BAGIAN II : RANGKA BANGUNAN (Upper Structure)

Rangka bangunan adalah bagian dari bangunan yang merupakan struktur utama pendukung berat bangunan dan beban luar yang bekerja padanya. Rangka bangunan untuk bangunan bertingkat sederhana atau bertingkat rendah, umumnya berupa struktur rangka portal (frame structure). Struktur ini berupa kerangka yang terdiri dari kolom dan balok yang merupakan rangkaian yang menjadi satu kesatuan yang kuat.

Kolom portal harus dibuat menerus dari lantai bawah sampai lantai atas, artinya letak kolom-kolom portal tidak boleh digeser pada tiap lantai, karena hal ini akan menghilangkan sifat kekakuan dari struktur rangka portalnya. Jadi harus dihindarkan denah kolom portal yang tidak sama untuk tiap-tiap lapis lantai. Ukuran kolom makin keatas boleh makin kecil. Perubahan dimensi kolom harus dilakukan pada lapis lantai agar pada satu lajur kolom mempunyai kekakuan yang sama.

Balok portal merangkai kolom-kolom menjadi satu kesatuan. Balok menerima seluruh beban dari plat lantai dan meneruskan ke kolom-kolom pendukung. Hubungan balok dan kolom adalah jepit-jepit, yaitu suatu sistem dukungan yang dapat menahan Momen, Gaya vertikal dan Gaya horisontal. Untuk menambah kekakuan balok, dibagian pangkal pada pertemuan dengan kolom boleh ditambah tebalnya.

Rangka portal harus direncanakan dan diperhitungkan kekuatannya terhadap beban-beban sebagai berikut :

-       Beban mati, dinyatakan dengan lambang : M

-       Beban hidup, dinyatakan dengan lambang : H

-       Beban angin, dinyatakan dengan lambang : A

-       Beban gempa, dinyatakan dengan lambang : G

-       Beban khusus, dinyatakan dengan lambang : K

Kombinasi pembebanan :

Pembebanan tetap                    : M + H

Pembebanan sementara            : (M + H) + A

Atau                                         : (M + H) + G --->>> (dipilih pengaruh mana yang lebih besar)

Pembebanan khusus                 : (M + H) + K

Atau                                         : (M + H) + A + K

Atau                                         : (M + H) + G + K

Untuk merencanakan dan menghitung kekuatan suatu konstruksi bangunan dipakai pembebanan tetap yang terberat. Setelah diproses ukuran dari konstruksi portalnya berdasarkan tegangan ijin bahan, langkah selanjutnya adalah mengadakan hitungan kontrol terhadap beban sementara atau beban khusus, dipilih pengaruh mana yang lebih membahayakan konstruksi. Apabila pada hitungan kontrol ternyata konstruksi tidak aman terhadap beban sementara, maka ukuran konstruksi tersebut harus diperbesar lagi. Jadi suatu konstruksi bangunan harus aman dan mampu mendukung beban tetap, beban sementara dan atau beban khusus.

Pengertian Beban :

-       Beban mati adalah berat dari semua bagian bangunan yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, pekerjaan pelengkap (finishing), serta alat atau mesin, yang merupakan bagian tak terpisahkan dari rangka bangunannya.

-       Beban hidup adalah berat dari penghuni dan atau barang-barang yang dapat berpindah, yang bukan merupakan bagian dari bangunan. Pada atap, beban hidup termasuk air hujan yang tergenang.

-       Beban angin adalah beban yang bekerja pada bangunan atau bagiannya, karena adanya selisih tekanan udara (hembusan angin kencang).

-       Beban gempa adalah besarnya getaran yang terjadi di dalam struktur rangka bangunan akibat adanya gerakan tanah oleh gempa, dihitung berdasarkan suatu analisa dinamik.

-       Beban khusus adalah beban kerja yang berasal dari adanya selisih suhu, penurunan pondasi, susut bahan, gaya rem dari kran, getaran mesin berat.

Rangka portal untuk bangunan bertingkat rendah, umumnya dibuat dari bahan konstruksi beton bertulang. Bahan beton merupakan konstruksi yang kuat menahan gaya desak, sedang tulangan baja mampu menahan gaya tarik, jadi bahan beton bertulang merupakan konstruksi bangunan yang mampu menahan gaya desak dan gaya tarik, yaitu gaya-gaya yang bersifat merusak pada konstruksi. Selain itu beton bertulang juga merupakan konstruksi tahan gempa, tahan api, merupakan bahan yang kuat dan awet yang tidak perlu perawatan dan dapat berumur panjang.

Langkah-langkah dalam perencanaan struktur bangunan bertingkat adalah :

-       Hitungan mekanika : pada tahap ini ditentukan besarnya beban yang bekerja, kemudian dengan dasar gambar konstruksi dan metoda hitungan yang berlaku, dicari besarnya momen, gaya lintang dan gaya geser akibat beban tetap.

-       Perencanaan konstruksi : misal akan dipakai konstruksi beton bertulang, maka dengan berdasarkan tegangan ijin bahan dan hasil hitungan mekanika, dapat ditentukan dimensi dari struktur beton dan tulangannya.

-       Kontrol gaya gempa : pada tahap beban sementara ini dilakukan kontrol hitungan dari hasil dimensi struktur yang sudah didapat, agar nantinya struktur betul-betul mempunyai konstruksi yang mantap, aman dan stabil.

Untuk membuat bangunan lebih tahan tehadap gempa tidak harus selalu memperbesar dimensi dari elemen-elemen strukturnya. Hal ini justru akan membuat bangunan menjadi berat dan tidak menguntungkan terhadap gaya gempa, sebab makin berat suatu bangunan akan makin besar dia menyerap gaya gempa 
(ingat rumus : F = M.a).