Aneka Macam Beban pada Rekayasa Struktur

Berangkat dari perjalanan penulis mengenal dunia rekayasa struktur semenjak mengenyam studi civil engineering, penulis mendapati banyak hal baru di bidang ini. Satu bahasan mengenai BEBAN tentu tidak akan lepas dari telinga kami. Dalam pemodelan rekayasa struktur diperlukan prosedur pembebanan yang tepat agar model mampu berperilaku semirip mungkin dengan kondisi aktual.

Penulis ingin berbagi pengetahuan mengenai beragam jenis beban yang diatur pada peraturan-peraturan ter-update. Di artikel lain, penulis juga tidak ketinggalan bercerita tentang macam beban yang penulis baru kenali setelah terjun di rekayasa struktur pada dunia EPC, pertambangan, serta oil and gas. Baca: Ragam Beban Struktur di Industri EPC

Berikut adalah macam beban yang umum diterapkan pada bangunan, berdasarkan standar/peraturan pembebanan terbaru:

1. Beban Mati (Dead Load)

Beban mati merupakan berat sendiri bangunan (self-weight) dan segala material yang melekat secara permanen padanya. Menurut “Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung” (SNI 03-1727-1989), nilai berat sendiri dari berbagai bahan material yang ada pada bangunan adalah sebagai berikut:

2. Beban Hidup (Live Load)
 
Beban hidup merupakan berat yang melekat secara tidak permanen pada bangunan. Beberapa beban hidup yang umum diterapkan pada desain bangunan menurut “Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain “ (SNI 1727-2013), diambil minimal senilai atau lebih besar dari kriteria berikut:

• Lantai rumah tinggal dan sekolah (kecuali tangga dan balkon) = 196 kg/m²
• Loteng rumah tinggal untuk gudang = 98 kg/m²
• Balkon dan dek = 1.5 kali beban hidup untuk jenis hunian yang dilayani
• Ruang kantor = 245 kg/m²
• Gudang (kapasitas ringan) = 612 kg/m²
• Ruang pertemuan/bangsal, koridor, restoran, tangga, pertokoan = 488 kg/m²
• Atap datar atau miring = 100 kg/m²
• Dan beban hidup lain, bisa di cek pada Tabel 4-1 SNI 1727-2013

3.    Beban Derek (Crane Load)

Beban derek ditetapkan berdasarkan kapasitas dan berat sendiri dari derek yang terpasang pada struktur. Beban diambil dari nilai maksimum yang terjadi pada roda derek. Penerapannya berupa beban tumbukan vertikal, lateral dan longitudinal yang timbul akibat pergerakan derek. 

Beban tumbukan didapat dari beban roda maksimum yang diperbesar dengan faktor pengali tertentu sesuai dengan tipe dereknya. Beban lateral diaplikasikan pada balok runway tegak lurus terhadap sumbu baloknya dan beban longitudinal diaplikasikan sejajar dengan sumbu baloknya.

Umumnya, besarnya beban tumbukan dari derek pada arah vertikal diambil sebesar 25% dari beban roda maksimum, arah lateral diambil sebesar 20%, dan arah longitudinal diambil sebesar 10%.

4.    Beban Tanah & Tekanan Hidrostatis

Untuk struktur berlokasi di bawah permukaan tanah, perlu diperhatikan efek dari tekanan lateral tanah disekelilingnya. Selain itu perlu juga pengecekan terhadap adanya kemungkinan gaya angkat (uplift) akibat tekanan air ke atas di bawah struktur. Bila tidak terdapat laporan penyelidikan tanah untuk penentuan gaya lateralnya dapat menggunakan beban minimum sesuai Tabel 3.2-1 SNI 1727-2013.

5.    Beban banjir

Pada lokasi dengan potensi bencana banjir, beban banjir perlu diperitungkan dalam desain. Beban yang diakibatkan banjir ini dapat datang dalam 3 bentuk, yaitu :

a.      Beban Hidrostatik

Beban ini diaplikasikan pada seluruh permukaan struktur, baik di atas permukaan tanah maupun di bawah permukaan tanah. Besarnya beban ini ditentukan dari ketinggian air pada elevasi banjir desain. Ketinggian air untuk desain beban hidrostatik perlu ditambah 0.3 m untuk bagian struktur yang kedua sisinya terendam air.  

b.      Beban Hidrodinamik

Pengaruh dari pergerakan air perlu dimasukkan sebagai beban sesuai konsep dasar mekanika fluida. Untuk aliran air dengan kecepatan tidak lebih dari 3.05 m/s pengaruh pergerakan air ini dapat dikonversikan ke dalam beban hidrostatik dengan menambahkan ketinggian air sesuai ketentuan SNI 1727-2013 pasal 5.4.3.  

c.      Beban Gelombang

Beban gelombang muncul dari gelombang air yang menyebar di atas permuakaan air dan menghantam struktur atau bangunan. Beban gelombang untuk desain meliputi pecahnya gelombang pada bagian struktur atau bangunan, gaya angkat akibat gelombang dangkal  di bawah struktur, gelombang yang langsung menghantam bagian struktur, gelombang yang menyebabkan gaya seret dan inersia, dan gerusan (scouring) akibat gelombang pada bagian dasar struktur atau fondasinya.

6. Beban Gempa (Earthquake Load)

Beban gempa adalah beban yang timbul pada suatu struktur sebagai respon (beban inersia) akibat pergerakan tanah yang disebabkan oleh gempa bumi (tektonik atau vulkanik) yang mempengaruhi struktur tersebut.

Analisis terhadap beban gempa dapat menggunakan metode statik ekivalen maupun metode dinamik (Response Spectrum atau Time History). Dari hasil analisis kedua cara tersebut diambil kondisi yang memberikan nilai gaya atau momen terbesar sebagai dasar perencanaan. Struktur bangunan dirancang mampu menahan gempa rencana sesuai peraturan yang berlaku, yaitu SNI 1726-2012 tentang Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung.

Sebuah bahasan tanpa aplikasi tentu membosankan. Oleh karena itu, penulis mencoba membuat contoh perhitungan di artikel lain. Baca juga: Contoh Perhitungan Beban Gempa Statik Ekivalen (SNI 1726-2012)

7. Beban Angin (Wind Load)

Beban angin adalah beban yang bekerja pada suatu struktur, akibat pengaruh struktur yang mem-blok aliran angin, sehingga energi kinetik angin dikonversi menjadi tekanan energi potensial, yang menyebabkan terjadinya beban angin.

Formulasi beban angin rencana didapatkan dari kecepatan angin dasar yang kemudian dikonversikan dengan faktor-faktor tertentu, seperti arah angin, faktor keutamaan bangunan, eksposur, topografi, serta bentuk struktur menjadi tekanan atau gaya. Aplikasi perhitungan beban angin dapat di baca pada: Contoh Perhitungan Beban Angin (SNI 1727-2013)