Struktur Bangunan: Pengertian, Elemen, dan Jenis-Jenis
Daftar Isi
Struktur bangunan merupakan sebuah komponen utama dalam setiap konstruksi yang bertugas pokok untuk menopang serta mendistribusikan beban yang diterima dari semua bagian bangunan ke dasar tanah dengan tingkat keamanan yang tinggi. Struktur ini mencakup bagian-bagian penting seperti pondasi, kolom, balok, dan pelat lantai yang berkolaborasi secara utuh dalam rangka menjaga kekuatan serta keseimbangan bangunan agar tetap berdiri dengan kokoh.
Konstruksi struktur bangunan memerlukan pertimbangan matang terkait kekuatan, keseimbangan, dan kemampuannya dalam menahan berbagai beban, mulai dari bobot material bangunan itu sendiri hingga gaya dari luar seperti angin dan efek gempa. Tidak hanya mengandalkan kekuatan fisik semata, desain struktur bangunan turut mengedepankan efisiensi dalam penggunaan material, fungsi ruang yang direncanakan, serta nilai estetika dan jaminan keselamatan bagi penghuni.
A. Pengertian Struktur Bangunan
Berikut ini beberapa pengertian dari struktur bangunan menurut para ahli antara lain.- Menurut H. Hudson, struktur bangunan adalah sebuah kesatuan konstruksi yang dirancang secara matang dan kemudian didirikan dengan tujuan untuk menahan seluruh muatan yang ada serta mengalirkan beragam gaya yang mempengaruhinya, dari bagian internal hingga eksternal, ke fondasi dan tanah pendukungnya.
- Menurut Mario Salvadori, struktur bangunan adalah fondasi kerangka atau sistem yang tersusun dari beragam bagian struktural, seperti balok, kolom, dan juga rangka, yang dirancang secara spesifik untuk memikul beban-beban yang ada dan mempertahankan kekakuan bangunan secara keseluruhan.
- Menurut Antoni Gaudi, struktur bangunan adalah perwujudan dari adanya keseimbangan alami yang terjalin erat antara kegunaan praktis bangunan, bentuk visual yang ditampilkan, serta gaya arsitektur yang menjadi ciri khasnya secara keseluruhan.
- Menurut Sedyatmo, struktur bangunan adalah sebuah komponen penting dalam sistem konstruksi yang memiliki peran sentral dalam menopang seluruh beban yang ada dan juga menciptakan kondisi aman serta memberikan rasa nyaman kepada para penghuni bangunan.
- Menurut James Ambrose, struktur bangunan adalah sebuah sistem teknis yang terdiri atas komponen-komponen penting seperti balok, kolom, dinding, dan lantai, yang berinteraksi satu sama lain untuk menyebarkan dan menyangga beban yang membebani konstruksi bangunan.
B. Elemen Struktur Bangunan
Berikut ini beberapa elemen dari struktur bangunan antara lain.1. Pondasi
Bagian struktur yang terletak di lapisan paling bawah pada setiap bangunan adalah pondasi, yang memiliki peran penting dalam mendistribusikan beban dari keseluruhan struktur bangunan ke dalam tanah. Untuk mencegah terjadinya penurunan tanah yang berbeda-beda atau ambruknya bangunan secara keseluruhan, pondasi memiliki peran mendasar dalam menahan dan menyalurkan beban yang bekerja pada bangunan. Terdapat dua jenis utama pondasi, yaitu pondasi dangkal (dengan contoh pondasi batu kali dan foot plat) dan pondasi dalam (dengan contoh tiang pancang dan bore pile), yang pemilihannya sangat dipengaruhi oleh karakteristik tanah dan seberapa berat beban yang akan dipikul oleh bangunan. Kekuatan serta kestabilan total sebuah bangunan sangat bergantung pada kualitas pondasinya, yang menjadi penentu utama ketahanan bangunan terhadap berbagai tekanan.2. Sloof
Di bagian atas struktur pondasi terpasang sloof, yaitu sebuah balok beton bertulang yang berfungsi untuk menghubungkan seluruh pondasi dan secara efektif mendistribusikan beban yang berasal dari dinding ke bagian pondasi di bawahnya. Selain berfungsi sebagai pengikat dan penyalur beban, sloof turut membantu memperkecil kemungkinan terjadinya retakan pada dinding yang disebabkan oleh pergerakan tanah atau perbedaan penurunan pada struktur pondasi. Tak hanya itu, sloof pun berperan dalam memberikan penguatan pada fondasi struktur bangunan sehingga bangunan dapat berdiri dengan stabil dan bagian dasarnya memiliki tingkat kerataan yang baik.3. Kolom (Tiang)
Dalam struktur bangunan, kolom merupakan elemen yang berdiri tegak dan berperan penting dalam mentransfer beban dari balok atau lantai ke struktur pondasi yang berada di bagian paling bawah. Peran kolom sangatlah penting dalam memelihara kekokohan dan juga keseimbangan struktur bangunan agar tetap berdiri tegak dan tidak mengalami deformasi berlebih. Pada praktik konstruksi bangunan, kolom kerap kali terbuat dari beton bertulang maupun baja, dan pemilihan material ini sangat dipengaruhi oleh kebutuhan struktural serta jenis bangunan yang akan dibangun. Untuk memastikan kemampuannya dalam menyangga gaya tekan vertikal dan beban yang datang dari arah samping (misalnya angin atau gempa), dimensi dan kekuatan kolom harus diperhitungkan secara hati-hati dan akurat.4. Balok
Elemen horizontal yang dikenal sebagai balok di dalam struktur bangunan berfungsi untuk mengalirkan beban yang berasal dari pelat lantai, atap, atau dinding ke bagian kolom sebagai tumpuan utama. Balok turut berkontribusi dalam menahan potensi terjadinya perubahan kelengkungan pada bagian horizontal struktur dan menjaga agar wujud bangunan tetap stabil dalam menghadapi berbagai tekanan. Balok memiliki beberapa klasifikasi berdasarkan fungsinya, di antaranya adalah balok induk yang menanggung beban terbesar, balok anak yang menyalurkan beban ke balok induk, dan ring balok yang mengaitkan dinding serta mendistribusikan beban secara horizontal.5. Pelat Lantai (Plat Lantai)
Pelat lantai adalah bidang datar horizontal yang menjadi bagian dari struktur bangunan dan memiliki fungsi utama sebagai permukaan lantai sekaligus meneruskan beban yang berada di atasnya ke struktur balok di bawahnya. Pelat ini seringkali terbuat dari material beton bertulang dan rancangannya bertujuan untuk menyangga beban manusia yang beraktivitas, perabotan yang ditempatkan, serta gaya-gaya dinamis yang mungkin terjadi. Pada konstruksi bangunan bertingkat, pelat lantai turut berfungsi sebagai diafragma yang memiliki kemampuan untuk menahan gaya-gaya yang diakibatkan oleh guncangan gempa bumi.6. Dinding Struktur
Tidak seperti dinding partisi yang hanya berfungsi sebagai pembatas ruang, dinding struktur turut memiliki andil dalam menyokong beban yang ada pada bangunan secara menyeluruh. Dinding ini dapat dibangun menggunakan pasangan bata bertulang atau beton bertulang dan bertugas untuk meneruskan beban yang berasal dari atap atau lantai di atasnya menuju struktur sloof dan pondasi di bawahnya. Pada konstruksi dengan sistem dinding geser (shear wall), dinding struktur juga memiliki andil dalam menyangga gaya horizontal yang timbul dari tekanan angin maupun guncangan yang disebabkan oleh gempa bumi.7. Ring Balok
Ring balok adalah balok beton bertulang yang ditempatkan di bagian teratas dinding dengan fungsi utama untuk mengikat seluruh elemen bagian atas bangunan agar menjadi satu kesatuan yang kuat dan stabil. Fungsinya memiliki kesamaan dengan sloof dalam mengikat struktur, namun perbedaan utamanya terletak pada penempatannya, di mana ring balok berada di bagian atas dinding, sementara sloof di bawah. Ring balok memiliki peran yang amat penting dalam mencegah timbulnya retakan pada dinding yang diakibatkan oleh adanya pergerakan struktur, serta memiliki fungsi menahan dan mengamankan kuda-kuda atap agar tetap pada posisinya.8. Kuda-Kuda
Struktur rangka atap yang dikenal sebagai kuda-kuda di dalam konstruksi bangunan berfungsi untuk mengalirkan beban yang berasal dari atap menuju bagian balok atau kolom sebagai tumpuan utama. Seringkali, material yang dipilih untuk pembuatan kuda-kuda adalah kayu, baja ringan, atau baja profil, dan keputusan ini sangat dipengaruhi oleh tuntutan desain artistik serta material utama bangunan yang sedang dalam proses pembangunan. Perencanaan kuda-kuda harus dilakukan secara seksama supaya dapat menahan beban permanen atap, beban bergerak seperti orang ketika pemeliharaan, dan juga gaya angin dari berbagai arah.9. Tangga (Jika Ada)
Elemen struktur tegak yang dikenal sebagai tangga memiliki fungsi utama untuk menyediakan jalan atau jalur yang memungkinkan seseorang berpindah dari satu lantai ke lantai yang lain. Tangga dalam struktur bangunan perlu diperhitungkan ketahanannya secara seksama karena secara konstan menyangga beban bergerak dan juga memiliki fungsi sebagai jalur evakuasi utama ketika terjadi kondisi darurat yang mengancam keselamatan. Tangga memiliki beberapa elemen struktural penting, yaitu anak tangga sebagai tempat injakan kaki, bordes sebagai area antara, dan balok tangga yang secara bersama-sama mendukung beban secara menyeluruh.C. Jenis-Jenis Struktur Bangunan
Berikut ini beberapa jenis dari struktur bangunan antara lain.1. Struktur Bawah (Substructure)
Keberadaan struktur bawah pada setiap bangunan menjadi sangat penting karena bagian konstruksi yang berada di bawah tanah inilah yang menerima dan mendistribusikan semua bobot bangunan ke tanah, memastikan kestabilan dan mencegah terjadinya kerusakan. Struktur bawah bangunan secara umum terdiri atas pondasi sebagai elemen paling bawah yang bersentuhan dengan tanah, diikuti oleh sloof yang menghubungkan pondasi, dan sering kali juga dilengkapi dengan basement sebagai lantai di bawah permukaan tanah. Pengelompokan utama pondasi mencakup dua jenis, yakni pondasi dangkal (contohnya, pondasi batu kali dan pondasi telapak) yang umumnya dipilih untuk konstruksi bangunan sederhana atau lahan dengan tingkat kekerasan tanah yang memadai, dan pondasi dalam (misalnya, tiang pancang dan bored pile) yang lebih sesuai untuk struktur bangunan tinggi atau area dengan karakteristik tanah yang lunak. Keberhasilan struktur bawah dalam menjalankan fungsinya secara optimal menjadi penentu utama bagi keamanan serta kekokohan seluruh konstruksi bangunan yang berdiri di atasnya, termasuk dalam menghadapi potensi guncangan atau pergerakan tanah.2. Struktur Atas (Superstructure)
Bagian-bagian bangunan yang terletak di ketinggian di atas level tanah dan difungsikan sebagai ruang untuk menampung aktivitas serta kebutuhan manusia secara langsung dikategorikan sebagai struktur atas. Komponen-komponen penyusun struktur atas suatu bangunan antara lain meliputi kolom yang meneruskan beban ke bawah, balok yang membentang di antara kolom, lantai sebagai bidang datar untuk beraktivitas, dinding yang membentuk ruang, dan atap yang melindungi dari cuaca. Tugas pokok struktur atas mencakup penyaluran beban-beban yang berasal dari aktivitas maupun material bangunan ke bagian struktur bawah, seraya membentuk volume ruang yang nyaman dan aman untuk berbagai kegiatan manusia. Perencanaan struktur atas yang baik selalu menyertakan perhitungan beban tetap (berat material pembentuk struktur), beban sementara (berat pengguna dan isinya), dan juga pengaruh alam sekitar seperti tekanan udara dan getaran lapisan bumi. Kekuatan serta tingkat kenyamanan struktur atas bangunan sangat erat kaitannya dengan kualitas bahan yang digunakan, metode konstruksi yang dijalankan, dan keakuratan analisis strukturnya.3. Struktur Rangka (Frame Structure)
Struktur rangka merupakan sebuah sistem struktural yang dibangun dari susunan balok-balok yang menghubungkan kolom-kolom, membentuk suatu jaringan tiga dimensi yang bertugas menyalurkan beban dari bagian atas bangunan ke fondasi di bawahnya. Bangunan bertingkat, termasuk rumah tinggal dan gedung perkantoran, kerap kali memanfaatkan jenis struktur ini sebagai sistem utama dalam menopang keseluruhan konstruksinya. Pemilihan material untuk konstruksi rangka bangunan, seperti baja yang kuat, beton bertulang yang kokoh, atau kayu yang memiliki nilai estetika, sangat bergantung pada spesifikasi kebutuhan struktural proyek serta batasan anggaran yang tersedia. Keistimewaan struktur rangka antara lain berupa kemampuannya untuk beradaptasi dengan berbagai desain tata ruang interior serta efisiensinya dalam meneruskan beban-beban vertikal yang diterima langsung ke sistem pondasi bangunan. Detail sambungan yang menghubungkan berbagai elemen pada struktur rangka memegang peranan yang sangat penting dalam menjamin kekuatan serta kekokohan total bangunan yang dibangun.4. Struktur Dinding Penyangga (Load Bearing Wall Structure)
Sistem struktur bangunan ini mengandalkan dinding sebagai komponen struktural utama yang berfungsi menyangga beban-beban vertikal yang berasal dari atap dan juga lantai di atasnya. Pada umumnya, bangunan-bangunan tradisional atau rumah-rumah dengan konstruksi yang tidak terlalu modern mengaplikasikan struktur dinding penyangga yang memiliki ciri khusus, yaitu tidak memerlukan adanya kerangka kolom dan balok yang rumit dalam sistem penopangnya. Akan tetapi, keterbatasan dalam hal fleksibilitas rancangan ruang menjadi sebuah pertimbangan penting karena dinding pada struktur ini berfungsi sebagai penopang beban, yang berarti modifikasi atau penghilangannya memerlukan evaluasi struktural yang teliti. Struktur dinding penyangga sering dibangun menggunakan beragam material seperti batu bata yang ekonomis, beton pracetak yang presisi, atau batu alam yang memberikan kesan kokoh dan alami pada bangunan. Mengingat dinding berperan sebagai jalur utama dalam meneruskan seluruh beban yang bekerja pada bangunan, kekuatan dan kualitas material dinding memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap keamanan bangunan secara utuh.5. Struktur Cangkang (Shell Structure)
Karakteristik utama struktur cangkang terletak pada pemanfaatan permukaan tipis berbentuk lengkungan sebagai bagian struktural pokok yang menahan dan menyebarkan beban secara merata. Umumnya, struktur cangkang diaplikasikan untuk bangunan yang membutuhkan bentangan ruang lebar tanpa adanya kolom interior yang menghalangi, contohnya stadion sepak bola, hanggar pesawat terbang, dan gedung konser musik. Material yang lazim dipergunakan dalam pembangunan struktur cangkang adalah beton bertulang yang memiliki kekuatan tekan tinggi serta baja yang unggul dalam kekuatan tarik dan lentur. Walaupun begitu, desain serta konstruksi struktur cangkang menuntut adanya kompetensi tersendiri di bidangnya dan aplikasi teknologi yang lebih maju daripada yang lazim digunakan pada struktur konvensional.6. Struktur Gantung (Suspension Structure)
Struktur gantung dibangun dengan memanfaatkan kekuatan kabel atau material lentur lainnya untuk secara efisien menahan dan mendistribusikan beban-beban yang ada pada bangunan menuju titik-titik pendukungnya. Ilustrasi yang paling sering dijumpai mengenai aplikasi struktur gantung adalah konstruksi jembatan dengan bentang panjang yang ditopang kabel serta atap stadion berukuran raksasa yang menutupi area yang sangat luas. Bentangan struktural yang lebar tanpa kehadiran banyak tiang penyangga dapat dicapai melalui sistem ini, yang secara visual memberikan kesan ringan dan menciptakan ruang yang terasa lebih terbuka. Guna menanggung gaya tarik yang tinggi dalam sistem struktur gantung, kabel utama memerlukan spesifikasi material yang tepat, dan baja berkekuatan tinggi sering menjadi pilihan standar dalam konstruksinya. Struktur gantung mempertahankan kestabilannya melalui keseimbangan gaya internal dan kemampuannya menghadapi pengaruh eksternal seperti desakan angin dan getaran tektonik, yang menjadikan perhitungan struktural yang mendalam suatu kebutuhan mutlak.7. Struktur Kabel Jaring (Tensile or Cable Net Structure)
Struktur Kabel Jaring, yang termasuk dalam kategori struktur gantung, dicirikan oleh rangkaian kabel yang membentuk suatu jaringan tipis, yang berperan penting dalam menopang dan menyalurkan beban-beban bangunan. Struktur ini dimanfaatkan pada bangunan yang mengusung konsep futuristis yang unik atau karya seni dan arsitektur yang memiliki daya tarik visual yang kuat, contohnya atap kanopi yang ringan, tenda dengan desain modern, serta bangunan paviliun untuk pameran temporer. Struktur kabel jaring sangat efisien sebab hanya mengandalkan gaya tarik dalam menahan beban dan mampu meminimalisir berat keseluruhan konstruksinya. Meskipun demikian, kerumitan dalam desain struktur ini menuntut adanya pemodelan komputasi yang cermat guna menganalisis konfigurasi bentuk serta tingkat stabilitasnya secara menyeluruh.8. Struktur Lipat (Folded Plate Structure)
Struktur ini terbentuk dari rangkaian pelat-pelat datar yang ditata sedemikian rupa guna menciptakan suatu bidang yang memiliki kekakuan dan kemampuan menyebarkan beban secara efisien ke bagian-bagian lain bangunan. Struktur pelat lazim dimanfaatkan sebagai konstruksi atap maupun kanopi pada bangunan-bangunan yang mengedepankan desain arsitektur yang indah serta memiliki nilai visual yang tinggi. Pelat-pelat yang tersusun dalam struktur ini memiliki kemampuan untuk saling menyokong dan memperkokoh, yang secara efektif mengurangi keperluan akan penggunaan balok-balok tambahan dalam menahan beban dan menjaga kekakuan. Tidak sekadar memiliki kemampuan menahan beban dengan baik, struktur lipat pun memberikan daya tarik estetis yang besar berkat bentuk-bentuk geometris menarik yang menjadi ciri khasnya.Referensi:
Faritzie, Hariman Al. 2024. Analisa Struktur I. Penerbit Wawasan Ilmu. Banyumas.