STRUKTUR BENTANG LEBAR & ME
STRUKTUR SHELL (STRUKTUR CANGKANG)
DISUSUN OLEH:
ASTA JULIARMAN HATTA (D51112265)A. FITRIANI TENRIWALI (D51112269)MUHAMMAD SAFRIZAL (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 tumbuh-
tumbuthan 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. Meskipun terdapat ikatan-ikatan yang
membatasinya, abad demi abad manusia akhirnya 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. Pada dasarnya bentuk-bentuk struktur adalah
persamaan antara fungsi, material, dan hukum-hukum statis.
Cangkang pada umumnya menerima beban merata yang dan dapat
1
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
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
2
BAB IIPEMBAHASAN
A. Pengertian Struktur Cangkang
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
3
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
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. Bentuk-
bentuk 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
4
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
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. Sehelai kertas dapat melendut karena beban sendiri.
2. Kertas yang digulung dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.
3. Bentuk silinder juga dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan.
4. Kertas dapat tertekuk (roboh) karena beban yang berat.
5. 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:
7
1. Lokal, yang menentukan geometri dari permukaan segera di sekitar
suatu titik.
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.
8
2. Transitional Surface (bidang geseran)
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.
9
B.Berdasarkan bentuk geometris, shell dibagi atas:
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)
10
C. Berdasarkan penggolongan kedudukan kurva, shell dibagi atas:
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.
11
B. Perkembangan Struktur Shell
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.
12
C. Material Struktur Shell
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, plat-plat 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
13
dan desain aesthetics dan bntuk-bentuk art yang indah seperti desain furniture dan bentuk shell yang terbuat dari plastik.
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 lembaran-lembaran 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.
14
BAB III
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.
15
5. Kondisi tumpuan, kondisi ini sangat mempengaruhi perilaku dan
desain struktur. Secara ideal tumpuannya tidak boleh menimbulkan
momen lentur pada permukaan cangkang.
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 PembentukannyaStruktur 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.
17
2. Perilaku Struktur ShellPerilaku (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
18
tegak lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga
dimensional disertai terjadinya gaya tarik pada permukaan membran. Aksi
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
19
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
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
21
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 :
22
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.
23
6. Gaya Terpusat
Alasan mengapa beban tersebut harus dihindari pada struktur
cangkang dapat terlihat jelas dengan menganalisis gaya-gaya mridional
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.
24
25
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.
26
27
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 jari-jari 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
28
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
29
C. Cangkang Silindris
Perilaku bentuk-bentuk struktural yang didefinisikan oleh permukaan-
permukaan 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
30
longitudinal dapat terjadi di dekat pucak dari permukaan lengkung, dan
tegangan tarik di bagian bawah. Analogi dengan struktur plat lipat akan
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
31
arah tegak lurusnya. Kedua arah ini membentuk sudut 450 dengan garis
lurus pembentuk cangkang tersebut.
32
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
LokasiRoyan, Charante – Maritime, Poitou – charente,
Perancis
Tahun Pembuatan 1955 – 1956
Jenis Bangunan Market Hall
Fungsi Bangunan sarana umum
Jenis Konstruksi Concrete Shell
33
Arsitek Louis Simon, Andre Morisseau dan Rene Sarger
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
ArsitekRobert Edouard Camelot, Jean de Mailly, Bernard
Zehrfuss Jean, Prouvé
34
Kontraktor Nicolas Esquillan
Tinggi Langit –
langit+46 m (151′) diatas permukaan laut
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
35
Fungsi Bangunan Opera House
Jenis Konstruksi Shell
Arsitek Jorn Utzon
Kontraktor -
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
36
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
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
37
Tahun Pembuatan 1959
Jenis Bangunan Sarana Ibadah
Jenis Konstruksi Concrete Shell
ArsitekFélix Candela, Enrique de la Mora y Palomar,
Fernando Lopéz Carmona
38
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 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
39
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 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
40
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.
41
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.
Semua beban yang menimpa bangunan ini akan disalurkan ke tanah melalui penebalan penebalan.
42
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.
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.
43
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.
44
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
45