBAH RAJAH
Rajah 5.3.2.1 menunjukkan
Kekubah boleh distabilkan dengan
menambah jisim besar yang
selanjar untuk mengelakkan dasar
kekubah daripada mengembang.
Rajah 5.3.2.1
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 14
AKTIVITI 5.3
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.3-1
Terangkan kestabilan bagi Struktur Gerbang.
SOALAN 5.3-2
Terangkan serta lakarkan kestabilan dalam susunan struktur gerbang secara bersiri.
SOALAN 5.3-3
Terangkan dan lakarkan cara kekubah mengatasi daya pada bahagian dasar.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 15
MAKLUM BALAS 5.3
SOALAN 5.3-1
Gerbang mendapat kestabilan dengan penambahan bahan sagang agar menghalang gerbang
dari kembang.
Gerbang memerlukan rod ikatan jika tiada jisim di bahagian garisan tumpuan.
Gerbang stabil dalam bentuk segitiga geometri gerbang.
SOALAN 5.3-2
Dalam susunan gerbang secara bersiri, kestabilan sisi diperolehi dengan cara ikatan pepenjuru
dan sistem lamela.
SOALAN 5.3-3
Sagang pada bahagian dasar.
Dasar kekubah mengalami tujahan selanjar. Untuk mengelakkan daripada kembang, jisim yang
besar yang dilanjutkan kebahagian dalam kekubah diperlukan. Jisim begini juga dapat
menghalang kekubah daripada pecah di bahagian rusuk.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 16
5.4 Analisis Rekabentuk
STRUKTUR GERBANG RAJAH
Rajah 5.4.1 menunjukkan satu
contoh gerbang menyerupai katenari
berpemberat.
Gerbang besar setinggi 360 kaki
tinggi dibina daripada bahan konkrit
bertetulang yang disalut dengan
keluli tahan karat.
Gerbang mempunyai keratan lintang
tigasegi yang lompomg dan
berukuran 17 kaki lebar di bahagian
puncak dan membesar 57 kaki di
bahagian dasar.
Jisim yang semakin bertambah di
bahagian dasar mengatasi daya
tujahan yang dihasilkan oleh
gerbang.
Rajah 5.4.2 menunjukkan gereja
Goth yang memaparkan senireka
gerbang yang mengkagumkan.
Tupang lengkung memindahkan
tujahan dari siling ke kubah kepada
sagang.
Rajah 5.4.1
Jefferson Memorial
Arch.St.Louis.Saarinen.1965
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 17
STRUKTUR GERBANG
Sistem lengkung ini dinamakan
sebagai sagang lintang.
Garisan tegasan dari kekubah
kepada tanah tetap berada dalam
jisim sagang.
Kestabilan didapati melalui berat
sagang yang cukup untuk menahan
tujahan daripada tupang lengkung.
Bentuk hiasan berukir yang terdapat
di atas sagang bertindak bukan
sahaja sebagai hiasan tetapi juga
untuk menambahkan jisim bagi
kestabilan sagang.
RAJAH
Rajah 5.4.2
Rheims Cathededral
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 18
STRUKTUR KEKUBAH
Rajah 5.4.3 menunjukkan
penggunaan kekubah bata untuk
menutupi ruang empatsegi yang
besar.
Ruang tengah berukuran 265 x 83
kaki ditutupi oleh tiga kekubah
berongga lipat yang menyebarkan
beban kepada lapan titik sangga.
Kekubah-kekubah tersebut dapat
menghasilkan pencahayaan kepada
ruang tengah daripada semua sisi.
Pelan menunjukkan bahawa tujahan
daripada tiga kekubah utama
diselesaikan oleh tembok galas yang
berat yang diletakkan bertentangan
dengan dewan tengah.
Kekubah berongga lipat hemisfera
yang merentang 76 kaki diletakkan
di atas tembok ini untuk
menghasilkan 6 ruang sampingan.
RAJAH
Pelan
Rajah 5.4.3
Basilica Of Constantine.Rome.
310 – 313
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 19
STRUKTUR KEKUBAH
Rajah 5.4.4 menunjukkan contoh
kekubah yang digunakan di zaman
moden.
Kekubah dibuat daripada konkrit
bertetulang menutupi bahagian
tengah gereja dan disangga oleh
tiang dan balak.
Tujahan selanjar oleh kekubah
diatasi oleh rasuk siling yang rata
yang menutupi bahagian tepi gereja.
Siling jenis coffered dapat
mengurangkan berat bumbung dan
menghasilkan corak siling yang
menarik.
Pencahayaan didapati melalui
pembukaan semulajadi yang
terdapat di antara tiang-tiang dari
bahagian luar.
RAJAH
Rajah 5.4.4
S Antonius.Basel.Moser.1926
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 20
AKTIVITI 5.4
UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
SOALAN 5.4-1
Lakarkan Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965
SOALAN 5.4-2
Lakarkan Basilica Of Constantine.Rome.310 – 313 AD
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 21
MAKLUM BALAS 5.4
SOALAN 5.4-1
Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965
SOALAN 5.4-2
Basilica Of Constantine.Rome.310 – 313 AD
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 22
PENILAIAN KENDIRI
Anda telah menghampiri kejayaan.
SOALAN 1
Struktur Funikular/Funikulus adalah struktur yang berada dalam keadaan tegangan dan
mampatan.Gerbang dan Kekubah adalah dua contoh bagi struktur tersebut.
a) Berikan definisi Gerbang dan Kekubah.
b) Terangkan beserta lakaran sebaran beban bagi Gerbang.
SOALAN 2
Sebaran beban bagi Kekubah adalah sama dengan sebaran beban bagi Gerbang bersiri.Dari
kenyataan di atas,terangkan serta lakarkan persamaan bagi kedua–dua sistem struktur tersebut.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 23
MAKLUMBALAS
SOALAN 1
Definisi Gerbang
Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada
penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.
Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami
lenturan yang minimum.
Definisi Kekubah
Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara
tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah
lengkung yang berterusan.
Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini.
Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh berat
dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.
SOALAN 2
Sebaran beban bagi Gerbang dan Kekubah
Gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.
Kekubah yang dibentuk oleh siri gerbang-gerbang yang saling berkaitan ini mesti
mengatasi daya dalaman yang dihasilkan oleh beban hidup dan beban mati.
Tujahan yang dihasilkan dalam sistem ini juga mesti diatasi.
C2325 STRUKTUR SENIBINA 1 C2325/UNIT 5/ 24
TAHNIAH
ANDA TELAH BERJAYA MENAMATKAN UNIT INI