Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi

Analisa Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi – Perkembangan yang pesat di dunia konstruksi telah membawa umat manusia ke dunia modern di mana ada begitu banyak gedung tinggi atau sering disebut gedung pencakar langit. Tidak berlebihan memang mengingat beberapa gedung dibuat menjulang tinggi ke atas hingga menembus awan.

Banyak orang yang berlomba untuk membuat gedung yang tinggi. Tidak hanya untuk ajang pamer, bangunan bertingkat ini menjadi salah satu solusi untuk menghemat lahan yang semakin penuh sesak. Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana bisa bangunan-bangunan tersebut berdiri dengan megah dan kokoh, bahkan ada yang sampai berusia puluhan tahun.

Tentu hal tersebut didukung dengan sistem struktur yang baik. Dalam dunia konstruksi ada cukup beragam struktur yang digunakan untuk membuat sebuah gedung pencakar langit. Mari kita bahas satu per satu.

Sistem Struktur Rangka Bertulang dengan Bracing

Struktur ini biasanya memanfaatkan konstruksi baja. Braces frame merupakan rangka vertikal yang berfungsi menahan gaya lateral membentuk diagonal. Bersama dengan girder rangka ini membentuk semacam jaringan dengan kolom yang digunakan untuk chords. Struktur ini diklaim dapat menghilangkan lentur pada balok dan kolom.

Struktur rangka bertulang dengan bracing atau bingkai ini bisa digunakan pada bangunan bertingkat rendah sampai menengah. Dengan memanfaatkan struktur ini bangunan bisa berdiri kokoh dengan struktur ramping. Selain itu juga lebih ekonomis dan efisien untuk meningkatkan kekakuan dan ketahanan lateral sistem rangka kaku.

Tidak cukup sampai di situ, bracing yang diperkuat juga memungkinkan arsitek untuk membuat struktur berulang-ulang sampai ketinggian tertentu. Akan tetapi jika ingin memakai struktur ini perlu pertimbangan matang. Sebab struktur ini kemungkinan menghalangi perencanaan internal dan lokasi jendela maupun pintu. Maka dari itu perlu dimasukkan secara internal bersama dengan garis dinding dan partisi.

Baca juga: Sistem Kantilever Pada Bangunan

Sistem Struktur Rangka Kaku

Pada struktur rangka kaku atau rigid frame structural system balok dan kolom dibangun secara monolitik. Tujuannya adalah untuk menahan momen yang terjadi karena adanya beban. Kekakuan lentur dari girder, kolom dan koneksi dalam perencanaan bisa mempengaruhi kekakuan lateral dari kerangka kaku ini.

Sistem struktur ini cocok diterapkan pada bangunan beton bertulang. Di samping itu struktur rangka kaku juga dapat diterapkan pada konstruksi baja. Hanya saja membutuhkan biaya lebih untuk menyiapkan koneksi atau sambungannya. Menariknya salah satu gedung tertinggi di dunia, Burj Al Khalifa juga memakai sistem struktur ini.

Kelebihan struktur rangka kaku arsitek bisa membuat perencanaan dan pemasangan jendela karena pengaturan persegi panjang terbuka. Selain itu struktur ini mampu menahan momen lentur, gaya gesek, hingga beban aksial. Struktur rangka kaku juga dapat digunakan untuk membangun gedung dengan tinggi 20-25 lantai.

Kelebihan lainnya pekerja busa mempelajari keterampilan konstruksi dengan mudah. Sehingga proses pembangunan bisa berjalan dengan cepat dan ekonomis.

Akan tetapi ada beberapa hal yang harus dicatat. Bentang balok maksimum dari struktur ini umumnya 12,2 m. Jika bentang balok lebih besar bisa menyebabkan defleksi lateral. Kekurangan lainnya adalah self-weight atau berat sendiri ditentang oleh aksi dari frame yang kaku.

Sistem Bingkai Dinding – Sistem Ganda

Wall-frame system – dual system merupakan struktur yang terdiri dari dinding dan frame, di mana keduanya berinteraksi secara horizontal untuk memberikan sistem yang lebih kaku dan kuat. Dinding tersebut biasanya dibuat padat, tidak berlubang dan berada di sekitar tanffa, lubang lift, maupun perimeter bangunan.

Dinding tersebut diyakini memberikan dampak yang baik terhadap kinerja rangka, seperti mencegah lantai yang lemah runtuh. Sistem rangka ini cocok diaplikasikan pada bangunan dengan tinggi 40 sampai dengan 60 lantai. Bingkai penguat dan rangka baja kaku dapat memberikan keuntungan pada interaksi horizontal.

Sistem Dinding Geser

Sistem dinding geser atau shear wall system merupakan dinding vertikal berlanjut atau menerus yang dibangun dengan memakai beton bertulang atau dinding pasangan bata. Dinding geser mampu menahan beban lateral dan gravitasi, sekaligus berfungsi sebwgai balok kantilever.

Struktur ini sering dimanfaatkan sebagai inti bangunan. Struktur dinding geser dapat digunakan untuk memperkuat beberapa macam bangunan tinggi, seperti bangunan dengan beton bertulang arau struktur baja. Sebab dinding geser memiliki kekakuan dan kekuatan bidang yang besar.

Struktur dinding geser juga bisa diterapkan pada hotel ataupun bangunan Tempat tinggal yang memiliki perencanaan berulang lantai demi lantai, sehingga memungkinkan dinding untuk dibangun terus-menerus secara vertikal.

Dinding tersebut juga dapat menjadi isolator acoustic yang baik antara kamar dan apartemen. Konstruksi ini bisa diterapkan pada bangunan dengan tinggi hingga 35 lantai. Pembangunannya pun tidak harus simetris, namun pembangunan yang simetris ini bisa menghindari adanya efek torsional.

Sistem Struktural Inti dan Outrigger

Outrigger merupakan struktur horizontal kaku yang dibuat untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan bangunan dengan menghubungkan inti ke kolom luar terdekat. Inti pusat tersebut berisi dinding geser atau bingkai yang diperkuat.

Sistem ini berfungsi dengan cara mengikat sistem perimeter dan inti, serta membuat bangunan sedemikian rupa sehingga memiliki sifat menyerupai kantilever komposit. Outrigger memiliki bentuk seperti dinding pada bangunan beton bertulang. Sedangkan pada struktur baja berbentuk seperti gulungan.

Struktur ini bisa mencegah pembengkokan balok dan kolom di bawah beban horizontal. Bangunan dengan tinggi 30 lantai bisa memanfaatkan sistem struktural ini.

Sistem Struktur Rangka yang Telah Diisi

Sistem struktur ini terdiri dari kerangka balok dan kolom. Sedangkan di beberapa bagian diisi dengan pasangan bata, dinding blok atau beton bertulang. Dinding pengisi bisa dijadikan bagian tinggi atau sepenuhnya mengisi bingkai. Sistem struktur ini bisa diterapkan pada bangunan hingga 30 lantai.

Pelat Datar dan Sistem Slab Datar

Pelat datar adalah sistem rangka beton bertulang dua arah yang memakai pelat tebal dengan bentuk struktural sederhana dan seragam. Slab datar merupakan sistem struktur dua arah yang diperkuat dan mencakup kolom utama di kolom untuk menahan beban yang lebih berat, sehingga memungkinkan rentang yang lebih panjang.

Sistem ini dibuat dengan memanfaatkan lempengan yang terhubung ke kolom tanpa menggunakan balok. Pelat datar ini cocok diterapkan pada bangunan yang memiliki tinggi 25 lantai.

Sistem Struktural Tabung

Sistem struktur ini kolom eksterior dan balok yang dibuat menjadi bingkai kaku, serta bagian interior sistem yang dijadikan bingkai sederhana. Struktur ini dibuat untuk mendukung beban gravitasi. Sistem ini berfungsi layaknya tabung hampa.

Struktur ini bisa digunakan untuk bangunan yang mempunyai tinggi hingga 60 lantai. Akan tetapi ada juga sistem tabung trussed yang bisa membuat struktur lebih kaku dan dapat diterapkan pada bangunan dengan 100 lantai.

Sistem Dinding Berpasangan

Sistem ini terdiri dari dua atau lebih dinding geser. Dinding tersebut dibuat saling berhubungan dan terhubung pada lantai dengan balok atau lembaran kaku. Sistem ini dapat diterapkan pada gedung yang memiliki ketinggian sampai dengan 40 lantai.

Baca juga: Pengertian BIM (Building Information Modeling)

Sistem Struktural Hybrid

Sistem ini adalah hasil perpaduan dua atau lebih bentuk struktur dasar. Baik dengan kombinasi langsung maupun dengan mengadopsi bentuk yang berbeda di bagian-bagian struktur.

Sistem struktur hybrid dapat digunakan pada bangunan dengan ketinggian 300 meter. Akan tetapi pada daerah seismik ketinggian maksimum bangunan yang memakai sistem ini dibatasi 150 meter.

File Pendukung: Perencanaan Struktur Bangunan Tinggi – Download (6 MB)