Sko 2 Tentang Cantilever Slab - Docp [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



Dengan perkembangan teknologi saat ini yang semakin pesat, keberadaan sebuah bangunan tinggi sangat berkaitan dengan perkembangan sebuah kota. Kehadiran sebuah bangunan tinggi pada sebuah kota yang berkembang adalah untuk menjawab akan luas lahan yang tersedia didaerah perkotaan sangat terbatas. Oleh karena itulah lembaga pendidikan dan penelitian serta pengembangan teknologi sampai dengan saat ini masih terus melakukan penelitian terhadap teknologiteknologi yang ada sehingga didapatkan sebuah teknologi dengan sistem struktur yang tepat dalam perencanaan sebuah bangunan tinggi terutama sistem struktur yang tepat dengan kondisi struktur tanah pada daerah yang perencanaan. Selain itu pemilihan struktur bangunan tinggi juga harus melihat pada beberapa aspek penting, diantaranya berupa bahan struktur, fungsi bangunan, bentangan bangunan, pemakai bangunan dan beberapa aspek penting lainnya yang tidak dapat diabaikan. Sebab keberadaan sebuah bangunan tinggi akan berpengaruh terhadap keadaan sekitarnya baik itu berupa keamanan, estetika, irama serta keberadaan lokasi tersebut dari pandangan orang banyak. Perancang harus bisa mendekati perencangan bangunan sebagai sistem menyeluruh, dimana struktur, penunjang struktur fisik sebagai bagian organik tumbuh bersama rancangan bangunan tersebut. Unsur-unsur bangunan atau sturktur daripada bangunan harus tanggap terhadap gaya atau beban akan terjadi yang pada dasarnya terdiri atas beban-beban vertikal dan beban-beban horisontal. Beban atau gaya vertikal terjadi karena gravitasi dan gaya horizontal yakni terdiri dari gaya-gaya lateral, seperti angin, gaya-gaya akibat atau seismik di bawah tanah. Batang-batang struktur disusun dan disambung sedemikian rupa antara satu dengan yang lainnya, sehingga dapat menyerap gaya-gaya yang bekerja pada bangunan dan dapat semua gaya-gaya yang bekerja ke dalam tanah dengan aman dan dengan usaha sedikit



mungkin. Jadi unsur-unsur struktur adalah merupakan tulang punggung yang sangat penting, untuk badan atau tubuh daripada sebuah bangunan, sehingga bangunan tersebut dapat berdiri dengan kokoh pada tempatnya. Arsitek disini memegang peranan yang sangat penting dan harus mampu mengendalikan unsur-unsur struktur dan menampilkannya untuk mengungkapkan hakikat



bangunan



yang



dapat



mengidentifikasi



dan



mencerminkan



tujuan



pembangunannya. Macam-macam sistem struktur bangunan bertingkat tinggi antara lain: 1. Cantilever Scap 2. Boxes 3. Stagerted Trusses 4. Rigid Frame 5. Tube 6. Plat Slab Yang akan dibahas dalam makalah ini adalah STRUCTURE CANTILEVER SLAB , terdiri dari: a. Pengertian b. Pertimbangan c. Perilaku struktur akibat beban yang terjadi d. Penyebaran gaya-gaya yang terjadi pada komponen struktur e. Alternatif pemakaian material untuk komponen struktur yang mendukungnya f. Parameter struktur, yang terdiri dari : - Kekuatan - Kestabilan - Keseimbangan - Beban akibat angin dan gempa - Cantilever satu sisi dan cantilever dua sisi - Studi kasus (aplikasi penerapan sistem struktur cantilever pada bangunan)



BAB II TINJAUAN TERHADAP STRUKTUR CANTILEVER SLAB



A. Pengertian  Struktur Struktur adalah rangka atau tulang punggung dari sebuah bangunan yang dapat berdiri dengan tegak. Sebuah bangunan harus mempunyai kekuatan untuk berdiri, dimana bangunan tersebut sangat tergantung pada jenis-jenis struktur yang direncanakan dan digunakan terhadap beban yang bekerja sehingga bangunan dapat menahan beban-beban yang bekerja baik itu dari luar berupa angin dan gempa, beban bangunan itu sendiri dan beban tambahan berupa perabot dan manusia. Dengan demikian dalam perencanaan dan penggunaan sebuah struktur perlu diperhitungkan secara mekanika gaya dan matematis yang logis serta tidak mengabaikan unsur-unsur arsitektural. Pada pembahasan selanjutnya akan dibahas secara lebih mendetail mengenai struktur cantilever slab.  Struktur Cantilever Struktur cantilever slab atau plat cantilever adalah suatu sistem struktur dimana pemikulan sistem lantai dari pusat inti pusat bangunan tinggi (core) akan memungkinkan sebuah ruang dalam bangunan bebas dari kolom contohnya seperti aula ataupun sebuah show room, yang batas kekuatannya adalah batas terbesar ukuran bangunan dimana perhitungan dan pemilihan material yang digunakan adalah meterial yang kaku. Terutama apabila proyek si plat adalah besar kekuatan dapat ditingkatkan dengan menggunakan teknik pra-tekan. (Lihat gambar 1)



a.



b.



CANTILEVER



CORE



c.



Gbr. 1 Detail Cantilever Potongan model struktur cantilever Detail bentuk desain struktur cantilever yang dikombinasikan dengan core



Cantilever Slab Structure adalah hubungan struktur antara bidang penjepit dengan yang dijepit, terjadi pada salah satu pangkalnya saja, sehingga cenderung ujung yang lain menggantung sehingga memungkinkan ruang yang lebar dan bebas kolom. Namun demikian struktur ini mempunyai keterbatasan, dalam hal beban yang ditimbulkan oleh bidang yang menggantung dan berhubungan dimensi bidang tersebut (tebal, panjang, lebar, dan lain-lain).



A. Macam-Macam Bentuk Struktur Cantilever Slab Yang dimaksud dengan struktur cantilever satu sisi dan struktur cantilever dua sisi adalah cantilever yang terdapat pada bangnan tinggi, yang berstruktur rangka. Jadi cantilever bukan sebagai struktur utama tapi hanya pada tepi bangunan dimana letak kolom lebih kedalam dari batas lantai 2 dinding.



STRUKTUR CANTILEVER DENGAN KOLOM DITEPI



STRUKTUR CANTILEVER SATU SISI



STRUKTUR CANTILEVER DUA SISI



Gbr. 2 Macam-macam bentuk Struktur Cantilever



Secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut tampak dari diagram datar bahwa kolom sudut itu hanya memikul antara 10-20% dari beban vertikal yang dipikul oleh kolom-kolom tengah yang memikul posisi paling berat. Hal-hal diatas mendasari adanya cantilever satu sisi dan dua sisi Dari ilmu statistika, pemecahannya dengan melewatkan bagian bangunan diatas lantai atas



sedemikian rupa sehingga kolom-kolom akhir mendapat pembebanan yang hampir sama dengan kolom-kolom ditengah. Semua kolom itu membuat kontras dengan satu sisi pendek bangunan yang nyatanya tanpa kolom-kolom sudut.  Cantilever satu sisi Pada gambar dibawah menunjukkan distribusi beban pada kerangka grid lebar yang lantai-lantainya diberi tonjolan konsol/kantilever disepanjang pendek bangunan, sedangkan kolom-kolom disepanjang bangunan tetap berada dalam permukaan bangunan. Cantilever bersisi satu ini juga memperkaya komposisi arsitektural sebagai hasil untuk ciri yang diperlukan untuk membedakan berbagai tampak.



Gbr.3 STRUKTUR CANTILEVER SATU SISI



Cantilever satu sisi berhubungan erat dengan penyusunan kembali tampak pada sisi panjang dari sistem pendek bangunan. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut : -



Sebuah balok cantilever yang bebas tidaklah dengan sendirinya bentuk struktur yang fasih



-



Diperhitungkan bagaimana pembebanannya, dimana menonjolnya, bagaimana menahannya dan hubungan antara bentangan cantilever dan struktur pendukung.



-



Balok cantilever harus dihubungkan secara organis kerangkanya, sebab balok cantilever dan rangka bangunan merupakan satu kesatuan yang rigid (kaku) dan monolit.



-



Bila cantilever mempunyai proporsi yang sama, maka akan terjadi perkembangan yang wajar dari dimensi konstruksi lantai.



Gambar dibawah ini menunjukkan tampak kerangka dengan jarak kolom yang tepat dengan variasi cantilever serta penyesuaian dengan momen negatif. Momen cantilever ditempat dukung harus mempunyai hubungan yang amat tentu dengan momen lengkung pada balok bentang lain. Apabila penonjolan cantilever amat kecil maka ekspresinya akan hilang, walaupun unsur strukturnya tidak terlihat. Tentunya pada keadaan tertentu cantilever yang amat kecil dengan murni meyakinkan logika fungsionalnya. Pada gambar dibawah ini penonjolan cantilever ditentukan oleh tebalnya tembok dinding yang padat hal ini mampu menahan gaya angin. Cantilever sukar diterapkan dalam konstruksi grid sempit. Dalam struktur grid lebar cantilever dapat dinyatakan dengan kuat dan fasih.  Cantilever dua sisi Dalam struktur rangka kecuali cantilever di satu sisi dapat pula dipasang cantilever dikedua sisi sudut bangunan bagian atas. Gambar disamping menunjukkan bagaimana cara rangka grid lebar membagi ratakan beban pada kolom-kolom berikut yakni kolom sudut. Disini kolom sudut mendapat bagian beban yang sama dideretan kolom tengah.



Gbr.4 STRUKTUR CANTILEVER DUA SISI



Pemberian cantilever ini pada grid sempit tidaklah cocok, karena jarak kolom ke arah memanjang terlalu dekat untuk memenuhi keperluan didalam. Pada gambar dilihat beberapa bangunan dengan cantilever dikedua sisi. Disini kerangka diundurkan dari semua tampak dan hanya dapat dibedakan dari luar, karena bidang-bidang jendela dibuat transparan. Ekspresi tampak berasal dari dinding tirai yang geometris yang dalam perencanaan seorang arsitek mempunyai kebebasan yang sempurna. Dalam gambar disamping tampak ringan hanya seolah-olah digantung secara serampangan pada kerangka. Dalam hal ini tergantung dari pemeliharaan, hubungan yang baik antara kulit luar dan rangka pendukung. Apabila dinding tirai dibuat dari rangka padat, maka akan terkesan berat dan tidak adanya kesatuan antara bagian luar dan kerangka yang didalam. Cantilever dua sisi memberikan kesempatan yag sama dalam pemecahan masalah seperti juga pada cantilever satu sisi. B. Parameter dan Pertimbangan Struktur .



Parameter Struktur -



Kekuatan Sebuah bangunan haruslah mempunyai kekuatan untuk dapat berdiri. Kekuatan tegaknya suatu bangunan sangatlah tergantung pada jenis struktur yang digunakan, sehingga beban yang mungkin diterima oleh bangunan dapat diperkirakan dengan cara perhitungan matematis struktur. Hal ini perlu dilakukan guna menghindari terjadinya sebuah kecelakaan yang menyebabkan keugian baik materi maupun jiwa. Selain itu dengan memperhitungkan sistem struktur terutama bangunan yang menggunakan struktur cantilever, maka bangunan tersebut sekiranya



dapat menahan



beban



yang



diterima. Pada



perencanaan sebuah bangunan dikenal adanya beberapa jenis beban yang sekiranya dapat mempengaruhi bentuk, kekuatan, kestabilan dan



keseimbangan dari bangunan tersebut.



Penanganan terhadap faktor



diatas dapat dijelaskan sebagai berikut : •



Pada kolom yang tertinggi dengan beban sentris pada sumbu balok mengakibatkan batang kolom mengalami tekuk akibat gaya yang bekerja. Besarnya tekuk yang terjadi sangat bergantung pada besarnya beban yang bekerja serta material yang digunakan.



•



Hal ini berlaku juga untuk struktur utama pada sebuah bangunan. Misalnya sebuah bangunan menggunakan Cantilever Slab sebagai struktur



utama,



menyebabkan



maka



terjadinya



elemen dari



struktur



reaksi



bergerak



partikel-partikel



sehingga struktur



cantilever. •



Karena dimensi yang tidak tepat dari struktur cantilever maka elemen struktur bergerak mengikuti arah beban luar yang bergerak (terjadi tekuk).



h



Lb = h



Lb = 1/2h



Lb = 2h



Gbr.5 Analisa Grafis Perubahan Bentuk Pada Struktur Cantilever



Agar elemen struktur mampu memikul beban yang terjadi, maka dimensi yang melawan gaya tarik akibat gaya luar diperbesar sehingga elemen struktur dapat menahan beban yang terjadi. Struktur cantilever slap adalah hubungan struktur antara bidang penjepit dengan bagian yang dijepit dan terjadi pada bagian pangkalnya, sehigga ujung yang lain tergantung. Pemikul sistem lantai dari sebuah bangunan



dengan sistem cantilever akan memungkinkan adanya ruang yang bebas terhadap kolom dengan kekuatannya sama besar dengan besarnya ukuran ruang



yang



dimaksud.



Kekakuan



plat



dapat



ditingkatkan



dengan



menggunakan teknik-teknik struktur pra-tekan



Gbr.6 Analisa Grafis Perubahan Bentuk Pada Struktur Cantilever setelah diberi beban



Struktur rangka tinggi pada lantai yang tercantilever pada setiap lantai memungkinkan adanya ruang yang fleksibel didalam dan diatas rangka. Sistem gantung memungkinkan memungkinkan penggunaan bahan secara efisien dengan menggunakan penggantung sebagai pengganti kolom, untuk memikul beban lantai. Kekuatan unsur tekan harus dikurangi karena adanya bahaya tekuk. Berbeda dengan unsur tarik yang dapat mendayagunakan kemampuannya



secara maksimal, kabel-kabel penggantung meneruskan ke rangka dibagian atas yang tercantilever dari inti pusat.



Beberapa contoh struktur tercantilever :



STRUKTUR GANTUNG (CANTILEVER)



STRUKTUR PLAT RATA CANTILEVER



Balok Pengikat Balok Cantilver Core/inti Bangunan



-



Kestabilan



STRUKTUR CANTILEVER Gbr. 7 Penampang Beberapa Bentuk Struktur Cantilever Yang Memiliki Kekuatan Terhadap Dimensi Bangunan



Kestabilan



dapat



tercapai



apabila



bentuk



bangunan



secara



keseluruhan mampu menahan gaya yang berasal dari luar (gaya lateral) yang disebabkan oleh gaya angin dan gempa. Untuk mengatasi gaya tersebut diatas digunakan penyelesaian sistem struktur pada struktur lantai.



a.



b. Gbr. 8 Gambar a. Desain Struktur LantaiYang berfungsi sebagai Pengaku Bangunan Gambar b. Menunjukkan Bentuk Sususan Balok Struktur yang berfungsi untuk menjaga kestabilan Bangunan



►



Untuk meniadakan puntiran akibat angin, maka pada struktur lantai dipasang balok pengikat (brancing), brancing horisontal dipilih untuk



menahan gaya lateral yang mengenai bidang bangunan. Dimana bracing ini berfungsi sebagai pengaku struktur pada bangunan. Gaya-gaya pada bracing dalam arah diagonal akan melawan gaya lateral, sehingga resultan gaya menjadi seimbang atau sama dengan 0 (nol). Dengan demikian balok pengikat cukup diletakkan di tepi-tepi bidang lantai. Karena bidang tepi berhubungan dengan gaya luar (gaya lateral). ►



Bila gaya lateral yang mengenai bangunan dengan arah yang sejajar, maka akan menimbulkan flutering atau puntiran pada bangunan.



►



Sedangkan untuk mengakukan letak kolom struktur akibat gaya lateral yang terjadi, digunakan balok pengikat yang dihubungkan dengan balok-balok utama, sehingga gaya lateral dapat ditiadakan oleh balok pengikat. Dengan menggunakan cara ini maka bangunan akan dapat menahan beban yang ditimbulkan oleh gaya lateral.



-



Keseimbangan Upaya menciptakan suatu bentuk yang mampu berdiri sendiri, yang disebabkan oleh gaya gravitasi. Untuk dapat mencapai kondisi yang seimbang, dalam menyelesaikan sistem struktur sebuah bangunan adalah : ►



Balok sebagai struktur pendukung dengan perletakan bebas pada ujungnnya dan terjepit pada ujung yang lain, akan membentuk momen terbesar pada ujung yang bebas. Maka bentuk sistem struktur yang paling tepat untuk bangunan seperti ini adalah sistem struktur cantilever. M = P. l



P



M=0 l Terjadi momen negatif (-) ada ujung jepit sedangkan nilai momen pada ujung yang beban adalah 0 (nol). Ini disebabkan karena beban bekerja pada ujung balok/plat yang tercantilever



Gbr. 9 Bentuk Analisis Dalam Menjaga Keseimbangan Struktur Cantilver pada Bangunnan ►



Akibat memerlukan ruang cukup luas, maka sistem cantilever dengan bentangan yang cukup luas, panjang dan dimana pada salah satu ujungnya bebas dimungkinkan terjadinya tekuk akibat beban yang diterima atau dipikul maka perlu adanya penanganan khusus yaitu dengan cara menggunakan kabel baja sebagai pengaku yang dipasang pada ujung bebas dari struktur cantilever dengan tiang kolom sebagai pendukung utama atau pengaku bangunan.



T kabel



Struktur cantilever ketika terjadi beban akan mengalami perubahan (defleksi)



P



Struktur centilever setelah diikat dengan kabel baja akan tetap stabil, gaya yang bekerja pada kabel adalah gaya tarik.



Gbr. 10 Gambar Struktur Cantilever yang mengalami Defleksi (perubahan bentuk) dan cara menanggulanginya



►



Penggunaan material yang tipis akan melekuk pada arah gaya tekan diikuti oleh elemen lain yang berhubungan dengannya. Oleh karena itu timbul puntiran dengan menggabungkan kedua elemen struktur cantilever dengan balok tarik pada ujung kolom dan balok tekan pada bagian tengah kolom sebagai perlawanan dari pergerakan elemen struktur cantilever.



Balok tekan Utama Kabel



Kabel Tarik



Pengaku Kabel Tarik Kabel Tarik



Balok Tekan



Permukaan Tanah



Gbr. 11 Struktur Cantilever Gabungan 2 Elemen dan pola penyaluran gaya



►



Dengan penggabungan dua elemen struktur cantilever melalui balok penghunbung (tarik-tekan) diperoleh satu bentuk struktur yang seimbang.



....Pertimbangan Struktur Dalam merencanakan bangunan multi lantai, pemilihan struktur tidak hanya berdasarkan pemahaman struktur dalam konteksnya semata. Pemilihannya cenderung ke arah faktor fungsi dikaitkan dengan kebutuhan; sosial, ekonomi, budaya dan tekhnologi. Pertimbangan-pertimbangan itu adalah sebagai berikut :



Pertimbangan dalam perencanaan bangunan multi lantai dengan menggunakan struktur cantilever slab.



1.



Ekonomi Dalam perencanaan bangunan tinggi, para arsitek cenderung lalai dalam menanggapi dan untuk disadari, adalah bahwa penentuan sistem bangunan tidak boleh berupa sekedar keinginan yang tak berdasar, tetapi harus memasukan pertimbangan faktor ekonomi secara cermat. Bangunan yang didirikan harus berdiri dengan kokoh, tentunya dengan dana yang cukup tinggi serta pertimbangan material yang digunakan. Dalam hal ini “Cantilever Slab Structure” dapat menjadi satu sistem struktur dengan ruang yang luas dan bebas kolom.



2.



Kondisi Tanah Kondisi tapak yang semakin sempit didaerah perkotaan dan kebutuhan akan ruang yang banyak serta luas sesuai dengan tuntutan perkembangan sebuah daerah menjadikan bangunan multi lantai atau yang sering disebut bangunan berlantai banyak (bangunan tingkat tinggi) sebagai alternatif pemecahan terhadap masalah terhadap kondisi tapak yang sempit. Keberadaan sebuah bangunan multi lantai sangat bergantung pada kondisi struktur tanah, material struktur dan sistem struktur. Pemilihan jenis bangunan juga sangat tergantung pada fungsi geologi tapak. Apapun masalahnya ketiga variabel struktur bangunan yaitu sub structure (struktur bagian bawah), upper structure (struktur bagian tengah) dan super structure (struktur bagian atas) yang ditambah dengan kondisi tanah memberikan kebebasan komposisi dalam memilih sistem struktur yang digunakan. (Lihat gambar 2)



Gbr. 12 Kondisi Struktur Bangunan akibat dari kurang baiknya daya dukung tanah



3.



Pabrikasi dan Pembangunan Perencanaan prosedur pabrikasi dan pembangunan merupakan faktorfaktor yang penting dalam mempertimbangkan pemilihan sistem struktur serta dapat menjadi pertimbangan untuk menentukan metode konstruksi.



4.



Pertimbangan Mekanis Sistem mekanis yang digunakan dalam merancang bangunan tinggi terdiri dari sistem HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioner), lift, listrik, pipa air dan pembuangan disposal padat dan disposal cair. Sistem pemasok energi dapat dipusatkan pada inti bangunan (core) mekanis yang dipadukan dengan daerah inti umum. Kadang-kadang ruang ducting ditempatkan pada fase eksterior atau digunakan sistem interspesial dengan lantai mekanis untuk peralatan yang berat. Saluran atau jaringan utilitas ditempatkan dalam saluran tersendiri dipisahkan berdasarkan fungsi tetapi masih berada dalam core sehingga tidak mengganggu kenyamanan pemakai bangunan.



5.



Pertimbangan Rasio Tinggi-Lebar Suatu Bangunan Dengan meningkatkan rasio minimum tinggi bangunan terhadap lebar sebuah bangunan, maka kekakuan bangunan pun harus ditingkatkan. Hal ini disebabkan karena momen lentur yang dipikul oleh core akibat beban bangunan sendiri maupun beban dari luar juga akan bertambah.



6.



Pertimbangan Tingkat Bahaya Kebakaran Dalam perencanan bangunan multi lantai, api sebagai faktor penyebab kebakaran menjadi bahan yang penting untuk dipertimbangkan, karena ; 1. Hampir semua lantai berada diluar jangkauan tangga pemadam kebakaran. 2. Evakuasi darurat yang menyeluruh mustahil dilakukan dalam waktu singkat.



Sesuai tuntutan persyaratan pengamanan terhadap bahaya kebakaran, suatu konstruksi bangunan harus memenuhi hal-hal sebagai berikut : -



Ketahanan



struktur



untuk



jangka



waktu



tertentu



dengan



menggunakan bahan-bahan tahan api yang tidak akan terbakar atau menghasilkan asap. -



Pembatasan Pembatasan penjalaran api agar penyebarannya ke bangunan lain dapat dicegah.



-



Sistem keluar (exit) yang memadai disesuaikan dengan kapasitas dan fungsi bangunan.



7.



-



Sistem peringatan dini terhadap api dan asap yang efektif.



-



Splinker dan ventilasi untuk api dan asap



Pertimbangan Lingkungan/Setempat Hal ini berkaitan dengan peraturan pembangunan dan penataan sarana dan prasarana wilayah pada suatu daerah yang menjadi lokasi pembangunan sebuah bangunan multi lantai, dimana peraturan-peraturan tersebut akan mempengaruhi sistem konstruksi bangunan. Peraturan-peraturan tersebut antara lain menyangkut zoning, keseimbangan dengan bangunan lain yang sudah ada disekitarnya, sistem konstruksi (kekuatan, kenyamanan, dan lainlain), tampilan bangunan (estetika), sarana utilitas yang memadai dan dampak terhadap lingkungan. Selain dari hal-hal teknis (peraturan-peraturan) tersebut, hal-hal nonteknis yang juga berkaitan dengan pertimbangan perencanaan pembangunan bangunan/gedung multi lantai adalah ketersediaan material bahan bangunan didaerah tersebut, dengan perhitungan material bahan bangunan diproduksi di daerah itu tanpa dipesan dari daerah lain.



C. Alternatif Pemakaian Bahan Pada Struktur Cantilever Slab 



Beton bertulang/komposit memiliki gaya tekan dan gaya tarik • Tulangan besi • Tulangan baja



Kolom Dan Lantai







Kabel digunakan sebagai elemen penunjang karena memiliki gaya tarik yang kuat. Elemen vertikal pada bangunan ini digunakan : • Beton bertulang • Kabel baja



Elemen Struktur Struktur balok lantai yang bebas tanpa kolom menerima gaya-gaya yang disalurkan ke kolom dan core selanjutnya diteruskan ke pondasi, dan dari pondasi diteruskan ke tanah kemudian tanah akan memberikan reaksi dari beban yang disalurkan. Kolom Pengganti Core •



Berfungsi sebagai elemen pengaku struktur terhadap beban yang menimpa bangunan (beban vertikal dan beban lateral).



•



Sebagai elemen pendukung dari balok cantilever sekaligus menyalurkan atau mendistribusikan gaya-gaya yang bekerja ke pondasi.



•



Antara kolom dihubungkan dengan balok-balok untuk menyatukan kolom yang berfungsi untuk menyalurkan dan mengatasi gaya-gaya akibat beban bangunan.



•



Pada bagian atas bangunan antar kolom dihubungkan dengan kabel baja yang bekerja dengan gaya tarik untuk mengatasi gaya tekuk pada balok cantilever sehingga sistem struktur yang ada tidak mengalami defleksi atau perubahan.



•



Material struktur berupa kabel, beton bertulang atau komposit dan pipa baja mempunyai fungsi yang estetis, awet dan kuat. Gaya-gaya akibat pembebanan pada struktur cantillever mengakibatkan gaya



geser vertikal, oleh kabel gaya-gaya tersebut disalurkan ke kolom dan core selanjutnya diteruskan ke pondasi lalu ke tanah.



Beban Beban pada pada cantilever cantilever



Kolom/Cor Kolom/Cor ee



Kabel Kabel



Ponda Ponda sisi



D. Combinasi Struktur  Struktur Cantilever Slab Dengan Core Core/kolom dengan balok cantilever terjadi hubungan jepit dan merupakan satu kesatuan yang utuh stabil dan monolit atau struktur yang rigid. Core merupakan inti strukur suatu bangunan tingkat tinggi sehingga semua sistem struktur berhubungan langsung dengan core. Apabila besar dimensi dari balok sama mengakibat pembebanan, balok akan mengalami lendutan. Untuk mengantisipasi lendutan yang terjadi maka perlu adanya penyelesaian-penyelesaian antara lain: -



Yang kuat terhadap gaya tarik yaitu besi baja, bagian atas balok cantilever diperbesar



-



Yang kuat terhadap gaya tekan yaitu beton, bagian bawah balok cantilever beton diperbesar/diperkuat



-



Bentuk/dimensi balok cantilever itu sendiri



CORE CANTILEVER



CANTILEVER CORE



Gbr. 13 Sketsa Struktur Cantilever yang di kombinasi dengan struktur lainnya (Core)



 Kombinasi Struktur Cantilever Dengan Tiang V Pemakaian tiang V yang dikombinasikan dengan cantilever umumnya dipakai untuk bangunan-bangunan bertingkat yang tidak terlalu tinggi, karena beban yang dipikul cantilever akan semakin besar dan menyebabkan nilai momen menjadi besar pula. Penggunaan tiang V dengan kombinasi cantilever umumnya hanya dapat memikul satu sampai dua lantai saja sebab beban yang ditimbulkan terutama pada bagian atapnya tidak begitu besar. Tiang V dengan kombinasi cantilever yang memikul beban bangunan lebih dari dua lantai merupakan tipuan tampilan bangunan saja. Sebab sebenarnya pada bangunan tersebut adanya cantilever-cantilever yang dipilkul oleh kolom pada tiap lantai dimana kolom-kolom tersebut yang meneruskan gaya-gayai beban yang ada dari atas (atap) sampai dibawah (pondasi). Prinsip ini diikuti dengan melihat besarnya momen yang ada, dengan pemakaian struktur yang tepat sehingga mencerminkan nilai ekonomis dari konstruksi tersebut. Penggunaan tiang V dengan kombinasi cantilever yang diletakkan diatas kaki-kaki struktur yang rigid (kaku) akan menghasilkan sebuah bangunan yang bila dilihat dari segi kekuatan dan kestabilan sangat kokoh. E. Pola Penyebaran Gaya Pada Struktur Cantilever Slab Gaya-gaya yang terjadi akibat beban yang ditimbulkan dapat dibagi menjadi dua yaitu gaya vertikal dan horisontal. Yang termasuk dalam gaya vertikal antara lain sebagian dari beban konstruksi, beban manusia dan perabot. Sedangkan gaya horisontal ditimbulkan oleh antara lain beban angin, gempa dan sebagian dari beban konstruksi. Akibat dari gaya lateral yang diterima oleh cantilever slab adalah: -



Terjadinya lenturan pada core



-



Terjadinya puntiran pada core



h (tinggi)



Gaya lateral berpengaruh pada kekakuan struktur sehingga diperlukan perlakuan khusus terutama pada elemen yang banyak menahan momen lentur akibat gaya lateral yaitu Core, yang berfungsi sebagai elemen pengaku dan sekaligus tumpuan utama dalam menahan beban sehingga kekakuan struktur dapat terjaga.



CANTILEVER



CORE



EARTH



Gbr. 14 Proses Penyaluran Gaya-Gaya Pada Bangunan yang menggunakan Struktur Cantilever



Balok Cantilever



Core sebagai pengaku Gbr. 15 Sistem penyebaran gaya pada struktur cantilever yang digabungkan dengan core



Gbr. 16 Sistem penyebaran gaya pada struktur cantilever dengan sistem kolom



STRUKTUR CANTILEVER



STRUKTUR CANTILEVER



F. Jenis Pembebanan Pembebanan struktur sangat beraneka ragam dan rumit (kompleks). Jenis-Jenis Beban yang di terima Beban yang dipikul oleh suatu bangunan dapat dibagi menjadi 2 bagian besar yaitu beban mati dan beban hidup. Beban mati terdiri dari beban angin, salju dan konstruksi sedangkan beban hidup terdiri dari beban manusia dan beban perabot. - Beban mati Pada sebuah bangunan yang dimaksud dengan beban mati adalah beban yang ditimbulkan oleh bangunan itu sendiri yang bersifat permanen dan beban dari luar tetapi bersifat sementara, misalnnya beban angin, salju dan hujan. Beban mati itu sendiri dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua) kelompok besar yaitu beban statis dan beban dinamis. Dalam pengertiannya beban statis merupakan beban bangunan yang bersifat permanen ditimbulkan oleh setiap unsur struktur yang digunakan, dengan kata lain beban statis merupakan beban dari bangunan itu sendiri. Dimana beban konstruksi terutama yang terjadi pada bangunan tingkat tinggi atau berlantai banyak jauh lebih besar dari pada beban konstruksi yang terjadi pada bangunan satu lantai. Sedangkan beban dinamis merupakan beban yang terjadi pada sebuah bangunan dan bersifat sementara, beban dinamis merupakan jenis beban yang berubah sesuai dengan perubahan musim dan waktu ataupun juga diakibatkan oleh fungsi ruang pada bangunan untuk jangka waktu yang tidak tentu. Beban yang ditimbulkan oleh perubahan musim dan waktu sering juga



disebut sebagai beban lateral atau beban luar, antara lain berupa beban angin, salju dan hujan.



- Beban konstruksi Unsur struktur pada umumnya, dirancang untuk beban mati dan beban hidup. Akan tetapi unsur tersebut dapat dibebani oleh beban yang lebih besar dari beban rencana ketika bangunan didirikan. Beban ini dinamakan sebagai beban konstruksi dan merupakan pertimbangan yang penting dalam sebuah rancangan arsitektur. Beban konstruksi juga harus diperhitugkan untuk suatu balok yang dirancang untuk perilaku secara komposit dengan plat beton. - Beban hujan, es dan salju Beban salju hanya perlu dipertimbangkan untuk struktur atap dan bagianbagian lain pada bangunan yang sekiranya dapat menjadi tempat penampungan salju, bagian-bagian tersebut antara lain pelataran terbuka, balkon, top floor dan teras. Sedangkan beban hujan umumnya tidak sebesar beban yang ditimbulkan oleh salju tetapi adanya akumulasi air yang mempunyai berat jenis berbeda dan dapat merusak sistem struktur yang ada. Beban hujan umumnya terjadi pada saluran-saluran pada atap sehingga saluran-saluran menjadi tersumbat, lendutan yang pada akhirnya akan berpengaruh pada material struktur bangunan. Sedangkan beban es lebih sering mengumpul atau terjadi pada bagian-bagian unsur yang terkantilever. Beban es ini bila ditinjau dari berat beban yang ditimbulkan hampir menyamai beban salju. - Beban angin Beban



angin



yang



menekan



atau



menghisap



bangunan



besar



kekuatannya tidak menentu dan sukar dipastikan. faktor-faktor yang



terpenting untuk dapat memperhitungkan beban angin adalah kecepatan angin, kepadatan udara, permukaan bidang dinding bangunan dan bentuk dari bangunan itu sendiri. Untuk menanggulangi tekanan dan hisapan angin perlu dipasang penguat berupa siku-siku, bengunan petak/gelagar dan penguat sudut sebagai konstruksi penahan angin. Untuk dapat memahami dan perilaku angin secara ilmiah sangat mustahil tetapi untuk dapat memperkirakannya masih memungkinkan. Aksi angin pada bangunan multi lantai bersifat dinamis dan dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan dan bentuk permukaan dari bangunan itu sendiri. - Beban gempa Gempa yang terjadi dari longsoran tanah, gerakan tektonik dan letusan gunung berapi akan mengakibatkan getaran pada permukaan bumi yang dapat mengakibatkan kerusakan baik pada lingkungan maupun bangunan. Pada bangunan gempa dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem struktur yang ada, pada bangunan multi lantai sistem struktur yang digunakan harus diadakan perhitungan yang lebih mendetail terhadap gempa. Dalam perencanaannya sebuah sistem struktur yang akan digunakan harus lebih dulu dilakukan uji coba terhadap tingkat kekuatannya untuk sebuah bangunan multi lantai dengan fungsi tertentu. - Beban hidup Yang dimaksud dengan beban hidup adalah berat beban-beban yang dapat dipindah-pindah atau berubah tempat seperti orang, perabot, penyekat ruang yang fleksibel tetapi tidak termasuk sistem struktur hujan, es dan salju. Dengan adanya hal-hal yang tak terduga dari bangunan multi lantai maka hampir mustahil untuk memperkirakan besarnya beban hidup yang ditimbulkan akan mempengaruhi sistem struktur bangunan. Dari sudut pandang struktur pemilihan struktur yang memadai tergantung pemahaman terhadap 3 (tiga) faktor yaitu :



-



Beban yang akan dipikul



-



Sifat bahan konstruksi



-



Aksi



struktur



yang



mengarahkan,



gaya-gaya



beban



melalui



komponen struktur ke dalam tanah Dengan mempertimbangkan ketiga faktor ini seorang perancang struktur dapat memperkirakan model sistem struktur, perilaku struktur dan bahan atau material yang digunakan untuk menyelesaikan G. Perubahan Bentuk Bangunan Akibat Pembebanan Pada Struktur - Beban konstruksi Akibat struktur core tidak kuat menahan beban sendiri serta menahan beban yang diterima maka struktur akan mengalami deformasi bentuk dengan kata lain perubahan bentuk sehingga secara keseluruhan struktur bangunan akan runtuh.



Gbr. 17 Kondisi Struktur Bangunan akibat dari beban konstruksi



- Beban angin



Gbr. 18 Perubahan bentuk pada bangunan akibat beban angin



Gbr. 19 Posisi banguunan bila dilihat dari atas, mengalami pergeseran letak akibat beban angin



Gbr. 21 Perubahan bentuk pada bangunan akibat beban angin



Gbr. 20 Terjadi puntiran pada bangunan akibat bebam angin



- Beban gempa Pondasi adalah titik singgung antara struktur bangunan dengan tanah maka gerak seismik bekerja pada bangunan dengan menggoyang pondasi bolakbalik. Massa bangunan akan menahan gerakan ini dengan membangun gaya innersia pada struktur, aksi ini serupa dengan innersia lateral. Besar gaya inersia horisontal (F) bergantung pada massa bangunan (M) percepatan permukaan (A) dan sifat struktur Dengan rumus Newton II : F = M . A Dalam kenyataannya hal ini tidaklah demikian, karena pada tingkat tertentu semua bangunan adalah fleksibel. Untuk struktur yang hanya sedikit berubag bentuk, artinya menyerap sebagian energi dimana besar gayanya akan kurang dari masa percepatan. Akan tetapi struktur yang fleksibel mempunyai waktu getar alamiah yang mendekati waktu getar gempa permukaan dapat mengalami gaya jauh lebih besar yang ditimbulkan oleh gerak permukaan bumi berulang kali. Gaya aksi lateral pada bangunan tidak hanya disebabkan oleh percepatan goyang permukaan bumi saja tetapi juga oleh tanggapan struktur bangunan terutama pondasi yang langsung berhubungan dengan bumi. Distribusi lateral dari geser dasar Gaya geser pada tingkat manapun bergantung pada bagaimana struktur mengalami perubahan bentuk, yaitu pada massa lantai dan amplitudo osilasi yang dianggap berbeda secara linear sesuai dengan ketinggian bangunan. Artinya, gaya gempa dapat melenturkan sruktur ke bentuk-bentuk yang dikenal sebagai mode vibrasi alamiah.



Gerakan bangunan akibat gerakan tanah. Pondasi struktur bangunan dapat bergerak akibat dari sebab sehingga seluruh bangunannya bergeser atau sebagian dari bangunan akan turun. Antara lain disebabkan karena adanya dua atau beberapa macam tanah yang terdapat dibawah bangunan sehingga reaksi tanah tidak merata. Macam atau sistem pondasi sebagai pendukung suatu bangunan juga dapat menjadi penyebab turunnya bangunan baik sebagian ataupun pada bagian-bagian tertentu.



a.



b. Gbr. 22 Pada Gambar a dan b menunjukkan perubahan bentuk bangunan akibat gempa



Mengingat hal tersebut diatas, perlu sekali sebelum menentukan sistem pondasi dilakukan analisa dan pengamatan terhadap kondisi tanah dilokasi perencanaan. H. Keuntungan Dan Kerugian Keuntungan dan kerugian dalam pemilihan “cantilever slab structure” adalah sebagai berikut : .



Keuntungan : - Fleksibilitas ruang tinggi karena terjadi ruang bebas kolom, akibat dari pemakaian core yang rigid (kaku) sebagai pengganti kolom. Dimana dinding hanya berfungsi sebagai partisi.



- Dengan menggunakan struktur cantilever penggunaan kolom relatif sedikit. - Sistem utilitas dan service dapat ditempatkan pada core sehingga lebih mempermudah dalam pengontrolan, perawatan dan pemeliharaan (maintenance). .



Kerugian : - Bila ditinjau dari segi biaya, maka biaya perencanaan dan pelaksanaan jauh lebih mahal. Ini disebabkan untuk mengimbangi bentangan balok cantilever, maka dipakai material composit atau balok-balok press truss yang rigid (kaku). - Ditinjau dari segi arsitektur, bentuk bangunan yang menggunakan struktur cantilever cenderung sederhana dan monoton. - Pada daerah sambungan, seperti pada sambungan antara vertikal dan horizontal harus memerlukan perhitungan yang lebih sistematis.



BAB III STUDI KASUS



Obyek studi kasus untuk bangunan yang menggunakan struktur kantilever slab adalah TOUR DU MIDI yang terletak dikota Brussel, Belgia.



Gbr. 23 Sketsa 3D Bangunan Tour du Midi yang diambil sebagai objek Studi Kasus



Spesifikasi bangunan objek studi kasus :  Berfungsi sebagai bangunan perkantoran/Office building  Jumlah lantai adalah 37 lantai dengan ketinggian dari permukaan tanah adalah 149.5 M  Luas total bangunan 41.000 M2  Kapasitas daya tampung bangunan adalah 3.500 orang  Ketebalan core sebagai inti struktur bangunan adalah 70 CM  Technical service room/ruang service dan mekanikal elektrikal terletak pada basement dan lantai atas  Vertical circulation/sirkulasi vertikal terdiri dari 8 (delapan) buah lift dan 1 (sata) buah tangga yang terletak didalam core serta 1 (satu) buah tangga yang terletak diluar core  Tempat parkir kendaraan berada di lantai 3 basement dengan kapasitas parkir 300 buah mobil  Sistem struktur terdiri dari : -



Balok cantilever yang menggunakan baja profile



-



Core terbuat dari beton komposit yaitu baja dan beton



CANTILEVER BAJA CORE DINDING PARTISI



Gbr. 24 Sketsa Potongan Bangunan TOUR Du MIDI yang diambil sebagai objek studi kasus



Analisa - Untuk mendapatkan ruang yang luas dengan sedikit atau bebas kolom, maka bangunan ini menggunakan sistem struktur cantilever. Pada bangunan ini sistem struktur cantilever digunakan untuk menahan struktur dengan bentangan sepanjang 9.40 M - Core selain berfungsi sebagai penyalur gaya vertikal yang terjadi juga digunakan untuk penempatan lift dan saluran utilitas (shaft). - Bentuk pondasi yang melebar didalam tanah dipergunakan sebagai basement. Selain itu pondasi yang berada didalam tanah juga berguna untuk menjaga kestabilan bangunan akibat gaya-gaya vertikal maupun horisontal.



Gbr. 25 Sketsa Perubahan bentuk Bangunan akibat beban angin



A. DAFTAR PERTANYAAN 1. Berapa bentangan panjang maksimum yang diizinkan pada bangunan yang menggunakan struktur cantiliver ? Jawab



: Tidak ada batasan bentangan maksimum yang ditetapkan dalam mendirikan



bangunan



yang



menggunakan



sistem



struktur



cantilever, sebab batasan tersebut lebih dipengaruhi oleh faktorfaktor elemen struktur lainnya, yaitu : - Jarak atau panjang massa yang diatasi oleh cantilever - Beban massa yang dipikul oleh cantilever - Dimensi bangunan diatas cantilever - Bahan yang dipakai sebagai cantilever Semakin besar dimensi bangunan, beban dan panjang massa yang disanggah oleh cantilever semakin besar pula. Semakin banyak faktor yang harus dipenuhi oleh cantilever terutama kekuatan tuntuk menahan beban yang diterima cantilever. Sehingga otomatis berkaitan pula dengan bahan struktur yang dipakai dan alternatif bahanpun banyak tersedia antara lain beton composit dan baja. 2. Bagaimana struktur lantai pada bangunan yang menggunakan struktur cantilever ? Jawab



: Tidak ada yang mengharuskan bahwa struktur lantai pada cantilever menggunakan bentuk tertentu. Pada prinsipnya cantilever adalah penyangga bangunan yang ada diatasnya termasuk struktur lantai, sehingga bentuk struktur lantai dapat bervariasi dan yang baik adalah mengikuti bentuk struktur inti atau core yang ada. Khusus untuk flat salb cantilever, ketebalannya adalah antara 12-14 cm.



12 – 14 cm



Contoh :  Beton antara lain : -



Slab floor



-



Ribber floor



-



Grid floor



-



Waffle slab



 Plat baja



 Komposit -



Baja dan beton



-



Baja kanal



3. Apakah pada bangunan di Indonesia contohnya bangunan Tunjungan Plaza Surabaya, apakah juga menggunakan struktur cantilever ? Jawab



: Ya. Tetapi cantilever pada bangunan Tunjungan Plaza Surabaya bukan sebagai struktur utama. Cantilever disini hanya digunakan pada koridor yang mengelilingi vide didalam bangunan. Jepit



Bebas



4. Bagaimana dasar/kriteria untuk menentukan struktur utama pada suatu bangunan ? Jawab



: Dasar yang dapat dipakai untuk menentukan hal ini dapat dilihat dari urutan kehancuran dari suatu bangunan, yaitu :  Elemen partisi  Elemen non-struktur



 Elemen struktur utama  Elemen pondasi Jadi suatu urutan kehancuran suatu bangunan dapat dijadikan sebagai salah satu dasar untuk pemilihan dan penentuan pemakaian sistem utama bangunan. Sebab apabila struktur utama tidak diperhitungkan secara mendetail maka akibat yang ditimbulkan oleh hancurnya sebuah bangunan sangat besar dan fatal.



Selain itu struktur utama dapat dilihat dari ekspos yang paling tampak atau paling besar peranannya dalam menunjang berdirinya sebuah bangunan, selain struktur pendukung pada sebuah bangunan. 5. Apa hubungan antara core dan cantilever ? Jawab



: Core inti atau pusat struktur bangunan yang berfungsi sebagai penyalur dan pengaku utama berdirinya sebuah bangunan bertingkat tinggi dan cantilever disini berpangkal pada core tersebut. Core dapat bersifat struktural dan utilitas. Yang dimaksud dengan core bersifat struktural karena core berfungsi sebagai pengaku dan pengimbang bangunan. Sedangkan core dikatakan bersifat utilitas karena core juga diberfungsi sebagai tempat penempatan sarana utilitas seperti pipa-pipa air bersih dan air kotor, dutching



AC, lift dan shaft. Struktur yang digunakan untuk core antara lain tube rangka dan lain-lain. B. DESIGN BANGUNAN YANG MENGGUNAKAN STRUKTUR CANTILEVER