Arsitektur Struktural

Struktur bangunan adalah bagian dari sebuah sistem bangunan yang bekerja untuk menyalurkan beban yang diakibatkan oleh adanya bangunan di atas tanah. Fungsi struktur dapat disimpulkan untuk memberi kekuatan dan kekakuan yang diperlukan untuk mencegah sebuah bangunan mengalami keruntuhan.
Struktur merupakan bagian bangunan yang menyalurkan beban-beban. Beban-beban tersebut menumpu pada elemenelemen untuk selanjutnya disalurkan ke bagian bawah tanah bangunan, sehingga beban-beban tersebut akhirnya dapat di tahan.

1.2 Sejarah Sistem Struktur
Secara singkat sejarah teknik struktur dapat dijelaskan melalui perubahan-perubahan sistem struktur dari penggunaan desain coba-coba yang digunakan oleh Mesir dan Yunani kuno hingga sistem struktur canggih yang digunakan saat ini. Perubahan bentuk struktur berhubungan erat dengan penggunaan material, teknologi konstruksi, pengetahuan perencana pada perilaku struktur atau analisis struktur, hingga keterampilan pekerja konstruksinya.

Keberhasilan terbesar para ahli teknik Mesir adalah digunakannya batu-batu yang berasal dari sepanjang sungai Nil untuk membangun kuil dan piramid. Karena kemampuan daya dukung batu yang rendah dan kualitas yang sangat tidak menentu, yang disebabkan adanya retak-retak dalam dan rongga-rongga, maka bentang balok-balok tersebut harus sependek mungkin untuk mempertahan kerusakan akibat lentur. Oleh karenanya sistem post-and-lintel yaitu balok batu masif bertumpu pada kolom batu yang relatif tebal, memiliki kapasitas terbatas untuk menahan beban-beban horisontal atau beban eksentris vertikal, bangunan-bangunan menjadi relatif rendah.
Untuk stabilitas kolom harus dibuat tebal, dengan pertimbangan bahwa kolom ramping akan lebih mudah roboh dibandingkan dengan kolom tebal. Yunani, lebih tertarik dengan kolom batu dengan penampilan yang lebih halus, menggunakan tipe yang sama dengan post-and-lintel sistem pada bangunan Parthenon. Hingga awal abad 20-an, lama setelah konstruksipost-and-lintel digantikan oleh baja dan rangka beton, para arsitek melanjutkan dengan menutup fasad kuil Yunani klasik pada bagian penerima bangunan-bangunan. Tradisi klasik jaman Yunani kuno sangat mempengaruhi masa-masa setelah pemerintahan mundur.
Sebagai pembangun berbakat, para teknisi Roma menggunakan struktur lengkung secara luas, seperti yang sering ditemui dalam deret-deret bentuk bertingkat pada stadion (coliseum), terowongan air, dan jembatan. Bentuk lengkung dari busur memungkinkan bentang bersih yang lebih panjang dari yang bisa diterapkan pada bangunan dengan konstruksi pasangan batu post-and-lintel. Stabilitas bangunan lengkung mensyaratkan :
o Seluruh penampang bekerja menahan gaya tekan akibat kombinasi beban-beban keseluruhan,
o Abutmen atau dinding akhir mempunyai kemampuan yang cukup untuk menyerap gaya diagonal yang besar pada dasar lengkungan. Orang-orang Roma mengembangkan metode pembentukan pelingkup ruang interior dengan kubah batu, seperti terlihat pada Pantheon yang ada di Roma.
Selama periode Gothic banyak bangunan-bangunan katedral megah seperti Chartres dan Notre Dame, bentuk lengkung diperhalus dengan hiasanhiasan yang banyak dan berlebihan, bentuk-bentuk yang ada menjadi semakin lebar.
Ruangruang atap dengan lengkungan tiga dimensional juga ditunjukan pada konstruksi atap-atap katedral. Elemenelemen batu yang melengkung atau disebut flying buttresses, yang digunakan bersama dengan tiang-tiang penyangga dari kolom batu yang tebal atau dinding yang menyalurkan gaya dari kubah atap ke tanah.
Bidang teknik pada periode ini menghasilkan pengalaman yang tinggi berdasar pada apa yang dipelajari ahli bangunan dan mengajarkan pada murid-muridnya, selanjutnya ketrampilan ini diturunkan pada generasigenerasi selanjutnya. Meskipun katedral dan istana-istana megah didirikan selama bebarapa abad di Eropa tetapi tidak ada perubahan yang signifikan pada teknologi konstruksi, hingga diproduksinya besi tuang sebagai bahan komersial pada pertengahan abad ke-18.
Bahan ini memungkinkan ahli teknik untuk mendesain bangunan dengan sederhana tetapi dengan balokbalok yang kuat, kolom-kolom dengan penampang yang lebih solid.
Hal ini memungkinkan desain struktur yang ringan dengan bentang yang lebih panjang dan bukaan-bukaan yang lebih lebar. Dinding penahan yang masif digunakan untuk konstruksi batu yang tidak memerlukan bentang panjang. Pada akhirnya, baja dengan kemampuan menahan gaya tarik yang tinggi dan tekan yang besar memungkinkan konstruksi dari struktur-struktur yang tinggi hingga saat ini untuk gedung pencakar langit (skyscraper).
Pada akhir abad ke-19, Eifel, seorang ahli teknik perancis yang banyak membangun jembatan baja bentang panjang mengembangkan inovasi-nya untuk Menara Eifel, yang dikenal sebagai simbol kota Paris.
Dengan adanya pengembangan kabel baja tegangan tinggi, para ahli teknik memungkinkan memba-ngun jembatan gantung dengan bentang panjang. Penambahan tulangan baja pada beton memungkinkan para ahli untuk mengganti beton tanpa tulangan menjadi lebih kuat, dan menjadikan elemen struktur lebih liat (ductile).
Beton bertulang memerlukan cetakan sesuai dengan variasi bentuk yang diinginkan. Sejak beton bertulang menjadi lebih monolit yang berarti bahwa aksi beton dan baja menjadi satu kesatuan unit, maka beton bertulang memiliki kemampuan yang lebih tidak terbatas.
Pengembangan metode analisis memungkinkan perencana memprediksikan gaya-gaya dalam pada konstruksi beton bertulang, desain merupakan semi empiris dimana perhitungan didasarkan pada penelitian pada pengamatan perilaku dan pengujian-pengujian, serta dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika.
Pada awal tahun 1920-an dengan menggunakan momen distribusi oleh Hardy Cross, para ahli menerapkan teknik yang relatif sederhana untuk menganalisis struktur. Perencana menjadi lebih terbiasa menggunakan momen distribusi untuk menganalisis rangka struktur yang tidak terbatas, dan menggunakan beton bertulang sebagai material bangunan yang berkembang pesat.
Dikenalnya teknik las pada akhir abad ke-19 memungkinkan penyambungan elemen baja dan menyederhanakan konstruksi rangka kaku baja. Selanjutnya, pengelasan menggantikan plat-plat sambung berat dan sudut-sudut yang menggunakan paku keling.
Saat ini perkembangan komputer dan penelitian-penelitian dalam ilmu bahan menghasilkan perubahan besar dari ahli-ahli teknik struktur dalam mengembangan pendukung khusus struktur. Pengenalan komputer dan pengembangan metode matriks untuk balok, pelat dan elemen bidang permukaan memungkinkan perencana menganalisis struktur yang kompleks dengan cepat dan akurat.

1.3 Definisi Struktur dan Struktur Bangunan
1.3.1 Definisi Struktur
Struktur adalah metoda untuk menwujudkan ekstrem menjadi mekanisme pemikulan beban inter nal sehingga dapat mendukung konsop arsiktektural. Struktur merupakan bagian bangunan yang menyalurkan beban-beban. Beban-beban tersebut menumpu pada elemenelemen untuk selanjutnya disalurkan ke bagian bawah tanah bangunan, sehingga beban-beban tersebut akhirnya dapat di tahan.

1.3.2 Definisi Struktur Bangunan
Struktur bangunan adalah bagian dari sebuah sistem bangunan yang bekerja untuk menyalurkan beban yang diakibatkan oleh adanya bangunan di atas tanah. Fungsi struktur dapat disimpulkan untuk memberi kekuatan dan kekakuan yang diperlukan untuk mencegah sebuah bangunan mengalami keruntuhan.

2.1 Klasifikasi Struktur
Untuk dapat memahami suatu bidang ilmu termasuk struktur bangunan, maka pengetahuan tentang bagaimana kelompok-kelompok dalam struktur dibedakan, diurutkan, dan dinamakan secara sistematis sangat diperlukan. Pengetahuan tentang kriteria dan kemungkinan hubungan dari bentuk-bentuk menjadi dasar untuk mengklasifikasikan struktur bangunan. Metode umum yang sering digunakan adalah mengklasifikasikan elemen struktur dan sistemnya menurut bentuk dan sifat fisik dasar dari suatu konstruksi.
Klasifikasi struktur berdasarkan geometri atau bentuk dasarnya :
o Elemen garis atau elemen yang disusun dari elemen-elemen garis, adalah klasifikasi elemen yang panjang dan langsing dengan potongan melintangnya lebih kecil dibandingkan ukuran panjangnya. Elemen garis dapat dibedakan atas garis lurus dan garis lengkung.
o Elemen permukaan adalah klasifikasi elemen yang ketebalannya lebih kecil dibandingkan ukuran panjangnya. Elemen permukaan, dapat berupa datar atau lengkung. Elemen permukaan lengkung bisa berupa lengkung tunggal ataupun lengkung ganda.

Klasifikasi struktur berdasarkan karakteristik kekakuannya elemennya:
o Elemen kaku, biasanya sebagai batang yang tidak mengalami perubahan bentuk yang cukup besar apabila mengalami gaya akibat beban-beban.
o Elemen tidak kaku atau fleksibel, misalnya kabel yang cenderung berubah menjadi bentuk tertentu pada suatu kondisi pembebanan. Bentuk struktur ini dapat berubah drastis sesuai perubahan pembebanannya. Struktur fleksibel akan mempertahankan keutuhan fisiknya meskipun bentuknya berubah-ubah.
Berdasarkan susunan elemen, dibedakan menjadi 2 sistem.
o Sistem satu arah, dengan mekanisme transfer beban dari struktur untuk menyalurkan ke tanah merupakan aksi satu arah saja. Sebuah balok yang terbentang pada dua titik tumpuan adalah contoh sistem satu arah.
o Sistem dua arah, dengan dua elemen bersilangan yang terletak di atas dua titik tumpuan dan tidak terletak di atas garis yang sama. Suatu pelat bujur sangkar datar yang kaku dan terletak di atas tumpuan pada tepi-tepinya
Berdasarkan material pembentuknya, dibedakan:
o Struktur kayu
o Struktur baja
o Struktur beton, dll

2.2 Elemen-Elemen Utama Struktur
Elemen-elemen struktur utama, dikelompokan menjadi tiga kelompok utama, yaitu:
o Elemen kaku yang umum digunakan: balok, kolom, pelengkung, pelat datar, pelat berkelengkungan tunggal dan cangkang.
o Elemen tidak kaku atau fleksibel: kabel, membran atau bidang berpelengkung tunggal maupun ganda.
o Elemen-elemen yang merupakan rangkaian dari elemen-elemen tunggal: rangka, rangka batang, kubah, dan jaring.
a) Balok dan Kolom
Struktur yang dibentuk dengan cara meletakkan elemen kaku horisontal di atas elemen kaku vertikal. Elemen horisontal (balok) memikul beban yang bekerja secara transversal dari panjangnya dan menyalurkan beban tersebut ke elemen vertikal (kolom) yang menumpunya. Kolom dibebani secara aksial oleh balok, dan akan menyalurkan beban tersebut ke tanah.
Balok akan melentur sebagai akibat dari beban yang bekerja secara transversal, sehingga balok sering disebut memikul beban secara melentur. Kolom tidak melentur ataupun melendut karena pada umumnya mengalami gaya aksial saja. Pada suatu bangunan struktur balok dapat merupakan balok tunggal di atas tumpuan sederhana ataupun balok menerus. Pada umumnya balok menerus merupakan struktur yang lebih menguntungkan dibanding balok bentangan tunggal di atas dua tumpuan sederhana.
b) Rangka
Struktur rangka secara sederhana sama dengan jenis balok-tiang (post-and-beam), tetapi dengan aksi struktural yang berbeda karena adanya titik hubung kaku antar elemen vertikal dan elemen horisontalnya. Kekakuan titik hubung ini memberi kestabilan terhadap gaya lateral.
Pada sistem rangka ini, balok maupun kolom akan melentur sebagai akibat adanya aksi beban pada struktur. Pada struktur rangka panjang setiap elemen terbatas, sehingga biasanya akan dibuat dengan pola berulang.
c) Rangka Batang
Rangka batang (trusses) adalah struktur yang dibuat dengan menyusun elemen linier berbentuk batang-batang yang relatif pendek dan lurus menjadi pola-pola segitiga.
Rangka batang yang terdiri atas elemenelemen diskrit akan melendut secara keseluruhan apabila mengalami pembebanan seperti halnya balok yang terbebani transversal. Setiap elemen batangnya tidak melentur tetapi hanya akan mengalami gaya tarik atau tekan saja.
d) Pelengkung
Pelengkung adalah struktur yang dibentuk oleh elemen garis yang melengkung dan membentang antara dua titik. Struktur ini umumnya terdiri atas potongan-potongan kecil yang mempertahankan posisinya akibat adanya pembebanan.
Bentuk lengkung dan perilaku beban merupakan hal pokon yang menentukan apakah struktur tersebut stabil atau tidak. Kekuatan struktur tergantung dari bahan penyusunnya serta beban yang akan bekerja padanya. Contoh struktur pelengkung adalah pelengkung yang dibentuk dari susunan bata. Bentuk struktur pelengkung yang banyak digunakan pada bangunan modern adalah pelengkung kaku (rigid arch).
Struktur ini hampir sama dengan pelengkung bata tetapi terbuat dari material kaku. Struktur pelengkung kaku dapat menahan beban aksial lebih baik tanpa terjadi lendutan atau bengkokan pada elemen strukturnya, jika dibandingkan dengan pelengkung bata.
e) Dinding dan Plat
Pelat datar dan dinding adalah struktur kaku pembentuk permukaan. Suatu dinding pemikul beban dapat memikul beban baik beban yang bekerja dalam arah vertikal maupun beban lateral seperti beban angin maupun gempa. Jika struktur dinding terbuat dari susunan material kecil seperti bata, maka kekuatan terhadap beban dalam arah tegak lurus menjadi sangat terbatas.
Struktur pelat datar digunakan secara horisontal dan memikul beban sebagai lentur dan meneruskannya ke tumpuan. Struktur pelat dapat terbuat dari beton bertulang ataupun baja. Pelat horisontal dapat dibuat dengan pola susunan elemen garis yang kaku dan pendek, dan bentuk segitiga tiga dimensi digunakan untuk memperoleh kekakuan yang lebih baik.
Struktur pelat dapat berupa pelat lipat (folded plate) yang merupakan pelat kaku, sempit, panjang, yang digabungkan di sepanjang sisi panjangnya dan digunakan dengan bentang horisontal.
f) Cangkang silindrikal dan terowongan
Cangkang silindrikal dan terowongan merupakan jenis struktur pelatsatu-kelengkungan. Struktur cangkang memiliki bentang longitudinal dan kelengkungannya tegak lurus terhadap diameter bentang. Struktur cangkang yang cukup panjang akan berperilaku sebagai balok dengan penampang melintang adalah kelengkungannya. Bentuk struktur cangkang ini harus terbuat dari material kaku seperti beton bertulang atau baja. Terowongan adalah struktur berpelengkung tunggal yang membentang pada arah transversal. Terowongan dapat dipandang sebagai pelengkung menerus.
g) Kubah dan Cangkang Bola
Kubah dan cangkang bola merupakan bentuk struktur berkelengkungan ganda. Bentuk kubah dan cangkang dapat dipandang sebagai bentuk lengkungan yang diputar. Umumnya dibentuk dari material kaku seperti beton bertulang, tetapi dapat pula dibuat dari tumpukan bata. Kubah dan cangkang bola adalah struktur yang sangat efisien yang digunakan pada bentang besar, dengan penggunaan material yang relatif sedikit. Struktur bantuk kubah dapat juga dibuat dari elemen-elemen garis, kaku, pendek dengan pola yang berulang, contohnya adalah kubah geodesik.
h) Kabel
Kabel adalah elemen struktur fleksibel. Bentuk struktur kabel tergantung dari basar dan perilaku beban yang bekerja padanya. Struktur kabel yang ditarik pada kedua ujungnya, berbentuk lurus saja disebut tierod. Jika pada bentangan kabel terdapat beban titik eksternal maka bentuk kabel akan berupa segmen-segmen garis. Jika beban yang dipikul adalah beban terbagi merata, maka kabel akan berbentuk lengkungan, sedangkan erat sendiri struktur kabel akan menyebabkan bentuk lengkung yang disebut catenary-curve.
i) Membran, Tenda dan Jaring
Membran adalah lembaran tipis dan fleksibel. Tenda biasanya dibentuk dari permukaan membran. Bentuk strukturnya dapat berbentuk sederhana maupun kompleks dengan menggunakan membran-membran.
Untuk permukaan dengan kelengkungan ganda seperti permukaan bola, permukaan aktual harus tersusun dari segmen-segmen yang jauh lebih kecil karena umumnya membran hanya tersedia dalam bentuk lembaranlembaran datar.
Membran fleksibel yang dipakai pada permukaan dengan menggantungkan pada sisi cembung berarah ke bawah, atau jika berarah keatas harus ditambahkan mekanisme tertentu agar bentuknya dapat tetap.
Mekanisme lain adalah dengan menarik membran agar mempunyai bentuk tertentu.Jaring adalah permukaan tiga dimensi yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang.

2.3 Jenis Beban Struktur
2.3.1 Beban Stastis
Beban yang tidak bergerak seperti :
o Beban bengunan
o Benan Penghuni
o Beban Perabot
o Beban Mesin
2.3.2 Beban Dinamis
Bisa diramalkan dalam batas-batas tertentu seperti:
o Beban Angin
o Beban Gempa
o Beban Kendaraan, Lokomotif
2.3.3 Beban Hidup
Beban rancana yang menyatakan anggapan statistic berdasarkan pengalaman mengenai penggunaannya dimasa depan yang dapat diperkirakan. Yang harus dipertimbangkan dalam keadaan terburuk adalah : penghuni, perabot, salju, hujan, angin, gempa, tekanan air.
2.3.4 Beban Mati
Berat bahan struktural dan penopang yang tanggap gaya. Rasio beban mati beban hidup dalam sistem struktur, menurut presentase beban mati yang rendah untuk beban hidup yang diperkirakan
2.3.5 Beban Angin
Beban dinamis tetapi dalam analisis diperlukan beban statis ekuivalen melalui asumsi rata-rata statistik cuaca
2.3.6 Beban Gempa
Beban akibat gerakan kulit bumi
2.3.7 Beban Termal
Beban akibat perubahan suhu

2.4 Kriteria Sistem Struktural
2.4.1 Keaman Struktural
Apakah seluruh sistem dan bagian-bagiannya memiliki ukuran yang tepat untuk mendukung beban rencana
2.4.2 Kamanan Terhadap Api
2.4.3 Kemudahan Konstruksi
Apakah metodenya sederhana dan jelas. Bila rumit apakah terimbangi dengan keuntungannya.
2.4.4 Daya Tahan
Apakah sistemnya dapat mencegah kerusakan akibat waktu dan cuaca. Apakah bahan tetap menarik dimasa depan
2.4.5 Ketersediaan
Apakah mudah diperoleh di sekitas tempat proyek
2.4.6 Skala
Apakah sistem dan komponennya memiliki sifat dan ukuran yang sesuai dengan rancangan bangunan
2.4.7 Integrasi
Bagaimana kecocokannya dengan sistem jaringan dan sirkulasi
2.4.8 Ketegaran
Apakah keseluruhan struktur kaku terhadap angin/gempa
2.4.9 Ekonomi
Apakah biaya seimbang terhadap biaya keseluruhan. Apakah biaya sesuai dengan keuntungan yang didapat
2.4.10 Visual
Apakah struktur dan komponennya secara bersama mampu meningkatkan konsep rancangan bentuk arsitekturnya secara keseluruhan
2.5 Satuan Struktur Utama dan Penggabungannya
Dalam bidang teknik sipil aplikasi struktur terutama dibedakan pada jenis struktur gedung dan struktur untuk bangunan lain. Pada struktur gedung kombinasi struktur selalu berperilaku untuk membentuk volume (ruang) tertentu. Sedangkan bangunan lain (contohnya jembatan), struktur bangunan berfungsi untuk memikul permukaan linear.
Satuan struktural utama adalah struktur minimum yang digunakan pada konteks bangunan gedung yang dapat dipergunakan baik secara individual maupun secara berulang. Sebagai contoh, empat kolom beserta permukaan bidang kaku yang ditumpunya membentuk volume ruang tertentu merupakan satuan struktural utama.
Satuan ini dengan susunan bersebelahan maupun bertumpuk akan membentuk volume ruang yang lebih besar. Jika diletakkan bersebelahan maka kolom-kolom dapat dipergunakan bersama oleh masing-masing satuan.
Satuan struktural utama dapat terdiri atas kombinasi elemen-elemen linier/garis, bidang/permukaan, vertikal maupun horisontal, baik tunggal maupun rangkaian rangka. Satuan struktural yang biasa dijumpai dapat dibedakan menjadi:
o Sistem yang membentang secara horisontal
o Sistem yang membentang secara vertikal
o Sistem tumpuan lateral.

Pada permukaan datar, sistem yang membentang secara horisontal dapat terdiri atas satu atau dua elemen yang membentang. Untuk sistem yang terdiri atas elemen-elemen pembentang secara vertikal dapat berupa hirarki: bidang pembentuk permukaan yang terbentang pendek akan ditumpu oleh balok-balok sekunder (balok anak) yang berjarak dekat antara satu dengan lainnya, balok-balok sekunder selanjutnya akan dipikul oleh balok-balok lain (utama/induk) yang lebih besar dengan jarak yang lebih lebar, balok-balok utama ini yang akan menyalurkan beban ke elemen pemikul vertikal.
Hirarki elemen-elemen struktur dapat terdiri atas dua lapis, tiga lapis atau lebih, tetapi hirarki tiga lapis adalah hirarki yang paling sering digunakan. Pada situasi dengan bentang-bentang pendek sistem lantai dan balok-balok sering digunakan, sedangkan untuk bentang struktur yang panjang rangka batang atau struktur kabel merupakan sistem yang banyak digunakan. Pada tumpuan vertikal, umumnya terdiri atas dinding pemikul beban dan sistem kolom.
Dinding pemikul beban dapat digunakan untuk menerima beban pada seluruh bagian panjangnya, misalnya dari bidang horisontal. Pada sistem kolom akan menerima gaya-gaya terpusat saja, umumnya dari ujung-ujung balok.
Beban-beban yang bekerja pada arah horisontal seperti angin atau gempa dapat menyebabkan struktur runtuh secara lateral. Struktur dinding dapat memikul beban-beban tersebut, sebaliknya sistem balok dan kolom membutuhkan elemen-elemen pemikiul lain misalnya elemen linier diagonal.

SISTEM STRUKTUR PADA BANGUNAN BERTINGKAT
Sistem struktur pada bangunan gedung secara garis besar menggunakan beberapa sistem utama seperti dibawah berikut ini :

3.1 Struktur Rangka atau Skeleton
Struktur kerangka atau skeleton terdiri atas komposisi dari kolom-kolom dan balok-balok. Kolom sebagai unsur vertikal berfungsi sebagai penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur horisontal yang berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian beban dan gaya ke kolom.
Kedua unsur ini harus tahan terhadap tekuk dan lentur. Selanjutnya dilengkapi dengan sistem lantai, dinding, dan komponen lain untuk melengkapi kebutuhan bangunan untuk pembentuk ruang. Sistem dan komponen tersebut diletakkan dan ditempelkan pada kedua elemen rangka bangunan. Dapat dikatakan bahwa elemen yang menempel pada rangka bukanlah elemen struktural (elemen non-struktural). Bahan yang umumnya dipakai pada sistem struktur rangka adalah kayu, baja, beton termasuk beton pra-cetak .
Semua bahan tersebut harus tahan terhadap gaya-gaya tarik, tekan, puntir dan lentur. Saat ini bahan yang paling banyak digunakan adalah baja dan beton bertulang karena mampu menahan gaya-gaya tersebut dalam skala yang besar. Untuk bahan pengisi non-strukturalnya dapat digunakan bahan yang ringan dan tidak mempunyai daya dukung yang besar, seperti susunan bata, dinding kayu, kaca dan lainnya.
Sistem rangka yang dibentuk dengan elemen vertikal dan horisontal baik garis atau bidang, akan membentuk pola satuan ukuran yang disebut grid. Grid berarti kisi-kisi yang bersilangan tegak lurus satu dengan lainnya membentuk pola yang teratur.
Berdasarkan pola yang dibentuk serta arah penyaluran pembebanan atau gayanya, maka sistem rangka umumnya terdiri atas dua macam yaitu: sistem rangka dengan bentang satu arah (one way spanning) dan bentang dua arah (two way spanning).
Bentuk grid persegi panjang menggunakan sistem bentang satu arah, dengan penyaluran gaya ke arah bentang yang pendek. Sedangkan untuk pola grid yang cenderung bujursangkar maka penyaluran gaya terjadi ke arah kedua sisinya, maka sistem struktur yang digunakan adalah sistem bentang dua arah. Aksi struktur dua arah dapat diperoleh jika perbandingan dimensi bentang panjang dengan bentang pendek lebih kecil dari 1,5.
Sistem struktur rangka banyak berkembang untuk aplikasi pada bangunan tinggi (multi-storey structure) dan bangunan dengan bentang lebar (long-span structure)

3.2 Struktur Rangka Ruang
Sistem rangka ruang dikembangkan dari sistem struktur rangka batang dengan penambahan rangka batang kearah tiga dimensinya. Struktur rangka ruang adalah komposisi dari batang-batang yang masing-masing berdiri sendiri, memikul gaya tekan atau gaya tarik yang sentris dan dikaitkan satu sama lain dengan sistem tiga dimensi atau ruang. Bentuk rangka ruang dikembangkan dari pola grid dua lapis (doubel-layer grids), dengan batang-batang yang menghubungkan titik-titik grid secara tiga dimensional.
Elemen dasar pembentuk struktur rangka ini adalah:
o Rangka batang bidang
o Piramid dengan dasar segiempat membentuk oktahedron
o Piramid dengan dasar segitiga membentuk tetrahedron
Beberapa sistem selanjutnya dikembangkan model rangka ruang berdasarkan pengembangan sistem konstruksi sambungannya, antara lain:
o Sistem Mero
o Sistem space deek
o Sistem Triodetic
o Sistem Unistrut
o Sistem Oktaplatte
o Sistem Unibat
o Sistem Nodus
o Sistem NS Space Truss

3.3 Struktur Permukaan Bidang
Struktur permukaan bidang termasuk juga struktur form-active biasanya digunakan pada keadaan khusus dengan persyaratan struktur dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Struktur-struktur permukaan bidang pada umumnya menggunakan material-material khusus yang dapat mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dengan ketebalan yang minimum. Beberapa jenis struktur ini antara lain:
3.3.1 Struktur Bidang Lipat
Struktur bidang lipat dibentuk melalui lipatan-lipatan bidang datar dengan kekakuan dan kekuatan yang terletak pada keseluruhan bentuk itu sendiri. Bentuk lipatan akan mempunyai kekakuan yang lebih karena momen inersia yang lebih besar, karena bentuk lipatan akan memiliki ketinggian yang jauh lebih besar dibandingkan dengan plat datar.
3.3.2 Struktur Cangkang
Struktur cangkang adalah sistem dengan pelat melengkung ke satu arah atau lebih yang tebalnya jauh lebih kecil daripada bentangnya. Gaya-gaya yang harus didukung dalam struktur cangkang disalurkan secara merata melalui permukaan bidang sebagai gaya-gaya membran yang diserap oleh elemen strukturnya. Gaya-gaya disalurkan sebagai gaya normal, dengan demikian tidak terdapat gaya lintang dan lentur. Resultan gaya yang tersebar diserap ke dalam struktur dengan gaya tangensial yang searah dengan kelengkungan bidang permukaannya.
3.3.3 Struktur Membran
Struktur membran mempunyai prinsip yang sama dengan struktur cangkang, tetapi dengan bahan bidang permukaan yang sangat tipis. Kekakuan selaput tipis tersebut diperoleh dengan elemen tarik yang membentuk jala-jala yang saling membantu untuk menambah kapasitas menahan beban-beban lendutan.

3.4 Struktur Kabel dan Jaringan
Struktur kabel dan jaringan dikembangkan dari kemampuan kabel menahan gaya tarik yang tinggi. Dengan menggunakan sistem tarik maka tidak diperlukan sistem penopang vertikal untuk elemen horisontalnya (lantai atau atap), sehingga daerah di bawah elemen horisontal (ruang) memiliki bentangan yang cukup besar. Bangunan dengan aplikasi sistem struktur in I akan sangat mendukung untuk bangunan bentang luas berbentang lebar, seperti dome, stadion, dll. Sistem yang dikembangkan pada struktur kabel antara lain :
o Struktur atap tarik dengan kolom penunjang
o Struktur kabel tunggal
o Struktur kabel ganda
Utilitas pada dasarnya adalah bagaimana bangunan dapat dipenuhi kebutuhannya terhadap sistem elektrikal, sistem mekanikal, sistem penanggulangan bahaya kebakaran, sistem transportasi, dan sistem telekomunikasi. Untuk bangunan 10 lantai, tentu saja sudah termasuk kategori bangunan middle rise building, dimana kebutuhan utilitas menjadi hal yang penting. saya akan mencoba menjawab pertanyaan anda dengan singkat, dan semoga berguna

1. Sistem Elektrikal
Bangunan 10 lantai menggunakan energi yang besar. Sumber energi pada umumnya adalah melalui PLN atau melalui generator. Oleh karena itu dibutuhkan ruangan panel untuk menampung panel listrik utama dan meterannya, genset dan kelengkapannya, termasuk ruang teknisinya. Setiap lantai sebaiknya diberi ruang elektrikal yang berisi panel-panel pembagi untuk ruangan di lantai tersebut. Ruangan sebaiknya tidak diakses untuk umum karena sifatnya servis. Sebisanya, manfaatkan sistem alami untuk mengurangi penggunaan energi listrik berlebihan. Sebisanya pisahkan panel untuk kebutuhan pencahayaan, kebutuhan peralatan/mesin besar, dan kebutuhan lingkungan.

2. Sistem Mekanikal
Yang dimaksud sistem mekanikal disini adalah sistem penghawaan AC, air bersih, air kotor, air limbah dan air buangan.
a) Air Conditioning (AC)
Ada 2 sistem, yaitu :

1) Sentral
Yaitu menggunakan Chiller, AHU, Ducting, FCU, Cooling Tower (utk sistem water to water). Sistem ini berguna untuk bangunan-bangunan besar seperti kantor dan mall.
2) Split
Yaitu yang menggunakan indoor unit dan outdoor unit (seperti AC rumah biasa). Sistem ini cocok untuk bangunan seperti apartemen dan hotel.

b) Air Bersih
Sumber air adalah berasal dari PAM, atau menggunakan sumur dalam, yang kemudian ditampung dalam reservoir atau tanki. Tanki ini bisa diletakkan di atas atau di bawah, atau di keduanya. Ada dua sistem distribusi yang digunakan untuk air bersih, yaitu :
1) Sistem Up Feed
Yaitu air dipompakan dari bawah ke outlet air.
2) Sistem Down Feed
Yaitu air dipompakan dari bawah ke reservoir atas, untuk kemudian disalurkan ke outlet air secara gravitasi. Kebutuhan pompa akan tergantung dari tinggi/jarak dari sumber penampungan air di bawah ke sumber penampungan air di atas / outlet air.
Pipa untuk air bersih biasanya di cat biru.

c) Sistem Air Kotor
Sumber air kotor kita kenal dengan toilet, dimana limbah padat dari toilet yang harus dikeluarkan menuju septic tank. Panduannya adalah usahakan toilet selalu dalam posisi yang sama tiap lantainya, agar tidak terjadi pembelokan pipa yang bisa berakibat kebocoran. Selain itu harus ditambahkan pipa pembuangan gas agar tidak terjadi desakan gas dari sumber ke septic tank yang dapat menimbulkan resiko septic tank meledak karena penuh gas. Pipa untuk air kotor biasanya di cat hitam.

d) Sistem Air Limbah
Air limbah juga biasa dikenal dengan grey water. Biasanya grey water akan disaring sebelum dikeluarkan ke tempat pembuangan akhirnya. Hal ini dilakukan agar tidak mencemari lingkungan.

e) Sistem Air Buangan/Limpasan
Biasanya air buangan/limpasan ini adalah untuk pembuangan air hujan yang jatuh di atap bangunan. Air ini sebaiknya ditampung untuk cadangan air bangunan, Kalaupun mau dibuang, bisa langsung dibuang ke riol atau saluran terbuka karena pada dasarnya air ini masih bersih. Yang perlu diperhatikan adalah saluran untuk air buangan/limpasan ini harus cepat tersalurkan ke bawah, karena kalau volume nya besar akan menimbulkan beban bagi bangunan.

3. Sistem Penanggulangan Bahaya Kebakaran
Pada dasarnya ada hal yang harus diperhatikan dalam penanggulangan bahaya kebakaran, yaitu :
o Deteksi, bisa menggunakan smoke detector atau fire detector
o Pemadaman, biasanya dengan tabung pemadam atau dengan sprinkler dan hydrant
o Evakuasi, biasanya dengan tangga darurat dan koridor dengan hydrant

4. Sistem transportasi
Untuk bangunan 10 lantai, tentu saja dibutuhkan lift. Sebaiknya menggunakan lift yang disesuaikan dengan kebutuhan pengguna, supaya tidak boros energi karena lift menggunakan listrik yang besar. Selain itu lift juga disarankan dibuat zona-zona dan dibuat lift express (yang hanya singgah di lantai-lantai tertentu). Selain itu tangga darurat juga dibutuhkan, hal ini sama dengan evakuasi untuk bahaya kebakaran. Tangga darurat sebaiknya langsung mengarah keluar bangunan. Selain lift dan tangga, ada juga tangga berjalan (eskalator) maupun ramp (lantai datar yang miring), atau pun conveyor (semacam ramp tapi mekanis).

5. Sistem Telekomunikasi
Bangunan 10 lantai tentu membutuhkan sistem komunikasi internal agar bisa menghemat biaya. sistem ini seperti jaringan telepon, interkom, internet, dan tata suara. Ruangan komunikasi sebaiknya diletakkan di lantai satu. Tersedia shaft tersendiri yang terpisah dari shaft elektrikal dan mekanikal untuk sistem ini.