PEMBEBANAN DALAM STRUKTUR
Oke dalam kesempatan
ini kita akan berdiskusi tentang macam-macam beban dalam struktur baik itu
rumah dan gedung.
Dalam melakukan analisis desain suatu struktur, perlu ada gambaran yang jelas mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur. Pada gambar , menunjukan
diagram beban-beban yang harus diperhatikan dan cara untuk menentukan karakteristiknya. Perencanaan pembebanan di Indonesia
diatur melalui SNI 03-1727-1989-F, Tata cara perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung
Hal penting yang mendasar adalah pemisahan antara beban-beban yang bersifat statis dan dinamis.
Ø Gaya statis
adalah gaya
yang bekerja
secara terus-menerus
pada struktur.
Deformasi ini akan mencapai puncaknya apabila gaya statis maksimum.
Ø Gaya dinamis
adalah gaya
yang bekerja
secara
tiba-tiba
dan/atau kadang-kadang pada struktur. Pada umumya mempunyai
karakterisitik besar dan lokasinya berubah dengan cepat. Deformasi pada struktur akibat beban ini juga berubah-ubah secara cepat. Gaya dinamis dapat menyebabkan terjadinya osilasi pada struktur hingga deformasi puncak tidak
terjadi bersamaan dengan terjadinya gaya terbesar
v Gaya-gaya Statis
Gaya-gaya statis
pada umumnya dapat dibagi lagi
menjadi beban
mati, beban hidup, dan beban akibat penurunan atau efek termal.
·
Beban Mati adalah beban-beban
yang bekerja vertikal ke
bawah pada struktur dan mempunyai
karakteristik
bangunan, seperti
misalnya penutup lantai, alat mekanis, partisi yang dapat dipindahkan,
adalah beban mati. Berat
eksak elemen-elemen ini pada
umumnya diketahui
atau dapat
dengan mudah ditentukan dengan
derajat ketelitian
cukup
tinggi. Semua
metode untuk menghitung beban mati suatu elemen adalah didasarkan atas
peninjauan berat
satuan
material yang
terlihat dan
berdasarkan volume
elemen tersebut.
Berat satuan
(unit weight) material
secara
empiris telah
ditentukan dan telah
banyak dicantumkan
tabelnya pada
sejumlah sumber
untuk memudahkan perhitungan beban mati
·
Beban hidup adalah
beban-beban yang bisa ada atau tidak ada pada struktur untuk suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat berpindah- pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja secara perlahan-lahan pada struktur. Beban penggunaan (occupancy loads) adalah beban hidup. Yang termasuk
ke dalam beban penggunaan adalah berat manusia,
perabot, barang yang disimpan, dan sebagainya
Dalam peraturan pembebanan Indonesia, beban hidup meliputi:
Beban hidup pada lantai gedung
o Beban
sudah
termasuk perlengkapan ruang sesuai
dengan kegunaan ruang yang bersangkutan,
serta dinding pemisah ringan dengan berat tidak lebih 100 kg/m2. Beban untuk perlengkapan
ruang yang berat harus ditentukan
tersendiri.
o Beban tidak perlu dikalikan koefisien
kejut
o Beban lantai
untuk bangunan
multi guna
harus menggunakan
beban terberat yang mungkin terjadi
Beban hidup pada atap
bangunan
o Untuk
bagian atap yang dapat dicapai orang harus digunakan minimum sebesar
100 kg/m2 bidang datar
o Untuk beban akibat air hujan sebesar (40 – 0.8 ) kg/m2, dengan
adalah sudut kemiringan atap bila
kurang
dari 50.
o Beban terpusat untuk pekerja dan peralatan pemadam kebakaran sebesar minimum 100 kg.
o Bagian tepi atap yang terkantilever sebesar minimum 200 kg.
o Pada bangunan tinggi yang menggunakan landasan helikopter diambil sebesar 200 kg/m2 .
v Beban Angin
Struktur yang berada pada lintasan angin akan menyebabkan angin berbelok atau dapat berhenti. Sebagai akibatnya, energi kinetik angin akan ber-ubah bentuk menjadi energi potensial yang berupa tekanan atau isapan pada struktur. Besar tekanan atau isapan yang diakibatkan oleh angin pada suatu titik akan bergantung pada kecepatan angin, rapat massa udara,
lokasi yang
ditinjau pada
struktur, perilaku
permukaan struktur,
bentuk geometris, dimensi dan orientasi struktur.
Apabila suatu fluida
seperti udara mengalir di sekitar suatu benda, akan terladi pola arus kompleks di sekitar benda tersebut. Perilaku
dan kerumitan pola
aliran itu
bergantung
pada bentuk
benda.
Aliran dapat
berupa aliran laminer, dapat pula turbulen. Gaya yang bekerja pada benda sebagai hasil dari gangguan pada aliran tersebut dapat berupa tekanan atau isapan. Semakin langsing suatu benda, akan semakin kecil gaya reaksi yang diberikannya
dalam arah
berlawanan dengan
arah angin
bergerak, seperti pada Gambar
Aliran
angina di sekitar bangunan
Sumber :
Schodek, 1999
|
Beban
angin ditentukan dengan menganggap
adanya tekanan
positif dan tekanan negatif atau hisapan yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang.
Tekanan tiup
o Pada kondisi umum diambil rata-rata 25 kg/m2
o Di laut dan tepi laut sampai sejauh 5 km minimum 40 kg/m2
o Pada daerah dengan kecepatan angin besar digunakan perhitungan tekanan sebesar: V2 / 16 (kg/m2),
dengan v
adalah
kecepatan yang ditentukan oleh instansi yang berwenang
o Pada bentuk cerobong ditentukan: (42,5 + 0,6 h) kg/m2, dengan h adalah tinggi cerobong
o Apabila bangunan terlindung dari angin dapat dikalikan dengan koefisien reduksi sebesar 0,5.
v Beban Gempa
Gempa bumi adalah fenomena getaran yang dikaitkan dengan
kejutan pada kerak bumi. Kejutan yang berkaitan dengan benturan tersebut
akan menjalar
dalam bentuk
gelombang.
Gelombang ini
menyebabkan
permukaan bumi dan bangunan di atasnya bergetar.
Pada saat bangunan bergetar,
timbul gaya-gaya pada struktur bangunan
karena adanya kecenderungan massa bangunan untuk mempertahankan
dirinya
dari gerakan.
Gaya yang
timbul ini
disebut
gaya inersia. Besar gaya-gaya
tersebut bergantung
pada banyak
faktor. Massa
bangunan merupakan faktor
yang
paling utama karena gaya tersebut
melibatkan inersia.
Faktor lain
adalah
cara massa
tersebut
terdistribusi,
kekakuan struktur, kekakuan tanah,
jenis pondasi, adanya mekanisme
redaman pada
bangunan,
dan tentu saja perilaku
dan besar getaran
itu sendiri.
Perilaku dan besar getaran merupakan aspek yang sulit ditentukan secara tepat karena sifatnya
yang acak
(random),
sekalipun kadang
kala dapat ditentukan juga. Gerakan
yang
diakibatkan tersebut
berperilaku tiga
dimensi. Gerakan
tanah
horisontal biasanya
merupakan yang
terpenting dalam tinjauan desain struktural.
Massa dan kekakuan struktur, yang juga periode alami dari getaran yang berkaitan,
merupakan
faktor terpenting
yang mempengaruhi
respons keseluruhan struktur terhadap gerakan dan besar serta perilaku gaya-gaya
yang timbul
sebagai akibat
dari gerakan tersebut.
Salah satu
cara untuk memahami fenomena
respons yang
terlihat dapat
diperhatikan terlebih dahulu bagaimana suatu struktur kaku memberikan respons terhadap getaran sederhana gedung. Strukturnya cukup fleksibel,
seperti
yang
umumnya terdapat pada semua struktur gedung.