BAB I

PENDAHULUAN

Dengan perkembangan teknologi saat ini yang semakin pesat, keberadaan

sebuah bangunan tinggi sangat berkaitan dengan perkembangan sebuah kota.

Kehadiran sebuah bangunan tinggi pada sebuah kota yang berkembang adalah

untuk menjawab akan luas lahan yang tersedia didaerah perkotaan sangat terbatas.

Oleh karena itulah lembaga pendidikan dan penelitian serta pengembangan teknologi

sampai dengan saat ini masih terus melakukan penelitian terhadap teknologi-

teknologi yang ada sehingga didapatkan sebuah teknologi dengan sistem struktur

yang tepat dalam perencanaan sebuah bangunan tinggi terutama sistem struktur

yang tepat dengan kondisi struktur tanah pada daerah yang perencanaan. Selain itu

pemilihan struktur bangunan tinggi juga harus melihat pada beberapa aspek penting,

diantaranya berupa bahan struktur, fungsi bangunan, bentangan bangunan, pemakai

bangunan dan beberapa aspek penting lainnya yang tidak dapat diabaikan. Sebab

keberadaan sebuah bangunan tinggi akan berpengaruh terhadap keadaan sekitarnya

baik itu berupa keamanan, estetika, irama serta keberadaan lokasi tersebut dari

pandangan orang banyak.

Perancang harus bisa mendekati perencangan bangunan sebagai sistem

menyeluruh, dimana struktur, penunjang struktur fisik sebagai bagian organik tumbuh

bersama rancangan bangunan tersebut. Unsur-unsur bangunan atau sturktur

daripada bangunan harus tanggap terhadap gaya atau beban akan terjadi yang pada

dasarnya terdiri atas beban-beban vertikal dan beban-beban horisontal. Beban atau

gaya vertikal terjadi karena gravitasi dan gaya horizontal yakni terdiri dari gaya-gaya

lateral, seperti angin, gaya-gaya akibat atau seismik di bawah tanah. Batang-batang

struktur disusun dan disambung sedemikian rupa antara satu dengan yang lainnya,

sehingga dapat menyerap gaya-gaya yang bekerja pada bangunan dan dapat semua

gaya-gaya yang bekerja ke dalam tanah dengan aman dan dengan usaha sedikit

mungkin. Jadi unsur-unsur struktur adalah merupakan tulang punggung yang sangat

penting, untuk badan atau tubuh daripada sebuah bangunan, sehingga bangunan

tersebut dapat berdiri dengan kokoh pada tempatnya.

Arsitek disini memegang peranan yang sangat penting dan harus mampu

mengendalikan unsur-unsur struktur dan menampilkannya untuk mengungkapkan

hakikat bangunan yang dapat mengidentifikasi dan mencerminkan tujuan

pembangunannya. Macam-macam sistem struktur bangunan bertingkat tinggi antara

lain:

1. Cantilever Scap

2. Boxes

3. Stagerted Trusses

4. Rigid Frame

5. Tube

6. Plat Slab

Yang akan dibahas dalam makalah ini adalah STRUCTURE CANTILEVER SLAB ,

terdiri dari:

a. Pengertian

b. Pertimbangan

c. Perilaku struktur akibat beban yang terjadi

d. Penyebaran gaya-gaya yang terjadi pada komponen struktur

e. Alternatif pemakaian material untuk komponen struktur yang mendukungnya

f. Parameter struktur, yang terdiri dari :

- Kekuatan

- Kestabilan

- Keseimbangan

- Beban akibat angin dan gempa

- Cantilever satu sisi dan cantilever dua sisi

- Studi kasus (aplikasi penerapan sistem struktur cantilever pada

bangunan)

BAB II

TINJAUAN TERHADAP STRUKTUR CANTILEVER

SLAB

A. Pengertian

Struktur

Struktur adalah rangka atau tulang punggung dari sebuah bangunan

yang dapat berdiri dengan tegak. Sebuah bangunan harus mempunyai

kekuatan untuk berdiri, dimana bangunan tersebut sangat tergantung pada

jenis-jenis struktur yang direncanakan dan digunakan terhadap beban yang

bekerja sehingga bangunan dapat menahan beban-beban yang bekerja baik

itu dari luar berupa angin dan gempa, beban bangunan itu sendiri dan beban

tambahan berupa perabot dan manusia. Dengan demikian dalam perencanaan

dan penggunaan sebuah struktur perlu diperhitungkan secara mekanika gaya

dan matematis yang logis serta tidak mengabaikan unsur-unsur arsitektural.

Pada pembahasan selanjutnya akan dibahas secara lebih mendetail

mengenai struktur cantilever slab.

Struktur Cantilever

Struktur cantilever slab atau plat cantilever adalah suatu sistem struktur

dimana pemikulan sistem lantai dari pusat inti pusat bangunan tinggi (core)

akan memungkinkan sebuah ruang dalam bangunan bebas dari kolom

contohnya seperti aula ataupun sebuah show room, yang batas kekuatannya

adalah batas terbesar ukuran bangunan dimana perhitungan dan pemilihan

material yang digunakan adalah meterial yang kaku. Terutama apabila proyek

si plat adalah besar kekuatan dapat ditingkatkan dengan menggunakan teknik

pra-tekan. (Lihat gambar 1)

Cantilever Slab Structure adalah hubungan struktur antara bidang penjepit

dengan yang dijepit, terjadi pada salah satu pangkalnya saja, sehingga cenderung

ujung yang lain menggantung sehingga memungkinkan ruang yang lebar dan

bebas kolom.

Namun demikian struktur ini mempunyai keterbatasan, dalam hal beban yang

ditimbulkan oleh bidang yang menggantung dan berhubungan dimensi bidang

tersebut (tebal, panjang, lebar, dan lain-lain).

CANTILEVER

CORE

c.

Gbr. 1

Detail CantileverPotongan model struktur cantilever Detail bentuk desain struktur cantilever yang dikombinasikan dengan core

b.

a.

B. Macam-Macam Bentuk Struktur Cantilever Slab

Yang dimaksud dengan struktur cantilever satu sisi dan struktur cantilever

dua sisi adalah cantilever yang terdapat pada bangnan tinggi, yang berstruktur

rangka. Jadi cantilever bukan sebagai struktur utama tapi hanya pada tepi

bangunan dimana letak kolom lebih kedalam dari batas lantai 2 dinding.

Secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut tampak dari diagram datar

bahwa kolom sudut itu hanya memikul antara 10-20% dari beban vertikal yang

dipikul oleh kolom-kolom tengah yang memikul posisi paling berat.

Hal-hal diatas mendasari adanya cantilever satu sisi dan dua sisi Dari ilmu

statistika, pemecahannya dengan melewatkan bagian bangunan diatas lantai atas

sedemikian rupa sehingga kolom-kolom akhir mendapat pembebanan yang hampir

STRUKTUR CANTILEVER DENGAN KOLOM DITEPI

STRUKTUR CANTILEVER SATU SISI

STRUKTUR CANTILEVER DUA SISI

Gbr. 2Macam-macam bentuk

Struktur Cantilever

sama dengan kolom-kolom ditengah. Semua kolom itu membuat kontras dengan

satu sisi pendek bangunan yang nyatanya tanpa kolom-kolom sudut.

Cantilever satu sisi

Pada gambar dibawah menunjukkan distribusi beban pada kerangka grid

lebar yang lantai-lantainya diberi tonjolan konsol/kantilever disepanjang

pendek bangunan, sedangkan kolom-kolom disepanjang bangunan tetap

berada dalam permukaan bangunan.

Cantilever bersisi satu ini juga memperkaya komposisi arsitektural

sebagai hasil untuk ciri yang diperlukan untuk membedakan berbagai

tampak.

Cantilever satu sisi berhubungan erat dengan penyusunan kembali tampak

pada sisi panjang dari sistem pendek bangunan. Hal-hal yang perlu

diperhatikan sebagai berikut :

- Sebuah balok cantilever yang bebas tidaklah dengan sendirinya

bentuk struktur yang fasih

- Diperhitungkan bagaimana pembebanannya, dimana menonjolnya,

bagaimana menahannya dan hubungan antara bentangan cantilever

dan struktur pendukung.

- Balok cantilever harus dihubungkan secara organis kerangkanya,

sebab balok cantilever dan rangka bangunan merupakan satu

kesatuan yang rigid (kaku) dan monolit.

Gbr.3STRUKTUR CANTILEVER

SATU SISI

- Bila cantilever mempunyai proporsi yang sama, maka akan terjadi

perkembangan yang wajar dari dimensi konstruksi lantai.

Gambar dibawah ini menunjukkan tampak kerangka dengan jarak kolom

yang tepat dengan variasi cantilever serta penyesuaian dengan momen

negatif. Momen cantilever ditempat dukung harus mempunyai hubungan

yang amat tentu dengan momen lengkung pada balok bentang lain.

Apabila penonjolan cantilever amat kecil maka ekspresinya akan hilang,

walaupun unsur strukturnya tidak terlihat. Tentunya pada keadaan tertentu

cantilever yang amat kecil dengan murni meyakinkan logika fungsionalnya.

Pada gambar dibawah ini penonjolan cantilever ditentukan oleh tebalnya

tembok dinding yang padat hal ini mampu menahan gaya angin.

Cantilever sukar diterapkan dalam konstruksi grid sempit. Dalam struktur

grid lebar cantilever dapat dinyatakan dengan kuat dan fasih.

Cantilever dua sisi

Dalam struktur rangka kecuali cantilever di satu sisi dapat pula dipasang

cantilever dikedua sisi sudut bangunan bagian atas. Gambar disamping

menunjukkan bagaimana cara rangka grid lebar membagi ratakan beban

pada kolom-kolom berikut yakni kolom sudut. Disini kolom sudut mendapat

bagian beban yang sama dideretan kolom tengah.

Pemberian cantilever ini pada grid sempit tidaklah cocok, karena jarak

kolom ke arah memanjang terlalu dekat untuk memenuhi keperluan didalam.

Gbr.4STRUKTUR CANTILEVER DUA SISI

Pada gambar dilihat beberapa bangunan dengan cantilever dikedua sisi.

Disini kerangka diundurkan dari semua tampak dan hanya dapat dibedakan

dari luar, karena bidang-bidang jendela dibuat transparan.

Ekspresi tampak berasal dari dinding tirai yang geometris yang dalam

perencanaan seorang arsitek mempunyai kebebasan yang sempurna. Dalam

gambar disamping tampak ringan hanya seolah-olah digantung secara

serampangan pada kerangka. Dalam hal ini tergantung dari pemeliharaan,

hubungan yang baik antara kulit luar dan rangka pendukung.

Apabila dinding tirai dibuat dari rangka padat, maka akan terkesan berat

dan tidak adanya kesatuan antara bagian luar dan kerangka yang didalam.

Cantilever dua sisi memberikan kesempatan yag sama dalam pemecahan

masalah seperti juga pada cantilever satu sisi.

C. Parameter dan Pertimbangan Struktur

....Parameter Struktur

- Kekuatan

Sebuah bangunan haruslah mempunyai kekuatan untuk dapat berdiri.

Kekuatan tegaknya suatu bangunan sangatlah tergantung pada jenis

struktur yang digunakan, sehingga beban yang mungkin diterima oleh

bangunan dapat diperkirakan dengan cara perhitungan matematis

struktur. Hal ini perlu dilakukan guna menghindari terjadinya sebuah

kecelakaan yang menyebabkan keugian baik materi maupun jiwa.

Selain itu dengan memperhitungkan sistem struktur terutama

bangunan yang menggunakan struktur cantilever, maka bangunan

tersebut sekiranya dapat menahan beban yang diterima. Pada

perencanaan sebuah bangunan dikenal adanya beberapa jenis beban

yang sekiranya dapat mempengaruhi bentuk, kekuatan, kestabilan dan

keseimbangan dari bangunan tersebut. Penanganan terhadap faktor

diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

Pada kolom yang tertinggi dengan beban sentris pada sumbu balok

mengakibatkan batang kolom mengalami tekuk akibat gaya yang

bekerja. Besarnya tekuk yang terjadi sangat bergantung pada

besarnya beban yang bekerja serta material yang digunakan.

Hal ini berlaku juga untuk struktur utama pada sebuah bangunan.

Misalnya sebuah bangunan menggunakan Cantilever Slab sebagai

struktur utama, maka elemen struktur bergerak sehingga

menyebabkan terjadinya dari reaksi partikel-partikel struktur

cantilever.

Karena dimensi yang tidak tepat dari struktur cantilever maka elemen

struktur bergerak mengikuti arah beban luar yang bergerak (terjadi

tekuk).

Agar elemen struktur mampu memikul beban yang terjadi, maka dimensi

yang melawan gaya tarik akibat gaya luar diperbesar sehingga elemen

struktur dapat menahan beban yang terjadi.

Struktur cantilever slap adalah hubungan struktur antara bidang penjepit

dengan bagian yang dijepit dan terjadi pada bagian pangkalnya, sehigga

ujung yang lain tergantung. Pemikul sistem lantai dari sebuah bangunan

dengan sistem cantilever akan memungkinkan adanya ruang yang bebas

terhadap kolom dengan kekuatannya sama besar dengan besarnya ukuran

ruang yang dimaksud. Kekakuan plat dapat ditingkatkan dengan

menggunakan teknik-teknik struktur pra-tekan

Lb = h Lb = h Lb =

Gbr.5Analisa Grafis Perubahan Bentuk

Pada Struktur Cantilever

Struktur rangka tinggi pada lantai yang tercantilever pada setiap lantai

memungkinkan adanya ruang yang fleksibel didalam dan diatas rangka.

Sistem gantung memungkinkan memungkinkan penggunaan bahan secara

efisien dengan menggunakan penggantung sebagai pengganti kolom, untuk

memikul beban lantai.

Kekuatan unsur tekan harus dikurangi karena adanya bahaya tekuk.

Berbeda dengan unsur tarik yang dapat mendayagunakan kemampuannya

secara maksimal, kabel-kabel penggantung meneruskan ke rangka dibagian

atas yang tercantilever dari inti pusat.

Gbr.6Analisa Grafis Perubahan Bentuk Pada Struktur Cantilever setelah diberi beban

Beberapa contoh struktur tercantilever :

- Kestabilan

Kestabilan dapat tercapai apabila bentuk bangunan secara

keseluruhan mampu menahan gaya yang berasal dari luar (gaya lateral)

yang disebabkan oleh gaya angin dan gempa. Untuk mengatasi gaya

tersebut diatas digunakan penyelesaian sistem struktur pada struktur

lantai.

STRUKTUR PLAT RATACANTILEVER

STRUKTUR GANTUNG(CANTILEVER)

Balok Pengikat

Balok Cantilver

Core/inti Bangunan

STRUKTUR CANTILEVER

Gbr. 7Penampang Beberapa Bentuk

Struktur Cantilever Yang Memiliki Kekuatan Terhadap Dimensi

Bangunan

► Untuk meniadakan puntiran akibat angin, maka pada struktur lantai

dipasang balok pengikat (brancing), brancing horisontal dipilih untuk

menahan gaya lateral yang mengenai bidang bangunan. Dimana

bracing ini berfungsi sebagai pengaku struktur pada bangunan.

Gaya-gaya pada bracing dalam arah diagonal akan melawan gaya lateral,

sehingga resultan gaya menjadi seimbang atau sama dengan 0 (nol).

b.

Gbr. 8Gambar a. Desain Struktur LantaiYang berfungsi sebagai

Pengaku Bangunan Gambar b. Menunjukkan Bentuk Sususan Balok Struktur

yang berfungsi untuk menjaga kestabilan Bangunan

a.

Dengan demikian balok pengikat cukup diletakkan di tepi-tepi bidang lantai.

Karena bidang tepi berhubungan dengan gaya luar (gaya lateral).

► Bila gaya lateral yang mengenai bangunan dengan arah yang sejajar,

maka akan menimbulkan flutering atau puntiran pada bangunan.

► Sedangkan untuk mengakukan letak kolom struktur akibat gaya

lateral yang terjadi, digunakan balok pengikat yang dihubungkan

dengan balok-balok utama, sehingga gaya lateral dapat ditiadakan

oleh balok pengikat. Dengan menggunakan cara ini maka bangunan

akan dapat menahan beban yang ditimbulkan oleh gaya lateral.

- Keseimbangan

Upaya menciptakan suatu bentuk yang mampu berdiri sendiri, yang

disebabkan oleh gaya gravitasi. Untuk dapat mencapai kondisi yang

seimbang, dalam menyelesaikan sistem struktur sebuah bangunan

adalah :

► Balok sebagai struktur pendukung dengan perletakan bebas pada

ujungnnya dan terjepit pada ujung yang lain, akan membentuk

momen terbesar pada ujung yang bebas. Maka bentuk sistem

struktur yang paling tepat untuk bangunan seperti ini adalah sistem

struktur cantilever.

P M = 0

l

M = P. l

Gbr. 9Bentuk Analisis Dalam Menjaga Keseimbangan

Struktur Cantilver pada Bangunnan

Terjadi momen negatif (-) ada ujung jepit sedangkan nilai momen pada ujung yang beban adalah 0 (nol).Ini disebabkan karena beban bekerja pada ujung balok/plat yang tercantilever

► Akibat memerlukan ruang cukup luas, maka sistem cantilever dengan

bentangan yang cukup luas, panjang dan dimana pada salah satu

ujungnya bebas dimungkinkan terjadinya tekuk akibat beban yang

diterima atau dipikul maka perlu adanya penanganan khusus yaitu

dengan cara menggunakan kabel baja sebagai pengaku yang

dipasang pada ujung bebas dari struktur cantilever dengan tiang

kolom sebagai pendukung utama atau pengaku bangunan.

► Penggunaan material yang tipis akan melekuk pada arah gaya tekan

diikuti oleh elemen lain yang berhubungan dengannya. Oleh karena

itu timbul puntiran dengan menggabungkan kedua elemen struktur

cantilever dengan balok tarik pada ujung kolom dan balok tekan pada

bagian tengah kolom sebagai perlawanan dari pergerakan elemen

struktur cantilever.

PT kabel

Struktur cantilever ketika terjadi beban akan mengalami perubahan (defleksi)

Struktur centilever setelah diikat dengan kabel baja akan tetap stabil, gaya yang bekerja pada kabel adalah gaya tarik.

Gbr. 10Gambar Struktur Cantilever yang mengalami Defleksi

(perubahan bentuk) dan cara menanggulanginya

► Dengan penggabungan dua elemen struktur cantilever melalui balok

penghunbung (tarik-tekan) diperoleh satu bentuk struktur yang

seimbang.

....Pertimbangan Struktur

Dalam merencanakan bangunan multi lantai, pemilihan struktur tidak

hanya berdasarkan pemahaman struktur dalam konteksnya semata.

Pemilihannya cenderung ke arah faktor fungsi dikaitkan dengan kebutuhan;

sosial, ekonomi, budaya dan tekhnologi. Pertimbangan-pertimbangan itu

adalah sebagai berikut :

Pertimbangan dalam perencanaan bangunan multi lantai dengan

menggunakan struktur cantilever slab.

Kabel Pengaku

Balok tekan Utama

Kabel Tarik

Kabel Tarik

Kabel Tarik

Balok Tekan

Permukaan Tanah

Gbr. 11Struktur Cantilever Gabungan 2 Elemen dan pola penyaluran

gaya

1. Ekonomi

Dalam perencanaan bangunan tinggi, para arsitek cenderung lalai dalam

menanggapi dan untuk disadari, adalah bahwa penentuan sistem bangunan

tidak boleh berupa sekedar keinginan yang tak berdasar, tetapi harus

memasukan pertimbangan faktor ekonomi secara cermat.

Bangunan yang didirikan harus berdiri dengan kokoh, tentunya dengan

dana yang cukup tinggi serta pertimbangan material yang digunakan. Dalam

hal ini “Cantilever Slab Structure” dapat menjadi satu sistem struktur dengan

ruang yang luas dan bebas kolom.

2. Kondisi Tanah

Kondisi tapak yang semakin sempit didaerah perkotaan dan kebutuhan

akan ruang yang banyak serta luas sesuai dengan tuntutan perkembangan

sebuah daerah menjadikan bangunan multi lantai atau yang sering disebut

bangunan berlantai banyak (bangunan tingkat tinggi) sebagai alternatif

pemecahan terhadap masalah terhadap kondisi tapak yang sempit.

Keberadaan sebuah bangunan multi lantai sangat bergantung pada kondisi

struktur tanah, material struktur dan sistem struktur.

Pemilihan jenis bangunan juga sangat tergantung pada fungsi geologi

tapak. Apapun masalahnya ketiga variabel struktur bangunan yaitu sub

structure (struktur bagian bawah), upper structure (struktur bagian tengah)

dan super structure (struktur bagian atas) yang ditambah dengan kondisi

tanah memberikan kebebasan komposisi dalam memilih sistem struktur yang

digunakan. (Lihat gambar 2)

Gbr. 12Kondisi Struktur Bangunan akibat dari

kurang baiknya daya dukung tanah

3. Pabrikasi dan Pembangunan

Perencanaan prosedur pabrikasi dan pembangunan merupakan faktor-

faktor yang penting dalam mempertimbangkan pemilihan sistem struktur

serta dapat menjadi pertimbangan untuk menentukan metode konstruksi.

4. Pertimbangan Mekanis

Sistem mekanis yang digunakan dalam merancang bangunan tinggi

terdiri dari sistem HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioner), lift, listrik,

pipa air dan pembuangan disposal padat dan disposal cair.

Sistem pemasok energi dapat dipusatkan pada inti bangunan (core)

mekanis yang dipadukan dengan daerah inti umum. Kadang-kadang ruang

ducting ditempatkan pada fase eksterior atau digunakan sistem interspesial

dengan lantai mekanis untuk peralatan yang berat. Saluran atau jaringan

utilitas ditempatkan dalam saluran tersendiri dipisahkan berdasarkan fungsi

tetapi masih berada dalam core sehingga tidak mengganggu kenyamanan

pemakai bangunan.

5. Pertimbangan Rasio Tinggi-Lebar Suatu Bangunan

Dengan meningkatkan rasio minimum tinggi bangunan terhadap lebar

sebuah bangunan, maka kekakuan bangunan pun harus ditingkatkan. Hal ini

disebabkan karena momen lentur yang dipikul oleh core akibat beban

bangunan sendiri maupun beban dari luar juga akan bertambah.

6. Pertimbangan Tingkat Bahaya Kebakaran

Dalam perencanan bangunan multi lantai, api sebagai faktor penyebab

kebakaran menjadi bahan yang penting untuk dipertimbangkan, karena ;

1. Hampir semua lantai berada diluar jangkauan tangga pemadam

kebakaran.

2. Evakuasi darurat yang menyeluruh mustahil dilakukan dalam waktu

singkat.

Sesuai tuntutan persyaratan pengamanan terhadap bahaya kebakaran,

suatu konstruksi bangunan harus memenuhi hal-hal sebagai berikut :

- Ketahanan struktur untuk jangka waktu tertentu dengan

menggunakan bahan-bahan tahan api yang tidak akan terbakar atau

menghasilkan asap.

- Pembatasan Pembatasan penjalaran api agar penyebarannya ke

bangunan lain dapat dicegah.

- Sistem keluar (exit) yang memadai disesuaikan dengan kapasitas

dan fungsi bangunan.

- Sistem peringatan dini terhadap api dan asap yang efektif.

- Splinker dan ventilasi untuk api dan asap

7. Pertimbangan Lingkungan/Setempat

Hal ini berkaitan dengan peraturan pembangunan dan penataan sarana

dan prasarana wilayah pada suatu daerah yang menjadi lokasi pembangunan

sebuah bangunan multi lantai, dimana peraturan-peraturan tersebut akan

mempengaruhi sistem konstruksi bangunan. Peraturan-peraturan tersebut

antara lain menyangkut zoning, keseimbangan dengan bangunan lain yang

sudah ada disekitarnya, sistem konstruksi (kekuatan, kenyamanan, dan lain-

lain), tampilan bangunan (estetika), sarana utilitas yang memadai dan

dampak terhadap lingkungan.

Selain dari hal-hal teknis (peraturan-peraturan) tersebut, hal-hal non-

teknis yang juga berkaitan dengan pertimbangan perencanaan pembangunan

bangunan/gedung multi lantai adalah ketersediaan material bahan bangunan

didaerah tersebut, dengan perhitungan material bahan bangunan diproduksi

di daerah itu tanpa dipesan dari daerah lain.

D. Alternatif Pemakaian Bahan Pada Struktur Cantilever Slab

Beton bertulang/komposit memiliki gaya tekan dan gaya tarik

Tulangan besi

Tulangan baja

Kabel digunakan sebagai elemen penunjang karena memiliki gaya tarik yang

kuat.

Kolom Dan Lantai

Elemen vertikal pada bangunan ini digunakan :

Beton bertulang

Kabel baja

Elemen Struktur

Struktur balok lantai yang bebas tanpa kolom menerima gaya-gaya yang

disalurkan ke kolom dan core selanjutnya diteruskan ke pondasi, dan dari pondasi

diteruskan ke tanah kemudian tanah akan memberikan reaksi dari beban yang

disalurkan.

Kolom Pengganti Core

Berfungsi sebagai elemen pengaku struktur terhadap beban yang menimpa

bangunan (beban vertikal dan beban lateral).

Sebagai elemen pendukung dari balok cantilever sekaligus menyalurkan atau

mendistribusikan gaya-gaya yang bekerja ke pondasi.

Antara kolom dihubungkan dengan balok-balok untuk menyatukan kolom

yang berfungsi untuk menyalurkan dan mengatasi gaya-gaya akibat beban

bangunan.

Pada bagian atas bangunan antar kolom dihubungkan dengan kabel baja

yang bekerja dengan gaya tarik untuk mengatasi gaya tekuk pada balok

cantilever sehingga sistem struktur yang ada tidak mengalami defleksi atau

perubahan.

Material struktur berupa kabel, beton bertulang atau komposit dan pipa baja

mempunyai fungsi yang estetis, awet dan kuat.

Gaya-gaya akibat pembebanan pada struktur cantillever mengakibatkan gaya

geser vertikal, oleh kabel gaya-gaya tersebut disalurkan ke kolom dan core

selanjutnya diteruskan ke pondasi lalu ke tanah.

Beban pada

cantilever

Beban pada

cantilever KabelKabel Kolom/

Core

Kolom/

Core

Pondasi

Pondasi

E. Combinasi Struktur

Struktur Cantilever Slab Dengan Core

Core/kolom dengan balok cantilever terjadi hubungan jepit dan

merupakan satu kesatuan yang utuh stabil dan monolit atau struktur yang rigid.

Core merupakan inti strukur suatu bangunan tingkat tinggi sehingga semua

sistem struktur berhubungan langsung dengan core.

Apabila besar dimensi dari balok sama mengakibat pembebanan, balok

akan mengalami lendutan. Untuk mengantisipasi lendutan yang terjadi maka

perlu adanya penyelesaian-penyelesaian antara lain:

- Yang kuat terhadap gaya tarik yaitu besi baja, bagian atas balok cantilever

diperbesar

- Yang kuat terhadap gaya tekan yaitu beton, bagian bawah balok cantilever

beton diperbesar/diperkuat

- Bentuk/dimensi balok cantilever itu sendiri

CORE

CANTILEVER

Gbr. 13Sketsa Struktur Cantilever yang di kombinasi dengan struktur lainnya

(Core)

CANTILEVER

CORE

Kombinasi Struktur Cantilever Dengan Tiang V

Pemakaian tiang V yang dikombinasikan dengan cantilever umumnya

dipakai untuk bangunan-bangunan bertingkat yang tidak terlalu tinggi, karena

beban yang dipikul cantilever akan semakin besar dan menyebabkan nilai

momen menjadi besar pula. Penggunaan tiang V dengan kombinasi cantilever

umumnya hanya dapat memikul satu sampai dua lantai saja sebab beban

yang ditimbulkan terutama pada bagian atapnya tidak begitu besar.

Tiang V dengan kombinasi cantilever yang memikul beban bangunan

lebih dari dua lantai merupakan tipuan tampilan bangunan saja. Sebab

sebenarnya pada bangunan tersebut adanya cantilever-cantilever yang dipilkul

oleh kolom pada tiap lantai dimana kolom-kolom tersebut yang meneruskan

gaya-gayai beban yang ada dari atas (atap) sampai dibawah (pondasi).

Prinsip ini diikuti dengan melihat besarnya momen yang ada, dengan

pemakaian struktur yang tepat sehingga mencerminkan nilai ekonomis dari

konstruksi tersebut. Penggunaan tiang V dengan kombinasi cantilever yang

diletakkan diatas kaki-kaki struktur yang rigid (kaku) akan menghasilkan

sebuah bangunan yang bila dilihat dari segi kekuatan dan kestabilan sangat

kokoh.

F. Pola Penyebaran Gaya Pada Struktur Cantilever Slab

Gaya-gaya yang terjadi akibat beban yang ditimbulkan dapat dibagi menjadi

dua yaitu gaya vertikal dan horisontal. Yang termasuk dalam gaya vertikal antara

lain sebagian dari beban konstruksi, beban manusia dan perabot. Sedangkan gaya

horisontal ditimbulkan oleh antara lain beban angin, gempa dan sebagian dari

beban konstruksi. Akibat dari gaya lateral yang diterima oleh cantilever slab

adalah:

- Terjadinya lenturan pada core

- Terjadinya puntiran pada core

Gaya lateral berpengaruh pada kekakuan struktur sehingga diperlukan

perlakuan khusus terutama pada elemen yang banyak menahan momen lentur

akibat gaya lateral yaitu Core, yang berfungsi sebagai elemen pengaku dan

sekaligus tumpuan utama dalam menahan beban sehingga kekakuan struktur

dapat terjaga.

h (tinggi)

CANTILEVER

CORE

EARTH

Gbr. 14Proses Penyaluran Gaya-Gaya

Pada Bangunan yang menggunakan Struktur Cantilever

STRUKTUR CANTILEVER

Core sebagai pengaku

Balok Cantilever

Gbr. 15Sistem penyebaran gaya pada struktur cantilever yang

digabungkan dengan core

STRUKTUR CANTILEVER

Gbr. 16Sistem penyebaran gaya pada struktur

cantilever dengan sistem kolom

G.Jenis Pembebanan

Pembebanan struktur sangat beraneka ragam dan rumit (kompleks).

Jenis-Jenis Beban yang di terima

Beban yang dipikul oleh suatu bangunan dapat dibagi menjadi 2 bagian

besar yaitu beban mati dan beban hidup. Beban mati terdiri dari beban angin,

salju dan konstruksi sedangkan beban hidup terdiri dari beban manusia dan

beban perabot.

- Beban mati

Pada sebuah bangunan yang dimaksud dengan beban mati adalah

beban yang ditimbulkan oleh bangunan itu sendiri yang bersifat permanen

dan beban dari luar tetapi bersifat sementara, misalnnya beban angin, salju

dan hujan. Beban mati itu sendiri dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua)

kelompok besar yaitu beban statis dan beban dinamis.

Dalam pengertiannya beban statis merupakan beban bangunan yang

bersifat permanen ditimbulkan oleh setiap unsur struktur yang digunakan,

dengan kata lain beban statis merupakan beban dari bangunan itu sendiri.

Dimana beban konstruksi terutama yang terjadi pada bangunan tingkat tinggi

atau berlantai banyak jauh lebih besar dari pada beban konstruksi yang

terjadi pada bangunan satu lantai.

Sedangkan beban dinamis merupakan beban yang terjadi pada sebuah

bangunan dan bersifat sementara, beban dinamis merupakan jenis beban

yang berubah sesuai dengan perubahan musim dan waktu ataupun juga

diakibatkan oleh fungsi ruang pada bangunan untuk jangka waktu yang tidak

tentu. Beban yang ditimbulkan oleh perubahan musim dan waktu sering juga

disebut sebagai beban lateral atau beban luar, antara lain berupa beban

angin, salju dan hujan.

- Beban konstruksi

Unsur struktur pada umumnya, dirancang untuk beban mati dan beban

hidup. Akan tetapi unsur tersebut dapat dibebani oleh beban yang lebih besar

dari beban rencana ketika bangunan didirikan.

Beban ini dinamakan sebagai beban konstruksi dan merupakan

pertimbangan yang penting dalam sebuah rancangan arsitektur. Beban

konstruksi juga harus diperhitugkan untuk suatu balok yang dirancang untuk

perilaku secara komposit dengan plat beton.

- Beban hujan, es dan salju

Beban salju hanya perlu dipertimbangkan untuk struktur atap dan bagian-

bagian lain pada bangunan yang sekiranya dapat menjadi tempat

penampungan salju, bagian-bagian tersebut antara lain pelataran terbuka,

balkon, top floor dan teras. Sedangkan beban hujan umumnya tidak sebesar

beban yang ditimbulkan oleh salju tetapi adanya akumulasi air yang

mempunyai berat jenis berbeda dan dapat merusak sistem struktur yang ada.

Beban hujan umumnya terjadi pada saluran-saluran pada atap sehingga

saluran-saluran menjadi tersumbat, lendutan yang pada akhirnya akan

berpengaruh pada material struktur bangunan. Sedangkan beban es lebih

sering mengumpul atau terjadi pada bagian-bagian unsur yang terkantilever.

Beban es ini bila ditinjau dari berat beban yang ditimbulkan hampir menyamai

beban salju.

- Beban angin

Beban angin yang menekan atau menghisap bangunan besar

kekuatannya tidak menentu dan sukar dipastikan. faktor-faktor yang

terpenting untuk dapat memperhitungkan beban angin adalah kecepatan

angin, kepadatan udara, permukaan bidang dinding bangunan dan bentuk

dari bangunan itu sendiri.

Untuk menanggulangi tekanan dan hisapan angin perlu dipasang

penguat berupa siku-siku, bengunan petak/gelagar dan penguat sudut

sebagai konstruksi penahan angin. Untuk dapat memahami dan perilaku

angin secara ilmiah sangat mustahil tetapi untuk dapat memperkirakannya

masih memungkinkan. Aksi angin pada bangunan multi lantai bersifat

dinamis dan dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan dan bentuk permukaan

dari bangunan itu sendiri.

- Beban gempa

Gempa yang terjadi dari longsoran tanah, gerakan tektonik dan letusan

gunung berapi akan mengakibatkan getaran pada permukaan bumi yang

dapat mengakibatkan kerusakan baik pada lingkungan maupun bangunan.

Pada bangunan gempa dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem struktur

yang ada, pada bangunan multi lantai sistem struktur yang digunakan harus

diadakan perhitungan yang lebih mendetail terhadap gempa. Dalam

perencanaannya sebuah sistem struktur yang akan digunakan harus lebih

dulu dilakukan uji coba terhadap tingkat kekuatannya untuk sebuah

bangunan multi lantai dengan fungsi tertentu.

- Beban hidup

Yang dimaksud dengan beban hidup adalah berat beban-beban yang

dapat dipindah-pindah atau berubah tempat seperti orang, perabot, penyekat

ruang yang fleksibel tetapi tidak termasuk sistem struktur hujan, es dan salju.

Dengan adanya hal-hal yang tak terduga dari bangunan multi lantai maka

hampir mustahil untuk memperkirakan besarnya beban hidup yang

ditimbulkan akan mempengaruhi sistem struktur bangunan. Dari sudut

pandang struktur pemilihan struktur yang memadai tergantung pemahaman

terhadap 3 (tiga) faktor yaitu :

- Beban yang akan dipikul

- Sifat bahan konstruksi

- Aksi struktur yang mengarahkan, gaya-gaya beban melalui

komponen struktur ke dalam tanah

Dengan mempertimbangkan ketiga faktor ini seorang perancang struktur

dapat memperkirakan model sistem struktur, perilaku struktur dan bahan atau

material yang digunakan untuk menyelesaikan

H. Perubahan Bentuk Bangunan Akibat Pembebanan Pada Struktur

- Beban konstruksi

Akibat struktur core tidak kuat menahan beban sendiri serta menahan

beban yang diterima maka struktur akan mengalami deformasi bentuk dengan

kata lain perubahan bentuk sehingga secara keseluruhan struktur bangunan

akan runtuh.

Gbr. 17Kondisi Struktur Bangunan akibat

dari beban konstruksi

- Beban angin

Gbr. 21Perubahan bentuk pada bangunan

akibat beban angin

Gbr. 20Terjadi puntiran pada

bangunan akibat bebam angin

Gbr. 19Posisi banguunan bila dilihat

dari atas, mengalami pergeseran letak akibat beban angin

Gbr. 18Perubahan bentuk pada

bangunan akibat beban angin

- Beban gempa

Pondasi adalah titik singgung antara struktur bangunan dengan tanah maka

gerak seismik bekerja pada bangunan dengan menggoyang pondasi bolak-

balik. Massa bangunan akan menahan gerakan ini dengan membangun gaya

innersia pada struktur, aksi ini serupa dengan innersia lateral.

Dalam kenyataannya hal ini tidaklah demikian, karena pada tingkat tertentu

semua bangunan adalah fleksibel. Untuk struktur yang hanya sedikit berubag

bentuk, artinya menyerap sebagian energi dimana besar gayanya akan kurang

dari masa percepatan. Akan tetapi struktur yang fleksibel mempunyai waktu

getar alamiah yang mendekati waktu getar gempa permukaan dapat mengalami

gaya jauh lebih besar yang ditimbulkan oleh gerak permukaan bumi berulang

kali.

Gaya aksi lateral pada bangunan tidak hanya disebabkan oleh percepatan

goyang permukaan bumi saja tetapi juga oleh tanggapan struktur bangunan

terutama pondasi yang langsung berhubungan dengan bumi.

Distribusi lateral dari geser dasar

Gaya geser pada tingkat manapun bergantung pada bagaimana struktur

mengalami perubahan bentuk, yaitu pada massa lantai dan amplitudo osilasi

yang dianggap berbeda secara linear sesuai dengan ketinggian bangunan.

Artinya, gaya gempa dapat melenturkan sruktur ke bentuk-bentuk yang dikenal

sebagai mode vibrasi alamiah.

Gerakan bangunan akibat gerakan tanah.

Pondasi struktur bangunan dapat bergerak akibat dari sebab sehingga

seluruh bangunannya bergeser atau sebagian dari bangunan akan turun. Antara

lain disebabkan karena adanya dua atau beberapa macam tanah yang terdapat

Besar gaya inersia horisontal (F) bergantung pada massa bangunan (M) percepatan permukaan (A) dan sifat strukturDengan rumus Newton II : F = M . A

dibawah bangunan sehingga reaksi tanah tidak merata. Macam atau sistem

pondasi sebagai pendukung suatu bangunan juga dapat menjadi penyebab

turunnya bangunan baik sebagian ataupun pada bagian-bagian tertentu.

Mengingat hal tersebut diatas, perlu sekali sebelum menentukan sistem

pondasi dilakukan analisa dan pengamatan terhadap kondisi tanah dilokasi

perencanaan.

I. Keuntungan Dan Kerugian

Keuntungan dan kerugian dalam pemilihan “cantilever slab structure” adalah

sebagai berikut :

. Keuntungan :

- Fleksibilitas ruang tinggi karena terjadi ruang bebas kolom, akibat dari

pemakaian core yang rigid (kaku) sebagai pengganti kolom. Dimana

dinding hanya berfungsi sebagai partisi.

- Dengan menggunakan struktur cantilever penggunaan kolom relatif

sedikit.

Gbr. 22Pada Gambar a dan b menunjukkan perubahan

bentuk bangunan akibat gempa

a. b.

- Sistem utilitas dan service dapat ditempatkan pada core sehingga lebih

mempermudah dalam pengontrolan, perawatan dan pemeliharaan

(maintenance).

. Kerugian :

- Bila ditinjau dari segi biaya, maka biaya perencanaan dan pelaksanaan

jauh lebih mahal. Ini disebabkan untuk mengimbangi bentangan balok

cantilever, maka dipakai material composit atau balok-balok press truss

yang rigid (kaku).

- Ditinjau dari segi arsitektur, bentuk bangunan yang menggunakan

struktur cantilever cenderung sederhana dan monoton.

- Pada daerah sambungan, seperti pada sambungan antara vertikal dan

horizontal harus memerlukan perhitungan yang lebih sistematis.

BAB III

STUDI KASUS

Obyek studi kasus untuk bangunan yang menggunakan struktur kantilever slab

adalah TOUR DU MIDI yang terletak dikota Brussel, Belgia.

Gbr. 23Sketsa 3D Bangunan Tour du Midi yang

diambil sebagai objek Studi Kasus

Spesifikasi bangunan objek studi kasus :

Berfungsi sebagai bangunan perkantoran/Office building

Jumlah lantai adalah 37 lantai dengan ketinggian dari permukaan tanah adalah

149.5 M

Luas total bangunan 41.000 M2

Kapasitas daya tampung bangunan adalah 3.500 orang

Ketebalan core sebagai inti struktur bangunan adalah 70 CM

Technical service room/ruang service dan mekanikal elektrikal terletak pada

basement dan lantai atas

Vertical circulation/sirkulasi vertikal terdiri dari 8 (delapan) buah lift dan 1 (sata)

buah tangga yang terletak didalam core serta 1 (satu) buah tangga yang terletak

diluar core

Tempat parkir kendaraan berada di lantai 3 basement dengan kapasitas parkir

300 buah mobil

Sistem struktur terdiri dari :

- Balok cantilever yang menggunakan baja profile

- Core terbuat dari beton komposit yaitu baja dan beton

CANTILEVER BAJA

CORE

DINDING PARTISI

Gbr. 24Sketsa Potongan Bangunan

TOUR Du MIDI yang diambil sebagai objek studi

kasus

Analisa

- Untuk mendapatkan ruang yang luas dengan sedikit atau bebas kolom, maka

bangunan ini menggunakan sistem struktur cantilever.

Pada bangunan ini sistem struktur cantilever digunakan untuk menahan

struktur dengan bentangan sepanjang 9.40 M

- Core selain berfungsi sebagai penyalur gaya vertikal yang terjadi juga

digunakan untuk penempatan lift dan saluran utilitas (shaft).

- Bentuk pondasi yang melebar didalam tanah dipergunakan sebagai basement.

Selain itu pondasi yang berada didalam tanah juga berguna untuk menjaga

kestabilan bangunan akibat gaya-gaya vertikal maupun horisontal.

Gbr. 25Sketsa Perubahan bentuk

Bangunan akibat beban angin

A. DAFTAR PERTANYAAN

1. Berapa bentangan panjang maksimum yang diizinkan pada bangunan yang

menggunakan struktur cantiliver ?

Jawab : Tidak ada batasan bentangan maksimum yang ditetapkan dalam

mendirikan bangunan yang menggunakan sistem struktur

cantilever, sebab batasan tersebut lebih dipengaruhi oleh faktor-

faktor elemen struktur lainnya, yaitu :

- Jarak atau panjang massa yang diatasi oleh cantilever

- Beban massa yang dipikul oleh cantilever

- Dimensi bangunan diatas cantilever

- Bahan yang dipakai sebagai cantilever

Semakin besar dimensi bangunan, beban dan panjang massa

yang disanggah oleh cantilever semakin besar pula. Semakin

banyak faktor yang harus dipenuhi oleh cantilever terutama

kekuatan tuntuk menahan beban yang diterima cantilever.

Sehingga otomatis berkaitan pula dengan bahan struktur yang

dipakai dan alternatif bahanpun banyak tersedia antara lain beton

composit dan baja.

2. Bagaimana struktur lantai pada bangunan yang menggunakan struktur

cantilever ?

Jawab : Tidak ada yang mengharuskan bahwa struktur lantai pada

cantilever menggunakan bentuk tertentu. Pada prinsipnya

cantilever adalah penyangga bangunan yang ada diatasnya

termasuk struktur lantai, sehingga bentuk struktur lantai dapat

bervariasi dan yang baik adalah mengikuti bentuk struktur inti

atau core yang ada. Khusus untuk flat salb cantilever,

ketebalannya adalah antara 12-14 cm.

Contoh :

Beton antara lain :

- Slab floor

- Ribber floor

- Grid floor

- Waffle slab

Plat baja

Komposit

- Baja dan beton

12 – 14 cm

- Baja kanal

3. Apakah pada bangunan di Indonesia contohnya bangunan Tunjungan Plaza

Surabaya, apakah juga menggunakan struktur cantilever ?

Jawab : Ya. Tetapi cantilever pada bangunan Tunjungan Plaza Surabaya

bukan sebagai struktur utama.

Cantilever disini hanya digunakan pada koridor yang mengelilingi

vide didalam bangunan.

4. Bagaimana dasar/kriteria untuk menentukan struktur utama pada suatu

bangunan ?

Jawab : Dasar yang dapat dipakai untuk menentukan hal ini dapat dilihat

dari urutan kehancuran dari suatu bangunan, yaitu :

Elemen partisi

Elemen non-struktur

Elemen struktur utama

Elemen pondasi

Jepit

Bebas

Jadi suatu urutan kehancuran suatu bangunan dapat dijadikan

sebagai salah satu dasar untuk pemilihan dan penentuan

pemakaian sistem utama bangunan. Sebab apabila struktur

utama tidak diperhitungkan secara mendetail maka akibat yang

ditimbulkan oleh hancurnya sebuah bangunan sangat besar dan

fatal.

Selain itu struktur utama dapat dilihat dari ekspos yang paling

tampak atau paling besar peranannya dalam menunjang

berdirinya sebuah bangunan, selain struktur pendukung pada

sebuah bangunan.

5. Apa hubungan antara core dan cantilever ?

Jawab : Core inti atau pusat struktur bangunan yang berfungsi sebagai

penyalur dan pengaku utama berdirinya sebuah bangunan

bertingkat tinggi dan cantilever disini berpangkal pada core

tersebut.

Core dapat bersifat struktural dan utilitas. Yang dimaksud dengan

core bersifat struktural karena core berfungsi sebagai pengaku

dan pengimbang bangunan. Sedangkan core dikatakan bersifat

utilitas karena core juga diberfungsi sebagai tempat penempatan

sarana utilitas seperti pipa-pipa air bersih dan air kotor, dutching

AC, lift dan shaft. Struktur yang digunakan untuk core antara lain

tube rangka dan lain-lain.

B. DESIGN BANGUNAN YANG MENGGUNAKAN STRUKTUR CANTILEVER