Dokumen tersebut membahas beberapa jenis struktur mekanis adaptif yang dapat mengubah bentuknya sebagai respons terhadap perubahan lingkungan, seperti struktur kabel, pelengkung, dan membran. Struktur kabel bekerja berdasarkan gaya tarik, pelengkung hanya mengalami gaya tekan, sedangkan struktur membran hanya menahan gaya tegang. Ketiga jenis struktur tersebut telah berkembang sejak zaman dahulu hingga
BENTUK KEMASAN OBAT.pdf yfibfuhbcigkvkcjxjxjcjcjcjcjcjvkvkv
Form active structure
1. 01/03/2021
1
FORM ACTIVE STRUCTURE
KABEL, TENDA, PNEUMATIC, ARC
STRUKTUR KONSTRUKSI 04
PRODI ARSITEKTUR – UKDW
2021
• Merupakan struktur mekanis adaptif di mana bentuk struktur / bangunan dapat diubah secara mekanis
sebagai respons terhadap perubahan lingkungan.
• Sistem material yang fleksibel dan tidak kaku
• Struktur menyalurkan beban dengan mekanisme yang sederhana (tekan atau Tarik)
• tekan pada bentuk lengkung (arch)
• Tarik pada bentuk kabelpenggantung (suspension cable)
• Bentuk struktur sangat dipengaruhi oleh posisi bebannya
• Perpindahan gaya dipengaruhi oleh desain bentuk tertentu dan karakteristik stabilisasi bentuk
2. 01/03/2021
2
STRUKTUR K A B E L
• Sistem struktur yang bekerja berdasarkan
prinsip gaya tarik
• Terdiri atas kabel baja, sendi, batang yang
menyanggah sebuah penutup yang menjamin
tertutupnya sebuah bangunan
Perkembangan Struktur Kabel
• abad pertama SM : jembatan di Cina yang menggunakan rantai
• tahun 70 SM : Struktur kabel juga banyak digunakan pada gedung,
misalnya struktur kabel yang menggunakan tali. Struktur ini dipakai
dipakai sebagai atap amfiteater Romawi yang dibangun sekitar
• tahun 1218 : struktur rantai-tergantung telah pernah dibangun di Alpen
Swiss
• tahun 1595 : T
eori mengenai struktur kabel pertama kali dikembangkan.
Fausto Veranzio menerbitkan gambar jembatan gantung.
• tahun 1741 : dibangun jembatan rantai di Durham County, Inggris.
Jembatan ini mungkin merupakan jembatan gantung pertama di
Eropa.
• tahun 1810 : Findley membangun jembatannya untuk pertama kali di
Jacobs Creek, Uniontown, Pennsylvania dengan menggunakan rantai besi
fleksibel. Inovasi Findley berupa penggunaan dek jembatan yang
diperkaku yang pengakunya diperoleh dengan menggunakan rangka
batang kayu. Penggunaan dek kaku ini dapat mencegah kabel
penumpunya berubah bentuk sehingga bentuk permukaan jalan juga
tidak berubah. Dengan inovasi ini dimulailah penggunaan jembatan
gantung modern
• Tahun 1818 – 1826 : Thomas Telford di Inggris dengan mendesain
jembatan yang melintasi selat Menai di Wales
Clifton Bridge, Bristol,
England- lsambard
Brooklyn Bridge, England- John Roebling
4. 01/03/2021
4
• Struktur kabel merupakan suatu generalisasi terhadap beberapa struktur yang menggunakan elemen tarik
berupa kabel sebagai ciri khasnya.
• Struktur ini bekerja terhadap gaya tarik sehingga lebih mudah berubah bentuk jika terjadi perubahan besar
atau arah gaya.
• Struktur kabel merupakan struktur funicular dimana beban pada struktur diteruskan dalam bentuk gaya tarik
searah dengan material konstruksinya, sehingga memungkinkan peniadaan momen.
Sistem Stabilisasi Struktur Kabel
1. Peningkatan beban mati Stabilisasi ini dilakukan dengan
penerapan material dengan berat yang memadai dan merupakan
material yang homogen sehingga diperoleh beban yang terdistribusi
merata.
2. Pengaku busur dengan arah berlawanan (inverted arch).
Stabilisasi dengan pengaku busur atau kabel ini berusaha mencapai bentuk
yang kaku dengan menambah jumlah kabel sehingga kemudian
menghasilkan suatu jaring-jaring (cable net structure).
3. Penggunaan batang-batang pembentang (spreader).
Penggunaanbatang-batang tekan sebagai pemisah antara dua kabel
sehingga menambah tarikan internal didalam kabel.
4. Penambatan/pengangkuran ke pondasi (ground
anchorage). Sistem ini hanya berlaku bagi kabel karena adanya gaya-
gaya taik yang dinetralisir oleh pondasi sehingga menghasilkan
stabilisasi.Pada pondasi terjadi tumpuan tarik akibat perlawanan gaya
tarik kabel.
5. Metoda prategang searah kabel (masted structure).
Ciri utamanya adalah tiang-tiang dan kabel yang secara keseluruhan
membentuk suatu struktur kaku. Kabel ditempatkan pada keadaan
tertegang dengan jalan memberikan beban yang dialirkan searah kabel.
6. 01/03/2021
6
Keuntungan Struktur Kabel
1. Elemen kabel merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup permukaan yang luas
2. Ringan, meminimalisasi beban sendiri sebuah konstruksi
3. Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter mengungguli semua sistem
lain
4. Memberikan efisiensi ruang lebih besar
5. Memiliki faktor keamanan terhadap api lebih baik dibandingkan struktur tradisonal yang sering runtuh oleh
pembengkokan elemen tekan di bawah temperatur tinggi. Kabel baja lebih dapat menjaga konstruksi dari temperatur
tinggi dalam jangka waktu lebih panjang, sehingga mengurangi resiko kehancuran
6. Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan diri pada kondisi
keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti dari tegangan
7. Cocok untuk bangunan bersifat permanen.
Kelemahan Struktur Kabel
• Pembebanan yang berbahaya untuk struktur kabel adalah getaran. Struktur ini dapat bertahan dengan sempuna
terhadap gaya tarik dan tidak mempunyai kemantapan yang disebabkan oleh pembengkokan, tetapi struktur dapat
bergetar dan dapat mengakibatkan robohnya bangunan
STRUKTUR LENGKUNG
• Struktur yang dibentuk dari elemen garis yang melengkung dan membentang
antara dua titik, membentuk busur
. Struktur ini membentang suatu ruang sekaligus
menopang beban. Struktur ini umumnya terdiri atas potongan-potongan kecil yang
mempertahankan posisinya akibat adanya pembebanan.
7. 01/03/2021
7
PERKEMBANGAN STRUKTUR LENGKUNG
• Pelengkung muncul
pertama kali pada
milenium ke-2 SM
di Mesopotamia
dalam bentuk
struktur bata.
Penggunaan yang
semakin luas dan
sistematik dimulai
oleh Kekaisaran
Romawi yang
mulai
menggunakannya
untuk berbagai
macam keperluan
dalam arsitektur
Romawi seperti
akuaduk,
koloseum dan
bangunan lainnya.
• Di Indonesia, zaman dulu pelengkung sering dipakai
pada struktur pintu lengkung yang didesain tanpa
kusen dan daun pintu. Material yang digunakan
berupa batu bata merah yang kuat tekannya relative
kecil, sehingga bentangan yang dapat dibuat juga
kecil.
P E L E N G KU N G M E N U R U T
M AT E R I A L P E M B E N T U K N YA
PELENGKUNG KAYU
PELENGKUNG BATU
PELENGKUNG
BETON BERTULANG
PELENGKUNG BAJA
8. 01/03/2021
8
PELENGKUNG BATA
• Pelengkung bata mendasarkan kemampuan pikul bebannya pada bentuk geometri yang
lengkung, yang hanya menyebabkan terjadinya gaya tekan pada balok-balok yang
berdekatan. Beban utama pada pelengkung bata umumnya berupa berat bata itu sendiri.
• Sebuah pelengkung memerlukan semua bagian-bagiannya agar dapat berdiri dengan
kokoh.
PELENGKUNG KAKU PARABOLIK BEBAN
TERDISTRIBUSI MERATA
• Dengan adanya bahan baja dan beton bertulang. Kekakuan elemen bahan tersebut
memungkinkan adanya pelengkung dengan bentuk beraneka ragam dan dapat memikul
beban tak terduga tanpa runtuh. Pelengkung kaku modern sering dibentuk berdasarkan
respon terhadap kondisi pembebanan.
PELENGKUNG FUNICULAR : BEBAN TERPUSAT
• Sistem struktur yang berbentuk seperti tali kurva atau kumpulan segmen elemen-
elemen garis lurus yang membentuk lengkung.
PELENGKUNG TIGA SENDI
• Berupa struktur yang terdiri atas dua bagian kaku yang saling dihubungkan oleh sendi dan
mempunyai tumpuan sendi.
KLASIFIKASI STRUKTUR LENGKUNG
9. 01/03/2021
9
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN
KELEBIHAN STRUKTUR PELENGKUNG
A. Keseluruhan bagian pelengkung menerima
tekan, dan gaya tekan ini ditransfer ke abutmen
dan ditahan oleh tegangan tanah dibawah
pelengkung. Tanpa gaya tarik yang diterima oleh
pelengkung memungkinkan pelengkung bisa
dibuat lebih panjang.
B. Bentuk struktur pelengkung adalah inovasi dari
peradaban manusia yang memiliki nilai estetika
tinggi.
KEKURANGAN STRUKTUR PELENGKUNG
• Untuk material baja, memerlukan
maintenance yang rutin karena sifat baja yang
lemah terhadap oksidasi/karat. Bentuk
maintenance seperti pelapisan dengan cat dan
harus detil ke setiap elemen yang terpapar
udara bebas. Dilihat dari segi estetika juga
biasanya struktur baja sedikit kurang indah
dibandingkan dengan struktur beton.
• Tenda/membran adalah
permukaan yang tipis, lentur dan
fleksibel yang bekerja menahan
beban melalui gaya tegang
(tension forces)
• Menahan gaya tegang (tension force)
• Menyediakan tingkat pencahayaan
yang tinggi
• Kekuatan dan ketegangan dapat
diciptakan dengan material
membran yang kuat dengan
diperkuat oleh komponen kaku
(rangka baja, kolom baja, kabel
baja)
STRUKTUR M E M B R A N
TENSILE STRUCTURE :
konstruksi yang hanya
memanfaatkan gaya
tarik, bukan gaya
tekan.
(Tensile = tegang)
(pembanding: tensegrity)
TENSILE MEMBRANE /
FABRIC STRUCTURE:
struktur tegang yang
menggunakan material
membran/kain.
Biasanya digunakan
sebagai pelingkup atap
10. 01/03/2021
10
Sistem Stabilisasi Struktur Membran
• An inner rigid supporting framework.
• Restressing the surface by:
• External force (Tents)
• Internal pressurization (Pneumatic structure)
PERKEMBANGAN STRUKTUR MEMBRAN
• In ancient times, hide wigwam
• In the 1950s, German scholar Frei Otto
• Soap Membrane Principle － any point on soap has the same tensile stress on any line
• Membrane Structure Analysis－Minimum stress curved surface
• In 1957，Cologne Federation Curtilage fair, louvered awning composite PVC
• In the 1970s, PTFE (polytetrafluoroethylene, trade name Teflon)
• In 1973, the earliest PTFE membrane engineering
• At present, new development by computer technology and three-dimensional shape
design.
11. 01/03/2021
11
Structure features
• Various shapes
• light weight
• good earthquake resistance
• large span
• natural light
• energy efficient
• self-purification
• fast construction
Tent/membrane structure types
• Saddle roof
• Mast supported
• Arch supported
• Combinations
12. 01/03/2021
12
Saddle roof
• Empat atau lebih sistem titik di
mana membran diregangkan
diantara titik yang lebih tinggi atau
lebih rendah.
Mast supported
• Struktur yang menyerupai bentuk
tenda, memiliki satu atau lebih puncak
yang didukung oleh tiang atau ring
penyangga (compression ring)
13. 01/03/2021
13
Dengan adanya penambahan kabel cincin horisontal, daya tahan
struktur terhadap beban yang asimetris meningkat.
penambahan
kabel cincin
horisontal
Sistem tenda dengan penyangga interior melalui member tekan dengan permukaan yang
‘bungkuk’ (hunched surface) dari jaringan kabel berbentuk cone.
Tragsysteme - Structure Systems (Engel, Heino, 1977)
Arch supported
• Struktur membran yang memiliki
penyangga berupa lengkungan
(arch)
• Komponen membran merupakan
struktur utama sedangkan
lengkungan yang menyilang
berfungsi sebagai penahan gaya
lateral
14. 01/03/2021
14
Sistem tenda dengan struktur busur (arc) pada interior
sebagai titik puncak konstruksi
struktur busur (arc)
Tragsysteme - Structure Systems (Engel, Heino, 1977)
struktur busur (arc)
Tragsysteme - Structure Systems (Engel, Heino, 1977)
15. 01/03/2021
15
Sistem tenda dengan DUA struktur busur (arc) pada interior
sebagai titik puncak konstruksi
struktur busur (arc)
Tragsysteme - Structure Systems (Engel, Heino, 1977)
struktur busur (arc)
Tragsysteme - Structure Systems (Engel, Heino, 1977)
16. 01/03/2021
16
Combination
• Gabungan dari
beberapa sistem
struktur
Komponen struktur membran
• Base plate
• Bagian yang menghubungkan
struktur dengan bagian pondasi
• Membrane
• Pelingkup dari struktur, sambungan
dapat dengan perekat atau
sambungan las
• Bale ring/membrane plate
• Menghubungkan antara membrane
dengan komponen struktur lain
17. 01/03/2021
17
• Umumnya terbuat dari bahan Polyester Reinforced Polyurethane
• Responsif terhadap High Tensile Strength (Daya Regang Tinggi)
• Kuat
• High abrasion resistance
• Dewasa ini diterapkan juga pengamanan terhadap kandungan racun berdasarkan
peraturan FDA.
• Perbandingan tinggi terhadap bentang adalah 1/8 – 1/2 x bentang.
• Dapat berdiri sendiri dengan mengandalkan tekanan angin, dan dapat
digabungkan pula dengan sistem struktur lainnya.
STRUKTUR P N E U M A T I C
Perkembangan Struktur Pneumatic
• The word pneumatic is derived from the greek word “pneuma”
(meaning breath of air), thus these are the structure which are
supported by air.
• The concept of pneumatic structures were developed during the
development of hot air balloons.
• A brazilian priest Gusmao conducted the first experiment in
1709.
• Although pneumatic structures have been used by mankind for
thousand of years; it was only introduced in the building
technology about 40 years ago.
18. 01/03/2021
18
Prinsip
1. Its principle is the use of relatively thin
membrane supported by a pressure
difference.
2. In pneumatic constructions, pressure
differences between the enclosed space and
the exterior are responsible for giving the
building its shape and also for stabilizing the
hull.
3. Through increasing the inside air pressure not
only the dead weight of the space envelope is
balanced, but the membrane is stressed to a
point where it cannot be indented by
asymmetrical loading.
4. Membrane can support both tension and
compression and thus withstand bending
moment.
Tipe Struktur Pneumatic
• AIR SUPPORTED STRUCTURE • AIR INFLATED STRUCTURE
20. 01/03/2021
20
FORM ACTIVE STRUCTURE
Struktur Kabel Struktur Tenda
Struktur Lengkung Struktur Pneumatik
1. Simple Paralel
2. Bearing &
Stabilizing Mec of
Prestresed
3. Flat Pararel
4. Spasial Paralel
5. Flat Rotational
6. Ring Type
7. Prestresed System
8. Arch System
1. Saddle roof
2. Mast supported
3. Arch supported
4. Combinations
1. Pelengkung Bata
2. Pelengkung Kaku
Parabolik Beban
Terdistribusi Merata
3. Pelengkung
Furnicular : Beban
Terpusat
4. Pelengkung Tiga
Sendi
1. Air Supported
Structure
2. Air Inflated
Structure
Referensi
• https://www.slideshare.net/akashmatthew/pneumatic-structures-69205352
• https://ocw.upj.ac.id/files/Textbook-ARS-205-TEXTBOOK-6-STRUKTUR-DAN-BAHAN-1.pdf
• https://www.slideshare.net/PrincePathania/form-active-structure-system-1
• http://www.pages.drexel.edu/~jpf25/AE/A3/schedule.htm
• https://issuu.com/ebtissammohamedfarid/docs/theories_3_week2_form_active_system
• https://issuu.com/ebtissammohamedfarid/docs/theories_3_week3_form_active_system
• Materi Teknologi Bahan 1 Tahun 2017 oleh Tim Lab. Sains Bangunan
• Materi Teknologi Bahan 2 Tahun 2016 oleh Tim Lab. Sains Bangunan
• Materi Struktur Konstruksi 4 oleh Ir. Dwi Atmono, M.T
