STRUKTUR RANGKA RUANG (SPACE-FRAME)

KELOMPOK 1 o Amalia Nur Anisa (D51112292)o Siti Fatimah Hartina (D51114018)o Reinhart Bunadi (D51114028)o Safirah Setiabudi (D51114311)o Nazar Hairuddin (D51112063)

PENGERTIAN SPACE-FRAME

▪ Struktur tiga dimensi yang mencakup sistem diikat dalam dua arah di mana anggota berada dalam ketegangan atau kompresi saja. istilah space-frame meliputi koneksi terjepit dan kaku (Hardi, 2003)

▪ Sistem konstruksi rangka dengan suatu sistem sambungan antara batang/ member  satu sama lain yang menggunakan bola/ ball joint sebagai sendi penyambungan dalam bentuk modul-modul segitiga agar mudah dipasang, dibentuk, dan dibongkar kembali

PENGERTIAN SPACE-FRAME

▪ Sistem konstruksi berupa komposisi dari batang-batang yang masing-masing berdiri sendiri, memikul gaya tekan dan gaya tarik yang sentris dan dikaitkan satu sama lain dengan sistem keruangan / tiga dimensi (Siswoyo, 2008)

▪ Bentuk space-frame ini dikembangkan dari pola grid dua lapis (double-layer grids), dengan batang-batang yang menghubungkan titik-titik grid secara tiga dimensional (Frick, 1998)

KELEBIHAN SPACE-FRAME

FAKTOR DESKRIPSI

1) BERAT

Material disebarkan dengan leluasa dalam suatu mekanisme transfer beban utama secara aksial; tegangan atau kompresi. Alhasil, seluruh material di dalam elemen yang tersedia dimanfaatkan hingga tingkat batasnya. Juga, kebanyakan space-frame menggunakan aluminium yang sifatnya sangat ringan sebagai material.

2) KERAS/KAKU

Suatu konstruksi space-frame umumnya cukup kaku didukung tingkat keringanannya, karena karakteristik rangka 3 dimensi keterlibatan seluruh elemen utamanya.

KELEBIHAN SPACE-FRAME

FAKTOR DESKRIPSI

3) PRODUKSI

Space-frame dapat dibuat dari unit-unit yang terprefabrikasi, yang biasanya banyak ukuran dan bentuknya. Unit-unit tersebut dapat diangkut dengan mudah dan dengan cepat dirakit bahkan oleh tenaga yang kurang terampil, serta biaya pelaksanaannya cenderung lebih kecil.

4) KESANGGUPAN

Space-frame mampu dibentuk secara variatif karena memanfaatkan sistem modul standar untuk menghasilkan berbagai grid datar, pola-pola shell, dan bentuk-bentuk yang lebih bebas. Keindahan visual dan kesederhanaan garis dalam space-frame membuat sistem ini sering digunakan.

PRINSIP-PRINSIP SPACE-FRAME

PRINSIP UMUM Penyusunan elemen-elemen menjadi himpunan segitiga yang

membentuk komposisi lengkap dan stabil

NB: Sembarang susunan segitiga akan menghasilkan struktur yang stabil dan kaku (rigid)

PRINSIP UMUM Struktur rangka batang dari elemen segitiga akan semakin efektif (juga

efisien) apabila struktur tersebut dibuat menjadi rangkaian yang meruang (3 dimensi)

Penahanan gaya (tarik-tekan) diharapkan tidak melentur

Bentuk segitiga dapat menahan gaya-gaya eksternal dari berbagai vektor arah sehingga efisien dalam menahan tegangan tekuk (buckling), sangat efisien dan teratur apabila sistem sambungan memiliki kemiringan vektor 45o-60o

Struktur space-frame tidak membedakan antara batang utama (mayor) dan batang pendukung (minor)

PRINSIP UMUM

Penanganan terhadap tegangan tekuk dapat diterapkan dengan metode-metode yang mudah dan efisien

PRINSIP MEKANIK Bentuk dasar rangka ruang adalah tetrahedron yang susunannya

dapat berulang apabila bentangan struktur rangka diperlebar

PRINSIP MEKANIK Kumpulan segitiga dengan sistem meruang menerima gaya-gaya

dari berbagai sumbu koordinat melalui titik-titik kumpul yang terdiri atas gaya batang dan beban eksternal

Cara kerja mekanik space-frame adalah dengan mereaksikan setiap gaya (yang sama, maupun beda arahnya) hingga saling meniadakan (∑F=0; ∑M=0), termasuk jika ada segmen/rusuk yang lebih panjang

Resultan gaya tiap-tiap sumbu (∑Fx; ∑Fy; ∑Fz) harus bernilai ‘0’ untuk menjaga keseimbangan rotasional dan translasional

Didapatkan kemungkinan lebar bentang 6x s.d. 36x unit modul jika diukur berdasarkan kemiringan 45o-60o terhadap rusuk bentang

PRINSIP MEKANIK

DOUBLE LAYER GRIDS

Double layer grids merupakan sistem grid space-frame yang dalam bentukannya, menghasilkan dua permukaan bidang, yaitu pada bagian atas dan bagian bawah dari struktur space-frame tersebut. Double layer grids terbentuk melalui 3 macam bentuk dasar antara lain:

DOUBLE LAYER GRIDS

Rangka berkisi-kisi planar (Planar latticed Truss) 

Limas segitiga (tetrahedral) 

Limas segi empat (separuh oktahedral) 

PENGEMBANGAN DASARDOUBLE LAYER GRIDS

PENGEMBANGAN DASARDOUBLE LAYER GRIDS

PENGEMBANGAN DASARDOUBLE LAYER GRIDS

Pemilihan bentuk pengembangan dasar sistem Double Layer Grids dapat diperoleh melalui pertimbangan-pertimbangan pada tabel berikut ini.

DUKUNGAN STRUKTURALDOUBLE LAYER GRIDS

a) Dukungan di Sepanjang Tepi (Perimeter); Metode ini yang paling banyak digunakan di berbagai lokasi. Dukungan terhadap double layer grids mungkin secara langsung dialirkan ke kolom atau pada cincin balok yang menghubungkan kolom dengan dinding luar. Harus diperhatikan bahwa mukuran modul dari grid harus dicocokkan dengan pemberian spasi kolom.

b) Metode Multi Column Support; memberi kolom-kolom pokok sebagai penyangga struktur Space-Frame di sepanjang bagian tepi bangunan (perimeter bangunan), pada pojok-pojok bangunan, atau berpatokan pada modul-modul tertentu.

DUKUNGAN STRUKTURALDOUBLE LAYER GRIDS

DUKUNGAN STRUKTURALDOUBLE LAYER GRIDS

c) Memadatkan sistem space-frame dengan mempertebal komposisi framing lebih kompleks pada bagian yang bebas (kurang mendapat sokongan dari kolom penyangga) atau membuat sistem penyangga memiliki jangkauan sokongan yang lebih luas (dengan membuat sistem framing lebih kompleks pada bagian penyangganya, atau membuat balok penyangga pada puncak kolom yang bersambungan langsung dengan sistem space-frame)

DUKUNGAN STRUKTURALDOUBLE LAYER GRIDS

RAGAM SAMBUNGAN STRUKTUR SPACE-FRAME

SISTEM MERO

Sistem sambungan ini terdiri dari sebuah benda yang berfungsi sebagai titik sambung dari baja press (hot pressed steel) ditempa dengan permukaan-permukaan gosok dan lubang-lubang tepuk. Batang-batang (member) merupakan potongan baja hollow dengan baja tempaan berbentuk kerucut yang dilas pada pada pinggirannya yang dibuat sambungan (bolt) pasang yang dapat dilepas. Sambungan (bolt) dirapatkan menggunakan pin pengunci (dowel pin) yang sudah ditata secara rapi.

Hingga 18 batang member yang dapat disambungkan melalui sistem sambungan ini secara seragam

Pabrik dapat menghasilkan sambungan ini dengan kisaran diameter dari 46,5 - 350 mm, kemungkinan bentangan berkisar antara M12-M64 dengan batas penanganan gaya maksimum 1413 kN.

SISTEM MERO

SISTEM UNISTRUD

Sistem sambungan ini terdiri dari plat penghubung yang merupakan plat baja press.

Hanya terdiri atas 4 (empat) komponen, yaitu plat konektor; strud; sambungan (bolt); dan nut.

Batang-batang member merupakan potongan batang yang dibuat untuk fungsi lubang saluran dan diikat oleh plat konektor dengan menggunakan sambungan tunggal pada masing-masing ujungnya.

Bentangan maksimal untuk sistem ini sekitar 40 m dengan standar modul 1,2 - 1,5 m. nama Moduspan juga merupakan sebutan untuk sistem ini.

SISTEM OKTAPLAT

Memanfaatkan material bola baja hollow dan batang member silinder yang disambungkan dengan sistem las. Titik sambung terbentuk dari hasil penyambungan las dua cangkang setengah bola secara bersamaan yang terbuat dari plat baja baik melalui sistem press panas, maupun dingin.

Bola baja hollow mungkin diperkuat dengan semacam diafragma tahunan.

Bola hollow sudah pernah digunakan dengan diameter hingga 500 mm.

SISTEM SPACE DECK

Empat diagonalnya dibuat dari tiang tangkai atau batang yang dihubungkan (dengan sistem las) pada pojok-pojok dari sudut rangkanya dan dihubngkan pada suatu pada bagian yang menempati puncak strukturnya. Hal ini didasarkan pada unit limas segiempat.

Empat diagonalnya dibuat dari tiang tangkai atau batang yang dihubungkan (dengan sistem las) pada pojok-pojok dari sudut rangkanya dan dihubngkan pada suatu pada bagian yang menempati puncak strukturnya. Hal ini didasarkan pada unit limas segiempat.

Sistem space deck umumnya digunakan untuk bentangan yang lebih kurang dari 40 m dengan suatu standar modul dan kedalaman 1,2 m. sebuah kedalaman structural minimum pada 0.75 m juga diterapkan.

Untuk pembebanan desain yang lebih tinggi dan bentangan yang lebih besar, modul alternatif produksi berkisar antara 1,5 m dan 2,0 m dengan kedalaman yang sama dengan modul.

SISTEM SPACE DECK

SISTEM TRIODETIK

Terdiri dari sebuah pusat konektor aluminium yang dibentangkan dengan kunci penyambung (hub) yang tajam. Tiap-tiap ujung member dipress dengan tujuan untuk membentuk suatu pinggiran berbentuk koin yang cocok untuk dihubungkan dengan kunci penyambungnya.

Sambungan ini selesai ketika seluruh batang member sudah dimasukkan pada pusat konektor (hub), washer diletakkan pada tiap-tiap ujung dari pusat konektor (hub), dan sebuah baut ditancapkan pada pusat konektor (hub).

Murni menggunakan material aluminium dan diluruskan menggunakan tabung baja yang digalvanisasikan dan penghubung aluminium (aluminium hub).

Sistem double layer grids yang menggunakan sambungan triodetik sudah pernah digunakan pada bangunan dengan bentangan hingga 33 m. Modul dasarnya hampir dapat diterapkan hingga 2,7 m. Kedalaman permukaan umumnya 70% dari ukuran modul.

SISTEM TRIODETIK

RAGAM STRUKTUR SPACE-FRAME

BERDASARKAN KELENGKUNGAN

1) FLAT COVER 2) BARREL VAULTS 3) SPHERICAL DOMES

Hasil gubahan dari struktur planar. Bidangnya disusun melalui batang horizontal dan gaya lateralnya disokong oleh batang diagonal

Jenis space-frame yang memiliki potongan diagonal dari suatu lengkungan sederhana. Sehingga, tidak membutuhkan modul tetrahedral atau piramid sebagai bagian pendukungnya.

Bentuk kubah ini membutuhkan modul tetrahedral atau piramid disertai dukungan tambahan dari struktur membran (kulit)

BERDASARKAN JMLH BIDANG DATAR

1) SINGLE LAYER 2) DOUBLE-LAYER 3) TRIPLE LAYERSeluruh elemen disusun dalam satu permukaan

Setiap elemen dikelompokkan dalam dua lapisan (bidang) paralel dengan nilai jarak antarlapisan tertentu.

Batang diagonal menghubungkan titik-titik dari kedua lapisan dengan arah berbeda.

Setiap elemen ditempatkan dalam tiga lapisan parallel, yang dihubungkan batang diagonal. Keseluruhannya nyaris datar.

Sistem ini sebagai solusi untuk mengurangi panjang batang diagonal.

RAGAM STRUKTUR DOUBLE LAYER SPACE-FRAME

1) Space-frame yang tersusun atas prisma-prisma segiempata)Sistem batang tunggal pada bidang-bidang vertikal prismab)Sistem batang ganda pada bidang-bidang vertikal prismac)Sistem batang diagonal pada bidang-bidang vertikal prisma

2) Space-frame yang tersusun atas prisma-prisma segitigaa)Sistem batang tunggal pada bidang-bidang segiempat prismab)Sistem batang ganda pada bidang-bidang segiempat prisma

3) Space-frame yang tersusun atas tetrahedral dan semi-octahedral

4) Space-frame yang tersusun atas tetrahedral dan octahedral

RAGAM STRUKTUR DOUBLE LAYER SPACE-FRAME

RAGAM STRUKTUR DOUBLE LAYER SPACE-FRAME

Space-frame yang tersusun atas prisma-prisma segitiga

RAGAM STRUKTUR DOUBLE LAYER SPACE-FRAME

Space-frame yang tersusun atas prisma-prisma segiempat

RAGAM STRUKTUR SPACE-FRAME

Space-frame yang tersusun atas tetrahedral dan oktahedral

RAGAM STRUKTUR DOUBLE LAYER SPACE-FRAME

Bentuk-bentuk baru dapat diciptakan dengan meneraokan variasi terhadap bentuk-bentuk dasar space-frame

PENERAPAN DALAM KONSTRUKSI

KEGUNAAN STRUKTUR

Space-frame bukan hanya digunakan untuk struktur atap dengan rentangan yang panjang, namun juga untuk struktur atap dengan rentangan yang sedang, maupun pendek. Juga, dapat diterapkan pada struktur lantai dan dinding eksterior.

Penggunaan sistem space-frame sebagai struktur atap dapat berfungsi sebagai:

• Kanopi

• Skylight

• Kubah Tempat Ibadah

• Hangar,dll

■ Heydar Aliyev Center by ZAHA HADIDFungsi : Gallery Hall & Museum

■ London Aquatic Centre by ZAHA HADIDFungsi : Stadium renang Olimpiade 2012

■ Riverside Museum by ZAHA HADIDFungsi : Museum

■ Dammam Municipality BuildingFungsi : Skylight Bangunan

SUMBER REFERENSI

HTTP://RANGKASPACEFRAME.BLOGSPOT.CO.ID/2014/07/STRUKTUR-RANGKA-SPACE-FRAME.HTML

HTTP://WWW.JASASIPIL.COM/2015/10/PENGERTIAN-STRUKTUR-RANGKA-SPACE-FRAME.HT

HTTP://MODUL.MERCUBUANA.AC.ID/FILES/PBAEL/PBAELMERCUBUANAACID/MODUL%20BACKLINK/MODUL%20GENAP%202009-2010/FTSP/ARISTEKTUR/JONI%20HARDI%20-%20TEKNOLOGI%20BANGUNAN%20IV/MODULTEKNOLOGIBANGUNAN4GP0910TM3.PDF

HTTP://FILE.UPI.EDU/DIREKTORI/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_ARSITEKTUR/197311012008011-SUHANDY_SISWOYO/STRUKTUR_RANGKA_RUANG.PDF

HTTP://FILE.UPI.EDU/DIREKTORI/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_ARSITEKTUR/197612072005011-FAUZI_RAHMANULLAH/STRUKTUR_DAN_KONSTRUKSI__BANGUNAN/HAND_OUT/STRUKTUR_BAGUNAN_GANJAR.PDF

HTTP://SIPIL.FT.UNS.AC.ID/KONTEKS7/PROSIDING/224S.PDF

HTTP://FAC.KSU.EDU.SA/SITES/DEFAULT/FILES/11-_SPACE_FRAMES_CONSTRUCTION.PDF

HTTP://3DSPACECO.COM/PUBLIC/USER_DATA/SHOKOUH/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA%20%D9%84%D8%A7%D8%AA%DB%8C%D9%86/13.PDF

MODUL PERKULIAHAN STRUKTUR BENTANG LEBAR TEKNIK ARSITEKTUR UNIVERSITAS HASANUDDIN