NOTA CENGKERANG

UNIT 7 CENGKERANG



OBJEKTIF AM : Memahami definisi Sistem Struktur
Cengkerang,contoh, sebaran beban, jenis- jenis, kestabilan serta analisis reka bentuk bangunan.

OBJEKTIF KHUSUS : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:

 Menyatakan definisi Sistem Struktur Cengkerang.
 Menerangkan contoh Sistem Struktur Cengkerang daripada alam semula jadi.
 Menerangkan sebaran beban bagi Sistem Struktur Cengkerang .
 Menerangkan beberapa jenis Sistem Struktur Cengkerang.
 Melakarkan kestabilan bagi Sistem Struktur Cengkerang
 Menerangkan mengenai analisis rekabentuk struktur bangunan .






7.0 Pengenalan
Sebelum kita mempelajari Struktur Cengkerang dengan lebih luas lagi, cuba bayangkan bentuk kerang ataupun siput laut.

Bagaimana keadaan permukaan bentuk ini?
Apakah keistimewaan yang anda dapati padanya?


Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, maka bolehlah kita mempelajari tiap- tiap tajuk mengenai Sistem Cengekrang dan keistimewaan setiap bentuk Cengkerang ini.

7.1.1 Definisi dan contoh
Sebelum kita mempelajari Sistem Cenkerang , kita perlulah mengetahui definisi struktur tersebut.Setelah mendapat gambaran yang terang dan jelas, cuba bayangkan pula contoh dari alam yang berhubung kait dengannya.

7.1.1 Sistem Struktur Cengkerang
 Sistem struktur yang menyebarkan beban kepada penyangga dalam beberapa arah pada satu atau dua satah melengkung.
 Beban-beban mengenakan daya mampatan,tegangan dan ricihan dalam satah Cengkerang
 .Cengkerang mesti direkabentuk untuk mengatasi daya-daya tersebut tanpa melentur.
 Daya-daya dalaman yang terhasil terdiri daripada daya-daya yang dipanggil tegasan selaput.

DALAM SISTEM CENGKERANG, CONTOH YANG
BOLEH DIKAITKAN DARIPADA ALAM SEMULAJADI
ADALAH TERDIRI DARIPADA SIPUT LAUT DAN TELUR.



Rajah 7.1.1.1 Siput Laut Rajah 7.1.1.2 Telur


Mempunyai bentuk kembar
lengkung dan ketebalan pada
bahagian tepi untuk memberi
kekuatan dan kestabilan.
Mempunyai alur-alur
di permukaan untuk
menambah keupayaannya
terhadap daya lenturan.
Kerang menunjukkan dengan
jelas akan prinsip penggunaan
struktur cengkerang.
Mendapat kekuatan daripada
bentuknya yang mempunyai
dua lengkungan.
Nisbah ketebalan kulit telur
kepada ukuran panjangnya
ialah lebih kurang 1 : 230.
Boleh tahan kepada beban
yang seragam tetapi pecah bila
beban setumpu bertindak ke
atasnya.




Cuba anda fikirkan contoh selain yang diberikan.



7.2 Sebaran beban
Beban boleh diagihkan ke atas sesuatu struktur dengan berbagai- bagai cara.Mari kita lihat bagaimana Sistem Struktur Cengkerang mengagihkan beban.

7.2.1 Cengkerang
CENGKERANG RAJAH
 Rajah 7.2 .1 menunjukkan beban dalam cengkerang disebarkan dalam banyak arah dalam satah permukaan cengkerang.
 Cengkerang adalah terlalu nipis untuk mengatasi daya lenturan.
 Oleh itu daya-daya dalaman yang terhasil daripada beban yang dikenakan mesti diselesaikan melalui tegasan selaput.
 Tegasan lenturan selalunya berlaku pada bahagian hujung dan selalunya diatasi dengan menambah ketebalan cengkerang pada bahagian ini.




Rajah 7.2.1





7.3 Jenis- jenis Cengkerang


Adakah anda tahu berapakah jenis cengkerang???

Cengkerang boleh dibahagikan kepada dua jenis:
a) Cengkerang satu lengkungan.
b) Cengkerang lengkungan kembar.
CENGKERANG RAJAH
A. CENGKERANG SATU LENGKUNGAN.
 Cengkerang jenis ini terdiri daripada:
i.Kekubah berlaras tunggal panjang
ii.Kekubah berlaras tunggal pendek.

i. Kekubah Berlaras Tunggal Panjang
(Rajah 7.3.1)
Ciri-ciri:
 Ukuran panjang kekubah adalah lebih panjang daripada ukuran lebarnya
 Memindahkan daya-daya melalui ricihan kepada bahagian sangga yang terdapat dihujungnya.
 Secara struktur,bertindak sebagai balak yang mengalami daya mampatan dibahagian atas kekubah dan daya tegangan dibahagian bawahnya.









Rajah 7.3.1
Kekubah berlaras tunggal panjang.
CENGKERANG RAJAH
 Sebaran beban dalam cengkerang adalah
 berbeza daripada kekubah klasik yang
menyebarkan beban melalui tindakan
gerbang.
 Selalunya digunakan secara bersiri.Cara untuk mendapat kestabilan bagi struktur adalah sama dengan cara untuk kestabilan sistem plat lipatan.

ii. Kekubah Berlaras Tunggal Pendek
(Rajah 7.3.2)
Ciri-ciri:
 Ukuran panjang kekubah adalah lebih pendek daripada ukuran lebarnya.
 Beban dipindahkan melalui tindakan papak kepada sangga walaupun tegasan selaput mungkin terhasil dalam papak.



Rajah 7.3.2
Kekubah berlaras tunggal pendek.


B.CENGKERANG LENGKUNGAN KEMBAR
 Cengkerang lengkungan kembar jenis ini banyak digunakan dalam binaan sekarang,
 Ianya terdiri daripada:
a) Hyperbolic Paraboloid
b) Cengkerang Putaran








CENGKERANG RAJAH

a) Hyperbolic Paraboloid
 Rajah 7.3.3 menunjukkan bahawa bentuk Hyperbolic Paraboloid terdiri daripada lengkung parabola a dan b dan lengkung hyperbola c.
 Garisan-garisan lurus yang menghubungkan diantara dua gerbang yang terdapat di bahagian hujung kemudiannya membentuk satu Hyperbolic Paraboloid.

 Rajah 7.3.4 menunjukkan bentuk Hyperbolic Paraboloid yang lazimnya digunakan dalam struktur.




 Rajah 7.3.5 menunjukkan sebaran beban dalam Hyperbolic Paraboloid .
 Beban-beban mengakibatkan tegangan bertentangan dengan sangga,mampatan dan ricihan selari dengan sangga.
 Daya-daya selaput disebarkan dalam satah cengkerang kepada bahagian sisi.
 Rasuk sisi mengumpul dan memindahkan daya-daya mamapatan kepada sangga.

Rajah 7.3.3
Hyperbolic Paraboloid


Rajah 7.3.4
Sebahagian daripada Hyperbolic Paraboloid

Rajah 7.3.5
Sebaran beban Hyperbolic Paraboloid


CENGKERANG RAJAH
b) Cengkerang Putaran
 Bentuk-bentuk ini terhasil dengan cara memutar satu garisan lengkung pada satu paksi.
 Jenis-jenis cengkerang putaran terdiri daripada:
i. Kubah
ii. Hyperboloid

i. Kubah
 Kubah merupakan satu cengkerang putaran dan seperti kubah tradisional mengenakan tujahan selanjar pada bahagian dasarnya.
 Kubah cengkerang yang nipis adalah lebih ringan binaannya dan mampu untuk merentangi kawasan yang lebih besar dengan penggunaan bahan yang sedikit.

 Rajah 7.3.6 menunjukkan beban disebarkan pada selaput cengkerang dan daya mampatan menyebarkan beban pada bahagian sekeliling kubah.

























Rajah 7.3.6
Kubah Dangkal


CENGKERANG RAJAH

 Rajah 7.3.7 menunjukkan daya tegangan lengkaran terhasil dibahagian dasar kubah yang mirip bentuk hemisfera.
 Daya tersebut mesti diatasi menggunakan tetulang besi.

 Rajah 7.3.8 menunjukkan kubah cengkerang disangga pada beberapa titik .
 Pengukuhan dan ketebalan yang lebih diperlukan di antara dan pada titik-titik tersebut.

ii.Hyperboloid (Rajah 7.3.9)

 Terhasil dengan memutarkan dua plat bulat yang dihubungkan dengan garisan lurus.
 Garisan putus menunjukkan lengkung Hyperbola.
 Daya disebarkan melalui tegasan selaput pada permukaan cengkerang.
 Lengkaran tegangan diperlukan pada kedua-dua hujung untuk memberi kestabilan.

Rajah 7.3.8
Kubah Hemisfera


Rajah 7.3.7
Kubah Dangkal




Rajah 7.3.9
Hyperboloid








7.5 Analisis Reka bentuk
Analisis reka bentuk ini mempunyai hubung kait dengan Sistem Struktur Cengkerang, serta bahan yang digunakan.

7.5.1 Analisis Reka bentuk Struktur Cengkerang.
STRUKTUR CENGKERANG RAJAH
 Rajah 7.5.1 menunjukkan penggunaan Cengkerang putaran.
 Kubah Cengkerang yang dangkal ini mempunyai ketebalan inci pada bahagian puncaknya dan menutupi satu ruang berbentuk lapan segi dalam pelan dan bergaris pusat 156 kaki.
 Disangga dengan lapan tiang.
 Daya tujahan diatasi menggunakan ikatan rasuk.
 Bahagian sisi kubah yang bebas dari penyangga dilipat untuk tujuan peneguhan.
 Pencahayaan asli diadakan pada bahagian puncak dan juga antara cengkerang dan ikatan rasuk.
 Terdapat lingkaran mampatan untuk mengatasi daya- daya mampatan pada puncak kubah.







Rajah 7.5.1
Golden Gate Bridge,.San Francisco(Strauss,1937)

STRUKTUR CENGKERANG RAJAH

 Rajah 7.5.2 menunjukkan penggunaan dua cengkerang yang sama untuk mencipta satu bangunan yang menarik.
 Kedua-dua cengkerang dikukuhkan di bahagian sisi dan merupakan sebahagian daripada Hyperbolic Paraboloid.
 Dihubungkan menggunakan ahli-ahli yang ditegangkan pada bahagian tengah.
 Setiap cengkerang mempunyai ketebalan inci dan diunjurkan sepanjang lebih kurang 90 kaki.
 Tiang- tiang kecil di bawah rasuk sisi memberi kestabilan sisi pada rasuk dan menyediakan sangga untuk pembukaan kaca.
 Titik fokus yang dihasilkan oleh geometri struktur terdapat di bahagian tengah pelan yang berbentuk berlian.
 Namun ruang sembahyang yang merupakan fokus bangunan ini terdapat di bahagian hujung bangunan.
 Jadi, tidak terdapat persamaan di antara titik fokus struktur dan fungsi.





Rajah 7.5.2
Church of San Jose Obero Monterrey ( Candela.1960)




TAHNIAH ANDA TELAH BERJAYA MENAMATKAN MODUL INI. SELAMAT MAJU JAYA