Apa yang dimaksud dengan portal dalam menggambar teknik

Jika mengamati sebuah struktur bangunan gedung peruntukan industri, rangka portal (portal frame) yang umumnya digunakan adalah bangunan bertingkat rendah yang terdiri dari kolom dan elemen horizontal atau pitched rafter yang dihubungkan oleh sambungan penahan momen. Struktur rangka portal (portal frame) juga bergantung pada tahanan lentur dari sambungan yang diperkuat oleh haunch yang sesuai atau telah dilakukan pendalaman bagian rafter.

Adapun bentuk struktur rangka kaku ini cukup stabil di bidangnya. Selain itu, struktur rangka kaku juga memberikan area luas yang tidak terhalang oleh bracing (pengaku).

Adapun yang dimaksud struktur rangka kaku (rigid frame) adalah struktur yang terdiri atas elemen-elemen linier, umumnya balok dan kolom yang saling dihubungkan pada ujung-ujungnya oleh joints (titik hubung) yang dapat mencegah rotasi relatif di antara elemen struktur yang dihubungkannya.

Sejumlah jenis struktur dapat diklasifikasikan secara luas sebagai portal frame. Namun, pemilihan tingkat kekakuan yang tepat adalah keputusan proses desain yang cukup penting. Biasanya, tumpuan sendi adalah yang paling umum digunakan untuk kenyamanan desain dan konstruksi pondasi. Hal ini memang tidak memberikan solusi ekonomis untuk pondasi dan struktur karena kekakuan dasar yang sederhana sekali pun sering memberikan peningkatan besar dalam stabilitas portal.

Sementara itu, Salter et al (2004) dalam publikasinya menyebutkan bahwa setiap tipe portal frame memiliki kekhasannya masing-masing. Adapun tipe portal frame yang dimaksud adalah sebagai berikut.

1. Pitched Roof Portal

Rangka portal atap bernada simetris bentang tunggal atau Pitched Roof Portal biasanya memiliki ciri sebagai berikut.

• Bentang antara 15 m dan 50 m
• Ketinggian atap antara 5 dan 10 m
• Sudut atap di antara 5-10 m (umumnya menggunakan ukuran 6 m)
• Jarak portal antarbidang dari 5 hingga 8 meter
• Haunch diberikan pada pertemuan kolom-rafter dan rafter-rafter (puncak)

Sebagian besar karakteristik ini ditentukan oleh nilai-nilai ekonomis terhadap konstruksi bentuk lain. Penggunaan haunch pada atap dan puncak keduanya dapat mengurangi kedalaman rafter yang diperlukan dan mencapai sambungan momen yang efisien pada titik-titik ini.

2. Portal Frame dengan lantai mezzanine

Mezzanine merupakan suatu tempat atau ruang tambahan yang letaknya berada di antara lantai dan plafon atau lantai satu dengan lantai dua jika bangunan tersebut bertingkat. Kata mezzanine berasal dari bahasa Italia, yaitu mezzo yang berarti bagian tengah atau di tengah.

Pada tipe rangka portal (portal frame) ini, bingkai portal harus dirancang untuk menstabilkan mezzanine seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

3. Portal Frame dengan ‘lean-to’

Menempatkan kantor secara eksternal ke dalam bingkai portal dapat membuat struktur portal asimetris seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Keuntungan utama dari konfigurasi ini adalah kolom dan haunch tidak menghalangi ruang kantor di mana struktur kantor benar-benar ‘lean-to’. Oleh karena itu, portal harus dirancang untuk menstabilkan struktur kantor dengan cara yang sama seperti bingkai portal menstabilkan mezzanine.

4. Portal frame derek dengan kolom braket

Jika dibutuhkan adanya pemasangan alat derek pengangkut pada portal frame dengan tipe yang relatif rendah (sekitar 20 ton), maka braket dapat dipasang pada kolom untuk mendukung rel derek seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Penggunaan ikatan atau dasar kolom yang kaku mungkin diperlukan untuk mengurangi defleksi (perubahan bentuk) pada atap. Sementara penyebaran bingkai di tingkat rel derek mungkin sangat penting untuk fungsi derek. Untuk itu, dianjurkan dapat memeriksa persyaratan elemen struktur ini bersama klien dan produsen crane.

Baca juga : Advanced Material Dalam Teknologi Konstruksi

Meski demikian, penyebaran bingkai di tingkat rel derek dapat dikurangi dengan sejumlah pendekatan. Di antaranya adalah sebagai berikut.

• Memilih anggota yang lebih kaku untuk kolom dan kasau
• Mengurangi nada atap
• Menggunakan sistem ikatan pada area atap (jika tidak terhalang crane)
• Menggunakan basis kolom yang kaku secara nominal

5. Mono-pitch Portal Frame

Portal frame mono-pitch biasanya dipilih untuk bentang kecil atau karena kedekatannya dengan bangunan lain. Tipe portal frame ini adalah variasi sederhana dari rangka portal dan cenderung digunakan untuk bangunan yang lebih kecil (hingga rentang 15 m).

6. Propped Portal Frame (Rangka portal dengan penopang)

Jenis portal frame ini kadang-kadang disebut sebagai “portal satu bentang dengan penopang”. Bentang portal frame ini memiliki ukuran yang besar (lebih dari 30 m) dan tidak memerlukan area bebas antar bentang. Portal yang disangga juga dapat mengurangi ukuran rafter dan desakan horizontal sehingga dapat lebih ekonomis dari segi biaya baja dan pondasi.

Dalam mendesain struktur rangka portal (portal frame), terdapat beberapa poin yang harus Anda perhatikan. Antara lain:

• Jika penyangga dirancang sebagai bagian ujung penerima beban secara aksial, sambungan pada kedua ujung harus didetailkan untuk mewujudkan asumsi ini. Namun, penyangga ujung pin mengurangi stabilitas portal dan dapat menyebabkan kesulitan selama proses perangkaian sehingga penyangga jenis ini tidak direkomendasikan untuk digunakan
• Untuk mengurangi defleksi (perubahan bentuk) karena beban horizontal dan meningkatnya stabilitas rangka, penyangga dapat dirancang sebagai kolom dengan sambungan kaku pada tumpuan dan/atau bagian atas. Ukuran kolom perlu ditingkatkan terhadap ujung sendi untuk menahan momen yang disebabkan oleh kekakuan sambungan
• Penggunaan haunch di kedua sisi prop pusat akan memungkinkan bagian rafter berkurang karena haunch lebih mampu menahan lenturan momen besar di atas prop. Namun, pengurangan ukuran rafter akan cenderung mengurangi stabilitas in-plane dari frame
• Desain struktur juga sangat bergantung pada penggunaan bangunan. Jika memungkinkan, berikan pengekangan di luar bidang penyangga pada tingkat ketinggian internal yang bebas. Pengekangan ini harus diikat kembali ke penguat vertikal di beberapa titik di dalam gedung
• Jika penyangga dirancang untuk menahan momen dalam hubungannya dengan haunch puncak, maka atap haunch dapat dibuat lebih kecil sehingga meningkatkan ketinggian internal gedung yang dapat digunakan
• Jika kerangka berpelindung digunakan dalam kondisi batas dalam persyaratan keselamatan bangunan terhadap kebakaran, penyangga harus didesain terlindung dari risiko terpaparnya api

Baca juga : Tipe Portal Frame dalam Desain Bangunan (Bagian 2)

Referensi :
Salter, P. R, et al. 2004. Design of single-span steel portal frames to BS 5950-1: 2000. Steel Construction Institute