Introduction of relationship between the choice of structure system according to its architectural concept. A preliminary study to help architects better understand structural theory and case studies

1. WORKSHOP #1 : ARSITEKTUR & STRUKTUR BANGUNAN
05.05.2017 by SETYA KURNIAWAN – sthaphati@yahoo.com

2. STRUKTUR BANGUNAN

3. Sistem TataRuang
• Integrasi3dimensielemendan
programruangygmengakomodasi
fungsi&hubungan rumah
SistemStruktur
•Gridkolommendukung balok&
pelat
•Kantileversepanjangsumbu
memanjang
SistemEnclosure/Selimut
• 4bidangdindingeksteriormenentukan volumesegiempatygberisielemendanruang

4. Meng-Ekspose Struktur
Secara historis, sistem penopang dinding batu mendominasi arsitektur sampai
munculnya besi dan baja pada akhir abad 18. Sistem struktur ini berfungsi
sebagai sistem utama selimut.
Modifikasi formal yang dilakukan biasanya merupakan hasil pencetakan atau
pengukuhan material struktural sehingga tercipta elemen tambahan, rongga
subaktif atau relief dalam massa struktur.
3 CARA FUNDAMENTAL dimana sistem Struktur berhubungan dengan
bentuk Arsitektur
SS. Sergius and Bacchus, Istanbul,
Turkey, 527–536 ad.
Ottoman mengubah Gereja
Ortodoks Timur menjadi sebuah
masjid, yg diyakini beberapa orang
sbg model untuk Hagia Sophia.

5. Guggenheim Museum, Bilbao, Spain, 1991–97, Frank Gehry. Museum seni kontemporer ini terkenal dengan bentuk
terpahat dan berselimut titanium. Sulit untuk memahami dalam istilah arsitektur tradisional, definisi dan kontrabilitas bentuk
tampaknya acak dengan program CATIA, Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Engineering (CAE) dan
Computer Aided Manufacturing (CAM).
Menyembunyikan Struktur
Sistem struktur disembunyikan atau dikaburkan oleh selimut eksterior dan atap bangunan. Alasannya secara praktis elemen
struktur harus dibalut agar tahan api atau kontekstual saat bentuk eksterior bertentangan dengan persyaratan ruang interior.
Dalam kasus terakhir, struktur dapat mengatur ruang interior sementara bentuk cangkang eksterior merespons kondisi batasan
lokasi. Perancang mungkin hanya menginginkan kebebasan ekspresi untuk cangkang tanpa mempertimbangkan sistem
struktur dapat membantu atau menghalangi keputusan formal. Atau sistem struktur dikaburkan melalui ketidaksengajaan.
Dalam kasus ini sah muncul pertanyaan apakah rancangan disengaja atau tidak disengaja.

6. Mengagungkan Struktur
Sistem struktur dapat dimanfaatkan sebagai fitur desain, mengagungkan bentuk dan materialitas struktur. Sifat struktur
cangkang dan membran adalah kandidat yang tepat untuk kategori ini. Ekspresi didominasi oleh dominasi kekuatan gaya yang
bekerja. Jenis ini sering menjadi simbol ikon karena citra yang mencolok. Menara Eiffel atau Sydney Opera House.
Los Manantiales, Xochimilco, Mexico, 1958, Felix Candela. Struktur
beton tipis terdiri dari serangkaian potongan berbentuk pinggul
hiperbolik parabolik yang diatur secara radial.
Air Force Academy Chapel,
Colorado Springs, Colorado, USA,
1956–62,Walter Netsch/Skidmore,
Owings and Merrill.
Struktur terdiri dari 100
tetrahedron mengembangkan
stabilitas melalui triangulasi unit
struktural individual dan bentuk
segitiga.

7. Mengagungkan Struktur
Hong Kong and Shanghai
Bank, Hong Kong, China,
1979–85, Norman Foster
Main Terminal, Dulles
International Airport, Chantilly,
Virginia, USA, 1958–62, Eero
Saarinen. Kabel catenary yang
tergantung diantara 2 tiang
panjang bersudut luar dan
kolom meruncing mengusung
atap beton yang melengkung
secara sugestif untuk terbang.

8. SISTEM STRUKTUR

9. Struktur Bawah
Struktur bawah adalah dasar dari bangunan yang dibangun sebagaian atau
seluruhnya di bawah permukaan tanah. Fungsi utama untuk mendukung atau
mendistribusikan beban ke tanah. Karena berfungsi sebagai penghubung distribusi,
sistem pondasi, biasanya disembunyikan dari pandangan tapi harus
mengakomodasi bentuk dan tata letak bangunan struktur atas.
Beban utama pondasi adalah kombinasi beban mati dan beban aktif secara vertikal
pada struktur atas. Sistem pondasi menjadi jangkar struktur atas dalam menahan
beban atau putaran angin, uplift, gerakan tanah akibat gempa, dan menahan
tekanan tanah akibat massa tanah sekitar dan tekanan air tanah.
• Hubungan struktur atas: Tipe dan pola elemen pondasi yang dibutuhkan
• Tipe tanah : Integritas struktur bangunan tergantung pada stabilitas dan
kekuatan daya dukung tanah atau batu. Daya dukung tersebut yang membatasi
ukuran bangunan atau dalamnya pondasi.
• Hubungan topografi : baik konsekuensi implikasi ekologi atau struktural yg
membuat pengembangan lokasi peka terhadap pola drainase, banjir, erosi, tanah
longsor dan perlindungan habitat.

10. Pondasi Dangkal
Pondasi dangkal atau menyebar digunakan saat tanah stabil
dengan daya dukung memadai terjadi relatif dekat permukaan
tanah. Pondasi dangkal mengambil bentuk geometris sebagai
berikut :
• Titik : Pondasi telapak
• Garis : Pondasi dinding atau lajur
• Bidang : Pondasi rakit – pelat beton tebal yang diperkuat yang
bergungsi sebagai pijakan monolit tunggal untuk sejumlah kolom
atau keseluruhan bangunan – digunakan bila daya dukung tanah
pondasi rendah relatif terhadap beban bangunan dan kolom
interior menjadi besar sehingga lebih ekonomis
menggabungkannya dalam satu lempengan pelat tunggal.
Pondasi ini dapat diperkuat oleh grid rusuk, balok atau dinding.
Pondasi Lajur
Pondasi Telapak /
Kolom Setempat
Pondasi Rakit

11. Pondasi Dalam
Pondasi dalam terdiri dari caissons atau tiang yang diturunkan
melalui tanah yg tidak sesuai (daya dukungnya) – untuk
mentransfer beban bangunan sampai lapisan batu atau pasir
padat dan kerikil yang keras.

12. Struktur Atas
Perpanjangan vertikal bangunan di atas pondasi terdiri dari struktur selimut dan interior
yang mendefinisikan bentuk bangunan , tata letak dan komposisi ruang.
Kulit / Cangkang
Cangkang atau kulit bangunan terdiri dari atap, dinding eksterior, jendela dan pintu
memberikan perlindungan dan penampungan untuk ruang interior bangunan
• Atap dan dinding eksterior melindungi ruang interior dari cuaca buruk, kontrol
kelembaban, panas dan aliran udara melalui lapisan konstruksi
• Dinding eksterior dan dinding juga meredam kebisingan dan memberikan privasi
penghuni bangunan
• Pintu menyediakan akses fisik
• Jendela menyediakan akses ke cahaya, udara dan pandangan
Struktur
Sebuah sistem struktur diperlukan untuk mendukung cangkang bangunan seperti lantai,
dinding dan partisi dan untuk trasfer beban yang diterapkan ke struktur bawah
• Kolom, balok, dinding pengaku mendukung struktur lantai dan atap
• Struktur lantai adalah bidang datar interior yang mendukung aktivitas interior dan
furniture
• Dinding struktur dalam ruangan dan partisi tidak menyangga beban membagi interior
bangunan dalam unit spasial
• Elemen penahan gaya lateral diletakkan untuk memberikan stabilitas lateral

13. Tahap selanjutnya dalam proses perancangan, juga diperlukan
penyelidikan terhadap bentuk dan besaran dari detail sambungan
konstruksi, namun dalam keputusan skala besar harus diutamakan
karena menentukan arah dan parameter desain serta
pengembangan desain.

14. TIPE STRUKTUR

15. Tipe Sistem Struktur
Terhadap peran sistem struktur yang ekspresif dan komposisi ruang
yang diinginkan, pilihan sistem struktur yang tepat dapat dilakukan jika
seseorang memahami atribut formal berbagai sistem yang
dikembangkan dalam merespon kekuatan terhadap pondasi.
• Struktur Bulk Aktif mengalihkan kekuatan eksternal terutama melalui
kontinuitas dan besaran material seperti balok dan kolom.
• Struktur Vektor Aktif mengalihkan kekuatan eksternal terutama
melalui komposisi batang tekan atau tarik seperti rangka batang.
• Proporsi elemen struktur, seperti dinding pengaku, lantai dan pelat
atap, kubah, memberi petunjuk visual peran dalam sistem struktur serta
sifat material. Dinding batu yang kuat dalam tekan namun lemah dalam
tekukan akan lebih tebal dari dinding beton bertulang. Kolom baja akan
lebih tipis dari tiang kayu dengan beban sama. Pelat beton bertulang 10
cm akan membentang lebih jauh dari pada deck kayu 10 cm.

16. Tipe Sistem Struktur
• Struktur Permukaan Aktif, mengalihkan kekuatan eksternal
terutama sepanjang kontinuitas permukaan seperti struktur
pelat dan cangkang.
• Struktur dengan beban dan kekakuan rendah, dari material
dan lebih pada geometri untuk kestabilan, seperti pada struktur
membran atau rangka batang ruang (space frame), elemen
akan mejadi lebih tipis dan tipi sampai kehilangan kemampuan
untuk memberi dimensi dan skala ruang.
• Struktur Bentuk Aktif , mengalihkan kekuatan eksternal terutama
melalui bentuk materialnya seperti sistem lengkung atau kabel.

17. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bulk Active – Sistem Frame
Unite d Habitation, Marseilles, France,
1947–52, Le Corbusier

18. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bulk Active – Sistem Frame

19. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bulk Active – Sistem Frame

20. Tipe Sistem Struktur – Struktur Vector Active – Sistem Rangka Batang
Akademie Mont Cenis, Herne North Rhine-
Westphalia, Germany
1996, Helene Jourda and Gilles Perraudin

21. Airbus Hangar, Toulouse France
1995
Boeing Hangar, Everett Washington USA
1995
Tipe Sistem Struktur – Struktur Vector Active – Sistem Rangka Batang

22. Aeroport Charles De Gaulle TGV Station,
1995 , Paris France
Tipe Sistem Struktur – Struktur Vector Active – Sistem Rangka Batang

23. Tipe Sistem Struktur – Struktur Vector Active – Sistem Rangka Batang Ruang

24. Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Prisma Lipat
Glass Pavilion Park,
Cuenca Spain
2010,
Moneo Brock Studio

25. Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Prisma Lipat

26. Cangkang Kurva
Cangkang Rotasi
Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Cangkang

27. Graha Purna Yudha – Balai Sarbini,
Jakarta Indonesia
1965-1973, Ir. Moerdjoko
Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Cangkang

28. Gedung DPR MPR,
Jakarta Indonesia
1965-1983, Soejoedi Wirjoatmodjo Dipl Ing
Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Cangkang

29. Keong Mas Taman
Mini Indonesia
Indah,
Jakarta Indonesia
1982-1984,
Ir. Franky Du Ville &
Dipl Ing Eddy W
Utoyo
Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Cangkang

30. Tipe Sistem Struktur – Struktur Surface Active – Cangkang Antiklastik

31. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Kabel

32. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Kabel

33. JS Dorton Arena, North Carolina USA
1952, Maciej Nowick
Saddledome, Calgary Canada
1983, Graham Mc Court
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Kabel

34. Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Kabel

35. Resto @ Tobelo,
Halmahera
2006, Courtesy :
Setya K
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Kabel

36. Montreal Expo, Canada,
1967, Frei Otto
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Tenda

37. Dance Pavilion at the Federal Garden Exhibition
Cologne, Germany
1957, Frei Otto
Music Pavilion at Garden Exhibition Kassel, Germany
1957, Frei Otto
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Tenda

38. Entrance Arch at the Federal Garden Exhibition
Cologne, Germany
1957, Frei Otto
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Tenda

39. Munich Olympic Park, Germany,
1968-1972, Frei Otto
Tipe Sistem Struktur – Struktur Bentuk Aktif – Tenda

40. STRUKTUR ANALISA & DESAIN

41. Analisa dan Desain Struktur
Analisa Struktur adalah proses untuk menentukan kemampuan struktur dan
komponen penyusunnya, baik yang ada atau asumsi, membawa
serangkaian beban dengan benar tanpa adanya tekanan material atau
deformasi berlebihan yang memberikan susunan, bentuk dan dimensi
komponen, tipe sambungan dan tegangan yang diijinkan dari bahan yang
digunakan pada kondisi pembebanan tertentu.
Desain struktur, mengacu pada proses penyusunan, interkoneksi, ukuran,
proporsi komponen sistem struktur agar dapat membawa beban dengan
aman tanpa melebihi tekanan material yang digunakan.
Langkah pertama dalam proses perancangan struktur dapat dirangsang oleh
sifat desain arsitektur, tapak dan konteks atau ketersediaan material tertentu.
• Ide desain arsitektur bisa menghasilkan jenis konfigurasi atau pola tertentu
• Tapak dan konteks menyarankan respon struktural tertentu
• Bahan struktur mengikuti persyaratan kode bangunan, pasokan,
ketersediaan tenaga dan biaya. Begitu jenis sistem struktur, konfigurasi, pola
dan material struktur diproyeksikan, maka proses perancangannya dapat
dilanjutkan ke ukuran dan proporsi rakitan dan detail sambungan.

42. Detail Sambungan
Unsur struktur dapat digabungkan satu sama lain dengan cara :
• Sambungan sendi memungkinkan salah satu elemen terus menerus dan
biasanya perlu mediasi elemen ketiga untuk sambungan
• Sambungan tumpang tindih memungkinkan semua elemen terhubung saling
memotong satu sama lain dan menerus melintasi sendi
• Elemen penyisipan juga dapat dibentuk untuk membentuk hubungan struktural
Kategori sambungan secara geometris :
• Titik : sambungan baut
• Garis : sambungan las
• Bidang : sambungan laminasi atau lapis lem
4 jenis dasar sambungan struktur
• Sambungan sendi atau engsel memungkinkan putaran tapi menahan
pergeseran segala arah
• Sambungan rol memungkinkan rotasi tapi menahan pergeseran dalam arah
tegak lurus dari permukaannya
• Sambungan kaku atau tetap menjaga sambungan sudut antara elemen yang
bergabung, menahan putaran dan pergeseran segala arah, memberikan
ketahanan gaya dan momen
• Kabel atau jangkar memungkinkan rotasi tapi menolak pergeseran hanya
searah kabel

43. PERENCANAAN STRUKTUR
Desain Bangunan
• Adakah bentuk menyeluruh yang dibutuhkan atau apakah komposisi arsitektural
terdiri dari bagian yang diartikulasikan ? Apakah bagian tsb disusun secara hirarki
?
• Apakah elemen arsitektur utama planar atau linear secara alami ?
Program Bangunan
• Apakah ada hubungan antara skala dan proporsi program ruang yang diinginkan,
kemampuan pembentuk sistem struktural, dan tata letak dan jarak dukungan yang
dihasilkan ?
• Adakah alasan spasial yang mendasari sistem bentang satu arah atau dua arah ?
Integrasi Sistem
• Bagaimana sistem mekanikal dan bangunan dapat diintegrasikan dengan sistem
struktur ?
Kode Persyaratan
• Apa persyaratan kode bangunan untuk penggunaan, hunian dan skala bangunan
?
• Apa jenis konstruksi dan bahan struktural yang dibutuhkan ?
Kelayakan Ekonomi
• Bagaimana ketersediaan material, proses fabrikasi, transportasi, tenaga kerja dan
peralatan, waktu instalasi mempengaruhi pilihan jenis struktur ?

44. PERENCANAAN STRUKTUR
Batasan Hukum
Ada hubungan yang diatur antara dimesi tinggi dan luas bangunan dan
penggunaanserta jenis konstruksi
Tata Cara Zonasi
Membatasi besaran tinggi dan luas yg diijinkan dan bentuk bangunan
berdasar lokasi
• Luas lahan yang dapat ditutupi struktur bangunan dan luas lantai yang
dapat dibangun dalam persentase luas area
• Lebar dan kedalalaman maksimum bangunan
• Tata cara zonasi dapat menentukan seberapa tinggi struktur bangunan
pada area tertentu untuk menyediakan cahaya, udara, ruang memadai,
peningkatan lingkungan jalan dan pejalan kaki.
Ukuran dan bentuk bangunan dikendalikan secara tidak langsung dengan
jarak minimum antara batas lahan dan struktur
• Batas lahan
• Garis sempadan bangunan, samping dan belakang

45. PERENCANAAN STRUKTUR
Tinggi dan Luas Bangunan
Selain tata cara zonasi yang dapat membatasi penggunaan dan keseluruhan luas
lantai, tinggi dan sebagian besar bangunan, kode bangunan seperti International
Building Code, batasan ketinggian maksimum dan luas bangunan per lantai menurut
jenis konstruksi dan kelompok hunian yang mengungkapkan hubungan intrinsik antara
tingkat ketahanan api, ukuran bangunan dan sifat hunian.
Klasifikasi Penggunaan
A Assembly  Auditoriums, theaters, and stadiums
B Business  Offices, laboratories, and higher education facilities
E Educational  Child-care facilities and schools through the 12th grade
F Factory and Industrial  Fabricating, assembling, or manufacturing facilities
H High Hazard  Facilities handling a certain nature and quantity of hazardous
materials
I Institutional  Facilities for supervised occupants, such as hospitals, nursing
homes, and reformatories
M Mercantile  Stores for the display and sale of merchandise
R Residential  Homes, apartment buildings, and hotels
S Storage Warehousing facilities

46. NEXT #2 : STRUCTURAL PATTERNS

47. TERIMA KASIH
SETYA KURNIAWAN
email : sthaphati@yahoo.com
Setya Kurniawan Setya K Indonesiasetya.kurniawan