Pengertian Struktur Atas

Struktur atas suatu gedung adalah seluruh bagian struktur gedung yang berada di atas muka tanah. Struktur atas ini terdiri atas kolom, pelat, balok dan dinding geser, yang masing-masing mempunyai peran yang sangat penting.

Komponen – komponen Struktus Atas Gedung

1.      Kolom

Kolom merupakan komponen yang memiliki peran penting dalam suatu bangunan. Keruntuhan pada kolom merupakan lokasi paling kritis yang dapat menyebabkan keruntuhan pada bangunan. Fungsi kolom adalah penerus bebean seluruh bangunan ke pondasi. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup , serta beban hembusan angin. Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak mudah roboh.

Struktur dalam kolom dibuat dari besi dan beton. Keduanya merupakan gabungan antara material yang tahan tarikan dan tekanan. Besi adalah material yang tahan tarikan, sedangkan beton adalah material yang tahan tekanan. Gabungan kedua material ini dalam struktur beton memungkinkan kolom atau bagian struktural lain seperti sloof dan balok bisa menahan gaya.

A.      Prinsip Kerja Kolom

Elemen struktur kolom yang mempunyai nilai perbandingan antara panjang dan dimensi penampang melintangnya relatif kecil disebut kolom pendek. Kapasitas pikul-beban kolom pendek tidak tergantung pada panjang kolom dan bila mengalami beban berlebihan, maka kolom pendek pada umumnya akan gagal karena hancurnya material. Dengan demikian, kapasitas pikul-beban batas tergantung pada kekuatan material yang digunakan. Semakin panjang suatu elemen tekan, proporsi relatif elemen akan berubah hingga mencapai keadaan yang disebut elemen langsing. Perilaku elemen langsing sangat berbeda dengan elemen tekan pendek. Perilaku elemen tekan panjang terhadap beban tekan adalah apabila bebannya kecil, elemen masih dapat mempertahankan bentuk liniernya, begitu pula apabila bebannya bertambah. Pada saat beban mencapai nilai tertentu, elemen tersebut tiba-tiba tidak stabil dan berubah bentuk.

Hal inilah yang dibuat fenomena tekuk (buckling) apabila suatu elemen struktur (dalam hal ini adalah kolom) telah menekuk, maka kolom tersebut tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menerima beban tambahan. Sedikit saja penambahan beban akan menyebabkan elemen struktur tersebut runtuh. Dengan demikian, kapasitas pikul-beban untuk elemen struktur kolom itu adalah besar beban yang menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk awal. Struktur yang sudah mengalami tekuk tidak mempunyai kemampuan layan lagi. Fenomena tekuk adalah suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan dapat terjadi pada berbagai material. Pada saat tekuk terjadi, taraf gaya internal bisa sangat rendah. Fenomena tekuk berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen yang mempunyai kekakukan kecil lebih mudah mengalami tekuk dibandingkan dengan yang mempunyai kekakuan besar. Semakin panjang suatu elemen struktur, semakin kecil kekakuannya.

Banyak faktor yang mempengaruhi beban tekuk (Pcr) pada suatu elemen struktur tekan panjang. Faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut :

·         Panjang Kolom

Pada umumnya, kapasitas pikul-beban kolom berbanding terbalik dengan kuadrat panjang elemennya. Selain itu, faktor lain yang menentukan besar beban tekuk adalah yang berhubungan dengan karakteristik kekakuan elemen struktur (jenis material, bentuk, dan ukuran penampang).

·         Kekakuan

Kekakuan elemen struktur sangat dipengaruhi oleh banyaknya material dan distribusinya. Pada elemen struktur persegi panjang, elemen struktur akan selalu menekuk pada arah seperti yang diilustrasikan pada di bawah bagian (a). Namun bentuk berpenampang simetris (misalnya bujursangkar atau lingkaran) tidak mempunyai arah tekuk khusus seperti penampang segiempat. Ukuran distribusi material (bentuk dan ukuran penampang) dalam hal ini pada umumnya dapat dinyatakan dengan momen inersia (I).

·         Kondisi Ujung Elemen

Apabila ujung-ujung kolom bebas berotasi, kolom tersebut mempunyai kemampuan pikul-beban lebih kecil dibandingkan dengan kolom sama yang ujung-ujungnya dijepit. Adanya tahanan ujung menambah kekakuan sehingga juga meningkatkan kestabilan yang mencegah tekuk. Mengekang (menggunakan bracing) suatu kolom pada suatu arah juga meningkatkan kekakuan. Fenomena tekuk pada umumnya menyebabkan terjadinya pengurangan kapasitas pikul-beban elemen tekan. Beban maksimum yang dapat dipikul kolom pendek ditentukan oleh hancurnya material, bukan tekuk.

2.      Balok

Balok juga merupakan salah satu pekerjaan beton bertulang. Balok merupakan bagian struktur yang digunakan sebagai dudukan lantai dan pengikat kolom lantai atas. Fungsinya adalah sebagai rangka penguat horizontal bangunan akan beban-beban. Balok juga memiliki beberapa jenis yaitu :

·         Balok seerhana, balok yang bertumpu pada kolom ujung-ujungnya, dengan satu ujung bebas berotasi dan tidak memiliki momen tahan. Seperti struktur statis lainya nilai dari semua reaksi pergeseran dan momen untuk balok sederhana adalah tidak tergantung bentuk penampang material.

·         Balok Kantilever, balok yang diproyeksikan atau struktur kaku lainnya didukung dengan hanya satu ujung tetap.

·         Balok Teritisan, balok sederhanya yang memanjang yang melewati kolom tumpuannya.

·         Balok Bentang Tersuspensi, balok sederhana yang ditopang oleh teristisan dari dua bentang dengan konstruksi sambungan pin pada momen nol.

·         Balok Kontinu, balok yang memanjang secara menerus melewati lebih dari dua kolom tumpuan untuk menghasilkan kekakuan yang lebih besar dan momen yang lebih kecil dari serangkaian balok tidak menerus dengan beban yang sama.

Balok terbagi beberapa macam yaitu:

a)      Balok Kayu

Balok kayu menopang papan atau dek structural. Balok dapat ditopang oleh balok induk, tiang, atau dinding penopang beban.

b)      Balok Baja

Balok baja menopang dek baja atau papan beton pracetak. Balok dapat ditopang oleh balok induk ( girder ), kolom, atau dinding penopang beban.

c)      Balok Beton

Pelat beton yang dicor di tempat dikategorikan menurut bentangan dan bentuk cetakannya.

3.      Plat Lantai

Plat lantai adalah lantai yang tidak terletak di atas tanah langsung, jadi merupakan lantai tingkat. Plat lantai ini didukung oleh balok-balok yang bertumpu pada kolom-kolom bangunan.

Ketebalan plat lantai di tentukan oleh :

·         Besar lendutan yang diijinkan.

·         Lebar bentangan atau jarak antara balok-balok pendukung.

·         Bahan konstruksi dan plat lantai.

Berdasarkan aksi strukturalnya, pelat dibedakan menjadi empat, yaitu :

a)      Plat Kaku

Pelat kaku merupakan pelat tipis yang memilikki ketegaran lentur (flexural rigidity), dan memikul beban dengan aksi dua dimensi, terutama dengan momen dalam (lentur dan puntir) dan gaya geser transversal, yang umumnya sama dengan balok. Pelat yang dimaksud dalam bidang teknik adalah pelat kaku, kecuali jika dinyatakan lain.

b)      Membran

Membran merupakan pelat tipis tanpa ketegaran lentur dan memikul beban lateral dengan gaya geser aksial dan gaya geser terpusat. Aksi pemikul beban ini dapat didekati dengan jaringan kabel yang tegang karena ketebalannya yang sangat tipis membuat daya tahan momennya dapat diabaikan.

c)      Plat Fleksibel

Pelat flexibel merupakan gabungan pelat kaku dan membran dan memikul beban luar dengan gabungan aksi momen dalam, gaya geser transversal dan gaya geser terpusat, serta gaya aksial. Struktur ini sering dipakai dalam industri ruang angkasa karena perbandingan berat dengan bebannya menguntungkan.

d)     Plat Tebal

Pelat tebal merupakan pelat yang kondisi tegangan dalamnya menyerupai kondisi kontinu tiga dimensi.

4.      Dinding Geser

Dinding Geser (shear wall) adalah suatu struktur balok kantilever tipis yang langsing vertikal, untuk digunakan menahan gaya lateral. Biasanya dinding geser berbentuk persegi panjang, Box core suatu tangga, elevator atau shaft lainnya. Dan biasanya diletakkan di sekeliling lift, tangga atau shaft guna menahan beban lateral tanpa mengganggu penyusunan ruang dalam bangunan.

Usaha untuk memonolitkan antara profil dengan beton pada struktur dinding geser, diberikan kabel pada dinding yang berupa baja mutu tinggi. Dengan pemberian profil sebagai tambahan untuk pengaku dalam menahan gaya lateral. Dinding geser dengan penambahan profil memberikan hasil kapasitas yang jauh lebih besar dibandingkan penampang dinding geser biasa dengan selisih beda 100% yang bisa dilihat pada diagram interaksi momen (Mn) dan beban axial(Pn). Perbedaan tersebut didapat dengan menarik garis linear pada diagram tersebut. 

Dengan adanya dinding geser yang kaku pada bangunan, sebagian besar beban gempa akan terserap oleh dinding geser tersebut. Perencanaan geser pada dinding structural untuk bangunan tahan gempa didasarkan pada besarnya gaya dalam yang terjadi akibat beban gempa. Namun, dalam prakteknya masih terdapat keraguan akan keandalan hasil desain dinding geser berdasarkan konsep ini. Hal ini menyebab kan masih disyaratkannya konsep desain kapasitas untuk perencanaan dinding geser dalam berbagai proyek gedung tinggi di Indonesia. Menurut konsep desain kapasitas, kuat geser dinding didesain berdasarkan momen maksimum yang paling mungkin terjadi di dasar dinding.

Dalam prakteknya dinding geser selalu dihubungkan dengan system rangka pemikul momen pada gedung. Dinding struktural yang umum digunakan pada gedung tinggi adalah dinding geser kantilever dan dinding geser berangkai. Dinding geser beton bertulang kantilever adalah suatu subsistem struktur gedung yang fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat pengaruh gempa rencana. Kerusakan pada dinding ini hanya boleh terjadi akibat momen lentur (bukan akibat gaya geser), melalui pembentukkan sendi plastis di dasar dinding.

5.      Atap

Atap adalah bagaian paling atas dari suatu bangunan, yang melilndungi gedung dan penghuninya secara fisik maupun metafisik (mikrokosmos/makrokosmos).

Permasalahan atap tergantung pada luasnya ruang yang harus dilindungi, bentuk dan konstruksi yang dipilih, dan lapisan penutupnya. Di daerah tropis atap merupakan salah satu bagian terpenting. Struktur atap terbagi menjadi rangka atap dan penopang rangka atap. Rangka atap berfungsi menahan beban dari bahan penutup. Penopang rangka atap adalah balok kayu / baja yang disusun membentuk segitiga,disebut dengan istilah kuda-kuda.

Fungsi dari atap adalah :

·         Mencegah pengaruh dari hembusan angin.

·         Penaruh beban sendiri.

·         Curah hujan.

·         Melindungi ruang bawah, manusia serta elemen yang ada dibawahnya dari pengaruh cuaca.

·         Sinar cahaya matahari.

·         Sinar panas matahari.

·         Petir dan bunga api penerbangan.

1.      Kuda-kuda

Kontruksi kuda-kuda adalah suatu komponen rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap termasuk juga beratnya sendiri dan sekaligus dapat memberikan bentuk pada atapnya. Kuda – kuda merupakan penyangga utama pada struktur atap. Umumnya kuda-kuda terbuat dari :

·         Kuda-kuda Kayu

Digunakan sebagai pendukung atap dengan bentang sekitar 12 m.

·         Kuda-kuda Bambu

Pada umumnya mampu mendukun beban atap sampai dengan 10 m.

·         Kuda-kuda Baja

Sebagai pendukung atap, dengan sistem frame work atau lengkung dapar mendukung beban atap sampai beban atap sampai dengan bentang 75 m, seperti pada hanggar pesawat, stadion olahraga, bangunan pabrik, dan lain-lain.

·         Kuda-kuda dari Beton Bertulang

Dapat digunakan pada atap dengan bentang sekitar 10 hingga 12 m.

Pada dasarnya konstruksi kuda-kuda terdiri dari rangkaian batang yang selalu membentuk segitiga. Kuda-kuda diletakkan di atas dua tembok selaku tumpuannya. Perlu diperhatikan bahwa tembok diusahakan tidak menerima gaya horizontal maupun momen, karena tembok hanya mampu menerima beban vertikal saja. Kuda-kuda diperhitungkan mampu mendukung beban-beban atap dalam satu luasan atap tertentu. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati (yaitu berat penutup atap, reng, usuk, gording, kuda-kuda) dan beban hidup (angin, air hujan, orang pada saat memasang/memperbaiki atap).

Struktur Bawah Bangunan

1.      Pondasi

Pengertian umum pondasi adalah struktur bagian bawah bangunan yang terhubung langsung dengan tanah, atau bagian bangunan yang terletak di bwah permukaan tanah yang berfungsi memikul beban bangunan yang ada diatas nya. Pondasi harus di perhitungkan untuk dapat menjamin kestabilan bangunan terhadap beban bangunan itu sendiri, beban-beban bangunan, gaya-gaya luar seperti tekanan angin gempa bumi, dan lain-lain. Di samping itu, tidak boleh adanya penurunan level melebihi batas yang di izinkan.

Agar kegagalan fungsi pondasi dapat dihindari, maka pondasi bangunan harus diletakkan pada tanah yang cukup keras, padat, dan kuat mendukung beban bangunan tanpa menimbulkan penurunan yang berlebih. Pondasi merupakan struktur dari bangunan yang sangat penting, karena fungsinya adalah menopang bangunan yang ada diatasnya.maka proses pembangunan nya harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

·         Cukup kuat menahan muatan geser akibata muatan tegak kebawah.

·         Dapat menyesuaikan pergerakan tanah yang tidak stabil.

·         Tahan terhadap perubahan cuaca.

·         Tahan terhadap pengaruh bahan kimia.

Suatu sistim harus menjamin dan mampu mendukung bangunan yang ada diatasnya. Untuk itu pondasi harus kuat, stabil, dan aman agar tidak mengalami penurunan, tidak mengalami patah karena akan sulit untuk memperbaiki sistem pondasi. Pembuatan pondasi harus berdasarkan beberapa hal berikut :

·         Berat bangunan yang akan di pikul oleh pondasi.

·         Jenis tanah dan dan daya dukung tanah.

·         Bahan pondasi yang tersedia atau mudah diperoleh di tempet.

·         Alat dan tenaga kerja yang tersedia.

·         Lokasi dan lingkungan pekerjaan.

·         Waktu dan biaya pekerjaan.

Hal yang penting berkaitan dengan pondasi adalah apa yang disebut soil investigation, atau penyelidikan tanah. Pondasi harus di letakkan pada tanah yang keras dan padat. Untuk mengetahui letak/kedalaman tanah yang keras dan tgangan tanah/daya dukung tanah, maka perlu diadakannya penyelidikan tanah, yaitu dengan cara :

·         Pengeboran (Driling), dari lubang hasil pengeboran akan di ketahui contoh-contoh tanah yang kemudian dikirim ke laboratorium mekanika tanah.

·         Percobaan Penetrasi (Penetration Test), dengan cara menggunakan alat yang disebut Sondir Statik Penetrometer. Ujungnya berupa conus yang ditekan masuk ke dalam tanah, dan secaa otomatis akan dibaca hasil sondir tegangan tanah.

2.      Galian Tanah

Galian tanah dan galian-galian lainya harus dilakukan menurut ukuran dalam, lebar, dan sesuai dengan peil-peil yang tercamtum pada gambar. Semua bekas-bekas pondasi lama, dan akar pohon yang terdapat pada bagian pondasi yang dilaksanakan harus dibongkar dan dibersihkan dan dibuang. Bekas pipa yang tidak terpakai harus disumbat.Apabila lokasi yang akan dijadikan bangunan pipa air, pipa gas, pipa pembuangan, kabel listrik, kabel telepon dan sebagainya maka secepatnya diberitahukan kepada konsultan managenen konstruksi atau instansi yang berwenang untuk mendapatkan petunjuk selanjutnya.

Pelaksanaan pekerja/kontraktor bertanggung jawab penuh atas segala kerusakan sebagai akibat dari pekerjaan galian tersebut. Apabila penggalian tersebut melebihi kedalaman yang telah di tentukan maka kontraktor harus mengisi/mengurangi daerah tersebut dengan bahan-bahan yang sesuai dengan syarat-syarat yang telah di tentukan yang sesuai dengan spesifikasi pondasi.

Pekerjaan galian pondasi harus menjada agar lubang galian tersebut bebas dai longsoran tanah di kiri dan kanan nya, sehingga pekerjaan pondasi dapat dilakukan dengan baik dan sesuai dengan spesifikasi yang telah di tentukan.

Pengisian kembali dengan tanah bekas galian di lakukan selapis demi selapis sambil disiram air secukupnya dan di tumbuk sampai padat. Pekerjaan pengesian kembali ini hanya boleh di lakukan setelah dilakukan pemeriksaan dan mendapat persetujuan konsultan manajemen konstruksi, baik mengenai kedalaman, lapisantanahnya maupun jenis tanah galian tersebut.

3.      Struktur Basement

Konstruksi basement sering merupakan solusi yang ekonomis guna mengatasi keterbatasan lahan dalam pembangunan gedung. Tapi sebagai struktur bawah tanah, desain maupun pelaksanaan konstruksi basement perlu dilakukan dengan memperhitungkan banyak hal. Disamping aspek teknis dari basement itu sendiri, tidak kalah pentingnya adalah aspek lingkungannya. Mutu pekerjaan pada konstruksi basement akan sangat mempengaruhi umur dari basement tersebut.

Pengendalian terhadap mutu terpadu sangat diperlukan untuk mencapai produk konstruksi mutu tinggi dan dapat diandalkan. Beberapa hal yang berkaitan dengan galian Basement yang perlu diperhatikan adalah beban dan metode galian. Beban tersebut biasanya berupa beban terbagi rata, beban titik, dan beban garis dan beban terbagi rata memanjang. Sedangkan metode galian dimana dibagi menjadi: open cut, cantilever, angker, dan strut.

Pemilihan metode galian disesuaikan dengan perencanaan bangunan dan konsdisi di lapangan. Pada metode galian basement ada beberapa factor yang perlu diperhatikan antara lain: jenis tanah, kondisi proyek, muka air tanah, besar tekanan tanah yang bekerja, waktu pelaksanaan, analisa biaya dan sebagainya.

Beberapa masalah yang timbul dalam pelaksanaan pembuatan galian basement, seperti penurunan permukaan tanah disekitar galian yang dapat menyebabkan kerusakan structural pada bangunan dekat galian, fan retaknya saluran dan sarana yang lain. Salah satu penyebabnya adalah penurunan permukaan air tanah disekitar galian akibat pemompaan selama konstruksi. Untuk mencegah masalah yang timbul maka metode pemilihan dewatering sangan menentukan.