Jenis-Jenis Beban Pada Struktur Bangunan

Jenis beban pada struktur

Analisa pada struktur adalah suatu hal yang sangat penting dalam proses perancangan bangunan dan beberapa objek lainnya seperti jembatan dan terowongan (tunnel). Hal tersebut sangat penting karena beban struktural dapat menyebabkan tekanan, deformasi, dan perpindahan (displacement) yang dapat menyebabkan masalah pada struktural bahkan mengalami kegagalan struktur.

Dalam proses pembangunan suatu struktur mensyaratkan bahwa struktur tersebut harus dirancang dan dibuat agar dapat menahan semua jenis beban yang mungkin terjadi selama siklus pembebanan (lifecycle).

Terdapat jenis beban yang berbeda yang dapat bekerja pada perancangan suatu struktur, sifat dan karakteristik beban tersebut bervariasi sesuai dengan desain, penggunaan, lokasi, dan jenis material yang digunakan. Persyaratan desain umumnya ditentukan berdasarkan kekuatan suatu rancangan struktur untuk menahan beban maksimum yang bekerja pada struktur tersebut.

Beban secara umum diklasifikasikan secara umum menajdi dua jenis yaitu beban hidup (live loads), beban mati (dead loads) dan beban lingkungan (enviromental loads).

1. Beban hidup (Live loads)

Beban hidup, seringkali dikenal sebagai beban yang dikenakan. Beban hidup umumnya bersifat sementara, dinamis dan dapat berubah. Contoh beban hidup yaitu penghuni, furnitur dan beberapa objek lainnya. Intensitas pada beban ini bervariasi yang dapat bergantung pada waktu tertentu, misalnya suatu gedung akan mengalami peningkatan beban hidup selama jam operasiona kerja pada hari kerja, dan akan terjadi beban hidup yang jauh lebih kecil pada waktu malam hari atau pada akhir pekan. Beban hidup dapat dikonsentrasikan atau didistribusikan, selain itu beban hidup dapat bertambah akibat terjadinya getaran, benturan, dan percepatan.

2. Beban mati (Dead loads)

Beban mati, seringkali dikenal dengan beban statis atau permanen, adalah beban dominan yang berkaitan dengan berat dati struktur itu sendiri. Beban mati akan tetap diam dan relatif konstan sepanjang waktu. Contoh beban mati dapat mencakup perlengkapan tak bergerak, berat elemen struktural, partisi non-struktural permanen, dan lain sebagainya.

Beban mati pada struktur dihitung dengan menjumlahkan berat bahan struktur yang ditentukan dan volumenya. Secara teori, hal tersebut memungkinakan perhitungan beban mati dapat dilakukan dengan tingkat akurasi yang baik. Namun, pada perancangan struktural harus dilakuakn dengan beberapa perkiraan seperti meminimalkan defleksi potensial, memungkinkan margin of error dan memungkinkan adanya perubahan sifat struktur dari waktu ke waktu. Dengan demikian pada perancangan dan desain beban mati pada struktur seringkali akan jauh melebihi dari beban yang dialami struktur sebenarnya.

3. Beban Lingkugan (Enviromental loads)

Beban lingkungan adalah jenis beban yang dapat bekerja pada struktur akibat kondisi lingkungan dan cuaca.

a). Beban angin (Wind loads)

Beban angin dapat terjadi akibat pergerakan udara relatif terhadap suatu struktur, dan analisis mengenai beban angin mengacu kepada meteorologi dan aerodinamika serta struktur. Beban angin mungkin bukanlah suatu masalah pembebanan yang signifikan khususnya untuk struktur berukuran kecil maupun besar, tetapi sangat penting melakukan analisis beban angin khususnya pada struktur yang menjulang tinggi, penggunaan material yang lebih ringan dan bentuk dari struktur akan secara langsung mempengaruhi aliran udara, biasanya berlaku pada bentuk atap suatu bangunan. Apabila beban mati pada suatu struktur tidak mencukupi untuk menahan beban angin, maka perhitungan analisa struktur dan fiksasi tambahan sangat diperlukan.

Kecepatan angin yang digunakan dalam perhitungan desain struktur bangunan biasanya ditentukan berdasarkan catatan sejarah menggunakan teori nilai ekstrim, hal tersebut guna memprediksi kecepatan angin tidak biasa (ekstrim) yang mungkin terjadi pada suatu saat yang tidak diduga.

Efek khusus beban angin yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan desain struktur yaitu :

Sudut aliran udara yang terjadi pada sekitar sudut-sudut struktur bangunan.

Pelepasan vortex (Vortex shedding) yang terjadi pada struktur bangunan.

Lintasan aliran (Through-flow), yang merupakan lintasan aliran udara/angin yang melalui bangunan atau celah-celah diantara struktur bangunan.

Pada kondisi tertentu yang lebih kompleks, perlunya melakukan pengujian pada bentuk saluran angin dari struktur bangunan untuk menilai perubahan aliran udara yang terjadi akibat struktur tersebut. Namun apabila semakin banyak parameter yang diperhitungkan, maka analisa lebih baik menggunakan perangkat lunak dinamika fluida komputasional.

b). Beban gempa

Beban horisontal yang signifikan dapat terjadi pada struktur selama terjadi gempa bumi. Struktur bangunan yang berada pada area aktivitas seismik (gempa) perlu dianalisis dan dilakukan desan perancangan dengan hati-hati untuk memastikan tidak terjadinya kegagalan struktur jika suatu saat terjadi gempa bumi.

c). Beban salju (Snow loads)

Beban salju adalah beban yang terjadi akibat akumulasi salju yang menumpuk pada struktur dan lebih menjadi perhatian khususnya pada wilayah tertentu dengan iklim geografis di mana salju dapat turun dengan kuantitas yang banyak dan sering. Sejumlah besar tumpukan salju yang terakumulasi pada struktur akan menambah beban yang relatif cukup besar pada. Bentuk atap struktur bangunan adalah faktor yang sangat penting dalam menentukan besarnya beban salju. Salju yang jatuh di atap bangunan yang datar akan cenderung menumpuk ebih banyak, sedangkan salju akan lebih cenderung jatuh dari atap berbentuk lereng yang curam. Hal tersebut juga mungkin merupakan masalah serupa pada daerah dengan curah hujan tinggi di mana mungkin terjadi genangan air pada ata bangunan.

Selain dikelompkan berdasarkan beban hidup, beban mati dan beban lingkungan. Beban juga dapat dikategorikan berdasarkan besar beban dan luasan area tertentu yaitu sebagai berikut:

1. Beban terpusat (beban titik)

beban terpusat

Beban terpusat adalah beban tunggal yang bekerja pada area yang relatif kecil. Contoh beban terpusat yaitu beban kolom pada struktur.

2. Beban terdistribusi (beban merata)

beban merata

Beban merata adalah beban yang terdistribusi secara merata pada sepanjang batang dan dinyatakan dalam satuan kg/m atau kN/m. Contoh beban merata yaitu beban lantai yang terdapat pada suatu bangunan dengan beban yang merata sepanjang batang atau luasan area tertentu.

3. Beban Bervasriasi (Uniform)

beban bervariasi uniform

Beban bervariasi adalah beban yang terjadi secara tidak merata (uniform) atau berbeda pada sepanjang batang atau luasan tertentu. Contoh beban uniform yaitu beban penghuni pada suatu struktur bangunan yang memiliki beban dan jarak yang tidak merata.

Referensi

Share :