MAKALAH STRUKTUR KAYU SISTEM DAN BENTUK
MAKALAH STRUKTUR KAYU
SISTEM DAN BENTUK KONSTRUKSI KAYU
CAPITA SELECTA PERHITUNGAN PERENCANAAN KONSTRUKSI
ISTIMEWA
LAMELLA DAN SHELL
DISUSUN OLEH :
KEINKO CALIFA
5423154570
SALSABILA ILHAM
5423155602
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK – UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
JAKARTA, INDONESIA
2016
A. Lamella
A.1 Sejarah Lamella
Konstruksi atap lamella telah diperkenalkan untuk pertama kali di jerman kirakira tahun 1908 oleh Zollinger yang mendapatkan ide untuk seakan akan
membabarkan papan-papan dalam konstruksi philibert sehingga disusun suatu
jaringan untuk membentang ruangan. Jadi konstruksi atap lamella disusun dari
papan-papan pendek dengan penampang dan panjang yang sama yang
besarnya tergantung dari bentang dan beban atap. Bentuk konstuksi atap
lamella dapat bermacam macam misalnya seperti pada gambar:
(sumber dari buku konstruksi kayu : felix yap)
Sebagai keuntungan keuntungan konstruksi atap-atap lamela dapat disebut :
1.
2.
3.
4.
5.
ekonomis dalam pemakaian kayu
Lamela lamela dapat dibuat prefab
Konstruksi adalah dekoratif
Jaringan menguntungkan untuk akustik ruangan
Keuntungan dalam hal kebakaran, yaitu kotak-kotak akan menghalangi
menjalarnya kebakaran seta satu lobang habis terbakar konstruksi atap
belum runtuh karena beban dibagi antara bagian bagian yang lain :
Dasar perhitungandapat diambil sbb
1. Jika tumpuan tumpuan tidak dapat dianggap sebagai sendi
sendi tetapi sebagai setengah jepitan maka (oleh otzen)
1
5
disyaratkan cara pendekatan yaitu Kedua ekstrim diselidiki yaitu
busur bersendi tiga dan busur dijepit sempurna. Dari hasilnya
diambil gaya gaya potongan yang paling jelek atau ongunsteig.
Dengan demikian perhitunagn dapat dianggap aman.
2. Pada tiap pertemuan dalam jaringan lamella yang terus
dianggap dapat memikul momen ataupun gaya normal
sedangkan kedua lamella yang lain hanya dapat memikul gaya
normal
.
3. Penampang minimum lamella dapat ditetapkan 2,5 X 10 cm 2
Beberapa contoh detail
Detail pertemuan lamella (sumber buku konstruksi kayu :felix
yap)
Detail konstruksi yang biasa pada tumpuan dan ujung
bangunan
U(sumber buku konstruksi kayu : felix yap)
2
5
Contoh perhitungan :
3
3
4
5
B. Shell
B.1. Sejarah Shell
Dalam industri bangunan, shells telah mulai digunakan sekitar tahun 1900an.
Shells pertama ini didasarkan lebih pada intuisi dari pada perhitungan, sehingga
jauh lebih berat dari pada seperlunya.
Shell pertama berdasar perhitungan adalah suatu atap untuk planetarium dari
zeiss di jena, dibuat dari beton bertulang oleh insinyur kontraktor Dykerhof dan
Widman A.G . maka konstruksi ini dikenal sebagai Zeiss Dywidag (Z-D) shells.
Penggunaan barrel vaults (cylindrical shells) dan spherical shells (kubah-kubah)
berkembang pesat Karena memberi kemungkinan untuk menutupi bentang luas
secara ekonomis tanpa disangga intern.
B.2. Pengertian Shell
Menurut Schodecik (1998), shell atau cangkang adalah bentuk struktura tiga
dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung.
Menurut Ishar (1995), cangkang atau sell bersifat tipis dan lengkung. Jadi,
struktur yang tipis datar atau lengkung tebal dapat dikatakan sebagai shell.
B.3.Sifat - sifat struktur
1. Sifat Lokal (yang menentukan geotmetri dan permukaan sebagai suatu
sifat)
2. Sifat Umum (yang menerangkan bentuk dari permukaan sebagai suatu
bentuk keseluruhan)
B.4. Hal yang mempengaruhi Struktur
Tegangan tegangan membram yang bekerja pada kulit shell (tarik, tekan,
geser, tangensial), sehingga dihasilkan dimensi yang tipis sekali.
Karena pembebanan. Tegangan terjadi pada bagian tumpuan. Dimana
shell diikat sehingga tidak bisa bergerak.
Karena perubahan temperatur terjadi akibat panas matahari dan proses
pemuaian material beton yang menjadi struktur shell.
Tegangan karena adanya beda penurunan.
Tegangan lentur. Tegangan lentur bisa terjadi karena pembebanan,
perubahan temperatur dan pennurunan tanah.
B.5. Persyaratan Struktur
Harus memiliki bantuk lengkung tunggal maupun ganda
Harus tipis terhadap permukaan bentangannya
Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan
dan tekanan.
B.6. Klasifkasi Struktur Cangkang
Berdasarkan Bentuk Terjadinya
1. Rotational Surface
suatugarislengkung yang datardiputarterhadapsuatusumbu. Shell
denganpermukaanrotasionaldapatdibagitigayaitu:
•
Spherical Surface
Merupakan shell yang bidang permukaanya terbentuk
jika suatu segment lingkaran berputar terhadap sumbu
vertikal.
•
Eliptical surface
bidang permukaaanya terbentuk jika ½ ellips berputar
terhadap sumbu vertikal (kurang mampu memikul
beban vertikal dibandingkan Spherical dome Surface.
•
Parabolic surface
bidangpermukaaanyaterbentukjika ½ parabola
berputarterhadapsumbuvertikal
(lebihkuatmemikulbebanvertikaldibandingkan Spherical
dome Surface.
2. Spherical Surface Eliptical Surface
Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada
dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transasional dibagi dua yaitu
cylindrical surface dan elliptic paraboloid.
3.
Translational surface
Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datardigeser sejajar diri
sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada
dua macam, yaitu Hyperbolic Paraboloid dan Conoid.
BERDASARKAN MELENGKUNGNYA BIDANG
•
Single curved shell, terbentukdariperpindahanbidanglengkung.
•
Double curved shell with principle curves in the same direction (domical shell)
dibentukdenganmemutarbidanglengkungterhadapsumbupadabidangtersebutdanmemb
entuklengkungankearahsumbunya.
BERDASARKAN KEDUDUKAN
KURVA
• Kurva-kurvamembukakearah yang sama(synclastic)
•
Kurva-kurvakearah yang salingberlawanan (antisynclastic)
BERDASARKAN BENTUK GEOMETRIS
•
Shell silindrical (silinder)
•
Shell conical (kerucut)
•
Shell domical (dome)
•
Shell Torus
•
Shell Hyperbolic (hiperbola)
•
Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola)
•
Shell Elliptical paraboloid
•
Shell Conoid (Konoid)
•
Shell denganbentukbebas (Free form shell)
Shell kayu pertama telah dibangun di USSR pada tahun 1928 dalam
bentuk ribbed cylindrical shell. Setelah itu sampai perang dunia kedua telah
dibangun beberapa shell kayu dalam bentuk cylindrical shell yang circular atau
elliptrical. Semua shells kayu ini menggunakan paku, sekrup, atau alat
penyambung mekanis lainnya dan shells kayu dalam waktu itu merupakan
konstruksi yang berat yang ditinjau dari pengetahuan dan standar teknik
sekarang masih kurang ekonomis. Baru ketika perang dunia kedua selesai
dikembangkan lah perekat buatan (synthetic adhesives), telah diperkembangkan
dengan pesat shell kayu yang ekonomis dan ringan (langsing) terutama dalam
bentuk paraboloid, misalnya:
Elliptical paraboloid shell kayu untuk atap Assembly hall pada Rangoon
University, 1954;
Hyperbolic paraboloid shell kayu di North Carolina oleh arsitek Catalano, 1955;
5 Royal Carpet Factory, England,
Muliple Hyperbolic shell kayu untuk Wilton
1957;
Hyperbolic Paraboloid Shell kayu untuk Information centre di Brussel, 1958.
Sekarang sudah banyak shell kayu dibangun di banyak Negara-negara Eropa dan
Amerika dalam bermacam-macam bentuk seperti disebutkan diawal. Shell kayu
modern pada umumnya mempunyai system konstruksi yang sama yaitu :
shellnya terdiri dari lapisan-lapisan kayu (papan-papan atau plywood)
dihubungkan dengan paku (seringkali ditambah dengan perekat untuk
mempertinggi kekakuan), sedangkan balok-balok sisi dan perkakuan dibuat dari
konstruksi kayu berlapis banyak.
Keuntungan-keuntungan konstruksi atap shell dari kayu dapat sipersingkat sbb.
Keringanan, kecpatan pembangunan, murah, daya isolasi tinggi terhadap panas,
penggunaan setengah tukang, kemungkinan menutupi permukaan yang luas,
tidak memakai bekisting.
Masalah-masalah dalam konstruksi shell bias dibilang sudah dapat dipecahkan,
akan tetapi analisa dalam perhitungan perencanaan belum sempurna. Masalahmasalah dalam analisa itu adalah:
a. Yang berhubungan dengan bahan kayu
b. Yang berhubungan dengan analisa dasar dari pada elastic shells.
Masalah kedua telah mendapat cukup perhatian dan ditemukanlah banyak
tulisan-tulisan. Dalam mennurunkan persamaan-persamaan diferensial dasar
untuk kesetimbangan dan cocoknya pergeseran-pergeseran suatu shell kayu
yang tipis dan elastis terdapat tiga langkah sbb:
1. Mendapatkan hubungan-hubungan antara gaya gaya dalam shell dan bebanbeban luar, untuk ini kita menggunakan persaman-persamaan
keseimbangan.
2. Mendapatkan hubungan-hubungan antara pergeseran-pergesaran untuk
menjamin cocoknya perubahan bentuk-bentuk; ini merupakan suatu
persoalan geometris.
3. Menghubungkan pergeseran-pergeseran dangan gaya-gaya dalam. Disini
digunakan sifat-sifat elastis bahan. Disinilah timbul kesulitan-kesulitan yang
karakterisitik untuk shell kayu
Persamaan-persamaan diferensial harus dipecahkan dengan kondisi-kondisi
sekitar (boundaryconditions) yang ditetapkan oleh ubungan-hubungan antara
gaya dan pergesaran dari pada konstruksi sekeliling. Dalam persoalan shell
yang sederhan pun perlu diadakan penyederhanaan-penyederhanaan untuk
mendapatkan pemecahan kira-kira. Dalam persoalan-persoalan yang lebih
kompleks pada umumnya perlu diadakan suatu seri penyederhanaanpenyederhanaan dan perkiraan-perkiraan untuk menurunkan dan
memecahkan persamaan-persamaan.
Pun bila telah didapatkan keterangan-keterangan eksperiimental, untuk
suatu analisa masih akan perlu diadakan perkiraan-perkiraan tersebut.
6
DAFTAR PUSTAKA
Yap, Felix. 1964. Konstruksi Kaju. Bandung : Binacipta
Sukawi. Struktur Membram dalam Bangunan Bentang Lebar. Semarang :
Universitas Diponogoro.
SISTEM DAN BENTUK KONSTRUKSI KAYU
CAPITA SELECTA PERHITUNGAN PERENCANAAN KONSTRUKSI
ISTIMEWA
LAMELLA DAN SHELL
DISUSUN OLEH :
KEINKO CALIFA
5423154570
SALSABILA ILHAM
5423155602
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK – UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
JAKARTA, INDONESIA
2016
A. Lamella
A.1 Sejarah Lamella
Konstruksi atap lamella telah diperkenalkan untuk pertama kali di jerman kirakira tahun 1908 oleh Zollinger yang mendapatkan ide untuk seakan akan
membabarkan papan-papan dalam konstruksi philibert sehingga disusun suatu
jaringan untuk membentang ruangan. Jadi konstruksi atap lamella disusun dari
papan-papan pendek dengan penampang dan panjang yang sama yang
besarnya tergantung dari bentang dan beban atap. Bentuk konstuksi atap
lamella dapat bermacam macam misalnya seperti pada gambar:
(sumber dari buku konstruksi kayu : felix yap)
Sebagai keuntungan keuntungan konstruksi atap-atap lamela dapat disebut :
1.
2.
3.
4.
5.
ekonomis dalam pemakaian kayu
Lamela lamela dapat dibuat prefab
Konstruksi adalah dekoratif
Jaringan menguntungkan untuk akustik ruangan
Keuntungan dalam hal kebakaran, yaitu kotak-kotak akan menghalangi
menjalarnya kebakaran seta satu lobang habis terbakar konstruksi atap
belum runtuh karena beban dibagi antara bagian bagian yang lain :
Dasar perhitungandapat diambil sbb
1. Jika tumpuan tumpuan tidak dapat dianggap sebagai sendi
sendi tetapi sebagai setengah jepitan maka (oleh otzen)
1
5
disyaratkan cara pendekatan yaitu Kedua ekstrim diselidiki yaitu
busur bersendi tiga dan busur dijepit sempurna. Dari hasilnya
diambil gaya gaya potongan yang paling jelek atau ongunsteig.
Dengan demikian perhitunagn dapat dianggap aman.
2. Pada tiap pertemuan dalam jaringan lamella yang terus
dianggap dapat memikul momen ataupun gaya normal
sedangkan kedua lamella yang lain hanya dapat memikul gaya
normal
.
3. Penampang minimum lamella dapat ditetapkan 2,5 X 10 cm 2
Beberapa contoh detail
Detail pertemuan lamella (sumber buku konstruksi kayu :felix
yap)
Detail konstruksi yang biasa pada tumpuan dan ujung
bangunan
U(sumber buku konstruksi kayu : felix yap)
2
5
Contoh perhitungan :
3
3
4
5
B. Shell
B.1. Sejarah Shell
Dalam industri bangunan, shells telah mulai digunakan sekitar tahun 1900an.
Shells pertama ini didasarkan lebih pada intuisi dari pada perhitungan, sehingga
jauh lebih berat dari pada seperlunya.
Shell pertama berdasar perhitungan adalah suatu atap untuk planetarium dari
zeiss di jena, dibuat dari beton bertulang oleh insinyur kontraktor Dykerhof dan
Widman A.G . maka konstruksi ini dikenal sebagai Zeiss Dywidag (Z-D) shells.
Penggunaan barrel vaults (cylindrical shells) dan spherical shells (kubah-kubah)
berkembang pesat Karena memberi kemungkinan untuk menutupi bentang luas
secara ekonomis tanpa disangga intern.
B.2. Pengertian Shell
Menurut Schodecik (1998), shell atau cangkang adalah bentuk struktura tiga
dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung.
Menurut Ishar (1995), cangkang atau sell bersifat tipis dan lengkung. Jadi,
struktur yang tipis datar atau lengkung tebal dapat dikatakan sebagai shell.
B.3.Sifat - sifat struktur
1. Sifat Lokal (yang menentukan geotmetri dan permukaan sebagai suatu
sifat)
2. Sifat Umum (yang menerangkan bentuk dari permukaan sebagai suatu
bentuk keseluruhan)
B.4. Hal yang mempengaruhi Struktur
Tegangan tegangan membram yang bekerja pada kulit shell (tarik, tekan,
geser, tangensial), sehingga dihasilkan dimensi yang tipis sekali.
Karena pembebanan. Tegangan terjadi pada bagian tumpuan. Dimana
shell diikat sehingga tidak bisa bergerak.
Karena perubahan temperatur terjadi akibat panas matahari dan proses
pemuaian material beton yang menjadi struktur shell.
Tegangan karena adanya beda penurunan.
Tegangan lentur. Tegangan lentur bisa terjadi karena pembebanan,
perubahan temperatur dan pennurunan tanah.
B.5. Persyaratan Struktur
Harus memiliki bantuk lengkung tunggal maupun ganda
Harus tipis terhadap permukaan bentangannya
Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan
dan tekanan.
B.6. Klasifkasi Struktur Cangkang
Berdasarkan Bentuk Terjadinya
1. Rotational Surface
suatugarislengkung yang datardiputarterhadapsuatusumbu. Shell
denganpermukaanrotasionaldapatdibagitigayaitu:
•
Spherical Surface
Merupakan shell yang bidang permukaanya terbentuk
jika suatu segment lingkaran berputar terhadap sumbu
vertikal.
•
Eliptical surface
bidang permukaaanya terbentuk jika ½ ellips berputar
terhadap sumbu vertikal (kurang mampu memikul
beban vertikal dibandingkan Spherical dome Surface.
•
Parabolic surface
bidangpermukaaanyaterbentukjika ½ parabola
berputarterhadapsumbuvertikal
(lebihkuatmemikulbebanvertikaldibandingkan Spherical
dome Surface.
2. Spherical Surface Eliptical Surface
Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada
dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan transasional dibagi dua yaitu
cylindrical surface dan elliptic paraboloid.
3.
Translational surface
Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datardigeser sejajar diri
sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada
dua macam, yaitu Hyperbolic Paraboloid dan Conoid.
BERDASARKAN MELENGKUNGNYA BIDANG
•
Single curved shell, terbentukdariperpindahanbidanglengkung.
•
Double curved shell with principle curves in the same direction (domical shell)
dibentukdenganmemutarbidanglengkungterhadapsumbupadabidangtersebutdanmemb
entuklengkungankearahsumbunya.
BERDASARKAN KEDUDUKAN
KURVA
• Kurva-kurvamembukakearah yang sama(synclastic)
•
Kurva-kurvakearah yang salingberlawanan (antisynclastic)
BERDASARKAN BENTUK GEOMETRIS
•
Shell silindrical (silinder)
•
Shell conical (kerucut)
•
Shell domical (dome)
•
Shell Torus
•
Shell Hyperbolic (hiperbola)
•
Shell Hyperbolic paraboloid / Hypar (hyperbolis parabola)
•
Shell Elliptical paraboloid
•
Shell Conoid (Konoid)
•
Shell denganbentukbebas (Free form shell)
Shell kayu pertama telah dibangun di USSR pada tahun 1928 dalam
bentuk ribbed cylindrical shell. Setelah itu sampai perang dunia kedua telah
dibangun beberapa shell kayu dalam bentuk cylindrical shell yang circular atau
elliptrical. Semua shells kayu ini menggunakan paku, sekrup, atau alat
penyambung mekanis lainnya dan shells kayu dalam waktu itu merupakan
konstruksi yang berat yang ditinjau dari pengetahuan dan standar teknik
sekarang masih kurang ekonomis. Baru ketika perang dunia kedua selesai
dikembangkan lah perekat buatan (synthetic adhesives), telah diperkembangkan
dengan pesat shell kayu yang ekonomis dan ringan (langsing) terutama dalam
bentuk paraboloid, misalnya:
Elliptical paraboloid shell kayu untuk atap Assembly hall pada Rangoon
University, 1954;
Hyperbolic paraboloid shell kayu di North Carolina oleh arsitek Catalano, 1955;
5 Royal Carpet Factory, England,
Muliple Hyperbolic shell kayu untuk Wilton
1957;
Hyperbolic Paraboloid Shell kayu untuk Information centre di Brussel, 1958.
Sekarang sudah banyak shell kayu dibangun di banyak Negara-negara Eropa dan
Amerika dalam bermacam-macam bentuk seperti disebutkan diawal. Shell kayu
modern pada umumnya mempunyai system konstruksi yang sama yaitu :
shellnya terdiri dari lapisan-lapisan kayu (papan-papan atau plywood)
dihubungkan dengan paku (seringkali ditambah dengan perekat untuk
mempertinggi kekakuan), sedangkan balok-balok sisi dan perkakuan dibuat dari
konstruksi kayu berlapis banyak.
Keuntungan-keuntungan konstruksi atap shell dari kayu dapat sipersingkat sbb.
Keringanan, kecpatan pembangunan, murah, daya isolasi tinggi terhadap panas,
penggunaan setengah tukang, kemungkinan menutupi permukaan yang luas,
tidak memakai bekisting.
Masalah-masalah dalam konstruksi shell bias dibilang sudah dapat dipecahkan,
akan tetapi analisa dalam perhitungan perencanaan belum sempurna. Masalahmasalah dalam analisa itu adalah:
a. Yang berhubungan dengan bahan kayu
b. Yang berhubungan dengan analisa dasar dari pada elastic shells.
Masalah kedua telah mendapat cukup perhatian dan ditemukanlah banyak
tulisan-tulisan. Dalam mennurunkan persamaan-persamaan diferensial dasar
untuk kesetimbangan dan cocoknya pergeseran-pergeseran suatu shell kayu
yang tipis dan elastis terdapat tiga langkah sbb:
1. Mendapatkan hubungan-hubungan antara gaya gaya dalam shell dan bebanbeban luar, untuk ini kita menggunakan persaman-persamaan
keseimbangan.
2. Mendapatkan hubungan-hubungan antara pergeseran-pergesaran untuk
menjamin cocoknya perubahan bentuk-bentuk; ini merupakan suatu
persoalan geometris.
3. Menghubungkan pergeseran-pergeseran dangan gaya-gaya dalam. Disini
digunakan sifat-sifat elastis bahan. Disinilah timbul kesulitan-kesulitan yang
karakterisitik untuk shell kayu
Persamaan-persamaan diferensial harus dipecahkan dengan kondisi-kondisi
sekitar (boundaryconditions) yang ditetapkan oleh ubungan-hubungan antara
gaya dan pergesaran dari pada konstruksi sekeliling. Dalam persoalan shell
yang sederhan pun perlu diadakan penyederhanaan-penyederhanaan untuk
mendapatkan pemecahan kira-kira. Dalam persoalan-persoalan yang lebih
kompleks pada umumnya perlu diadakan suatu seri penyederhanaanpenyederhanaan dan perkiraan-perkiraan untuk menurunkan dan
memecahkan persamaan-persamaan.
Pun bila telah didapatkan keterangan-keterangan eksperiimental, untuk
suatu analisa masih akan perlu diadakan perkiraan-perkiraan tersebut.
6
DAFTAR PUSTAKA
Yap, Felix. 1964. Konstruksi Kaju. Bandung : Binacipta
Sukawi. Struktur Membram dalam Bangunan Bentang Lebar. Semarang :
Universitas Diponogoro.