1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dewasa ini bangunan yang berbentuk cangkang atau shell sangat
sering dijumpai. Timoshenko merupakan salah satu ahli yang memaparkan bagaimana perhitungan-perhitungan praktis dalam hal bangunan yang
berbentuk cangkang shell. Pemaparan kembali mengenai mekanika teknik bangunan shell dianggap penting untuk dibahas dalam tugas akhir ini, dan
khususnya untuk aplikasi shell yang berbentuk translational surface khususnya cylindrical surface shell berdasarkan radian yang variatif dan
dibandingkan dengan program ansys.
1.3 MAKSUD DAN TUJUAN
Penulis ingin mengetahui bagaimana gaya-gaya dan tegangan dari suatu shell yang berbentuk cylindrical surface jika radiannya variatif secara
manual dan dengan program ansys.
1.4 PEMBATASAN MASALAH
Adapun pembatasan masalah yang diambil untuk mempermudah penyelesaian adalah :
a. Teori yang digunakan adalah teori selaput tipis cangkang tanpa
lenturan. b.
Radian yang digunakan ada 3 yaitu Rsetengah lingkaran, 1.5Rellips, dan 3Rellips dengan panjang dan lebar tetap.
c. Pondasi cangkang tidak dihitung.
Universitas Sumatera Utara
d. Teori selaput tipis cangkang hanya menghitung gaya normal saja,
momen dan lintang dianggap nol. e.
Program ansys yang digunakan adalah versi 9. f.
Besar modulus elastisitas yang digunakan adalah E=25000Nmm
2
g. Perbandingan yang dilakukan adalah cangkang setengah lingkaran
manual dengan program, cangkang ellips 1.5R manual dan program dengan ellips 3R manual dan program.
.
h. Atap yang berbentuk cangkang cylindrical surface menutup 1
lapangan tenis. i.
Beban yang memikul atap adalah beban terbagi rata dengan besar 5000 Nm
2
1.5 METODOLOGI PENULISAN
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah kajian literature berdasarkan teori cangkang Timoshenko, serta masukan-masukan
dari dosen pembimbing. .
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sekilas mengenai Struktur Cangkang
Cangkang adalah bentuk structural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat
mempunyai sembarang bentuk. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari kurva yang diputar terhadap satu sumbu misalnya, permukaan
bola, elips, kerucut, dan parabola, permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva bidang di atas kurva bidang lainnya misalnya
permukaan parabola eliptik dan silindris, permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan dua ujung segmen garis pada dua kurva bidang misalnya
permukaan hiperbolik paraboloid dan konoid, dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang telah disebutkan di atas.
spherical surface eliptical surface parabolic surface a
Permukaan rotasional
Universitas Sumatera Utara
cylindrical surface eliptic paraboloid b
Permukaan translasional
hyperbolic paraboloid conoid c
Permukaan ruled Gambar 2.1 Contoh-contoh berbagai jenis permukaan cangkang menerus
Beban-beban yang bekerja pada permukaan 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 tahanan momen yang berarti. Struktur cangkang
tipis khususnya cocok digunakan untuk memikul beban terbagi rata pada atap gedung. Struktur ini tidak cocok untuk memikul beban terpusat.
Sebagai akibat cara elemen struktur ini memikul beban dalam-bidang terutama dengan cara tarik dan tekan, struktur cangkang dapat sangat tipis
Universitas Sumatera Utara
dan mempunyai bentang relatif besar. Perbandingan bentang-tebal sebesar 400 atau 500 dapat 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 tiga dimensional lain,
misalnya kubah pasangan bata, mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan sebagai struktur yang hanya memikul tegangan dalam-
bidang karena pada struktur tebal seperti ini, momen lentur sudah mulai dominan.
Bentuk-bentuk tiga dimensional juga dapat 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
Schwedler, yang terdiri atas jaring-jaring batang bersendi tak teratur, misalnya, diperkenalkan pertama kali oleh Schwedler di Berlin pada tahun
1863, pada saat itu mendesain kubah dengan bentang 132 ft 48 m. struktur baru yang lain adalah yang 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
yang demikian.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Beberapa contoh permukaan jala reticulated surface Untuk menghindari kesulitan konstruksi yang ditimbulkan dari
penggunaan batang-batang yang berbeda dalam membentuk permukaan cangkang, kita dapat menggunakan cara-cara yang lain yang menggunakan
batang-batang yang panjangnya sama. Salah satu diantaranya adalah kubah geodesic 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 terbatas. Icosohedron
bola, misalnya, terdiri atas 20 segitiga yang dibentuk dengan menghubungkan lingkaran-lingkaran besar yang mengelilingi bola. Tinjauan geometris yang
Universitas Sumatera Utara
demikian inilah yang digunakan oleh Fuller. Kita harus berhati-hati dalam menggunakan cara seperti ini karena sifat strukturalnya dapat
membingungkan. Keuntungan structural 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
diantaranya adalah atap barrel ber-rib ddan atap Lamella yang terbuat dari grid miring seperti pelengkung yang membentuk elemen-elemen diskret.
Bentuk yang disebut terakhir ini dari material kayu sangat banyak dijumpai, tetapi baja maupun beton bertulang juga dapat digunakan. Dengan system
Lamella, kita dapat mempunyai bentang yang sangat besar.
2.2. Prinsip-prinsip umum cangkang 2.2.1. Aksi membran
Kategori