27 Biasanya beban angin bukan merupakan masalah yang besar dalam desain
struktur cangkang. Beban gempa, yang juga berarah lateral dapat menimbulkan masalah serius dalam desain. Apabila terjadi beban tersebut, maka sebaiknya
harus didesain dengan sangat berhati-hati.
Gambar 2.8. Trajektori Tegangan Pada Cangkang Kubah Akibat Beban Angin
2.3. Struktur Membran
Menurut Schodek, 1998, cara yang tepat untuk mempelajari perilaku permukaan cangkang adalah dengan melihatnya sebagai analogi dari membran,
yaitu elemen permukaan yang sedemikian tipisnya sehingga muncul gaya tarik pada permukaannya. Gelembung sabun atau lembaran tipis dari karet adalah
contoh-contoh dari membran. Membran yang memikul beban tegak lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga dimensi serta diikuti dengan
terjadinya gaya tarik pada permukaan membran. Hal yang perlu diperhatikan adalah adanya dua kumpulan gaya dalam pada permukaan membran yang
mempunyai arah saling tegak lurus serta yang paling penting adalah adanya
Sumber : Schodek, 1998
Universitas Sumatera Utara
28 tegangan geser tangensial pada permukaan membran yang juga memiliki fungsi
sebagai pemikul beban. Membran itu sendiri menurut Schodek, 1998, adalah struktur
permukaan fleksibel tipis yang memikul beban dengan mengalami yang paling utama adalah tegangan tarik. Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan
diri dengan cara struktur tersebut dibebani. Selain itu, struktur ini juga sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek tersebut dapat menyebabkan
terjadinya getaran fluttering. Oleh karena itu, membran yang digunakan pada gedung harus distabilkan dengan cara tertentu sehingga bentuknya dapat
dipertahankan pada saat memikul berbagai kondisi pembebanan. Ada beberapa cara dasar untuk menstabilkan membran. Rangka penumpu
dalam yang kaku, misalnya dapat digunakan. Selain itu, yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan prategang pada permukaan membran. Dalam hal ini
dapat dilakukan dengan memberikan gaya luar yang menarik membran atau dengan menggunakan tekanan dalam jika membrannya mempunyai volume
tertutup. Salah satu contoh pemberian prategang adalah struktur tenda. Akan
tetapi, ada tenda yang tidak mempunyai permukaan yang benar-benar ditarik sehingga dapat bergerak apabila dibebani. Meskipun dapat memikul beban angin
normal, banyak permukaan tenda yang dapat bergetar sebagai akibat dari efek beban angin yang terlalu kencang. Oleh karena itu, tenda lebih banyak digunakan
sebagai struktur sementara, bukan sebagai struktur permanen. Akan tetapi, pemberian gaya prategang pada membran dapat juga dilakukan dengan
memberikan gaya jacking yang cukup untuk tetap menegangkan membran pada
Universitas Sumatera Utara
29 berbagai kondisi pembebanan yang mungkin terjadi. Biasanya membran tersebut
diberi tegangan dalam arah tegak lurus di seluruh permukaannya. Menstabilkan membran dengan menggunakan tegangan dalam dapat
dilakukan jika membran mempunyai volume tertutup. Struktur membran tersebut sering dinamakan struktur pneumatis. Meskipun struktur pneumatis masih bisa
dibilang baru untuk digunakan, pengetahuan tentang pneumatis ini sudah lama diketahui. Seperti contoh kulit air, salah satu jenis struktur pneumatis yang sudah
lama digunakan oleh manusia. Penggunaan struktur pneumatis pada gedung masih relatif baru. Seorang
ahli dari Inggris yang bernama William Lanchester yang menerapkan prinsip balon ke dalam bangunan rumah sakit pada tahun 1917. Pada tahun 1922
dibangun pula Oasis Theater di Paris yang menggunakan struktur atap berlubang pneumatis. Banyak penelitian mengenai pneumatis yang dilakukan pada masa
Perang Dunia II karena adanya nilai militer pada struktur pneumatis. Penggunaan struktur yang ditumpu udara air supported structures dimulai pada tahun 1946,
yaitu pada bangunan radomes yang didalamnya terdapat antenna radar yang sangat besar. Dewasa ini, struktur pneumatis sudah menjadi hal yang umum pada
pembangunan gedung.
2.4. Deformasi Dinding Struktur Cangkang Tanpa Lenturan
