Jembatan tol adalah sebuah jembatan dimana yang melewati di atasnya harus membayar. Sejarah praktik pemungutan pada jembatan kemungkinan bermula bahwa dahulu orang harus membayar ketika menumpang perahu penyeberangan sungai. Saat perahu tidak lagi mampu menampung muatan yang besar, operator penyeberangan sungai mencari sumber penerimaan baru, yakni membangun jembatan.

Jembatan London dulunya merupakan jembatan tol, namun saat ini tidak lagi. Di Amerika Serikat, kepemilikan jembatan tol swasta marak pada pertengahan abad ke-19, dan pada abad ke-20 sebagian besar jembatan tol dialihkan pengelolaannya oleh departemen jalan raya negara bagian. Di Skotlandia, Parlemen Skotlandia membeli Jembatan Skye dari pemiliknya pada akhir tahun 2004, yang mengakhiri kewajiban membayar jembatan tol yang cukup mahal untuk menyeberang dari Pulau Britania ke Skye.

Di Indonesia pernah terdapat 2 jembatan tol. Yang pertama Jembatan Tol Citarum Rajamandala dan Jembatan Tol Mojokerto. Jembatan Tol Citarum Rajamandala melintasi Sungai Citarum. Jembatan Tol Mojokerto memiliki panjang 1 km yang melintasi Sungai Brantas, dan dikelola oleh PT Jasa Marga. Sejak tahun 2003, jembatan tersebut telah dinyatakan sebagai jembatan tanpa tol.[1] Selain itu Jembatan Suramadu pada awalnya merupakan jembatan tol, yang kemudian digratiskan oleh Joko Widodo pada masa pemerintahannya sebagai presiden RI.

Sumber Artikel: id.wikipedia.org

Jembatan merupakan struktur yang dibuat untuk menyeberangi jurang atau rintangan seperti sungai, rel kereta api ataupun jalan raya. Jembatan dibangun untuk penyeberangan pejalan kaki, kendaraan atau kereta api di atas halangan.Jembatan juga merupakan bagian dari infrastruktur transportasi darat yang sangat vital dalam aliran perjalanan (traffic flows). Jembatan sering menjadi komponen kritis dari suatu ruas jalan, karena sebagai penentu beban maksimum kendaraan yang melewati ruas jalan tersebut.

Sejarah
 

Jembatan pertama dibuat dengan titian kayu untuk menyeberangi sungai. Ada juga orang yang menggunakan dua utas tali atau rotan, yang diikat pada bebatuan di tepi sungai.  Seterusnya, batu tetap digunakan, tetapi hanya sebagai rangka.  Jembatan gerbang berbentuk melengkung yang pertama dibuat semasa zaman Kekaisaran Roma, dan masih banyak jembatan dan saluran air orang Roma yang kita kenal hingga hari ini.  Orang-orang Roma juga mempunyai pengetahuan untuk mengetahui perbedaan kekuatan bebatuan yang berbeda.  Jembatan bata dan mortar dibuat pada zaman kaisar Romawi, karena sesudah zaman tersebut, teknologi pengetahuan telah hilang.  Pada Zaman Pertengahan, tiang-tiang jembatan batu biasanya lebih besar sehingga menyebabkan kesulitan pada kapal-kapal yang lalu-lalang di sungai tersebut.

Pada abad ke-18, mulai banyak pembaruan dalam pembuatan jembatan kayu oleh Hans Ulrich, Johannes Grubenmann dan lain-lain.  Dengan kedatangan Revolusi Industri pada abad ke-19, sistem rangka (truss system) menggunakan besi untuk memajukan teknologi pembuatan jembatan yang lebih besar, tetapi besi tidak mempunyai kekuatan ketegangan (tensile strength) yang cukup untuk menopang beban yang besar.  Apabila mempunyai kekuatan ketegangan yang tinggi, jembatan yang lebih besar akan dibuat, kebanyakan menggunakan ide Gustave Eiffel, yang pertama kali dipertunjukkan di Menara Eiffel di Paris, Prancis.  Yang sesuai digunakan untuk pembuatan jembatan yang panjang karena mempunyai kekuatan untuk menopang beban yang tinggi, tetapi beton juga mempunyai biaya perawatan yang lebih murah. Jadi, selalunya "konkrit diperkuat" (reinforced concrete) digunakan - kekuatan ketegangan konkret yang lemah diisi oleh kabel tembaga yang ditanam di dalam konkret itu.

Jenis-jenis Jembatan

Dari segi kegunaan

Jembatan kereta api di daerah Priangan pada masa Hindia Belanda
Suatu jembatan biasanya dirancang sama untuk kereta api, untuk pengguna jalan raya atau untuk pejalan kaki. Ada juga jembatan yang dibangun untuk pipa-pipa besar dan saluran air yang bisa digunakan untuk membawa barang. Kadang-kadang terdapat batasan dalam penggunaan jembatan; contohnya, ada jembatan yang dikhususkan untuk jalan raya dan tidak boleh digunakan oleh pejalan kaki atau pengendara sepeda. Ada juga jembatan yang dibangun untuk pejalan kaki (jembatan penyeberangan), dan boleh digunakan untuk pengendara sepeda.

Jembatan upacara dan hiasan

Setengah jembatan dibuat lebih tinggi daripada yang diperlukan, agar pantulan jembatan itu akan melengkapkan sebuah bulatan. Jembatan seperti ini, yang selalunya dijumpai di taman oriental, dipanggil "Jembatan Bulan", karena jembatan itu dan pantulannya menyerupai sebuah bulan purnama.

Biasanya di istana-istana jembatan dibuat sungai tiruan sebagai simbol perjalanan ke tempat ataupun peristiwa yang penting. Ada satu set yang terdiri dari lima jembatan yang melintasi satu sungai yang berbelit-belit di salah sebuah tempat penting di Kota Terlarang (Forbidden City) di Beijing, Cina. Jembatan yang tengah hanya boleh dilalui oleh Maharaja, Permaisuri dan dayang-dayang mereka.

Dari segi struktur

Perancangan dan bahan-bahan pembangunan jembatan bergantung pada lokasi dan juga jenis muatan yang akan ditanggungnya. Berikut adalah beberapa jenis jembatan yang utama:

• Jembatan batang kayu (log bridge)
  • Berkas:Jembatan kayu desa betao.JPG
  • Jembatan kayu di Desa Betao, Kecamatan Pituriawa, Kabupaten Sidenreng Rappang
  • Jembatan yang terawal dibuat oleh manusia dengan memanfaatkan pohon tumbang yang melintasi sungai. Jadi, jangan heran jika jembatan yang pertama dibuat adalah pohon yang sengaja ditumbangkan melintasi sungai. Kini, jembatan seperti itu hanya digunakan secara sementara, contohnya di tempat-tempat pembalakan, di mana jalan yang dibuat hanyalah untuk sementara dan kemudian ditinggalkan. Ini karena jembatan seperti ini mempunyai jangka waktu yang pendek disebabkan pohon menyentuh tanah (yang basah) hingga menyebabkan pelapukan, serta serangan rayap dan serangga-serangga lain. Jembatan batang kayu yang tahan lama bisa dibuat dengan menggunakan tapak konkret yang tidak tergenang air dan dijaga dengan baik.
• Jembatan lengkung (arch bridge)
  • Jembatan lengkung di jalan dari Sukaraja ke Purbalingga (1900-1905)
  • Jembatan lengkung memiliki abutment pada setiap ujungnya. Beban jembatan didorong ke abutment pada kedua sisi. Jembatan lengkung tertua di dunia dibuangun oleh orang Yunani, termasuk Jembatan Arkadiko.
  • Dengan rentang sejauh 220 meter, Jembatan Solkan di atas Sungai Soča di Solkan, Slovenia, adalah jembatan batu kedua terbesar di dunia dan jembatan batu trek kereta terpanjang. Selesai dibangun pada tahun 1905. Lengkungannya yang terdiri dari 5000 ton blok batu diselesaikan hanya dalam 18 hari, merupakan lengkungan baru kedua terbesar di dunia, dikalahkan oleh Friedensbrücke (Syratalviadukt) di Plauen, dan lengkungan batu trek kereta terbesar. Lengkungan Friedensbrücke, yang dibangun pada tahun yang sama, merentang sepanjang 90m dan melewati lembah Sungai Syrabach. Perbedaan keduanya adalah Jembatan Solkan dibuat dari blok batu, sedangkan Friedensbrücke dibuat dari batu yang dihancurkan dicampur dengan semen mortar.
  • Jembatan lengkung terbesar saat ini adalah Jembatan Chaotianmen di atas Sungai Yangtze dengan panjang 1,741m dan rentangan sejauh 552 m. Jembatan ini dibuka pada tanggal 20 April 2009 di Chongqing, China.
• Jembatan alang (Beam bridge)
  • Jembatan ini juga bisa disebut keturunan langsung jambatan batang kayu, jambatan alang biasanya dibuat dari alang keluli "I", konkret diperkuat atau konkret telah-tertegang (post-tensioned concrete) yang panjang. Jembatan ini sekarang jarang digunakan kecuali untuk jarak yang dekat. Jembatan ini biasa digunakan untuk jembatan pejalan kaki dan juga jembatan-jembatan yang melintasi hutan.
• Jembatan kerangka (Truss bridge)
  • Jika alang-alang itu disusun dalam bentuk kekisi, contohnya segitiga, supaya setiap alang hanya menampung sebagian berat struktur itu, maka ia dinamakan jembatan kerangka. Jika dibandingkan dengan jembatan alang, jembatan kerangka lebih hemat dalam penggunaan bahan. Kerangka bisa menahan beban yang lebih berat untuk jarak yang lebih jauh menggunakan elemen yang lebih pendek daripada jambatan alang. Ada berbagai jenis cara untuk membuat kerangka ini, meski begitu, semuanya menggunakan prinsip penggiliran elemen tegangan dan tekanan. Sekiranya satu-satu elemen itu telah diketahui - melalui analisis kejuruteraan - hanya akan mengalami ketegangan tanpa tekanan atau kenduran, maka ia bisa dibuat dari batang keluli yang lebih langsing. Bagian atas kerangka selalu mengalami tekanan, manakala bagian bawahnya mengalami tegangan.
  • Jembatan ini selalu dibuat dengan menggunakan dua kerangka yang dihubungkan dengan elemen-elemen penjuru yang mendatar untuk membentuk sebuah struktur berbentuk kotak. Jalan yang akan dilalui bisa dibangun di sebagian elemen-elemen atas atau bawah, atau juga bisa digantung di tengah-tengah. Jika jembatan itu harus menyeberangi jurang yang sangat dalam, kerangka itu bisa diimbangi. Ini terjadi jika tebing yang betul-betul bertentangan membuat pekerjaaan pembangunan lebih sulit.
  • Jembatan kerangka bisa dibuat dari hampir semua bahan yang keras dan kuat, termasuk batang kayu, keluli ataupun konkret yang diperkuat. Konsep kerangka ini juga digunakan dalam jembatan-jembatan yang lain ataupun komponen-komponen jembatan seperti struktur geladak jembatan gantung.
• Jembatan gerbang tertekan (Compression arch bridge)
  • Jembatan berbentuk ini adalah antara jembatan yang paling awal yang dapat merintangi jarak yang jauh menggunakan batu bata ataupun konkret. Bahan-bahan ini bisa menerima tekanan yang tinggi tetapi tidak bisa menahan tegangan yang kuat. Jembatan ini berbentuk pintu gerbang - maka sembarang tekanan menegak akan turut menghasilkan tekanan mendatar di puncak gerbang itu.
  • Di kebanyakan jembatan gerbang, jalan diletakkan di atas struktur gerbang itu. Saluran air orang-orang Roma dahulu menggunakan kaidah untuk menyusun beberapa jembatan gerbang - dari jembatan panjang ke jembatan pendek apabila ketinggian ditambahkan - untuk mencapai ketinggian sambil mengekalkan kekuatan struktur itu, dengan mengelakkan pembinaan elemen menegak yang tinggi dan langsing. Jembatan gerbang ini masih digunakan di terusan-terusan air dan jalan raya karena mempunyai bentuk yang menarik, terutama apabila menyeberangi air karena pantulan gerbang itu membentuk kesan visual berbentuk bulatan dan bujur.
  • Kebanyakan jembatan gerbang tertekan modern dibuat dari konkret yang diperkuat. Untuk pembuatannya, pendukung sementara bisa didirikan untuk mendukung bentuk jembatan itu. Apabila konkret telah mengeras, barulah pendukung sementara itu dibongkar.
  • Salah satu variasi jembatan jenis ini adalah apabila gerbang jembatan itu naik lebih tinggi daripada jalan. Dalam hal ini, kabel tembaga menghubungkan jalan dengan gerbang itu.
• Jembatan gantung (Suspension bridge)
  • Jembatan gantung di atas sungai Bila, Pituriase, Sidenreng Rappang
  • Jembatan gantung adalah salah satu jenis jembatan yang pertama, dan masih dibuat menggunakan bahan asli, seperti tali jerami di beberapa daerah di Amerika Selatan. Sudah semestinya jembatan ini diperbarui secara berkala karena bahan ini tidak tahan lama, dan di sana, bahan-bahan ini dibuat oleh keluarga-keluarga sebagai sumbangan masyarakat. Sejenis variasi yang lebih kekal, sesuai untuk pejalan kaki dan kadang kala penunggang kuda bisa dibuat dari tali biasa. Puak Inca di Peru juga pernah menggunakan jembatan ini pada abad ke-16 untuk jarak sejauh 60 meter. Bagi jembatan ini, bentuk jalan akan mengikuti lengkungan menurun dan menaik kabel yang membawa beban. Tali tambahan juga diletakkan pada paras yang lebih tinggi sebagai tempat berpegang. Untuk berjalan di jembatan seperti ini, dengan cara berjalan seperti meluncur, karena cara berjalan yang biasa akan menghasilkan gelombang bergerak yang akan menyebabkan jembatan dan pejalan kaki bergoyang atas-ke-bawah atau kiri-ke-kanan.
  • Jembatan gantung modern yang mampu membawa kendaraan menggunakan dua menara untuk menggantikan pohon. Kabel yang merentangi jembatan ini perlu ditambat dengan kuat di kedua ujung jembatan, karena sebagian besar beban di atas jembatan akan dipikul oleh tegangan di dalam kabel utama ini. Bagian jalannya dihubungkan ke kabel utama dengan menggunakan jaringan kabel-kabel lain yang digantung menegak. Jembatan seperti ini hanya cocok digunakan untuk jarak yang jauh, atau tidak memungkinkan didirikan tiang penahan karena arus deras dan berbahaya. Jembatan seperti ini juga selalu menjadi suatu pemandangan yang bagus. Jembatan ini tidak sesuai untuk digunakan oleh kereta api karena akan melentur disebabkan oleh beban kereta.
• Jembatan kabel-penahan (Cable-stayed R bridge)
  • Jembatan kabel-penahan adalah jembatan yang menggunakan beberapa kabel yang berlawanan yang menghubungkan jalan dengan menara. Kabel-kabel ini diikat dengan tegang dan lurus (tidak melentur kecuali disebabkan oleh berat sendiri) ke beberapa tempat yang berlainan di sepanjang jalan. Kabel-kabel itu bisa diikat di tengah-tengah jalan (satu jaringan) atau di tepi jalan (dua jaringan). Biasanya dua menara digunakan, dan kabel-kabel disusun dalam bentuk kipas.
  • Kelebihan jembatan ini dibanding jembatan gantung adalah tambatan yang kokoh di ujung jembatan untuk menahan tarikan kabel tidak diperlukan. Ini disebabkan oleh geladak jembatan itu senantiasa berada di dalam keadaan tekanan. Ini menjadikan jembatan ini sebagai jembatan pilihan di tempat-tempat yang keadaan tanahnya kurang baik, asalkan menara-menaranya bisa dipasak dengan baik.
  • Contoh jembatan kabel penahan yang ada di Indonesia adalah Jembatan Pasupati dan Jembatan Suramadu.
• Jembatan penyangga (Cantilever bridge)
  • Jembatan penyangga biasanya digunakan untuk mengatasi masalah pembuatan apabila keadaan tidak praktis untuk menahan beban jembatan dari bawah semasa pembangunan. Disebabkan ia agak keras/tidak mudah bergoyang, ia sesuai digunakan untuk jalur kereta api. Walaupun dari segi seni bangunan penyangga hanya mempunyai satu bagian, untuk jembatan biasanya dua bagian (sepasang) yang serupa dibuat.
  • Satu kelebihan jembatan ini adalah bisa dibangun dengan hanya menggunakan caisson sementara – ini dilakukan dengan membuat dua bagian sekaligus untuk memastikan keseimbangan jembatan itu. Kebanyakan jembatan penyangga menggunakan sepasang struktur yang serupa, setiap satu dengan satu menara dan dua penyangga yang terjulur keluar. Kemudian, apabila sudah selesai, jembatan itu biasanya akan ditambat di ujungnya, untuk menyebabkan penyangga tadi terjungkit, dan menghasilkan celah yang lebar di antara kedua penyangga tadi. Setelah itu, satu jalan yang telah dibangun pada awal pembangunan diangkat dan diletakkan di tengah-tengah jembatan itu menggunakan kabel untuk meyambung kedua bagian. Jika tidak, bagian tengah jalan itu bisa dibuat ketika itu juga bersama bagian-bagiannya.
  • Prinsip penyangga ini biasa digunakan dalam pembuatan jembatan gerbang tertekan. Dalam kebanyakan pembuatan jembatan jarak jauh modern, menara dan kabel sementara digunakan untuk menahan bagian-bagian gerbang yang dibuat secara bertingkat. Cara ini agak sama dengan cara pembuatan jembatan kabel-penahan. Penggunaan menara sementara ini mengurangi jumlah bahan yang diperlukan dan memudahkan perancangan.

Sumber Artikel: id.wikipedia.org

Perkembangan teknologi konstruksi semakin pesat. Hal tersebut memungkinkan struktur bangunan dapat dibangun lebih tinggi dan lebih cepat dibanding zaman dahulu. Namun, adanya sisa-sisa bangunan monumen kuno mengingatkan kita bahwa teknik konstruksi sejak ratusan tahun lalu sudah memiliki manfaat yang sangat besar. Bahkan, banyak inovasi yang dihasilkan pada bangunan zaman dahulu berfungsi sebagai pondasi konstruksi modern. Misalnya saja, penemuan beton dalam sejarah Romawi Kuno. 

Namun, hal yang perlu dilakukan pada saat ini adalah dengan melakukan pemeliharaan dan sedikit renovasi untuk memperindah bangunan. Melansir Arch Daily, cara terbaik yang bisa dilakukan yaitu dengan melakukan metode konstruksi modern yang canggih demi mempertahankan filosofi bangunan kuno yang masih kental.

Melakukan renovasi baru dan mengambil banyak bentuk yang berbeda, mulai dari penggunaan kembali bahan kuno untuk memperbarui teknik konstruksi bangunan. Sebagai contoh, jenis baru konstruksi tanah yaitu dengan menata kembali keberlanjutan sistem kuno dari sudut pandang material seperti teknik cement-stabilized rammed earth (CSRE).

Teknik ini menabrak pakem sistem tradisional sehingga menjadi lebih kuat dengan menstabilkan tanah menggunakan semen. Untuk melaksanakan CSRE, hal yang dibutuhkan adalah tanah, air, dan zat penstabil alami (air seni hewan, darah hewan, serat tanaman, atau bitumen). Konstruksi tersebut telah digunakan dalam proyek-proyek kuno monumental mulai dari Tembok Besar di China sampai Alhambra di Spanyol. Teknik CSRE diyakini dapat meningkatkan kekuatan material berdasarkan pesanan yang besar.  CSRE juga lebih murah daripada penggunaan bahan bangunan lain yang lebih umum sehingga menjadikannya pilihan yang berkelanjutan, bahkan untuk perumahan.

Sumber Artikel: properti.kompas.com

Bangunan adalah struktur buatan manusia yang terdiri atas dinding dan atap yang didirikan secara permanen di suatu tempat. Bangunan juga biasa disebut dengan rumah atau gedung, yaitu segala sarana, prasarana atau infrastruktur dalam kebudayaan atau kehidupan manusia dalam membangun peradabannya. Bangunan memiliki beragam bentuk, ukuran, dan fungsi, serta telah mengalami penyesuaian sepanjang sejarah yang disebabkan oleh beberapa faktor, seperti bahan bangunan, kondisi cuaca, harga, kondisi tanah, dan alasan estetika.

Bangunan mempunyai beberapa fungsi bagi kehidupan manusia, terutama sebagai tempat berlindung dari cuaca, keamanan, tempat tinggal, privasi, tempat menyimpan barang, dan tempat bekerja. Suatu bangunan tidak bisa lepas dari kehidupan manusia khususnya sebagai sarana pemberi rasa aman, dan nyaman.

Contoh bangunan yang paling sering kita lihat yaitu jembatan beserta konstruksi, dan rancangannya, jalan, serta sarana telekomunikasi. Secara umum, peradaban suatu bangsa dapat dilihat dari teknik-teknik bangunan maupun sarana, dan prasarana yang dibuat maupun ditinggalkan oleh warisan manusia dalam perjalanan sejarahnya.

Karena bangunan berkaitan dengan kemajuan peradaban manusia, maka dalam perjalanannya, manusia memerlukan ilmu atau teknik yang berkaitan dengan bangunan, dan menunjang dalam membuat suatu bangunan. Adapun ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan bangunan adalah arsitektur dan teknik sipil. Bahkan penggunaan trigonometri dalam matematika juga berkaitan dengan bangunan yang diduga digunakan pada masa Mesir kuno dalam membangun Piramida.

Pada awalnya, manusia hanya memanfaatkan apa yang ada di alam sebagai sarana, dan prasarana serta infrastruktur dalam kehidupannya. Sebagai contoh yaitu pemanfaatan gua sebagai tempat tinggal. Kemudian peradaban manusia berkembang dengan memanfaatkan apa yang ada di alam, seperti batu, tanah, dan kayu, sebagai bahan baku untuk membuat suatu infrastruktur. Pada masa berikutnya, peradaban berkembang lagi dengan ditemukannya bahan-bahan tambang yang bisa digunakan untuk membuat alat maupun benda yang mampu menopang sebuah bangunan, seperti halnya barang logam, serta mengolah bahan-bahan alam seperti mengolah batuan kapur, pasir, dan tanah. Dalam perkembangannya, manusia membuat bahan-bahan bangunan dari hasil industri atau buatan manusia yang bahan-bahan bakunya diambil dari alam.

Sejak ditemukannya lukisan-lukisan di dalam dinding gua, sejak itulah manusia juga menjadikan bangunan sebagai objek kanvas dalam mengekspresikan suatu keindahan. Dalam beberapa tahun terakhir, faktor keindahan juga menjadi poin penting dalam pendirian suatu bangunan.

Sejarah
Bangunan pertama di Bumi diyakini telah ada sejak 500.000 tahun yang lalu berbentuk pemukiman penduduk setempat.

Tempat Tinggal
Bangunan yang berfungsi sebagai tempat tinggal disebut dengan rumah, sedangkan tempat tinggal yang berupa gedung pencakar langit yang dibagi menjadi beberapa unit hunian disebut apartemen. Bahan material pembuat bangunan antara lain kayu, batu, semen, dan lain-lain.

Pendirian Bangunan
Sebuah bangunan biasanya dirancang, dikembangkan, dan didirikan oleh sekelompok profesional, dan pengembang properti. Adapun tim proyek ini antara lain:

• Pengembang real estate
• Lembaga keuangan atau investor
• Pemerintah setempat
• Surveyor
• Manajer konstruksi
• Arsitek dan insinyur
• Desainer interior
• Kontraktor
• Marketing atau agen properti
• Terlepas dari peran mereka dalam mendirikan bangunan, pendirian semua bangunan di Indonesia harus memenuhi peraturan, dan standar yang berlaku.

Bahan-bahan bangunan
Umumnya bahan bangunan yang digunakan manusia antara lain: batu, pasir, kayu, batu-bata, semen, asbes, besi, baja.

Sistem Penghubung
Sistem penghubung antar lantai di suatu bangunan bertingkat meliputi:

• Tangga
• Eskalator
• Lift
• Kerusakan Bangunan

Bangunan mungkin akan mengalami kerusakan saat pembangunan atau selama perawatan. Ada beberapa faktor penyebab kerusakan ini antara lain kebakaran, kecelakaan, dan bencana alam. Bangunan juga bisa runtuh karena pemeliharaan yang kurang baik atau teknik pembangunan yang tidak tepat.

Sumber Artikel: id.wikipedia.org

Analisis struktur merupakan ilmu untuk menentukan efek dari beban pada struktur fisik dan komponennya. Adapun cabang pemakaiannya meliputi analisis bangunan, jembatan, perkakas, mesin, tanah, dll. Analisis struktur menggabungkan bidang mekanika teknik, teknik material dan matematika teknik untuk menghitung deformasi struktur, kekuatan internal, tegangan, tekanan, reaksi tumpuan, percepatan, dan stabilitas. Hasil analisis tersebut digunakan untuk memverifikasi kekuatan struktur yang akan maupun telah dibangun. Dengan demikian analisis struktur merupakan bagian penting dari desain rekayasa struktur.

Sejarah

Sejarah analisis struktur lahir dari ilmu mekanika yang merupakan cabang dari fisika. Tulisan tertua yang berisi ilmu ini dibuat oleh Archimedes (287-212 SM) yang membahas prinsip pengungkit dan prinsip kemampuan mengapung. Kemajuan yang besar diawali oleh hukum kombinasi vektor gaya oleh Stevinus (1548-1620), yang juga merumuskan sebagian besar dari prinsip-prinsip statika. Penyelidikan tentang lentur pertama kali dilakukan Galileo Galilei (1564-1642) namun baru dipecahkan dengan baik oelh Auguste Coloumb (1736-1806). Robert Hooke (1635 - 1703) menemukan kelakuan material yang dikenal dengan hukum Hooke sebagai dasar dari ilmu elastisitas. Metode kerja maya dikembangkan awalnya oleh Leibnitz untuk menyelesaikan masalah mekanika biasa. Selanjutnya pendekatan ini benar-benar sangat berguna dan penggunaannya diperluas dalam berbagai kasus. Berbeda dengan ilmuwan lain yang menekankan persamaan analitik, Christian Otto Mohr (1835–1918) mengembangkan metode grafis yang antara lain lingkaran Mohr (untuk menentukan tegangan), dan diagram Williot-Mohr (untuk menentukan perpindahan truss). Tokoh lain yang terlibat dalam perkembangan ilmu analisis struktur awal diantaranya, Marotte, D'Alembert, Euler (teori balok dan tekuk), Navier, Bernoulli (teori balok), Maxwell (Prinsip Maxwell), Betti (hukum Betti), St. Venant (torsi), Rayleigh, dan Castigliano (teori defleksi). Teori balok Euler-Bernoulli dibuktikan kebenarannya dengan diselesaikannya pembangunan Menara Eiffel di Paris. Sebelumnya teori itu hanya dibahas oleh para ilmuwan semata.

Pada abad modern, perkembangan besar ilmu bahan dilakukan oleh ilmuwan Rusia-AS Stephen P. Timoshenko. Maha karyanya Strength of Material merupakan buku wajib mahasiswa teknik sipil hampir diseluruh dunia. Penemuan penting lain adalah metode distribusi momen oleh Hardy Cross pada tahun 1930 dalam tulisannya di jurnal ASCE. Kontribusi lain Cross adalah metode analogi kolom. Namun metode klasik yang mulai digantikan seiring dengan berkembangnya kemampuan dan kecepatan komputer. Maka dari itu penggunaan metode elemen hingga semakin meluas oleh insinyur struktur. Analisis yang sebelumnya memakan banyak kertas dengan ketelitian semakin berkurang dengan banyaknya variabel berhasil diatasi. Metode ini pertama kali dipakai dalam menganalisis gedung Opera Sydney oleh firma konsultan kenamaan Ove Arup. Bisa dikatakan metode elemen hingga merupakan penemuan terpenting dalam bidang analisis struktur.

Elemen struktur
Sebuah sistem struktur merupakan gabungan antara elemen struktur dengan bahannya. Sangat penting bagi insinyur untuk mengklasifikasi struktur baik bentuk maupun fungsi dengan mengenali berbagai elemen yang menyusun struktur tersebut. Elemen struktur diantaranya:

Elemen lentur: Balok sederhana

Sebuah balok langsing yang diberi perletakan sederhana akan menghasilkan lenturan. Sebutan masalah lentur diartikan pada studi mengenai tegangan dan deformasi yang timbul pada elemen yang mengalami aksi gaya. Umumnya tegak lurus pada sumbu elemen sehingga salah satu tepi serat mengalami perpanjangan dan tepi serat lainnya mengalami penyusutan. Persamaan sederhana untuk menentukan tegangan lentur pada balok dengan perletakan sederhana adalah:[1]

dimana

M - momen pada sumbu netral
y - jarak tegak lurus sumbu netral ke tepi
Ix - momen inersia luasan pada sumbu netral x.
Elemen tekan: Kolom
Selain dinding pemikul beban, kolom juga merupakan elemen vertikal yang sangat banyak digunakan. Umumnya kolom tidak mengalami lentur secara langsung dikarenakan tidak ada beban tegak lurus pada sumbunya. Kolom dikategorikan bedasarkan panjangnya. Kolom pendek adalah kolom yang kegagalannya berupa kegagalan material (ditentukan oleh kekuatan material). Kolom panjang adalah kolom yang kegagalannya ditentukan oleh tekuk, jadi kegagalannya adalah kegagalan karena ketidakstabilan, bukan karena kekuatan.[2]

Pelat
Plat adalah struktur palanar kaku yang secara khas terbuat dari material monolit yang tingginya yang kecil dibandingkan dengan dimensi lainnya. Umumnya dapat dikatakan bahwa pelat yang terbuat dari material homogen mempunyai sifat yang sama pada segala arah.

Membran
Membran adalah suatu struktur permukaan fleksibel tipis memikul beban terutama melalui proses tegangan tarik. Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan diri dengan cara struktur dibebani. Selain itu struktur ini sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek ini dapat menyebabkan fluttering (getaran). Penstabilan bisa dilakukan dengan memberi gaya pra-tegang.

Cangkang
Cangkang adalah bentuk struktural berdimensi tiga yang kaku dan tipis serta mempunyai permukaan yang lengkung. Beban-beban yang bekerja pada permukaan cangkang diteruskan ke tanah dengan menimbulkan tegangan geser, tarik, dan tekan pada arah dalam bidang (in-plane) permukaan tersebut.

Stabilitas struktur

Pada struktur stabil, deformasi yang diakibatkan beban pada umumnya kecil dan gaya dakhil (internal) yang timbul dalam struktur mempunyai kecenderungan mengembalikan bentuk semula apabila bebannya dihilangkan. Pada struktur tidak stabil, deformasi yang diakibatkan oleh beban pada umumnya mempunyai kecenderungan untuk terus bertambah selama struktur dibebani. Struktur yang tidak stabil mudah mengalami keruntuhan secara menyeluruh dan seketika begitu dibebani. Sebagai contoh, bayangkan tiga buah balok disusun membentuk rangka segiempat. Berikan gaya horizontal diujung rangka atas balok tersebut. Maka lama kelamaan rangka itu roboh. Salah satu cara untuk membuatnya lebih stabil dengan bracing atau mengisinya dengan dinding. Selain dengan yang disebutkan tadi, ketidakstabilitas struktur bisa diakibatkan juga oleh kelemahan kolom yang diakibatkan tekuk maupun efek P-Delta.

Metode analisis

Analisis Cremona untuk truss sederhana.

Untuk bisa menghasilkan analisis yang akurat, insinyur struktur harus memperoleh informasi mengenai beban struktur, geometri, kondisi tumpuan, dan sifat bahan. Hasil dari analisis biasanya berupa reaksi tumpuan, tegangan, geser, momen, puntir, dan perpindahan. Informasi ini kemudian dibandingkan dengan kriteria kondisi kegagalan. Analisis struktur lanjutan menyertakan respon dinamika, stabilitas dan perilaku non-linier. Ada dua pendekatan analisis yang umum yang: pendekatan analitik dan grafis. Pendekatan analitik menerapkan mekanika bahan, teori elastisitas dengan jalan analisis matematika seperti vektor, matrik ataupun elemen hingga. Pendekatan grafis menerapkan prinsip-prinsip geometri struktur dan garis sebagai beban untuk menganalisis. Bagaimanapun terkadang prinsip mekanika klasik tetap diterapkan seperti untuk mengecek kesetimbangan dan untuk menganalisis balok statis tertentu.

Pendekatan analitik untuk menganalisis kerangka atau balok elastis diantaranya adalah:

• Metode Cross
• Metode Takabeya
• Metode distribusi momen
• Metode analogi kolom
• Metode kerja maya (energi virtual)
• Metode kekakuan dan kelenturan
• Metode defleksi kemiringan(slope deflection).

Sedangkan untuk menganalisis kestabilitas struktur (kemantapan kolom) diantaranya:

• Metode tekuk Euler
• Teori modulus ganda
• Teori modulus singgung
• Metode Southwell
• Metode energi

Analisis pelat:

• Teori Khirchoff-Love
• Teori Mindlin-Reissner
• Teori Reissner–Stein

Dengan pendekatan grafis:

• Metode Cremona
• Diagram defleksi Williot-Mohr
• Analisis grafis pada analisis plastis (bukan elastis) kerangka atau balok.

Analisis dengan bantuan komputer

STAAD.Pro adalah salah satu program analisis struktur.
Hingga akhir tahun 1950an, analisis beberapa tipe struktur tak-tentu panjang dan rumit. Analisis struktur dengan banyak sambungan dan anggota (truss ruang, contohnya) memerlukan beberapa bulan perhitungan oleh tim insinyur berpengalaman. Itupun perlu banyak asumsi yang disederhanakan sehingga hasilnya kadang justru menimbulkan keraguan. Sekarang, program komputer yang tersedia bisa membuat pekerjaan lebih cepat dan akurat. Beberapa pengecuali tetap ada. Jika struktur memiliki bentuk yang tidak lazim dan komplek seperti dinding tebal wadah nuklir atau lambung kapal selam, analisis komputer akan lebih rumit dan memakan waktu yang banyak.

Kebanyakan program komputer ditulis untuk analisis orde-pertama, dimana diasumsikan (1) kelakuan linear-elastis (2) anggota tidak memiliki efek akibat deformasi (3) tidak ada pengurangan kekakuan akibat beban tekan. Ketika masalah lebih rumit,dianjurkan menggunakan analisis orde kedua dengan memperhatikan kelakuan in-elastis, perubahan geometri, dan pertimbangan lain yang dianggap mempengaruhi perilaku struktur.[4]

Program analisis struktur ditulis bedasarkan metode elemen hingga. Contohnya adalah Frame3DD, SAP2000 dan ETABS.

Sumber Artikel: id.wikipedia.org

Teknik struktur adalah bidang ilmu teknik yang berhubungan dengan analisis dan desain struktur yang menyokong atau menahan beban. Teknik struktur biasanya berada di dalam teknik sipil, tetapi juga bisa terpisah.[1]

Insinyur teknik struktur biasanya terlibat dalam desain bangunan dan struktur non-bangunan yang besar,[2] tetapi mereka juga bisa terlibat dalam desain mesin, peralatan medis, kendaraan, atau benda lainnya yang terkait dengan integritas struktural yang terkait dengan fungsi atau keamanan benda tersebut. Insinyur teknik struktur harus memastikan desain mereka sesuai dengan kriteria desain, berdasar pada keamanan atau performa bangunan.

Teori teknik struktur berdasar pada hukum fisika dan pengetahuan empiris mengenai performa struktur berdasarkan material dan geometri tertentu. Teknik struktur disarankan membuat desain yang sesederhana mungkin dengan tidak meninggalkan tujuan awal dibuatnya struktur, terutama jika terkait dengan efisiensi pendanaan atau keterbatasan ruang.[2]

Spesialisasi

Struktur bangunan
Teknik bangunan struktural mencakup semua aspek trknik struktur yang terkait dalam mendesain bangunan. Ini adalah cabang teknik struktur yang terdekat dengan arsitektur

Teknik bangunan struktural digerakkan oleh manipulasi kreatif dari bahan dan bentuk berdasarkan prinsip matematika dan sains untuk mencapai tujuan memenuhi persyaratan fungsi yang dibutuhkan dan aman secara struktural ketika diberikan beban yang mungkin akan diterima oleh struktur. Berbeda dengan desain arsitektur yang memanipulasi bahan, bentuk, massa, ruang, volum, tekstur, dan pencahayaan untuk mencapai tujuan fungsional, estetika, dan artistik.

Desain struktural untuk bangunan harus memastikan bahwa bangunan mampu berdiri tegak dan aman, mampu berfungsi tanpa defleksi yang berlebihan atau pergerakan yang mungkin mampu menyebabkan kelelahan (fatigue) dari elemen struktural, cracking, creep, dan masalah struktural lainnya. Desain juga harus memperhitungkan batas toleransi dari suatu bahan yang akan digunakan untuk membangun. Selain itu, kondisi kerja seperti ventilasi, pengaturan udara, kelistrikan, pencahayaan, dan sebagainya juga harus diperhitungkan, termasuk keselamatannya. Desain struktural dari bangunan modern bisa sangat rumit hingga membutuhkan sejumlah besar tim untuk menyelesaikannya.

Teknik struktur gempa

Piramida suku maya di Chichen Itza yang tahan gempa
Artikel utama: Teknik struktur gempa
Tujuan utama teknik struktur gempa adalah untuk memahami interaksi antara struktur dengan getaran tanah untuk mengetahui konsekuensi dari gempa yang mungkin akan terjadi, dan mendesain serta membangun struktur yang tahan gempa.

Struktur tahan gempa bukanlah struktur yang sangat kuat seperti piramida suku maya. Bahkan struktur yang sangat kaku merupakan bangunan yang rentan hancur oleh gempa. Piramida dikategorikan tahan gempa karena memiliki luas permukaan yang menyentuh tanah yang luas jika dibandingkan dengan tingginya. Sedangkan sebagian besar bangunan modern mejulang tinggi dengan luas alas bangunan yang tidak sebanding dengan tingginya.

Teknik sipil struktural
Teknik sipil sturktural mencakup semua ilmu teknik struktur yang terkait dengan lingkungan pembangunan. Hal ini mencakup:

• Jembatan
• Bendungan
• Earthworks
• pondasi
• Struktur lepas pantai
• Jaringan pipa
• Pembangkit listrik
• Jalur rel
• Tembok penahan
• Jalan
• Terowongan
• Jalur air
• Infrastruktur air dan air pembuangan

Teknik sipil struktural sering kali dihadapkan dengan hambatan tinggi, seperti variasi temperatur yang besar, beban dinamis seperti ombak atau lalu lintas, tekanan tinggi dari air atau gas bertekanan, dan lingkungan korosif.

Struktur mekanis

Desain peluru kendali juga membutuhkan perhatian teknik struktur karena beban yang diterima dalam "menerjang udara" (beban aerodinamis) sangat besar
Prinsip teknik struktur diaplikasikan pada berbagai jenis struktur mekanis yang bergerak setiap saat ketika digunakan. Desain struktur statis mengasumsikan bahwa geometri struktur tidak berubah (meski kenyataannya geometri struktur statis selalu berubah, tetapi sangat kecil hingga bisa diabaikan). Desain struktur mekanis harus memperhitungkan berbagai faktor kelelahan bahan, variasi beban yang mampu ditangani, dan defleksi akibat pergerakan struktur mekanis. Teknik struktur mekanis sangat dekat dengan teknik mesin, bahkan dipelajari di dalam teknik mesin dan ilmu teknik lainnya seperti teknik perkapalan dan teknik penerbangan.

Bagian-bagian mesin dapat dihadapkan ke gaya yang besarnya bisa bervariasi secara signifikan, dan terjadi berulang-ulang pada laju yang sangat besar. Misal gaya pada sayap pesawat terbang bisa bervariasi tergantung pada ketinggian, posisi atau kemiringan, dan kondisi (lepas landas atau mendarat). Perubahan gaya ini bisa terjadi ribuan kali sepanjang usia penggunaan pesawat.

Sedangkan pada komponen mesin, misal piston, dapat terjadi perubahan gaya yang cukup besar sebanyak ribuan kali dalam semenit, dan selama bekerja, piston menerima temperatur yang tinggi. Desain struktural mekanis seperti ini harus memastikan bahwa struktur mampu menahan kondisi seperti itu dalam batas waktu usia pemakaian yang diizinkan.

Struktur berikut ini membutuhkan pekerjaan dari teknik struktur mekanis:

• Saluran bertekanan
• Karoseri
• Crane
• Lift
• Eskalator
• Badan kapal

Sejarah teknik struktur
Pengetahuan mengenai teknik struktur bisa dilihat pertama kali pada piramida bertingkat yang dibangun Imhotep untuk firaun Djoser. Imhotep merupakan manusia pertama yang dikenal sebagai ahli struktur bangunan. Piramida merupakan bentuk struktur yang paling umum yang dibangun pada zaman kuno karena bentuk struktur piramida diketahui stabil dan secara teori bisa dibangun hingga ketinggian yang tak terbatas.[3]

Namun bentuk bukanlah hal yang mutlak dibutuhkan dalam integritas bangunan. Integritas piramida tetap terjaga karena batu yang berada di bawahnya mampu menunjang beban yang berada di atasnya.[4] Batu kapur, bahan yang digunakan untuk membangun piramida, memiiki kekuatan tekan antara 30 hingga 250 MPa. Beban di atasnya tidak melebihi kekuatan tekan pidamida, batu kapur tidak akan rusak karena tekanan dari beban di atasnya.[5]

Pada abad pertengahan, kebanyakan desain dan konstruksi arsitektural dilakukan oleh tukang batu (masonry) dan tukang kayu (carpenter), menjadikan peran master builder menjadi terkenal. Ketika itu, pengetahuan mengenai struktur begitu terbatas dan mereka melakukannya hanya berdasarkan pada pengalaman dan eksperimen yang hasilnya hanya diketahui oleh kalangan (guilds) sendiri. Struktur yang dibangun cenderung sama, dan hanya mengalami peningkatan sedikit demi sedikit hingga cukup monumental untuk dikenang sejarah.[3]

Meski tidak ada catatan pasti mengenai perhitungan kekuatan dan sifat bahan struktur bangunan, pekerjaan ini terus berkembang hingga Revolusi Industri menjadikan beton diproduksi secara massal. Sebelumnya pada abad Renaisans pemahaman fisika modern dimulai oleh Galileo dan Newton namun tidak menyentuh secara langsung teknik struktur; seolah pengetahuan masih dipegang masing-masing kelompok mason. Perlahan ilmu fisika mulai menyentuh teknik struktur dan pada tahun 1970an telah dimulai analisis berbasis komputer.[6][7]

Sumber Artikel: id.wikipedia.org