Struktur
APLIKASI SPACE FRAME PADA BANGUNAN COAL YARD (224S) Johannes Tarigan1, Adi Yesaya Sukatendel2 1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU), Jln. Perpustakaan 2 Medan Email :
[email protected] 2 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara (USU), Jln. Perpustakaan 2 Medan ABSTRAK Space Frame adalah konstruksi yang dipakai pada bentang panjang. Dalam tulisan ini aplikasinya adalah pada konstruksi space frame yang bentangnya 114 m, dimana bentuk rangkanya adalah barrel -vault space frame yang mana tinggi puncak adalah 32 m yang diaplikasikan pada bangunan industri. Konstruksi rangka ruang dibanding dengan rangka biasa ada perbedaan yang cukup mendasar yakni pada material nya, serta simpulnyanya. Simpul berperan agar pada batang bekerja penuh gaya normal. Pada bola akan menumpu banyak batang bisa sampai 8 batang. Sedangkan dalam pelaksanaan problemnya adalah sebelum rangka tersebut belum terhubungkan secara penuh maka konstruksi rentan pada stabilitasnya. Karena bentuk framenya yang ellips maka mayoritas batang adalah tertekan, dimana harus ada pembatasan panjang atau control kelangsingan agar batang tidak tertekuk. Dalam tulisan akan disampaikan material bola, rangka ruang, serta standart hitungan dalam building code dalam disain dan control dalam pelaksanaan pada konstruksi space frame. Keynote: Space Frame, Barrel-Vault, Simpul, material, building code 1.
PENDAHULUAN
Dalam tulisan ini ingin diperkenalkan bangunan yang mengunakan konstruksi spaceframe, dimana dengan bangunan ini dimungkinkan dengan bentang-bentang lebar yang dinamkan konstruksi spaceframe. Konstruksi Space frame dikembangkan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1900 dan Buckminster Fuller pada tahun 1950. Umumnya konstruksi space frame dipakai pada bentang-bentang menengah dan panjang. Pada bentang panjang yang melebihi 50 m umumnya konstruksi spaceframe akan lebih ekonomis dibandingkan dengan rangka biasa. Penggunaan space frame adalah pada bangunan-bangun stadion, kanopi dll yang berbentang panjang. Secara struktur space frame adalah struktur tiga dimensi. Struktur space frame termasuk struktur ringan. 2.
DISAIN PARAMETER SPACE FRAME
Dalam disain space frame antara bentang (L) dan jarak antara rangka atas dan bawah (d ) adalah
L (510 L) d 34 2
(2.1)
Dimana modul dan d seperti pada gambar 1.
Gambar 1: modul space frame Berdasarkan persamaan 2.1 hubungan antara L/d dan L dapat di;ihat di gambar 2
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
S - 285
Struktur
Gambar 2: hubungan antara ratio L/d dbandingkan dengan L (Tien T. Lan, 2005) Adapun jenis-jenis space frame adalah: Plane Space Frame Barrel-Vault Space Frame Dome Space Frame Cantilever Space Frame Pada tulisan ini diperkenalkan type Barrel-Vault Space Frame. Variasi bracing pada type ini dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3: tipe bracing pada bareel vault space frame (Tien T. Lan, 2005)
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
S - 286
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Struktur
Pembebanan pada space frame adalah a. Beban Mati : Berat mati dihitung dengan b. c.
kN/m2
(2.2)
Beban hidup : dapat dilihat peraturan muatan Beban angin : Konsep beban angin pada space frame seperti pada gambar 4
Gambar 4 : Beban angin pada space frame (Tien T. Lan, 2005) Besaran beban angin dapat dilihat pada tabel 1, dimana pada seperempat dari bawah sebelah kiri ada angin tekan jika gaya angin juga dari kiri, akan tetapi ada setengah menjadi angin hisap dan seperempat lagi juga dengan angin hisap dengan besaran berbeda. Tabel 1: Besaran beban angin
d.
Beban gempa: beban gempa berdasarkan SNI -2010
Selanjutnya check stabilitas sbb: Member buckling, gambar 5.a Local atau dimple buckling pada simpul, gambar 5.b General buckling, gambar 5.c
Gambar 5 a. member buckling, 5.b. local buckling pada simpul, c. general buckling 2.1 Jenis-jenis sambungan space frame Pada konstruksi space frame ada 3 (tiga) tipe sambungan a. Dengan simpul b. Tanpa simpul c. Dengan pabrikasi
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
S - 287
Struktur
Sambungan dengan simpul dapat dilihat pada tabel 2, sedangkan tanpa simpul pada tabel 3 dan dengan pabrikasi dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 2: Sambungan dengan simpul (Gerrits, 1996)
Tabel 3: Sambungan Tanpa simpul (Gerrits, 1996)
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
S - 288
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Struktur
Tabel 4: sambungan dengan pabrikasi ( Gerrits, 1996)
2. 2. Mero sistem Mero sistem diciptakan oleh Dr. Mengeringhausen dan sangat popular sampai saat ini. Dengan sistem Mero batang dapat bertemu di satu simpul dengan jumlah batang 18 unit. Mero sistim dimana simpulnya berbentung bola. Sistem ini dapat di;ihat di gambar 6.
Gambar 6: Mero sistem Diameter bola ditentukan dengan rumus dibawah
(2.3) 2.3 Matrix Kekakuan Perhitungan Space Frame dilakukan dengan Finite Element Methode dengan
f K d Dimana f : gaya luar, K : matrix kekakuan dan d : perpindahan/displacement
(3.1)
Matriks kekakuan Space Frame dapat dilihat di (Daryl L. Logan, 1992). Dalam disain pada konstruksi space frame dapat dilihat pada gambar 7, dimana ukuran bangunan adalah bentang 114 m, dengan ketinggian maximum f =32 m, berbentuk parabola, tinggi kolom 3 m. Pada perhitungan digunakan dengan program FEM, dengan modeling spaceframe seperti dimana pada gambar 7a adalah 3 dimensi, sedang gambar 7.b adalah denah space frame dan pada gambar 7.c adalah potongan melintang. Sedangkan denah dapat dilihat pada gambar 7.d. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
S - 289
Struktur
b
a
c
d
Gambar 7: modeling spaceframe
Pada kolom reakasi yang terjadi adalah kearah horizontal sebesar 73 ton sedangkan kearah vertikal 117 ton seperti ditunjunkan pada gambar 8 . Sedangkan berat total space frame adalah 190 ton. Pondasi yang dipakai adalah bore piled. 117 ton
73 ton
Gambar 8: kolom pada space frame.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
S - 290
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Struktur
3
APLIKASI SPACE FRAME PADA BANGUNAN COAL YARD
Adapun aplikasi space frame pada bangunan Coal Yard dapat dilihat pada gambar 9. Adapun bentang L adalah 114 m dan tinggi f 32 m yang bentuknya parabola. Pada disain dipilih dengan simpul dengan Mero Sistem Gambar 10.
Gambar 9 : aplikasi space frame pada bangunan Coal Yard (Tarigan Johannes, 2011)
Gambar 10: Mero sistem pada coal yard (Tarigan Johannes, 2011) Material Bola yang dipakai pada adalah: baja spesifikasi JIS G4051 S45C atau AISI 1045 dengan tegangan leleh 380 N/mm2. Diameter bola bervariasi antara 49 mm – 307 mm. Material Pipa yang dipakai adalah : baja JIS G3444 STK400 dengan tegangan leleh 235 N/mm2 atau BS1387 dengan tegangan leleh 195 N/mm2 . Sedangkan Diameter pipa: 1,25” – 12” Konektor yang dipakai adalah Material baja spesifikasi JIS G4051 S45C atau AISI 1045 dengan tegangan leleh 420 N/mm2. BAUT yang digunankan adalah Material baja grade 8.8 dengan tegangan leleh 450 N/mm2. Ukuran disesuaikan dengan desain. Baut yang digunakan harus kuat menahan beban dan gaya yang timbul, dan dikhususkan untuk menahan beban berat.
4. KESIMPULAN Konstruksi space frame dapat dipakai pada bentang-bentang panjang dan pada bentang tertentu (l> 50 m) dapat lebih ekonomis dibanding dengan portal baja. Dan pada bentuk barrel vault space frame akan mengalami gaya horizoltal yang cukup besar pada pereletakannya yakni berkisar 60 persen dari reaksi vertikal. Dalam pelaksanaan perlu kontrol lendutan agar pada penyambungan dan koneksi antar frame dapat terpasang dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA Daryl L. Logan, 1992, A first course in the Finite Element Methode, PWS-kent Publishing Company, Boston, USA. Gerrits, 1996, The architectural impact of space frame system, procedding of Asia Pasific conference on shell and spatial structures, Beijing, China. Tarigan, Johannes, 2011, Disain Coal Yard, Departement Teknik Sipil USU, Medan Tien T, Lan, 2005, Space Frame Structure, Institut of Building Structure, Beijing, China Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
S - 291
