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 samaKEKUDA 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 HALAMANBERIKUTNYA. 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 HALAMANBERIKUTNYA. 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 HALAMANBERIKUTNYA. 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