Pengertian struktur shell

Pada dasarnya shell diambil dari beberapa bentuk yang ada di alam seperti kulit telur, tempurung buah kelapa, cangkang kepiting, cangkang keong, dan sebagainya (Curt Siegel).

Menurut Joedicke (1963) strukutur shell adalah plat yang melengkung ke satu arah atau lebih yang tebalnya jauh lebih kecil daripada bentangnya. Sedangkan menurut Schodecik (1998), shell atau cangkang adalah bentuk structural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung. Sejalan dengan pengertian di atas, menurut Ishar (1995), cangkang atau shell bersifat tipis dan lengkung. Jadi, struktur yang tipis datar atau lengkung tebal tidak dapat dikatakan sebagai shell. Istilah cangkang oleh Salvadori dan Levy (1986) disebut kulit kerang. Sebuah kulit kerang tipis merupakan suatu membrane melengkung yang cukup tipis untuk mengerahkan tegangan-tegangan lentur yang dapat diabaikan pada sebagian besar permukaannya, akan tetapi cukup tebal sehingga tidak akan menekuk di bawah tegangan tekan kecil, seperti yang akan terjadi pada suatu membrane ideal. Di bawah beban, suatu kulit kerang tipis adalah stabil di setiap beban lembut yang tidak menegangkan pelat secara berlebihan, karena kulit kerang tidak perlu merubah bentuk untuk menghindari timbulnya tegangan-tegangan tekan.

Sifat-sifat Lokal Permukaan Kulit Kerang

Dalam usaha untuk memperoleh suatu pengertian yang sempurna mengenai perilaku structural dari struktur-struktur lengkung dua dimensi, seperti membrane dan kulit kerang adalah penting untuk pertama kalinya mengenai sifat-sifat geometris dari permukaan mereka. Sifat-sifat ini dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu :

a. Sifat-sifat local, yang menentukan geometri dari permukaan segera sekitas suatu titik.

b. Sifat-sifat umum, yang menerangkan bentuk dari permukaan sebagai suatu keseluruhan.

Permukaan-permukaan dibagi kedalam tiga kategori yang berbeda tergantung kepada variasi dari kelengkungan mereka disekitar satu titik :

1. Kalau kelengkungan pada suatu titik dalam semua arah mempunyai tanda sama, maka permukan disebut sinklastik pada titik tersebut.

Fungsi Struktur Shell

Struktur shell biasanya digunakan hanya dalam keadaan dimana persyaratan struktur khusus diperlukan untuk mencapai tingkat efisiensi struktur yang tinggi, baik karena diperlukan bentang yang sangat panjang atau karena diperlukan berat struktur yang sangat ringan.

Persyaratan Struktur Shell

Suatu struktur shell harus mempunyai tiga syarat, yaitu sebagai berikut :

1. Harus memiliki bentuk lengkung, tunggal, maupun ganda (single or double curved),

2. Harus tipis terhadap permukaan atau bentangannya,

3. Harus dibuat dari bahan yang keras, kuat, ulet dan tahan terhadap tarikan dan tekanan.

Klasifikasi Shell

Bentuk-bentuk dasar dari cangkang

Variasi bentuk cangkang yang tak terhingga banyaknya dapat digolongkan menurut berbagai cara (metoda) penggolongan. Prinsip dari tiap metode tersebut adalah merupakan penyederhanaan dalam bidang kerjanya, sesuai dengan penggunaanya. Konstruktor membuat penggolongan atas struktur sesuai bentuk yang sama. Dalam analisa geometric pembagian bentuk didasarkan atas hukum aljabar dan trancedental surface. Arsitektur dapat lebih bertolak pada bentuk-bentuk luar dan menggolongkannya ke dalam bentuk-bentuk dasar tanpa mengabaikan hal-hal diluarnya. Atas dasar ini bentuk-bentuk cangkang di sini dibagi menurut tipe kelengkungan permukaannya sebagai berikut :

1. Cangkang melengkung ke satu arah

2. Cangkang melengkung ke dua arah

3. Cangkang dengan bentuk bebas (free form).

Klasifikasi shell dibagi menjadi 2 :

1. Sesuai bentuk umum terjadinya

- bidang putaran (rotational surface)

- pergesaran bentuk dasar (translational surface)

- pergeseran bentuk dasar pada 2 bentuk dasar bersilangan (ruled surface)

2. Sesuai lengkungan permukaan

- lengkung tunggal (single curved)

- lengkung ganda (double curved)

Bentuk shell dibagi menjadi 2 :

1. Cangkang terbentuk dengan cara memutar garis lurus

- Kerucut

- Kubah setengah bola

- Kubah ellips

- Kubah Parabola

- Torus

2. Cangkang terbentuk dengan cara menggeser garis-garis lengkung

- Tabung lingkaran

- Tabung Parabola

- Tabung Ellips

Pada hakikatnya pembagian ini juga erat pengertiannya dari sudut konstruksi, yang ketiga dasar tersebut mempunyai perbedaan dasar yang structural pula.

Menurut Ishar (1995), struktur shell dibagi kedalam beberapa kategori, yaitu :

Shell silindrical

Shell rotasi

Shell kubah

Shell Torus

Shell conoida

Shell hyperbolis parabola (Hypar)

Shell dengan bentuk bebas (Free form shell)

Sedangkan menurut Joedicke (1963), bentuk struktur shell dibagi menurut tipe kelengkungan permukaannya sebagai berikut :

1. Singly curved shell, terbentuk dari perpindahan garis lurus yang melebihi bentuk lengkung.

2. Doubly curved shell with principle curves in the same direction (domical shell) dibentuk dengan memutar bidang lengkung terhadap sumbu pada bidang tersebut dan membentuk lengkungan kearah sumbunya.

3. Dubly curved shell with principle curves in opposite direction (hiperbolik paraboloid).

4. Doubly curved shell with principle curve in the same and opposite direction yang memberikan contoh prinsip-prinsip alternative arah lengkungan.

Penggolongan Shell berdasarkan Proses Pembentukannya :

Permukaan Garis (ruled surface)

- Bidang yang terbentuk dengan menggerakkan garis lurus awal pada satu/dua garis pengarah

2. Permukaan Geseran (Translational surface)

- Yaitu bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung digeser sejajar terhadap garis lengkung cembung lainnya dan pergeserannya terjadi secara pararel.

Penggolongan Shell berdasarkan Kedudukan Kurva :

Kurva-kurva membuka kearah yang sama (synclastic)

Kurva-kurva kearah yang saling berlawanan (antisynclastic)

Hypar

§ merupakan suatu bidang geseran (translational surface) yang terbentuk jika suatu parabola yang membuka kebawah digeser secara sejajar diri sendiri terhadap suatu parabola yang membuka ke atas dan digeser diri sendiri terhadap suatu parabola yang membuka ke bawah atau

§ hypar yang terbentuk jika kedua garis lengkung tersebut merupakan garis lurus yang saling bersilangan (rulled surface)