UNIT 3: SISTEM STRUKTUR KERANGKA (KEKUDA DAN KERANGKA RUANG)

  UNIT 3 :

  SISTEM STRUKTUR

KERANGKA (KEKUDA DAN

KERANGKA RUANG)

  

OBJEKTIF AM : Memahami definisi Kekuda dan Kerangka Ruang,

contoh,sebaran beban,kestabilan serta rekabentuk bangunan .

  OBJEKTIF KHUSUS : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:  Menyatakan definisi struktur Kekuda dan Kerangka Ruang.  Melakarkan contoh dari Alam bagi struktur Kekuda dan

  Kerangka Ruang.  Menerangkan sebaran beban bagi Kekuda dan Kerangka Ruang.

   Melakarkan kestabilan bagi Kekuda dan Kerangka Ruang  Menerangkan mengenai analisis reka bentuk struktur bangunan tersebut.

3.0 Pengenalan

  Anda telah pun mengetahui Sistem Struktur Kerangka Mudah dalam unit yang lepas.Di unit ini pula anda akan diperkenalkan kepada Sistem Struktur Kerangka yang sering digunakan untuk menutupi sesuatu kawasan.

  Kerangka bagi unit ini adalah berhubungkait dengan Sistem kekuda dan

  Kerangka Ruang.Sistem ini sering digunakan oleh sistem bumbung untuk menutupi kawasan yang luas kerana ia mengandungi banyak komponen.Kekuda adalah bumbung satu satah dalam dua dimensi, manakala kerangka ruang adalah tindakan dua hala sistem grid segi empat tepat atau grid pencong digunakan untuk merentang jarak jauh dengan menggantikan kekuda dengan rasuk.

  Di harap anda dapat mengenal pasti bumbung pilihan anda selepas mengkaji unit ini.

3.1 Definisi dan contoh dari alam semula jadi

3.1.1 Kekuda

   Sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bahagian-bahagian kecil yang berada pada satu satah.

   Bahagian kecil ini lebih pendek daripada rentangan sebenar dan mengatasi daya tegangan dan mampatan.

  UNTUK PENGETAHUAN ANDA, DALAM SISTEM KERANGKA KEKUDA , TERDAPAT CONTOH YANG BOLEH DIKAITKAN

  DUA

  DARIPADA ALAM SEMULA JADI.CONTOH INI MENGGAMBARKAN BENTUK ASAL KEKUDA WARREN DAN KEKUDA KING POST.

  Rajah 3.1.1(b) Rajah 3.1.1(a)

  Tulang dari bahagian ‘pelvis’ Tulang dari sayap burung burung

  (Contoh Kekuda Warren) ( ContohKekuda King Post)

  Bayangkanlah keistimewaan contoh dari alam ini yang boleh diaplikasikan kepada struktur bangunan

3.1.2 Kerangka ruang

   Sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui susunan lelurus ahli-ahli yang terdapat dalam banyak satah.

   Ianya menyebarkan beban kepada ahli melalui tegangan dan mampatan tanpa lenturan.

  UNTUK PENGETAHUAN ANDA, DALAM SISTEM KERANGKA RUANG , TERDAPAT SATU CONTOH YANG BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULA JADI.

  Rajah 3.1.2 Struktur dalaman tulang

   Jalinan urat yang menyebarkan beban dalam banyak arah secara serentak

  AKTIVITI 3.1 UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

  BERIKUTNYA. SOALAN 1 Arahan : Isikan tempat kosong dengan jawapan yang sesuai

  a) Definisi Kekuda ialah ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _______________________________________________

  b) Definisi Kerangka Ruang ialah ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _______________________________________________

  SOALAN 2 Arahan: Sila jawab soalan yang berikut

  a) Lakarkan DUA contoh dari Alam yang meggambarkan KEKUDA

  b) Lakarkan SATU contoh dari Alam yang menggambarkan KERANGKA RUANG

  MAKLUM BALAS 3.1 SOALAN 1

  a) Sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui bahagian- bahagian kecil yang berada pada satu satah.

  b) Sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga melalui susunan lelurus ahli-ahli yang terdapat dalam banyak satah.

  SOALAN 2

  (a) (i) Tulang dari sayap burung (ii) Tulang dari bahagian pelvis’ burung

  (b) Struktur dalaman tulang

  

ADAKAH ANDA TELAH BERJAYA MENJAWAB SOALAN YANG DIBERIKAN PADA BAHAGIAN INI?

JIKA YA , ANDA BOLEHLAH MENERUSKAN KE TOPIK SELANJUTNYA. JIKA TIDAK, ANDA PERLU

MENGULANGNYA SEMULA SEHINGGA ANDA BENAR- BENAR FAHAM MENGENAI TOPIK YANG DIBINCANGKAN.

3.2 Sebaran Beban

  

Sebaran beban adalah penumpuan yang perlu dititik beratkan terhadap

penyebaran daya- daya luaran yang bertindak ke atas struktur kekuda atau kerangka ruang.

  Para pelajar harus mengetahui bagaimana sebaran beban ini dapat diselesaikan agar struktur berada dalam keadaan keseimbangan.

3.2.1 Sebaran beban Kekuda

  

Pelajar perlu mengingati bahawa sebaran beban kepada ahli- ahli

dalam kekuda selalunya tidak sama

KEKUDA RAJAH

   Rajah 3.2.1.1 menunjukkan sebaran beban dalam kekuda biasa( King

  Post) 

  Daya- daya luaran yang bertindak ke atas kekuda dipindahkan kepada penyangga melalui semua ahli-ahli

  Rajah 3.2.1.1 sama ada sebagai daya tegangan Sebaran beban kekuda biasa ( King Post) atau mampatan.

KEKUDA RAJAH

   Rajah 3.2.1.2 menunjukkan jenis tegasan yang dialami oleh kekuda.

   Garisan kembar ialah mampatan,manakala garisan tunggal ialah tegangan.

  Rajah 3.2.1.2 Jenis tegasan dalam ahli 

  Rajah 3.2.1.3 menunjukkan beberapa jenis kekuda serta tegasan yang dialami oleh ahli-ahlinya.

   Garisan kembar menunjukkan mampatan manakala garisan tunggal menunjukkan tegangan.

  Rajah 3.2.1.3 Jenis- jenis kekuda

3.2.2 Sebaran beban Kerangka Ruang

  

Pelajar perlu mengingati bahawa sebaran beban kepada

ahli- ahli dalam Kerangka Ruang diagihkan sama rata di dalam banyak arah.

KERANGKA RUANG RAJAH

   Beban disebarkan secara serentak pada dua atau lebih satah .

   Rajah 3.2.2.1 menunjukkan: Kerangka terdiri daripada kekuda-kekuda dan ahli- ahli kekuda yang terdapat pada satu satah disusun secara tiga segi.

   Saiz bagi setiap kekuda dalam kerangka ruang adalah sama,ini bermakna tiada kekuda utama yang wujud.

   Disebabkan oleh saiz ahlinya yang sama,beban disebarkan sama rata di dalam banyak arah.

   Kedalaman dan saiz ahli dalam kerangka ruang adalah kurang daripada kekuda biasa.

   Kedalaman kerangka ruang adalah 1/20 atau 1/30 dari rentangan manakala kedalaman kekuda pula adalah 1/10 dari

  Rajah 3.2.2.1 Kerangka Ruang rentangan.

  AKTIVITI 3.2

UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

  BERIKUTNYA. SOALAN Arahan : Jawab semua soalan berikut a.

  Kekuda biasa ( King Post) perlu mengatasi daya apa? b.

  Lakarkan sebaran beban kekuda King Post dan nyatakan daya yang terdapat pada kekuda tersebut.

  c.

  Namakan serta lakarkan TIGA jenis kekuda.

  d.

  Kerangka Ruang mempunyai keistimewaannya tersendiri. Nyatakan DUA

  keistimewaan Kerangka Ruang?

  MAKLUM BALAS 3.2 a) Daya mampatan dan tegangan.

  b) Rajah menunjukkan sebaran beban dalam kekuda biasa( King Post) Daya- daya luaran yang bertindak ke atas kekuda dipindahkan kepada penyangga melalui semua ahli-ahli sama ada sebagai daya tegangan atau mampatan.

  c) Pilih mana- mana TIGA jawapan.

  d) Pilih mana- mana DUA kebaikan 

  Kerangka terdiri daripada kekuda-kekuda dan ahli-ahli kekuda yang terdapat pada satu satah disusun secara tiga segi. 

  Saiz bagi setiap kekuda dalam kerangka ruang adalah sama,ini bermakna tiada kekuda utama yang wujud. 

  Disebabkan oleh saiz ahlinya yang sama,beban disebarkan sama rata didalam banyak arah.  Kedalaman dan saiz ahli dalam kerangka ruang adalah kurang daripada kekuda biasa. 

  Kedalaman kerangka ruang adalah 1/20 atau 1/30 dari rentangan manakala kedalaman kekuda pula adalah 1/10 dari rentangan.

3.3 Kestabilan

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

3.3.1 Kestabilan Kekuda

  Pelajar perlu mengetahui bahawa sesuatu Kekuda adalah stabil kerana bentuk geometri penigasegiannya.Walau bagaimanapun ia memerlukan bahan lain untuk mendapatkan kestabilan sisi bagi siri Kekuda.

  KEKUDA

  Rajah 3.3.1.1 Rod ikatan pepenjuru 

  Penambah rod ikatan pada sisi ini akan menguatkan lagi siri kekuda rata

  Rajah 3.3.1.2 Gelegar kekuda 

  Memberi kestabilan disamping menyangga beban di antara kekuda

  

KEKUDA

  Rajah 3.3.1.4 Rajah 3.3.1.3

  Sambungan tegar ahli-ahli kekuda Ikatan pepenjuru pada satah bumbung

  Vierendeel 

  Penambahan ikatan ini 

  Kekuda menyebarkan beban memberi kestabilan di antara seperti dalam sesuatu rangka tegar pepenjuru bumbung tersebut.

3.3.2 Kestabilan Kerangka Ruang

  Pelajar perlu mengkaji bahawa kestabilan Kerangka Ruang diperolehi melalui elemen sangga.Sangga dinding atau tiang dapat mengatasi lenturan dan ricihan mendatar. Sangga Lattice memperolehi kestabilan sisi memalui binaan geometrinya.

KERANGKA RUANG RAJAH

   Kestabilan kerangka ruang diperolehi melalui elemen sangga.

   Rajah 3.3.2.1 menunjukkan kestabilan diperolehi dari sangga tiang.

   Daya-daya di dalam ahli pada bahagian sangga adalah

  Rajah 3.3.2.1 Sangga tiang lebih besar daripada ahli-ahli yang lain dalam kerangka

KERANGKA RUANG RAJAH

   Rajah 3.3.2.2 menunjukkan cara penyanggaan tidak selanjar yang lebih berkesan.

   ”Lattice” menjadi sebahagian daripada kerangka ruang dan membolehkan pemindahan daya-daya selari dari satah mendatar kepada sangga pugak.

   dikumpulkan Daya-daya pada jarak yang dekat dengan sangga dan ini menghasilkan agihan beban yang lebih beransur-ansur

  Rajah 3.3.2.2 Lattice daripada kerangka kepada sangga. 

  Sangga ini memperolehi kestabilan sisi melalui binaan geometrinya.

  Rajah 3.3.2.3 menunjukkan penggunaan tembok selanjar samaada padu ataupun menggunakan kerangka tigasegi. 

  Sebaran beban seragam ke empat-empat dinding. 

  Sangga ini dapat mengatasi lenturan dan ricihan.

  Rajah 3.2.2.3 Sangga keliling

  AKTIVITI 3.3

UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

  BERIKUTNYA. SOALAN a.

  Terangkan DUA cara untuk mendapat kestabilan sisi bagi satu siri kekuda.

  b.

  Lakarkan satu siri kekuda yang mendapat kestabilan dari Rod Ikatan pepenjuru.

  c.

  Nyatakan serta lakarkan DUA jenis sangga bagi struktur kerangka ruang.

  MAKLUM BALAS 3.3 a.

  Dua cara kekuda mendapat kestabilan adalah melalui rod ikatan pepenjuru dan ikatan pepenjuru pada satah bumbung. Pengguanaan rod pada ke dua-dua cara membantu dalam mengukuhkan lagi kekuda bersiri ini.

  b. Lakaran rod ikatan pepenjuru c.

  Dua cara penyanggan untuk kestabilan kerangka ruang.

  Sangga tiang Sa ngga ”Lattice”

3.4 Analisis Reka bentuk

  Analisis rekabentuk ini mempunyai hubungkait dengan sistem sesuatu struktur serta bahan yang digunakan.

3.4.1 Analisis Rekabentuk Kekuda KEKUDA RAJAH

   Rajah 3.4.1.1 menunjukkan kemahiran dalam teknik penyambungan kayu.

   Bumbung disangga oleh satu siri kekuda

  King Post yang disusun rapat untuk merentang lebih kurang 40 kaki . 

  Beban bumbung ditanggung oleh kekuda- kekuda dan dipindahkan ke dinding tanggung beban yang kemudiannya memindahkan beban ke tanah. 

  Sagang tidak diperlukan kerana daya tujuan telah diselesaikan oleh ahli- ahli dalam kekuda.

  Rajah 3.4.1.1 S. Agnese Fuori le Mura. Rome

KEKUDA RAJAH

   Rajah 3.4.1.2 menunjukkan satu contoh penggunaaan kekuda Vierendeel pada bangunan tinggi.

   Kekuda konkrit tegas dahulu diunjurkan sejauh 34 kaki dari tiang

  • – tiang yang berjarak 40 kaki.

   Setiap kekuda mempunyai ketinggian 20 kaki dan menyangga dua tingkat.

  Rajah 3.4.1.2 Bangunan Insurans. Durham. Becket

   Kestabilan didapati dari sambungan tegar.

3.4.2 Analisis Rekabentuk Kerangka Ruang KERANGKA RUANG RAJAH

   Rajah 3.4.2.1 menunjukkan struktur ringan yang diasaskan oleh unit pyramid.

   Bangunan menghasilkan pelan dan tampak bangunan yang mudah.

   Struktur isipadu ruang berhubung secara harmoni dengan bahagian bumbung dan ia memberi kestabilan sisi.

  Rajah 3.4.2.1 Research Laboratory 

  Tiang- tiang Latice kelihatan sebagai sebahagian daripada keseluruhan kerangka ruang. 

  Kerangka ruang berukuran 70 kaki x 90 kaki dan mempunyai kedalaman 3 kaki

KERANGKA RUANG RAJAH

   Rajah 3.4.2.2 menunjukkan cara pembinaan kerangka ruang yang terdiri daripada 100 tetrahedron yang disusun untuk menghasilkan sebuah dewan setinggi 150 kaki.

   Setiap tetrahedron terdiri daripada paip bersaiz 4 inci dan 6 inci.

   Bentuk kerangka ruang menyebabkan dinding dan bumbung digabungkan untuk menghasilkan satu system struktur

  Rajah 3.4.2.2 yang lengkap. 

  Airforce Academy Chapel.Colorado Kestabilan bangunan didapati dari

  Springs. Skidmore, Owings & penigasegian unit-unit segitiga struktur.

  Merrill

  AKTIVITI 3.4

UJI KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA

SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUM BALAS DI HALAMAN

  BERIKUTNYA. SOALAN a.

  Lakarkan bangunan S. Agnese Fuori Le Mura.Rome.

  b.

  Lakarkan bangunan Research Laboratory

  MAKLUMBALAS 3.4

  a) S. Agnese Fuori Le Mura. Rome

  b) Bangunan Research Laboratiry

  PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan.

  Sila hasilkan satu kajian dalam penilaian kendiri ini dan semak hasil tugasan anda dengan pensyarah..Selamat mencuba dan semoga berjaya!!!

   TUGASAN Arahan:

  Setelah mengkaji struktur kerangka bagi Kekuda dan Kerangka Ruang, hasilkan satu kajian yang berhubungkait dengan bangunan di Malaysia yang menggunakan sistem Struktur Kekuda dan Kerangka Ruang.Kajian hendaklah terdiri daripada dua bangunan yang berbeza yang memfokuskan kepada penggunaan Kekuda dan Kerangka ruang.

  MAKLUMBALAS Sila rujuk jawapan anda dengan pensyarah modul.

  

Pastikan anda telah melengkapkan perkara- perkara yang berikut

sebelum tugasan dihantar kepada pensyarah.Tandakan pada  ruang yang berkenaan.

  Perkara YA TIDAK

  1. Objektif kajian

  2. Nama bangunan,lokasi dan gambarfoto

  3. Nama arkitek yang mereka bentuknya

  4. Keistimewaan struktur bangunan

  5. Rumusan kajian