10 Jenis Sistem Struktural Bangunan Bertingkat Tinggi

Bangunan bertingkat yang mempunyai ketinggian lebih tinggi dari 21m atau 21 hingga 29 lantai atau bangunan dengan ketinggian yang tidak diketahui disebut sebagai struktur bangunan bertingkat tinggi.

Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi. (sumber: milrose.com)

Berbagai sistem struktural tersedia untuk digunakan dalam pembangunan gedung bertingkat tinggi. Dalam artikel ini, berbagai jenis sistem struktural bertingkat tinggi akan disajikan.

1. Sistem struktur rangka bertulang dengan bracing (braced frame structural system)

• Braces frame adalah rangka vertikal yang menahan gaya lateral membentuk diagonal yang bersama-sama dengan girder, membentuk "web" dari rangka vertikal, dengan kolom bertindak sebagai "chords".
• Struktur bracing menghilangkan lentur di balok dan kolom.
• Biasanya digunakan dalam konstruksi baja.
• Sistem ini cocok untuk bangunan bertingkat dalam kisaran ketinggian rendah hingga pertengahan.
• Efisien dan ekonomis untuk meningkatkan kekakuan dan ketahanan lateral sistem rangka kaku.
• Sistem ini memungkinkan penggunaan struktur ramping pada gedung.
• Keuntungan luar biasa dari bingkai atau bracing yang diperkuat ini adalah, struktur dapat berulang-ulang sampai ketinggian bangunan tertentu supaya bernilai ekonomi yang jelas dalam desain dan fabrikasi.
• Perlu pertimbangan karena mungkin struktur tipe ini menghalangi perencanaan internal dan lokasi pintu dan jendela. Itulah mengapa itu harus dimasukkan secara internal bersama dengan garis dinding dan partisi.

2. Sistem struktur rangka kaku (rigid frame structural system)

• Dalam struktur rangka yang kaku, balok dan kolom dibangun secara monolitik untuk menahan momen yang dikenakan karena beban.
• Kekakuan lateral dari kerangka kaku tergantung pada kekakuan lentur dari kolom, girder dan koneksi di dalam perencanaannya.
• Sangat cocok untuk bangunan beton bertulang.
• Ini dapat digunakan dalam konstruksi baja juga, tetapi koneksinya/sambungannya akan mahal.
• Salah satu keuntungan dari bingkai kaku adalah kemungkinan perencanaan dan pemasangan jendela karena pengaturan persegi panjang terbuka.
• Struktur sistem rangka kaku menahan momen lentur, gaya geser, dan beban aksial.
• Ketinggian lantai 20 hingga 25 bangunan bertingkat dapat dibangun menggunakan sistem rangka kaku.
• Keuntungan dari kerangka kaku termasuk kemudahan konstruksi, pekerja dapat mempelajari keterampilan konstruksi dengan mudah, membangun dengan cepat dan dapat dirancang secara ekonomis.
• Bentang balok maksimum biasanya adalah 12.2m dan balok bentang yang lebih besar akan mengalami defleksi lateral.
• Kerugiannya adalah bahwa self-weight/berat sendiri ditentang oleh aksi dari frame yang kaku.
• Burj Al Khalifa yang merupakan salah satu struktur tertinggi di dunia dibangun menggunakan sistem bingkai kaku.

3. Sistem bingkai dinding - sistem ganda (wall-frame system – dual system)

• Struktur ini terdiri dari dinding dan frame yang berinteraksi secara horizontal untuk menyediakan sistem yang lebih kuat dan lebih kaku.
• Dinding biasanya padat (tidak berlubang oleh bukaan) dan dapat ditemukan di sekitar tangga, lubang lift, dan / atau di perimeter bangunan.
• Dinding mungkin memiliki efek positif pada kinerja frame seperti dengan mencegah keruntuhan lantai yang lemah.
• Sistem rangka tembok yang cocok untuk bangunan dengan jumlah lantai berkisar dari 40-60 lantai yang lebih besar daripada frame geser atau kaku secara terpisah.
• Bingkai penguat dan rangka baja kaku memberikan keuntungan serupa dari interaksi horizontal.

4. Sistem dinding geser (shear wall system)

• Sistem ini adalah dinding vertikal berlanjut/menerus yang dibangun dari beton bertulang atau dinding pasangan bata.
• Dinding geser menahan gravitasi dan beban lateral dan berfungsi sebagai balok kantilever.
• Umumnya, dibangun sebagai inti bangunan.
• Ini sangat cocok untuk menguatkan bangunan tinggi baik beton bertulang atau struktur baja karena dinding geser memiliki kekakuan dan kekuatan bidang yang besar.
• Sistem dinding geser cocok untuk hotel dan bangunan tempat tinggal di mana perencanaan berulang lantai demi lantai memungkinkan dinding menjadi terus menerus secara vertikal.
• Ini dapat berfungsi sebagai insulator acoustic dan api yang sangat baik antara kamar dan apartemen.
• Sistem struktur dinding geser dapat bernilai ekonomis hingga 35 lantai bangunan struktur.
• Dinding geser tidak perlu simetris dalam rencana, tetapi simetri lebih disukai untuk menghindari efek torsional.

5. Sistem struktural inti dan outrigger (core and outrigger structural system)

• Outrigger adalah struktur horizontal kaku yang dirancang untuk meningkatkan bangunan menjungkirbalikkan/overtuning kekakuan dan kekuatan dengan menghubungkan inti atau tulang punggung ke kolom luar yang berjarak dekat.
• Inti pusat berisi dinding geser atau bingkai yang diperkuat.
• Sistem outrigger berfungsi dengan cara mengikat bersama dua sistem struktural (sistem inti dan sistem perimeter) dan membuat bangunan berperilaku hampir sebagai kantilever komposit.
• Outrigger dalam bentuk dinding di bangunan beton bertulang dan gulungan dalam struktur baja.
• Sistem outrigger multilevel dapat menyediakan hingga lima kali resistansi/ketahanan saat dari satu sistem outrigger.
• Secara praktis, sistem Outrigger digunakan untuk bangunan hingga 70 lantai bahkan dapat digunakan untuk bangunan yang lebih tinggi.
• Tidak hanya sistem outrigger yang menurunkan deformasi bangunan yang dihasilkan dari momen-momen menjungkirbalikkan tetapi juga efisiensi yang lebih besar dicapai dalam melawan gaya.

6. Sistem struktur rangka yang telah diisi (infilled frame structural system)

• Sistem struktur rangka yang diisi terdiri dari kerangka balok dan kolom yang sebagian dari ‘teluknya’ diisi dengan pasangan bata, beton bertulang atau dinding blok.
• Dinding pengisi dapat menjadi bagian-tinggi atau sepenuhnya mengisi bingkai.
• Dinding mungkin atau mungkin tidak terhubung ke bekisting.
• Bagus dalam kekakuan dan kekuatan dinding mencegah pembengkokan balok dan kolom di bawah beban horizontal. Akibatnya, kinerja struktural frame akan meningkat.
• Selama gempa bumi, struts kompresi diagonal terbentuk di infill sehingga struktur berperilaku lebih seperti Braced Frame daripada Frame Moment.
• Dapat membangun hingga 30 gedung bertingkat.

7. Plat datar dan sistem struktural pelat datar (flat plate and flat slab structural system)

• Sistem ini terdiri dari lempengan (datar atau pelat) yang terhubung ke kolom (tanpa menggunakan balok).
• pelat datar adalah sistem rangka beton bertulang dua arah yang menggunakan pelat tebal yang seragam, bentuk struktural yang paling sederhana.
• Slab datar adalah sistem struktur dua arah yang diperkuat yang mencakup panel jatuh atau kolom utama di kolom untuk menahan beban yang lebih berat dan dengan demikian memungkinkan rentang yang lebih panjang.
• Resistensi lateral tergantung pada kekakuan lentur komponen dan koneksinya dengan pelat yang terkait dengan gelagar kerangka kaku.
• Cocok untuk membangun hingga 25 lantai.

8. Sistem struktural tabung (tube structural system)

• Sistem ini terdiri dari kolom eksterior dan balok yang menciptakan bingkai kaku dan bagian interior sistem yang merupakan bingkai sederhana yang dirancang untuk mendukung beban gravitasi.
• Bangunan ini berfungsi seperti tabung hampa yang setara.
• Secara substansial ekonomi, hanya membutuhkan setengah dari material yang diperlukan dibandingkan pembangunan bangunan berbingkai biasa.
• Beban lateral ditentang oleh berbagai koneksi, kaku atau semi kaku, disuplementasi bila diperlukan oleh elemen bracing dan truss.
• Digunakan untuk pembangunan gedung hingga 60 lantai.
• Jenis sistem struktur tabung termasuk sistem tabung berbingkai (gambar ke-1), sistem tabung trussed (gambar ke-2), sistem tabung terbungkus (gambar ke-3), dan tabung dalam sistem tabung (gambar ke-4).
• Sistem tabung trussed terbentuk ketika bracing eksternal ditambahkan untuk membuat struktur lebih kaku. Tipe struktur ini cocok untuk membangun hingga 100 lantai.
• Sistem tabung bundar terdiri dari tabung terhubung dan menahan beban besar.
• Sebuah sistem tabung-dalam-tabung (inti lambung) diperoleh, jika inti ditempatkan di dalam struktur rangka tabung.

9. Sistem dinding berpasangan (coupled wall system)

• Sistem ini terdiri dari dua atau lebih dinding geser yang saling berhubungan.
• Dinding geser terhubung pada lantai dengan balok atau lembaran kaku.
• Kekakuan keseluruhan sistem jauh lebih besar daripada komponennya.
• Efek dari struktur sambungan yang tahan geser adalah menyebabkan set dinding berperilaku sebagai cantilever komposit namun hanya sebagian, membengkok di sekitar sumbu centroidal umum dari dinding.
• Sistem ini cocok untuk bangunan dengan ketinggian hingga 40 lantai.
• Karena dinding geser planer mendukung beban di planer saja, dinding dalam dua arah ortogonal harus menahan beban lateral dalam dua arah.

10. Sistem struktural hybrid (hybrid structural system)

• Ini adalah kombinasi dari dua atau lebih bentuk struktural dasar baik dengan kombinasi langsung atau dengan mengadopsi bentuk yang berbeda di berbagai bagian struktur.
• Kurangnya kekakuan torsional mengharuskan tindakan tambahan diambil, yang menghasilkan one bay bracing eksterior vertikal dan sejumlah tingkat perimeter vierendeel "perban"
• Ini dapat digunakan untuk bangunan setinggi 300 m.
• Menurut kode chines (JGJ3-2002), sistem hybrid dapat digunakan untuk konstruksi bangunan dengan ketinggian maksimum 150m di daerah seismik.

Semoga artikel tentang 10 Jenis Sistem Struktural Bangunan Bertingkat Tinggi bermanfaat dan jangan lupa berbagi ke rekan teknik lainnya.

Berbagi :