SISTEM STRUKTUR FUNIKULAR FUNIKULUS (GERBANG DAN KEKUBAH)

  UNIT 5 SISTEM STRUKTUR

FUNIKULAR / FUNIKULUS

(GERBANG DAN KEKUBAH)

OBJEKTIF AM

  : Memahami definisi Sistem Struktur Gerbang dan Kekubah ,contoh, sebaran beban, kestabilan serta analisis reka bentuk bangunan.

OBJEKTIF KHUSUS

  : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:  Menyatakan definisi Sistem Struktur Gerbang.dan Kekubah  Menerangkan contoh Sistem Struktur Gerbang dan Kekubah daripada alam semula jadi.

   Menerangkan sebaran beban bagi Sistem Struktur Gerbang.dan Kekubah 

  

Melakarkan kestabilan bagi Sistem Struktur Gerbang.dan

5.0 Pengenalan

  Anda telah pun mengetahui sistem struktur kerangka dalam unit yang lepas. Di unit ini pula anda akan diperkenalkan kepada sistem stuktur funikular atau funikulus. Dari perkataan Latin Funis untuk tali dan perkataan Greek Poly untuk banyak dan gonia untuk sudut. Funikulur adalah struktur form-active yang menerima beban dan menghasilkan tegasan tegangan dan mampatan.

  Kabel adalah satu contoh funikular, dimana kabel terdiri daripada gabungan

  kekuatan keluli yang tinggi mutunya,serta kecekapan tegangan mudah membuatkan kabel keluli suatu elemen struktur yang cukup sesuai untuk merentang jarak jauh.

  Gerbang dan kekubah adalah satu contoh struktur mampatan. Sebelum kita

  mempelajari Struktur Gerbang dan Kekubah dengan lebih luas lagi, cuba bayangkan bentuk gerbang yang terdiri daripada gerbang batu pasir dan tapak kaki manusia, manakala bentuk kekubah yang terdiri daripada bentuk gua atau paruh burung.

5.1 Definisi dan contoh dari alam semula jadi

  Sebelum kita mempelajari Sistem Gerbang , kita perlulah mengetahui definisi struktur tersebut.Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, cuba bayangkan pula contoh dari alam yang berhubung kait dengannya.

5.1.1 Sistem Struktur Gerbang

   Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.

   Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan. 

  Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami lenturan yang minimum.

  DALAM SISTEM GERBANG, CONTOH YANG

BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI

ADALAH TERDIRI DARIPADA GERBANG BATU PASIR DAN TAPAK KAKI MANUSIA

  Rajah 5.1.1.1 Rajah 5.1.1.2 Gerbang batupasir. Tapak kaki manusia

   

  Gerbang ini merentang 278 Ini memberi kestabilan kepada

5.1.2 Struktur Kekubah

   Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah lengkung yang berterusan.

   Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini. 

  Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh berat dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.

  DALAM SISTEM KEKUBAH, CONTOH YANG BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI ADALAH TERDIRI DARIPADA GUA DAN PARUH BURUNG

  Rajah 5.1.2.1 Gua Rajah 5.1.2.2 Paruh Burung

   Terhasil oleh hakisan

   .Kekubah ini boleh disamakan

   AKTIVITI 5.1  UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

  

  BERIKUTNYA . SOALAN 5.1-1

  Berikan definisi Sistem Struktur Gerbang?

  SOALAN 5.1-2

  .Terangkan beserta lakaran DUA contoh dari alam semula jadi yang boleh dihubungkaitkan dengan Sistem Struktur Gerbang.

SOALAN 5.1-3

  Apakah daya yang dialami oleh gerbang di bawah tindakan beban?

SOALAN 5.1-4

  Berikan definisi Sistem struktur Kekubah?

   MAKLUM BALAS 5.1 SOALAN 5.1-1 Definisi Sistem Struktur Gerbang

   Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.

SOALAN 5.1-2

  Gerbang batu pasir Gerbang ini merentang 278 kaki dan mempunyai ketinggian 309 kaki.Ketebalan gerbang bertambah ke bahagian dasarnya.Ini memberi kestabilan kepada gerbang tersebut.

  Tapak kaki manusia Terdapat gerbang di bahagian ini.Otot-otot dan urat menahan gerbang dari mengembang.

  SOALAN 5.1-3

  Daya mampatan

SOALAN 5.1-4

5.2 Sebaran beban

  Beban boleh diagihkan ke atas sesuatu struktur dengan berbagai- bagai cara.Mari kita lihat bagaimana Sistem Struktur Gerbang mengagihkan beban.

5.2.1 Gerbang GERBANG RAJAH

  

  Rajah 5.2.1.1 menunjukkan bahagian-bahagian yang terdapat pada gerbang dan sebaran beban dalam gerbang tersebut

  

  Untuk menghasilkan struktur gerbang yang berkesan di mana lenturan adalah minimum,garisan tegasan yang berterusan diperlukan didalam gerbang

  

  Unsur kecil bagi gerbang tradisional disusun untuk membentuk Rajah 5.2.1.1 lengkungan yang menghasilkan tegasan mampatan

  

  Keberkesanan gerbang ditentukan oleh geometri bentuk lengkungnya .

GERBANG RAJAH

  (a) Lengkung parabola Rajah 5.2.1.2 menunjukkan

   pemberat yang mendatar dan selanjar digantung pada titik-titik yang sama jaraknya secara mendatar daripada suatu kabel yang tergantung bebas, kabel ini akan Rajah 5.2.1.2 membentuk lengkung parabola. Lengkung parabola

  (b) Lengkung katenari

   pemberat-pemberat digantung pada jarak yang sama di sepanjang kabel tersebut,

  Rajah 5.2.1.3 menunjukkan

   Kabel ini akan membentuk lengkung katenari.

  Rajah 5.2.1.3 Dalam lengkungan ini, beban adalah

   Lengkung katenari disebarkan secara seragam di sepanjang kabel.

  (c) Gerbang katenari yang disongsangkan.

   lengkung katenari yang di songsangkan untuk membentuk gerbang.

  Rajah 5.2.1.4 menunjukkan

  Rajah 5.2.1.4

5.2.2 Kekubah KEKUBAH RAJAH

   Sebaran beban di dalam kekubah bolehlah disamakan dengan sebaran beban dalam: Rajah 5.2.2.1menunjukkan satu siri gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.

  Rajah 5.2.2.1 Rajah 5.2.2.2 menunjukkan tembok galas.

   Kekubah yang dibentuk oleh siri gerbang-gerbang yang saling berkaitan ini mesti mengatasi daya dalaman yang dihasilkan oleh beban hidup dan beban mati.

  Rajah 5.2.2.2 

  Tujahan yang dihasilkan dalam sistem ini juga mesti diatasi.

   Rajah 5.2.2.3 menunjukkan kekubah mengalami tujahan selanjar pada bahagian dasar yang memerlukan jisim besar yang selanjar untuk mengelakkan dasar

  Rajah 5.2.2.3 daripada mengembang. 

  Jisim ini selalu dilanjutkan pada ke

   AKTIVITI 5.2  UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

   BERIKUTNYA .

SOALAN 5.2-1

  Keberkesanan gerbang boleh didapati dari bentuk lengkung berikut, terangkan beserta lakaran lengkung parabola dan lengkung katenari.

  SOALAN 5.2.2 Terangkan sebaran beban dalam gerbang bersiri dan sebaran beban dalam kekubah.

MAKLUM BALAS 5.2 SOALAN 5.2-1

  Lengkung parabola Jika pemberat yang mendatar dan selanjar digantung pada titik-titik yang sama jaraknya

   secara mendatar daripada suatu kabel yang tergantung bebas, kabel ini akan membentuk lengkung parabola.

  Lengkung katenari Jika pemberat-pemberat digantung pada jarak yang sama di sepanjang kabel tersebut,

   Kabel ini akan membentuk lengkung katenari.

   Dalam lengkungan ini, beban adalah disebarkan secara seragam di sepanjang kabel.

   SOALAN 5.2-2

  Rajah menunjukkan bahagian-bahagian yang terdapat pada gerbang dan sebaran beban dalam gerbang tersebut Sebaran beban di dalam kekubah bolehlah disamakan dengan sebaran beban dalam:

5.3 Kestabilan

  Sistem struktur selalunya kekurangan kestabilan sisi. Daya-daya sisi seperti angin dan gempa bumi mengakibatkan kegagalan struktur kecuali jika struktur ini mempunyai penghalang daro daya-daya tersebut.

5.3.1 Kestabilan Gerbang STRUKTUR GERBANG RAJAH

   Rajah 5.3.1.1 menunjukkan

  Gerbang mendapat kestabilan dengan penambahan bahan sagang agar menghalang gerbang dari kembang.

  Rajah 5.3.1.1 

  Rajah 5.3.1.2 menunjukan gerbang memerlukan rod ikatan jika tiada jisim di bahagian garisan tumpuan. 

  Gerbang stabil dalam bentuk segitiga geometri gerbang.

STRUKTUR GERBANG RAJAH

   Rajah 5.3.1.3 menunjukkan susunan gerbang secara bersiri, kestabilan sisi diperolehi dengan cara ikatan pepenjuru dan sistem lamela.

  Rajah 5.3.1.3

5.3.2 Kestabilan Kekubah

STRUKTUR KEKUBAH RAJAH

   Rajah 5.3.2.1 menunjukkan

  Kekubah boleh distabilkan dengan menambah jisim besar yang selanjar untuk mengelakkan dasar kekubah daripada mengembang.

  Rajah 5.3.2.1

   AKTIVITI 5.3  UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

   BERIKUTNYA .

  SOALAN 5.3-1 Terangkan kestabilan bagi Struktur Gerbang. SOALAN 5.3-2 Terangkan serta lakarkan kestabilan dalam susunan struktur gerbang secara bersiri. SOALAN 5.3-3 Terangkan dan lakarkan cara kekubah mengatasi daya pada bahagian dasar.

MAKLUM BALAS 5.3 SOALAN 5.3-1

   dari kembang.

  Gerbang mendapat kestabilan dengan penambahan bahan sagang agar menghalang gerbang

   Gerbang stabil dalam bentuk segitiga geometri gerbang.

  Gerbang memerlukan rod ikatan jika tiada jisim di bahagian garisan tumpuan.

   SOALAN 5.3-2

  Dalam susunan gerbang secara bersiri, kestabilan sisi diperolehi dengan cara ikatan pepenjuru dan sistem lamela.

  SOALAN 5.3-3 Sagang pada bahagian dasar.

  Dasar kekubah mengalami tujahan selanjar. Untuk mengelakkan daripada kembang, jisim yang besar yang dilanjutkan kebahagian dalam kekubah diperlukan. Jisim begini juga dapat

5.4 Analisis Rekabentuk STRUKTUR GERBANG RAJAH

   Rajah 5.4.1 menunjukkan satu contoh gerbang menyerupai katenari berpemberat.

   Gerbang besar setinggi 360 kaki tinggi dibina daripada bahan konkrit bertetulang yang disalut dengan keluli tahan karat.

   Gerbang mempunyai keratan lintang tigasegi yang lompomg dan berukuran 17 kaki lebar di bahagian puncak dan membesar 57 kaki di bahagian dasar.

   Jisim yang semakin bertambah di bahagian dasar mengatasi daya

  Rajah 5.4.1 tujahan yang dihasilkan oleh Jefferson Memorial gerbang. Arch.St.Louis.Saarinen.1965

   Rajah 5.4.2 menunjukkan gereja

  Goth yang memaparkan senireka

STRUKTUR GERBANG RAJAH

   Sistem lengkung ini dinamakan sebagai sagang lintang.

   Garisan tegasan dari kekubah kepada tanah tetap berada dalam jisim sagang.

   Kestabilan didapati melalui berat sagang yang cukup untuk menahan tujahan daripada tupang lengkung.

   Bentuk hiasan berukir yang terdapat di atas sagang bertindak bukan sahaja sebagai hiasan tetapi juga

  Rajah 5.4.2 untuk menambahkan jisim bagi

  Rheims Cathededral kestabilan sagang.

STRUKTUR KEKUBAH RAJAH

   Rajah 5.4.3 menunjukkan penggunaan kekubah bata untuk menutupi ruang empatsegi yang besar.

   Ruang tengah berukuran 265 x 83 kaki ditutupi oleh tiga kekubah berongga lipat yang menyebarkan beban kepada lapan titik sangga.

   Kekubah-kekubah tersebut dapat

  Pelan

  menghasilkan pencahayaan kepada ruang tengah daripada semua sisi. 

  Pelan menunjukkan bahawa tujahan daripada tiga kekubah utama diselesaikan oleh tembok galas yang berat yang diletakkan bertentangan dengan dewan tengah. 

  Kekubah berongga lipat hemisfera yang merentang 76 kaki diletakkan di atas tembok ini untuk

  Rajah 5.4.3 menghasilkan 6 ruang sampingan.

  Basilica Of Constantine.Rome. 310 – 313

STRUKTUR KEKUBAH RAJAH

   Rajah 5.4.4 menunjukkan contoh kekubah yang digunakan di zaman moden.

   Kekubah dibuat daripada konkrit bertetulang menutupi bahagian tengah gereja dan disangga oleh tiang dan balak.

   Tujahan selanjar oleh kekubah diatasi oleh rasuk siling yang rata yang menutupi bahagian tepi gereja.

  Rajah 5.4.4

  S Antonius.Basel.Moser.1926

   Siling jenis coffered dapat mengurangkan berat bumbung dan menghasilkan corak siling yang menarik.

   Pencahayaan didapati melalui pembukaan semulajadi yang terdapat di antara tiang-tiang dari bahagian luar.

   AKTIVITI 5.4  UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

   BERIKUTNYA .

SOALAN 5.4-1

  Lakarkan Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965

SOALAN 5.4-2

  Lakarkan Basilica Of Constantine.Rome.310

• – 313 AD

MAKLUM BALAS 5.4 SOALAN 5.4-1

  Jefferson Memorial Arch.St.Louis.Saarinen.1965

SOALAN 5.4-2

  Basilica Of Constantine.Rome.310

• – 313 AD

  PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan. SOALAN 1

  Struktur Funikular/Funikulus adalah struktur yang berada dalam keadaan tegangan dan mampatan.Gerbang dan Kekubah adalah dua contoh bagi struktur tersebut.

  a) Berikan definisi Gerbang dan Kekubah.

  b) Terangkan beserta lakaran sebaran beban bagi Gerbang.

  SOALAN 2

  Sebaran beban bagi Kekubah adalah sama dengan sebaran beban bagi Gerbang bersiri.Dari kenyataan di atas,terangkan serta lakarkan persamaan bagi kedua

• –dua sistem struktur tersebut.

  MAKLUMBALAS SOALAN 1

  Definisi Gerbang 

  Gerbang adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bentuk lengkung lurus pada suatu satah tunggal.  Di bawah tindakan beban, gerbang mengalami daya mampatan. 

  Ia mesti direbentuk untuk mengatasi daya-daya ini dengan mengalami lenturan yang minimum. Definisi Kekubah

   Kekubah adalah suatu sistem struktur yang menyebarkan beban dengan cara tindakan gerbang kepada penyangga yang berterusan melalui satu satah lengkung yang berterusan.

   Tegasan mampatan terhasil di dalam struktur ini. 

  Ia mesti direbentuk untuk mengatasi lenturan yang di sebabkan oleh berat dan beban yang bertindak ke atas struktur tersebut.

  SOALAN 2

  Sebaran beban bagi Gerbang dan Kekubah

   Gerbang-gerbang yang memindahkan daya-daya melalui tindakan gerbang.

   Kekubah yang dibentuk oleh siri gerbang-gerbang yang saling berkaitan ini mesti mengatasi daya dalaman yang dihasilkan oleh beban hidup dan beban mati. TAHNIAH ANDA TELAH BERJAYA MENAMATKAN UNIT INI