awal yang ditimbulkan dari pemberian tekanan tidak boleh melebihi tegangan izin material.
2.2 Pengertian Struktur Cangkang
Pada dasarnya shell diambil dari beberapa bentuk yang ada di alam seperti kulit telur, tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan
sebagainya. Cangkang adalah bentuk struktural 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 transllasional 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 parabolik dan konoid, dan berbagai bentuk yang
merupakan kombinasi dari yang telah 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 membatasi hal ini.
Menurut Schodeck 1998, shell atau cangkang adalah bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung.
Sesuai dengan terjadinya bentuk shell, maka shell digolongkan dalam tiga macam:
Universitas Sumatera Utara
1. Rotational surface
Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan rotasional dapat dibagi
tiga yaitu : spherical surface, eliptical surface, dan parabolic surface.
Gambar 2.1 Rotational surface 2.
Translational surface Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus
digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan translational dibagi dua yaitu: cylindrical surface dan eliptic paraboloid.
Gambar 2.2 Translational surface 3.
Ruled surface Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datar digeser
sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada dua macam yaitu: hyperbolic paraboloid dan conoid
parabolic surface eliptical surface
spherical surface
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Ruled surface Berdasarkan arah lengkungannya shell dibagi menjadi :
1. Single Curved Shell
Yaitu arah lengkungannya satu arah serta permukaannya tidak diputardigeser, dan dibentuk oleh konus yang sama. Contoh : lengkung barrel
dan silinder.. 2.
Double Curved Shell Yaitu arah lengkungannya dalam dua arah. Terdiri dari 2 macam :
a. Double Curved Shell yang arah lengkungnya ke satu arah Synclastic shell
Contoh: - Spherical dome shell - Tension membran shell
b. Double Curved Shell yang arah lengkungnya kearah yang berbeda
Anticlastic Contoh :- Conoid
- Hiperbolic Paraboloid 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. Struktrur cangkang tipis khususnya
Universitas Sumatera Utara
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
dan mempunyai bentang relatif besar. Perbandingan bentang-tebal sebesar 400 atau 500 dapat saja digunakan misalnya tebal 3 in. Atau 8 cm mungkin saja
digunakan untuk kubah yang berbentang 100 – 125 ft atau 30 – 38 m. Cangkang setipis ini menggunakan material yang relatif baru dikembangkan,
misalnya beton bertulang yang didesain khusus untuk permukaan cangkang. Bentuk-bentuk tiga dimensional lain, misalnya kubah pesangan bata,
mempunyai ketebalan lebih besar, dan tidak dapat dikelompokkan sebagai struktur yang hanya memikul tegangan dalam bidang karena pada struktur tebal
seperti itu, momen lentur sudah 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
Universitas Sumatera Utara
oleh garis membujur dan melintang dari suatu permukaan putar. Banyak kubah besar di dunia ini yang menggunakan cara yang demikian.
Gambar 2.4.
3
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 demikian inilah yang digunakan oleh Fuller. Kita harus berhati-hati dalam
menggunakan cara seperti ini karena sifat strukturalnya dapat membingungkan. Beberapa contoh permukaan jala reticulated surface
3
Gambar 12-1 Contoh-contoh berbagai struktur yang terdiri atas permukaan kaku kontinu atau jaring batang kaku. Buku Struktur oleh Daniel L. Schodek edisi kedua hal 387
Universitas Sumatera Utara
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.
2.3 Prinsip Umum Cangkang 2.3.1. Aksi Membran
Kategori