Design struktur dan pengertiannya

 

Apa itu Desain Struktural?

Jasa design struktur hub: 0813-7942-2333 Gunawan,ST,IPM.

Pada intinya, desain struktur melibatkan seni dan ilmu untuk menciptakan struktur yang aman dan stabil yang dapat menahan berbagai gaya. Insinyur menggunakan prinsip matematika dan ilmiah, dikombinasikan dengan pemikiran kreatif, untuk merancang bangunan dan infrastruktur yang dapat mendukung penggunaan yang dimaksudkan. Faktor-faktor utama yang dipertimbangkan dalam desain struktur meliputi:  

a. Analisis Beban: 

Insinyur mengevaluasi beban yang harus ditanggung struktur, termasuk beban mati (berat permanen seperti bangunan itu sendiri) dan beban hidup (beban sementara dari penghuni, perabotan, dan peralatan). 

b. Pemilihan Material: 

Memilih material yang tepat, seperti beton, baja, kayu, atau material komposit, sangat penting untuk memastikan ketahanan dan stabilitas.

c. Distribusi Gaya dan Beban: 

Perancang struktur dengan cermat menganalisis bagaimana gaya seperti gravitasi, angin, gempa bumi, dan fluktuasi suhu akan memengaruhi struktur dan merancang mekanisme untuk mendistribusikan beban ini secara efektif.

Artikel surveyor

Contoh design :

           

         Struktur Pondasi Tapak Sebuah Gedung:

        Penempatan titik pancang gedung sesuai kebutuhaan:

  Tujuan Desain Struktural

Tujuan dari desain struktural adalah untuk memastikan bahwa proyek bangunan atau infrastruktur memenuhi kriteria tertentu yang terkait dengan keselamatan, stabilitas, fungsionalitas, dan daya tahan. Tujuan utama dari desain struktural adalah sebagai berikut:

      Keamanan:

Tujuan utama dari desain struktur adalah menciptakan lingkungan yang aman bagi penghuni dan pengguna. Insinyur harus merancang struktur yang dapat menahan berbagai beban, gaya, dan kondisi lingkungan tanpa mengorbankan keselamatan. Ini termasuk mempertimbangkan faktor-faktor seperti kapasitas menahan beban, stabilitas struktur, keselamatan kebakaran, dan ketahanan terhadap bencana alam seperti gempa bumi, badai, dan banjir.

      Stabilitas dan Integritas Struktural:

Desain struktural bertujuan untuk menciptakan struktur yang stabil dan andal yang mampu menopang beban dan fungsi yang diinginkan selama masa pakainya. Insinyur menganalisis gaya yang bekerja pada struktur dan mengembangkan sistem pendukung, sambungan, dan mekanisme distribusi beban yang tepat untuk menjaga integritas struktural.

     Fungsionalitas:

Desain harus memastikan bahwa struktur tersebut memenuhi tujuan yang dimaksudkan secara efektif. Baik itu bangunan tempat tinggal, ruang kantor, jembatan, atau infrastruktur lainnya, desain harus mengakomodasi persyaratan fungsional proyek dan menyediakan lingkungan yang aman dan nyaman bagi penghuninya.

      Ekonomi dan Efisiensi:

Desain struktural berupaya mengoptimalkan penggunaan material dan sumber daya, yang menghasilkan solusi hemat biaya. Insinyur bertujuan untuk mencapai keseimbangan antara keamanan struktural dan biaya konstruksi, memaksimalkan efisiensi tanpa mengorbankan kualitas.

         Keberlanjutan:

Dengan meningkatnya kekhawatiran tentang dampak lingkungan, keberlanjutan telah menjadi tujuan penting dalam desain struktur. Desainer berfokus pada pemanfaatan material ramah lingkungan, meminimalkan konsumsi energi, dan mempertimbangkan dampak lingkungan jangka panjang dari struktur tersebut.

     Kepatuhan terhadap Kode dan Peraturan Bangunan:

Desain struktur harus mematuhi kode, peraturan, dan standar bangunan setempat yang ditetapkan oleh otoritas terkait. Kepatuhan memastikan bahwa struktur tersebut memenuhi persyaratan keselamatan dan lingkungan, dan secara hukum diizinkan untuk dibangun.

        Estetika dan Integrasi Arsitektur:

Meskipun keselamatan dan fungsionalitas sangat penting, desain struktural juga berperan dalam membentuk daya tarik visual suatu bangunan. Insinyur bekerja sama erat dengan arsitek untuk mengintegrasikan elemen struktural secara mulus ke dalam desain arsitektur secara keseluruhan.

    Kemampuan Beradaptasi dan Ekspansi Masa Depan:

Dalam beberapa kasus, struktur harus dapat beradaptasi dengan kemungkinan perluasan atau perubahan penggunaan di masa mendatang. Perancang struktur memperhitungkan kemungkinan modifikasi atau penambahan untuk memastikan bangunan dapat mengakomodasi kebutuhan di masa mendatang tanpa mengorbankan keselamatan.

         Kemudahan Konstruksi dan Pemeliharaan:

Desain harus mempertimbangkan konstruksi, kemudahan perakitan, dan penggunaan bahan konstruksi yang efisien. Selain itu, desain harus memungkinkan perawatan dan perbaikan yang mudah sepanjang masa pakainya.

      Inovasi dan Kemajuan Teknologi:

Kemajuan dalam teknologi dan teknik konstruksi terus memengaruhi desain struktur. Para desainer berusaha untuk terus mengikuti perkembangan inovasi terbaru untuk menerapkannya dalam proyek mereka, sehingga menghasilkan struktur yang lebih kuat dan efisien. Gambar 1 di bawah ini menunjukkan desain struktur kompleks yang umum dari kompleks kilang minyak.

       Kode Bangunan dan Keselamatan

Kode dan peraturan bangunan merupakan komponen penting dalam desain struktur. Kode dan peraturan tersebut ditetapkan oleh pemerintah untuk memastikan bahwa bangunan memenuhi standar keselamatan tertentu, mematuhi norma lingkungan, dan melindungi penghuni selama bencana alam. Kepatuhan terhadap kode ini bersifat wajib, dan insinyur struktur harus memahaminya dengan baik saat mengembangkan desain mereka.

  Jenis-jenis Struktur

Desain struktural mencakup berbagai jenis bangunan dan infrastruktur, masing-masing dengan tantangannya sendiri. Beberapa jenis struktur yang umum meliputi:

Bangunan Tempat Tinggal: Rumah, apartemen, dan ruang tinggal lainnya memerlukan desain yang memperhatikan kenyamanan dan keamanan penghuninya.

Bangunan Komersial: Gedung perkantoran, pusat perbelanjaan, dan pusat rekreasi membutuhkan desain yang dapat menampung banyak orang dan beragam fungsi.

Jembatan: Desain jembatan harus memperhitungkan gaya dinamis, beban lalu lintas, dan kondisi lingkungan untuk memastikan stabilitas dan umur panjang.

Menara dan Pencakar Langit: Struktur tinggi memerlukan desain inovatif untuk menahan gaya angin dan seismik sekaligus memaksimalkan ruang yang dapat digunakan.

       Tahapan dalam Desain Struktural

Proses desain struktural melibatkan beberapa tahap yang secara kolektif memastikan terciptanya struktur yang aman, stabil, dan fungsional. Tahap-tahap ini mungkin sedikit berbeda tergantung pada kompleksitas proyek dan alur kerja organisasi, tetapi langkah-langkah mendasarnya tetap konsisten. Berikut adalah tahap-tahap umum dalam desain struktural:

       Ringkasan Proyek dan Studi Kelayakan:

Pada tahap awal ini, persyaratan dan tujuan proyek ditetapkan. Insinyur bekerja sama dengan arsitek, klien, dan pemangku kepentingan untuk memahami tujuan, fungsi, anggaran, dan jadwal proyek. Studi kelayakan dilakukan untuk mengevaluasi apakah proyek yang diusulkan praktis dan dapat dicapai.

       Investigasi dan Analisis Lokasi:

Insinyur melakukan investigasi lokasi secara menyeluruh untuk menilai kondisi lingkungan, sifat tanah, dan faktor geoteknik yang dapat memengaruhi desain. Analisis data ini membantu dalam menentukan desain pondasi yang tepat dan pertimbangan khusus lokasi yang diperlukan.

         Kriteria Beban dan Desain:

Tim perancang struktur menentukan berbagai beban yang akan dialami struktur, termasuk beban mati (berat permanen), beban hidup (beban penghuni dan sementara), beban lingkungan (angin, gempa bumi, suhu), dan beban relevan lainnya yang khusus untuk proyek tersebut. Kriteria perancangan, seperti faktor keamanan dan batas lendutan, ditetapkan berdasarkan kode dan standar bangunan.

      Desain Konseptual:

Selama tahap ini, para insinyur struktur mengembangkan beberapa opsi desain konseptual berdasarkan persyaratan proyek dan analisis beban. Konsep-konsep ini mengeksplorasi berbagai sistem dan material struktur untuk mencapai fungsionalitas dan estetika yang diinginkan.

      Analisis dan Simulasi Struktural:

Setelah desain konseptual yang diinginkan dipilih, para insinyur melakukan analisis struktur terperinci menggunakan perangkat lunak komputer untuk mensimulasikan perilaku struktur dalam berbagai beban dan kondisi. Analisis tersebut memverifikasi bahwa desain tersebut memenuhi standar keselamatan dan kriteria kinerja struktur.

      Pengembangan Desain:

Pada tahap ini, desain konseptual yang dipilih disempurnakan dan dirinci untuk memenuhi persyaratan arsitektur dan fungsional tertentu. Insinyur menyelesaikan pemilihan material, dimensi, anggota struktural, sambungan, dan elemen desain penting lainnya.

       Gambar Konstruksi dan Spesifikasi:

Gambar konstruksi dan spesifikasi terperinci disiapkan untuk mengomunikasikan maksud desain kepada kontraktor dan pembangun. Dokumen-dokumen ini meliputi rencana, elevasi, bagian-bagian, dan detail teknis lainnya yang diperlukan untuk konstruksi.

     Izin dan Persetujuan:

Desain struktur, beserta rencana arsitektur dan teknik lainnya, diajukan untuk mendapatkan persetujuan regulasi dan izin bangunan. Desain tersebut harus mematuhi kode dan peraturan bangunan setempat untuk mendapatkan persetujuan yang diperlukan untuk konstruksi.

     Konstruksi dan Kontrol Kualitas:

Selama fase konstruksi, teknisi dapat mengawasi atau membantu pengendalian mutu untuk memastikan bahwa konstruksi yang sebenarnya sesuai dengan desain yang disetujui. Mereka dapat melakukan inspeksi, memantau kemajuan, dan mengatasi tantangan tak terduga yang muncul selama konstruksi.

    Pengujian Integritas dan Keamanan Struktural:

Setelah konstruksi, insinyur struktur dapat melakukan pengujian dan penilaian untuk memastikan integritas dan keamanan struktur. Ini dapat mencakup pengujian beban, pengujian non-destruktif, dan evaluasi lain untuk memverifikasi kinerja struktur.

       Hunian dan Pemeliharaan:

Setelah bangunan selesai dibangun dan disetujui, bangunan siap untuk ditempati dan digunakan. Pemeliharaan rutin dan inspeksi berkala sangat penting untuk memastikan keamanan dan keawetan bangunan selama masa desainnya.

       Rekayasa Desain Struktural

Rekayasa desain struktur adalah cabang khusus dari teknik sipil yang berfokus pada analisis, perencanaan, dan perancangan struktur untuk memastikan stabilitas, keamanan, dan fungsionalitasnya. Rekayasa ini melibatkan penerapan prinsip-prinsip ilmiah dan matematika untuk menciptakan bangunan, jembatan, dan infrastruktur lain yang dapat menahan berbagai gaya dan beban sekaligus menjaga integritas struktural.

  Aspek utama rekayasa desain struktur meliputi:

Analisis Beban dan Gaya

 Pemilihan Material

 Sistem Struktural dan Prinsip Desain

 Kode dan Peraturan Bangunan

  Desain Berbantuan Komputer (CAD) dan Simulasi

  Kolaborasi dengan Arsitek dan Tim Konstruksi

Keberlanjutan dan Inovasi

 Desain Struktur Baja

Desain struktur baja mengacu pada proses perencanaan, analisis, dan pembuatan sistem struktur menggunakan baja sebagai bahan konstruksi utama. Baja merupakan material serbaguna dan banyak digunakan dalam industri konstruksi karena kekuatannya yang tinggi, keuletannya, daya tahannya, dan kemampuannya untuk menahan berbagai beban dan gaya. Desain struktur baja mencakup prinsip dan praktik teknik yang diperlukan untuk merancang bangunan, jembatan, fasilitas industri, dan struktur lain yang sebagian besar atau seluruhnya terbuat dari baja.

Aspek utama desain struktur baja meliputi:

  Analisis Beban:

Perancang struktur baja menganalisis beban yang akan ditanggung struktur, termasuk beban mati (berat sendiri struktur), beban hidup (penghuni, perabotan, peralatan), beban lingkungan (angin, salju, gempa bumi), dan beban relevan lainnya.

    Properti Material:

Memahami sifat mekanik baja, seperti kekuatan luluh, kekuatan tarik, elastisitas, dan keuletan, sangat penting untuk menentukan dimensi dan konfigurasi anggota struktural.

   Sistem Struktural:

Perancang struktur baja mengembangkan berbagai sistem struktur, seperti rangka, balok, kolom, dan rangka, untuk mendistribusikan beban dan menahan gaya secara efisien. Sistem ini bekerja sama untuk memastikan stabilitas dan keamanan.

 Koneksi:

Sambungan yang dirancang dengan baik sangat penting dalam desain struktur baja untuk mentransfer beban antar komponen dan menjaga integritas struktur. Sambungan yang dibaut, dilas, dan jenis sambungan lainnya digunakan berdasarkan persyaratan desain tertentu.

    Kode dan Standar Bangunan:

   Desain Berbantuan Komputer (CAD) dan Analisis Struktural:

Perangkat lunak CAD banyak digunakan dalam desain struktur baja untuk membuat model 3D dan gambar konstruksi yang terperinci. Perangkat lunak analisis struktur membantu para insinyur mensimulasikan perilaku struktur baja dalam berbagai beban dan kondisi.

Optimasi Desain:

Perancang struktur baja bertujuan untuk mengoptimalkan desain dengan menemukan penggunaan material baja yang paling efisien sekaligus memenuhi kriteria keselamatan dan fungsionalitas. Hal ini melibatkan penyeimbangan biaya baja dengan kinerja yang diinginkan.

Metode Konstruksi:

Desain struktur baja juga mempertimbangkan metode dan teknik konstruksi, karena struktur baja sering kali dibuat terlebih dahulu dan dirakit di lokasi.

Desain struktur baja diaplikasikan pada berbagai proyek, termasuk bangunan komersial, fasilitas industri, gudang, jembatan, dan bangunan bertingkat tinggi. Kombinasi sifat baja dan keahlian insinyur struktur memungkinkan terciptanya struktur yang kuat, fleksibel, dan menarik secara estetika yang tahan lama. Ketahanan dan kekuatan baja menjadikannya pilihan yang disukai untuk infrastruktur penting, yang mengutamakan keselamatan dan kinerja.

Paket Perangkat Lunak Desain Struktural

Ada beberapa paket perangkat lunak desain struktur yang banyak digunakan dan populer di kalangan insinyur dan arsitek untuk merancang dan menganalisis berbagai jenis struktur. Perkakas perangkat lunak ini menawarkan fitur-fitur canggih, kemampuan simulasi, dan pemodelan 3D untuk memastikan desain struktur yang efisien dan akurat. Beberapa perangkat lunak desain struktur yang paling banyak digunakan adalah:

ETABS (Analisis Tiga Dimensi Sistem Bangunan yang Diperluas):

ETABS adalah perangkat lunak populer untuk analisis dan desain bangunan. Perangkat lunak ini menawarkan kemampuan komprehensif untuk analisis statis dan dinamis berbagai struktur, termasuk gedung bertingkat tinggi, struktur industri, dan jembatan. ETABS dikenal karena perangkat pemodelannya yang tangguh dan fitur desain yang efisien.

SAP2000:

SAP2000 adalah perangkat lunak analisis dan desain struktural serbaguna lainnya yang dikembangkan oleh perusahaan yang sama dengan ETABS. Perangkat lunak ini umumnya digunakan untuk analisis linier dan nonlinier sistem struktural, dan mendukung berbagai macam material, termasuk baja, beton, dan material komposit.

STAAD.Pro:

STAAD.Pro adalah perangkat lunak analisis dan desain struktur yang banyak digunakan dan mendukung berbagai elemen dan material struktur. Perangkat lunak ini dapat menangani analisis linier dan nonlinier, dan umumnya digunakan untuk desain bangunan, jembatan, dan struktur lainnya.

Analisis Struktur Robot Profesional:

Perangkat lunak ini, yang dikembangkan oleh Autodesk, digunakan untuk analisis dan simulasi struktur tingkat lanjut. Perangkat lunak ini umumnya digunakan dalam desain bangunan dan struktur industri serta menawarkan integrasi yang lancar dengan produk Autodesk lainnya seperti Revit dan AutoCAD.

AMAN:

SAFE secara khusus dirancang untuk analisis dan desain pondasi, termasuk pelat datar, pondasi matras, dan rakit. Alat ini banyak digunakan untuk merancang pondasi bangunan dan struktur industri.

Sistem Struktural RAM:

RAM Structural System, yang dikembangkan oleh Bentley Systems, adalah paket perangkat lunak komprehensif yang menawarkan berbagai alat terpadu untuk analisis, desain, dan perancangan struktur bangunan. Paket ini umumnya digunakan untuk merancang bangunan dari semua jenis dan ukuran.

Struktur Tekla:

Tekla Structures terutama digunakan untuk pemodelan informasi bangunan (BIM) dan desain struktur baja dan beton. Tekla Structures menawarkan kemampuan pemodelan tingkat lanjut dan interoperabilitas dengan perangkat lunak desain lainnya.

MIDAS Sipil dan MIDAS Gen:

Rangkaian MIDAS mencakup MIDAS Civil untuk aplikasi teknik sipil seperti jembatan dan jalan raya, dan MIDAS Gen untuk analisis dan desain struktur umum. Perkakas ini dikenal karena keserbagunaan dan kemudahan penggunaannya.

Peranti lunak ini membantu para insinyur dan perancang melakukan analisis struktur yang rumit, mengoptimalkan desain, dan memastikan bahwa struktur memenuhi persyaratan keselamatan dan kinerja. Setiap peranti lunak memiliki fitur dan kemampuan yang unik, dan pilihan peranti lunak bergantung pada persyaratan proyek tertentu dan preferensi tim perancang.

Kemajuan dalam Rekayasa Desain Struktural:

Bidang rekayasa struktur terus berkembang, didorong oleh kemajuan teknologi dan masalah keberlanjutan. Beberapa perkembangan penting meliputi:

Kesimpulan:

Desain struktural merupakan perpaduan rumit antara seni dan sains, yang membentuk dunia tempat kita tinggal. Seiring dengan pertumbuhan populasi dan perluasan kota, permintaan akan solusi struktural yang inovatif dan berkelanjutan akan terus meningkat. Dengan menggabungkan teknologi mutakhir, mematuhi standar keselamatan yang ketat, dan menerapkan praktik yang ramah lingkungan, insinyur struktur akan memainkan peran penting dalam membangun masa depan yang lebih baik, lebih aman, dan lebih berkelanjutan bagi generasi mendatang. Jadi, lain kali Anda menatap gedung pencakar langit yang menjulang tinggi atau menyeberangi jembatan yang dirancang dengan anggun, ingatlah upaya luar biasa yang dilakukan dalam desain strukturalnya, yang secara diam-diam menopang dunia di sekitar kita.