Apa Itu Struktur Bangunan

Teknik sipil adalah salah satu ilmu pengetahuan yang tertua, menandai dimulainya kebudayaan / peradaban manusia. Dinamakan teknik (rekayasa) sipil, untuk memisahkan dari pengetahuan tua lainnya, yaitu teknik (rekayasa) militer.

Perbedaan infrastruktur sipil dan infrastruktur militer yaitu

Infrastruktur sipil

• Fungsi pelayanan publik
• Aspek kekuatan, keamanan, kenyamanan, keindahan dan konservasi energi ditekankan
• Pertimbangan ekonomi menjadi perhatian penting
• Akses dipermudah sesuai dengan fungsinya

Infrastruktur militer

• Menunjang fungsi kemiliteran / pertahanan
• Aspek kekuatan dan kepraktisan ditekankan.
• Pertimbangan ekonomi konstruksi kurang menjadi perhatian
• Akses untuk umum dibatasi

Ada beberapa persyaratan bangunan yang harus dipenuhi yaitu

1. Kekuatan (strength)

Kekuatan suatu bangunan mengandung pengertian bahwa struktur mampu menahan seluruh beban yang ada tanpa mengalami kerusakan. Dengan demikian diberikan batasan bahwa tegangan yang terjadi selama struktur mendukung beban tidak boleh melampaui satu nilai tegangan ijin tertentu.

2. Kekakuan (stiffness)

Kekakuan bangunan terkait dengan deformasi bangunan (defleksi, rotasi, translasi) yang dialami struktur selama mendukung beban. Dengan demikian untuk suatu bangunan terjadinya deformasi harus dibatasi.

Kekakuan juga berhubungan dengan suatu sifat resonansi suatu struktur terhadap adanya beban dinamik atau getaran yang ada di sekitar bangunan. Struktur suatu bangunan harus cukup kaku untuk menghindari peristiwa resonansi.

3. Kenyamanan (comfortability) dan Keindahan (Aesthetic)

Agar bangunan berfungsi dengan baik dan memberikan kinerja yang tinggi diperluan kondisi yang nyaman bagi para penggunanya. Aspek kenyamanan meliputi pergerakan dalam gedung, pencahayaan, suhu, aliran udara, dll)

Sebagai sarana publik, gedung akan berada pada suatu kawasan dan terkait dengan sarana yang lain. Dengan demikian keindahan bangunan tidak boleh dilupakan dalam perancangan bagunan.

4. Keawetan (durability)

Selama mendukung beban dalam masa layan yang direncanakan, struktur atau elemen struktur akan mengalami berbagai kondisi yang dapat mengakibatkan degradasi struktur. Kondisi lingkungan yang agresif dengan adanya kandungan asam, garam, perbedaan suhu dll, dapat menyebabkan rusaknya elemen penyusun struktur. Dengan demikian dalam perencanaan dan perancangan harus ditentukan material yang sesuai dengan kondisi setempat.

5. Adanya Sistem Operasional dan Perawatan (OM support system)

Kebutuhan sistem penunjung fungsi bangunan berupa sistem operasional dan perawatan harus sudah direncanakan sejak awal. Sistem OM yang baik akan menghasilkan gedung dengan biaya operasional rendah dan gedung akan dapat berfungsi selama minimal memenuhi masa layan yang direncanakan. Tidak jarang pula adanya sistem OM yang baik dapat memperpanjang masa layan bangunan.

Pengetahuan yang saling terkait

Untuk membangun suatu gedung, diperlukan perhitungan dan analisis berbagai hal yang saling terkait dengan bekal pengetahuan sebagai berikut :

• Analisis Struktur
• Mekanika Bahan
• Struktur Beton Bertulang
• Struktur Baja
• Struktur kayu
• Mekanika Tanah
• Teknik Fondasi
• Bahan Bangunan
• Analisis Dinamik dan Ilmu Gempa
• Peraturan (standar) yang berlaku

Pengetahuan tambahan yang diperlukan untuk meningkatkan manfaat, kenyamanan dan fasilitas lainnya antara lain :

• Elektrikal
• Sanitasi
• Teknik peenyehatan
• Plumbing / perpipaan
• Drainasi
• Pengaturan udara
• Konservasi lingkungan, dll.

Keterkaitan masing-masing ilmu  ditentukan oleh jenis, fungsi, tingkat kesulitan bangunan, besar-kecilnya bangunan dll.

Bagian bangunan dan strukturnya

Secara struktural, bangunan dibagi dalam dua bagian yaitu :

1. Struktur bawah (sub structure), adalah bagian struktur yang berfungsi mendukung / menyangga struktur atas dan menghubungkan antara keseluruhan bangunan dengan tapak.
2. Struktur atas (upper structure), adalah bagian struktur yang berkaitan langsung dengan fungsi bangunan (berhubungan langsung dengan ruang aktifitas pengguna).

Berdasarkan bahan penyusun strukturnya :

1. Struktur beton bertulang
2. Struktur baja
3. Struktur kayu
4. Struktur gabungan

Berdasarkan jumlah lantai, bangunan gedung dibedakan menjadi :

1. Bangunan tidak bertingkat (satu lantai/single story)
2. Bangunan bertingkat (banyak lantai/multy story)

Bagian-bagian bangunan dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu :

1. Elemen Struktural, adalah bagian bangunan yang menjadikan struktur tetap kokoh dan stabil dalam mendukung beban. Terganggunya fungsi salah satu elemen dapat mempengaruhi perilaku struktur secara keseluruhan. Termasuk elemen struktural adalah kolom, balok, pondasi, rangka atap dan dinding geser.
2. Elemen non struktural, adalah bagian bangunan yang tidak terkait secara langsung dengan kekuatan struktur bangunan dan menjadi beban bagi elemen struktural. Biasanya elemen non struktural mengalami kerusakan yang lebih awal dan mengalami perbaikan/pengantian. Termasuk elemen non struktural adalah lantai, dinding, penutup atap, dan tangga.

Terkadang suatu elemen bisa termasuk struktural atau non struktural tergantung dalam perencanaan struktur bangunannya. Contohnya adalah lantai atau kolom praktis.

Pembebanan pada bangunan

Beban-beban yang harus diperhitungkan dalam suatu struktur bangunan gedung adalah

1. Beban mati (berat bagian-bagian bangunan). Beban ini otomatis ada dalam setiap struktur dan arahnya sesuai dengan gravitasi. Keberadaan beban ini adalah tetap selama bangunan tersebut ada.
2. Beban hidup. Beban ini muncul karena pemanfaatan struktur bangunan susai dengan fungsinya. contoh beban hidup adalah beban orang, mesin-mesin dan barang lainnya.
3. Beban sementara. Disebut beban sementara karena keberadaanya tidak menerus dan tidak dapat diprediksi waktu kehadirannya. Termasuk beban sementara adalah beban angin dan beban gempa.

Beban-beban yang harus didukung oleh struktur bangunan memiliki arah yang bervariasi.

1. Arah gravitasi. Beban mati dan beban hidup biasanya akan memiliki arah sesuai dengan gravitasi.
2. Arah menyudut. Beban dengan arah yang menyudut biasanya ditimbulkan oleh beban angin pada rangka atap.
3. Arah horisontal. Beban angin dapat juga mempunyai arah horisontal yaitu mengenai bagian dinding bangunan. Selain gaya angin, gaya gempa juga membebani struktur bangunan dalam arah horisontal.

Beban angin dan beban hidup di atap didukung oleh struktur rangka atap. Beban dari struktur rangka atap diterima oleh struktur rangka bangunan. Beban dari lantai diterima oleh plat lantai, diteruskan oleh balok-balok dan kemudian dilimpahkan kepada struktur rangka dengan sistem struktur tertentu.

Dengan mekanisme tertentu pula beban dari rangka struktur atas diteruskan ke sub structure / pondasi. Beban pondasi dipikul oleh tanah tempat bangunan berdiri. Tanah harus cukup kuat memikul beban, yaitu tegangan ijin tanah yang ada tidak sampai terlampaui karena adanya beban dari pondasi.