Dilihat dari struktur dan tipe bangunannya, sektor industri merupakan salah satu pengguna bangunan baja. Hal ini didasari atas kebutuhan ruang bebas yang maksimum dalam setiap kegiatan industri. Untuk itu, penggunaan bentang panjang antarkolom tidak dapat dihindari.
Melihat kondisi tersebut, sangat tidak direkomendasikan untuk menggunakan bangunan beton bertulang. Mengapa demikian? Jika tetap menggunakan bangunan beton bertulang, maka akan membutuhkan dimensi yang sangat besar dengan kemungkinan lendutan yang besar dan melebihi batas aman.
Sementara itu, bangunan baja yang secara alami memiliki kemampuan tahanan tarik (Tn) yang tinggi sudah tentu sangat cocok digunakan untuk struktur bentang panjang.
Tipe struktur bangunan baja
Secara umum, terdapat 3 (tiga) kategori tipe struktur bangunan baja industrial. Di antaranya adalah (a) portal frame, (b) portal truss, dan (c) space truss.
Pemilihan tipe dan jenis struktur biasanya ditentukan dengan menyesuaikan fungsi bangunan yang diharapkan. Ketika fungsi bangunan telah ditetapkan, maka data mengenai volume, ruang bebas, dan lainnya dapat mengarah pada panjang bentang yang akan diperlukan untuk mengakomodasi tujuan bangunan.
Umumnya, untuk panjang bentang 20-40 meter, biasanya akan menggunakan tipe portal frame. Sementara untuk panjang bentang 40-70 meter, akan menggunakan tipe portal truss. Dan untuk panjang bentang >70 meter, akan menggunakan tipe space truss yang merupakan kombinasi portal frame dan truss.
| Panjang Bentang (m) | Tipe Struktur Bangunan Baja |
| 20-40 | Portal Frame |
| 40-70 | Portal Truss |
| >70 | Space Truss |
1. Portal Frame
Portal Frame adalah sistem struktur portal kaku yang berbentuk segitiga pelana pada satu bidang tunggal. Adapun elemen-elemen struktur yang mendukung beban kerja di antaranya adalah rafter, kolom, base-plate, stiffener, dan haunch.
Dalam desain struktur bangunan, seringkali komponen haunch tidak melalui perhitungan yang detail, namun hanya sebagai komponen tambahan yang mendukung kekakuan lentur struktur segitiga pelana. Idealisasi dan asumsi struktur portal frame adalah bahwa setiap elemen vertikal dan horizontal yang menerima beban mampu untuk menerima gaya internal secara penuh baik itu momen, geser, dan aksial.
Baca juga : Tipe Portal Frame dalam Desain Bangunan
Dengan mempertimbangkan gaya yang terlibat pada struktur, biasanya akan digunakan beberapa profil. Di antaranya adalah profil Wide Flange (WF), profil H untuk bagian kolom, dan profil honeycomb untuk bagian rafter.
Sementara itu, Salter et al (2004) dalam publikasinya menyebutkan terdapat 12 tipe portal frame. Di antaranya adalah sebagai berikut.
- Pitched roof portal
- Portal frame with a mezzanine floor
- Portal frame with ‘lean to’
- Crane portal frames with column buckets
- Mono-pitch portal frame
- Propped portal frame
- Tied portal frame
- Mansard portal frame
- Curved rafter portal frame
- Cellular beam portal frame
- Gable wall frames
- Hipped roof frames
2. Portal Truss
Portal Truss adalah sistem struktur portal yang bagian struktur horizontalnya merupakan susunan rangka batang pada satu bidang tunggal.
Susunan rangka batang harus mengakomodasi kekakuan dan kekuatan dalam sistem gaya tarik-tekan saja. Rangka batang akan menggunakan susunan konfigurasi segitiga yang secara mekanik dapat memberikan efek kekakuan dan kekangan (penahanan) yang tinggi.
Dengan fenomena mekanik tersebut, dibandingkan dengan sistem portal frame, maka Portal Truss dapat mengurangi efek lendutan pada bentang panjang.
Idealisasi dan asumsi pada struktur portal truss menggambarkan bahwa setiap elemen hanya mampu menerima gaya tarik dan tekan saja. Konsekuensinya adalah tipe sambungan pada sistem ini bersifat sendi. Dengan kondisi tersebut, maka beban-beban akan terkonsentrasi pada titik-titik buhulnya (simpul).
Karena hanya mempertimbangkan gaya tarik-tekan saja, maka profil yang biasa digunakan pada struktur portal truss ini adalah profil yang “tipis” seperti profil kanal, siku, hollow tubular, dan rectangular.
Setidaknya terdapat 5 (lima) tipe Portal Truss. Di antaranya adalah sebagai berikut.
- Pratt Truss
- Warren Truss
- North-Light Truss
- Fink-Truss
- Saw-Tooth Truss
3. Space Truss
Space Truss adalah struktur kombinasi rangka yang membentuk segitiga yang secara global membentuk volume tiga dimensi. Dalam space truss, setiap elemen terdiri dari 6 (enam) rangka batang untuk membentuk satu kesatuan struktur yang kaku dan stabil.
Selain pada bangunan warehouse, struktur space truss banyak digunakan pada atap stadion bahkan hanggar pesawat terbang. Konsep mekanika dari space truss secara umum sama dengan portal truss, namun space truss bekerja pada berbagai bidang dan tidak hanya pada satu bidang tunggal saja.
Oleh karena itu, bentang yang ditawarkan oleh sistem space truss jauh lebih besar dibandingkan portal truss, apalagi jika dibandingkan dengan portal frame.
Baca juga : Advanced Material Dalam Teknologi Konstruksi
Selain karena pertimbangan fungsi, pemilihan sistem struktur tentu sangat bergantung pada kemampuan perencana untuk mengidealisasikan pemodelan sesuai dengan kondisi mekanika yang ril. Faktor kemampuan aplikator dalam mewujudkan desain gambar menjadi bangunan utuh dan bekerja sesuai sistem menjadi hal yang sangat penting untuk diperhatikan.
Dalam melakukan kajian struktur, PT Eticon Rekayasa Teknik selalu berpedoman pada kaidah-kaidah teknik, standar desain, dan juga temuan-temuan ilmiah mutakhir sehingga dalam melakukan assessment terhadap kondisi struktur bangunan akan memiliki sense of engineering yang tinggi, terlebih lagi hal ini berkaitan struktur bangunan dengan bentang yang panjang.
Referensi :
- Salter, P. R, et al. 2004. Design of single-span steel portal frames to BS 5950-1: 2000. Steel Construction Institute
- Architectural Teaching Resource Studio Guide. 2003. The Steel Construction Institute
- Zhu, R., Li, et al 2019. Effect of Joint Stiffness on Deformation of a Novel Hybrid FRP–Aluminum Space Truss System. American Society of Civil Engineers