STRUKTUR KABEL PADA NATIONAL ATHLETICS STADIUM BRUCE, AUSTRALIA

Transkripsi

1 STRUKTUR KABEL PADA NATIONAL ATHLETICS STADIUM BRUCE, AUSTRALIA

2

3 Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia Hendro Trilistyo*) Abstraksi Dewasa ini banyak kita jumpai bangunan-bangunan dengan bentang yang sangat lebar. Untuk itu diperlukan sistem struktur yang tidak hanya mampu memikul beban bangunan tetapi juga bisa menambah nilai estetis bangunan tersebut. Yang tampak mencolok adalah struktur pada atap bangunan. Karena atap bangunan yang tinggi akan tampak walaupun dari jarak yang sangat jauh. Untuk mendesain atap yang indah dengan bentang bangunan lebar diperlukan struktur khusus yang dikenal dengan Advanced Struktur. Salah satunya adalah struktur kabel. Struktur kabel sudah lama dikenal oleh manusia. Hal ini dapat kita lihat dengan adanya jembatan gantung yang digunakan oleh manusia pada jaman dahulu. Bahan yang digunakan adalah bahan-bahan dari alam seperti rotan, akar pohon dan bambu. Sekarang ini penggunaan atap kabel banyak dipakai pada stadion-stadion olahraga yang mempunyai bentang yang sangat lebar. Kabel-kabel yang digunakan biasanya terbuat dari bahan baja. Penggunaan atap kabel pada stadion sangat efektif. Selain bisa menambah nilai estetis bangunan, struktur kabel tidak memerlukan kolom-kolom besar untuk memikul beban. Sehingga pandangan penonton tidak akan terganggu oleh kolom-kolom. Hal inilah yang menjadi salah satu keistimewaan struktur kabel dibandingkan dengan struktur yang lain. Kata Kunci : Struktur Kabel, Stadium, Bentang Lebar Pendahuluan Meskipun demikian teori mengenai struktur ini Struktur kabel merupakan salah satu pertama kali dikembangkan tahun 1595, yaitu struktur furnicular, yaitu struktur yang sejak Fausto Veranzio menerbitkan jembatan hanya mendapatkan gaya tarik atau gaya gantung. tekan saja. Pada kasus struktur kabel dibangun jembatan rantai di Durham County, hanya gaya tarik saja yang bekerja. Inggris. Jembatan ini merupakan jembatan Struktur kabel telah digunakan sejak abad gantung pertama di Eropa. pertama SM di China pada jembatan yang

4 Penggunaan kabel pada gedung tidak begitu menggunakan rantai, kemudian sekitar cepat karena pada saat itu belum ada tahun 70 SM struktur kabel digunakan kebutuhan akan bentang yang sangat besar. sebagai Struktur atap amphitheatre Romawi. Selanjutnya paviliun pada pada tahun pameran 1941 Nijny- Kemudian di Eropa pada tahun 1218 Novgorod yang didesain oleh V. Shookhov struktur pada tahun 1896 dianggap sebagai awal rantai tergantung dibangun di Alpen, Swiss. pernah

5 mulanya aplikasi kabel pada gedung modern. *) Ir. (UNDIP), Staf Pengajar Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang 1 Vol. 5 No. 1 - Juni 2005 Struktur-struktur MODUL yang dibangun sebagai ISSN elemen struktur yang dapat besar. Kabel adalah berikutnya adalah paviliun Lokomotif membentangi jarak pada Chicago World s Fair pada tahun fleksibel karena ukurannya dari sisi kecil 1933 dan Livestock Judging Pavillion dibandingkan dengan panjangnya. Fleksibel yang dibangun di Raleigh North Carolina menunjukkan daya lengkung yang terbatas.

6 sekitar tahun Sejak itu banyak Karena tegangan-tegangan lengkung tidak dibangun gedung yang menggunakan sama, dapat diatasi oleh fleksibelnya kabel. struktur kabel. Beban-beban yang dipikul oleh batang-batang kabel tarik terbagi diantara kabel-kabel. Masingbanyak dipakai untuk menyelesaikan masing kabel memikul beban dengan tegangan kasus-kasus bangunan dengan bentang yang sama dan di bawah tegangan yang lebar. Salah satu contoh bangunan yang diperkenankan. banyak kabel Untuk dapat gambaran mengenai mekanisme adalah stadion yang mempunyai bentang kabel yang memikul beban vertikal, maka sangat lebar dan diharapkan elemen dijelaskan dengan gambar di bawah ini. Pada masa sekarang menggunakan struktur struktur

7 struktur yang ada tidak menghalangi penonton ke tengah lapangan. Untuk itu penyelesaian dengan struktur kabel merupakan pilihan yang tepat. Sampai saat ini sudah banyak stadion yang menggunakan struktur kabel 1. kabel dengan beban simetris dalam penyelesaian struktur atapnya. Salah satunya adalah 2. National Penunjang kabel diperlukan Athletics Stadium yang terletak di Bruce Australian Capital Territory. Pada gambar tersebut terlihat suatu kabel yang ujung-ujungnya dipegang kuat oleh angkur Tinjauan Teori pada Dasar-dasar Struktur Kabel ditengahnya. Karena beban P, kedua bagian Struktur kabel bekerja berdasarkan gaya kabel tertarik dan membentuk segitiga, setiap tarik, menggunakan sistem statis tertentu, bagian kabel memikul ½ P. dimana Σ M=0, ΣH=0, ΣV=0. pada sistem

8 Bentuk segitiga yang terbentuk oleh kabel ada struktur ciri khasnya pada lenturan, yaitu jarak vertikal dituntut sistem yang stabil tembok dan dibebani beban P dengan kabel yang tegang. antara landasan gantung sampai dengan titik Daya tarik tinggi dari baja dengan terendah pada kabel. Kabel tanpa lenturan tak efisiensi tarik murni memungkinkan baja dapat memikul beban karena gaya tarik pada 2 Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia kabel yang mendatar tidak dapat mengadakan keseimbangan dengan gaya

9 1. atau beban vertikal. Gaya tarik arah Garis katenari pembebanan merata sepanjang kabel Garis pada pembebanan kedalam pada kedua landasan akibat 2. melenturnya kabel dapat dibagi dalam 3. Garis parabola hampir dua bagian yang sama horizontal merata karena pembebanan simetri. Bilamana 4. landasan perletakan berhimpitan dengan katenari Polygon yang funikuler tidak cukup kuat, maka kedua bagian kabel Apabila beban diperbanyak, maka kabel-kabel akan dengan berimpit menjadi satu.

10 Untuk garis-garis lurus karena tegang mengatasi hal itu perlu dipasang batang membentuk segi banyak. Bentuk segi banyak penunjang itu disebut dalam bahasa inggris: funicular mendatar antara kedua landasan. polygon dari bahasa latin: funis: tali dan dari Lenturan yang besar menambah panjang bahasa Yunani: poly: banyak dan gonia: sudut. kabel, tetapi tegangan menjadi lebih Kabel Sebagai Struktur Funicular rendah sehingga dapat dipakai kabel Secara alami bentuk funicular akan diperoleh dengan potongan lintang yang kecil. Sebaliknya apabila lenturannya kecil, a panjang kabel dapat berkurang, tetapi tegangan menjadi lebiha besar, jadi

11 diperlukan kabel dengan potongan lintang yang besar. Yang paling ekonomis adalah dengan mengambil lenturan dengan sudut 45. b 1 b a. Beban terpusat : kumpulan bentuk funicular untuk beban tipikal. Apabila tinggi struktur funicular berkurang, maka gaya dalam akan bertambah, dan begitu pula sebaliknya. b. Kumpulan beban terdistribusi secara horizontal. apabila kabel yang bebas berubah bentuk kita 2 bebani. Kabel yang berpenampang melintang konstan dan hanya memikul berat sendirinya akan mempunyai bentuk katenari. Kabel yang 3 memikul beban vertikal yang terdistribusi 4 secara horizontal di sepanjang kabel, seperti beban utama pada jembatan gantung yang 3 Vol. 5 No. 1 - Juni 2005 MODUL ISSN memikul dek horizontal, akan mempunyai kabel bentuk parabola. Kabel yang memikul parameter tersebut. Reaksi ujung mempunyai beban terpusat (dengan mengabaikan komponen vertikal dan horizontal yang harus bentuk sendirinya) ditahan oleh pondasi atau elemen struktural bentuk segmen-segmen

12 Kombinasi akan berbagai mempunyai garis lurus. beban akan juga bergantung pada parameterlainnya, misalnya batang tarik. memberikan bentuk kombinasi dimana Struktur Atap Kabel dan Penunjang beban terbesar akan memberikan bentuk Atap tarik sederhana terdiri atas kabel-kabel yang dominan. Bentuk pelengkung untuk yang digantung di atas kolom penunjang. beban yang sama merupakan kebalikan Kabel menahan lengkung dan diberi angkur sederhana pada landasan di atas tanah. Balok-balok atau dari bentuk yang telah

13 disebutkan di atas. pelat-pelat lurus ditempatkan di atap-atap Besar gaya yang timbul pada kabel menghubungkan kabel-kabel yang sejajar dan bergantung pada tinggi relatif bentuk dengan demikian terbentuklah atap dengan funicular lengkungan barrel yang terbalik. dibandingkan dengan panjangnya. Selain itu, besarnya juga Kesederhanaan dan murahnya biaya sistem bergantung pada lokasi dan besar beban jembatan gantung yang bekerja (lihat gambar di bawah). perhatian. Akan tetapi pelat-pelat lurus untuk atap menarik penghubung kabel beserta kabel-kabelnya berbobot ringan, sehingga atap mudah mengepak-ngepak seperti sayap (to flutter), terbalik melencong (to oscilate)

14 dan menggetar (vibration effect), apabila terkena angin kencangan. Untuk mengatasi hal itu, maka bahan atap harus diambil yang agak berat atau kabel-kabel harus dibuat stabil dengan kabel sekunder atau kabelnya diberi pengaku. Struktur Kabel Tunggal Sistem Roda Sepeda (Single Layer System) Semakin tinggi kabel, berarti semakin Penutup kecil gaya yang akan timbul dalam prafabrikasi berbentuk baja yang didukung struktur, begitu pula sebaliknya. Gaya oleh kabel-kabel radial. Ujungnya ditekuk ke reaksi yang timbul pada ujung-ujung atas pada tulangan pelat. Supaya stabil, pelat- 4 atap terdiri dari pelat beton Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia pelat dibebani bata atau kantong-kantong berisi pasir sementara untuk memberi tarik tambahan pada kabel-kabel. Lubang-lubang di antara dua pelat sebagai cetakan diisi adukan beton. Struktur kabel Struktur kabel system double layer system double

15 Sistem kabel Bilamana beton mengering, atap menjadi pelat yang monolit dan merupakan bundaran. Jembatan gantung struktur kabel (double berbagai panjang yang masing-masing dapat disetel. Struktur kabel single layer dengan j Sistem satu kabel (single Efek Dinamis Angin terhadap Struktur Kabel Struktur kabel single Masalah kritis dalam desain Jadi atap beton yang melengkung ke setiap struktur bawah itu mendapat prategang dari kabelatap kabel, sehingga cukup kaku yang

16 menggunakan untuk kabel adalah efek menahan flutter effect. Struktur cable stayed Struktur Kabel Dua Ganda Sistem dinamis yang diakibatkan oleh Roda Sepeda (double layer system) angin. Apabila angin bertiup di atas atap, akan Sistem kabel ganda terdiri atas dua timbul gaya isap. Apabila besar isapan akibat susunan tidak angin ini melampaui beban mati struktur atap tetapi itu sendiri, maka permukaan atap akan mulai bersilangan. Kedua susunana kabel ini naik. Pada saat atap mulai naik dan bentuknya merupakan struktur utama dari atap, menjadi sangat berubah, gaya di atas atap akan susunan yang satu melengkung ke atas sangat berubah karena besar dan distribusi dan susunan yang lainnya melendut gaya angin pada suatu benda bergantung pada sebidang,

17 kabel yang tidak letaknya berpotongan kebawah. Kedua susunan kabel dijaga supaya tetap pada penunjang-penunjang oleh berubah, maka struktur fleksibel tersebut akan dengan berubah bentuk lagi sebagai respon terhadap tempatnya tekan bentuk benda tersebut. Karena gaya angin beban yang baru ini. Proses ini akan berulang 5 Vol. 5 No. 1 - Juni 2005 MODUL terus sehingga atap tidak mempunyai ISSN Builder (Leighton Contractors) bentuk tetap, dan akan bergetar (flutter) selama ada gaya mencegahnya

18 dengan angin. Untuk menggunakan Fungsi : tempat pertandingan nasional dan internasional dan sebagai permukaan atap yang berat sehingga markas tim Canberra Raiders ARL. flutter dapat dicegah oleh beban matinya Tahun : 1977 atau dengan menggunakan sistem kabel Lokasi : Bruce, Australian Capital menyilang (stayed cable). Territory Tipe : Stadion Bentuk : Plan (denah): atap panjang Studi Kasus Kasus yang kami ambil adalah penggunaan struktur kabel pada sebuah

19 112m, lebar 20m,denah berbentuk segiempat. stadion olahraga. Tinggi sampai atap: m Modul dasar atap : rectangular steel frame, with concrete topping Modul : 14 Lantai : sq m Material : baja Tipe struktur atap : tipe cable suspended steel framed roof deck Motif surface arrangement Struktur pendukung Rangka atap baja ditarik oleh kabel-kabel yang dikaitkan pada tiang penggantung dengan diameter kabel 36mm dan 52mm untuk kabel penarik di belakang. Pondasi Nama : National Athletics Stadium (Bruce Stadium) Tim proyek : : Pin jointed masts : rock tension anchors for the cables, piers to the main seating structure Dirancang untuk menjadi bagian dari Institut Arsitek (Philip Cox, Taylor and Partners) Olahraga Australia. Diginakan sebagai tempat Sipil (Bond James and Laron) pelaksanaan kompetisi olahraga nasional dan Service engineers (Julius Poole and internasional. Secara konsep, struktur utama

20 Gibson) dirancang khusus dalam penampilannya dan 6 Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia dapat terlihat jelas dari jarak yang jauh. oleh tiang-tiang baja runcing yang memberi Bangunan dampak visual pada bangunan. Hal ini juga utama didesain untuk menampung 6000 tempat duduk yang diperlukan untuk memberikan pandangan terlindungi. bebas kolom bagi para penonton. Struktur diletakkan seperti pada atap yang memiliki perlindungan maksimal dari angin yang sangat kuat di area. Analisa Kabel Struktur Kabel struktur mendukung atap seluas 112x20 m. Terdapat 5 tiang struktur disepanjang atap. Tiang Sitepl ini dihubungkan dengan

21 tiga penggantung ke balok atap dan kolom baja yang runcing. Tiap kabel mendukung 650 titik beban pada atap. Atap kabel berdiameter 36 mm, kabel penggantung belakang berdiameter 52 mm yang dibuat dari 37x7mm kabel. Terdapat 2 penggantung belakang untuk setiap tiang struktur penggantung dan 9 kabel yang mendukung atap. Tiang-tiang digantung pada kaki tiang ke kolom yang dikaitkan di dinding belakang Tampak bangunan dari tiang, dengan demikian memungkinkan tiang untuk diputar dalam, sesuai bidang perpanjangan dari tempat berdirinya. Fasilitas bagi atlet terletak pada struktur Balok baja persegi kosong (tidak masif) yang dasar dari atap, memberi hubungan membentuk atap dipasang pada ujung rangka langsung ke arena. Fasilitas lainnya beton dari tempat duduk. Slab beton 100mm seperti toko perlengkapan, restoran dan kemudian diberi dek metal yang telah dibuat bar, serta fasilitas perawatan juga terdapat menjadi rangka atap dan bersifat permanen. Ini pada dasar tersebut. Tempat duduk kemudian menjadi beban mati untuk menjadi

22 diatasnya penahan pada saat angin kencang. Sementara memungkinkan seluruh penonton untuk mendapatkan pandangan penuh pada semua kegiatan. Atap tergantung pada kabel yang didukung 7 Hubungan tiang penggantung, kolom dan rangka atap Vol. 5 No. 1 - Juni 2005 itu, tiang MODUL dimiringkan ke depan, ISSN dua ujungnya untuk memungkinkan terjadinya kemudian kabel penggantung belakang rotasi perpendicular pada penyangganya. dipasang pada kepala tiang

23 yang Roof Frame (rangka atap) kemudian dikembalikan pada posisi Rangka atap terdiri dari balok baja utama yang akhirnya, memungkinkan ujung yang membentang sekitar 20m dihubungkan dengan lebih rendah dari kabel penggantung tiang dan kolom-kolom. Balok utama ini belakang untuk dihubungkan pada angkur membentuk bagian pada kerangka atap baja di tanah. Kabel penggantung belakang yang menyangga dek metal yang mendukung kemudian secara beton penutup atas. Penetrasi yang menembus berpasangan yang menyebabkan atap beton penutup atas memungkinkan terjadinya kabel dapat memikul beban. hubungan pada rangka atap baja supaya kabel Hinged Masts (tiang penggantung) yang tegang dapat menggantung atap. Tepi ditegangkan atap

24 dijepit pada struktur beton untuk mengatasi gaya lateral dan gaya keatas. Beton tegak di tepi atap mengurangi kibaran atap. Tension Cables (kabel tegang) Kabel atap terdiri dari 19 X 7 mm Alir pembebanan gaya kawat yang Panjang tiang penggantung 16 m dari menyusun kabel ujung kepala hingga 3 way pin joint. Ini berdiameter 36 mm. adalah Terdapat baja runcing fabrikasi yang 9 kabel menjadi satu dengan cast element pada atap untuk tiap tiang ujungnya yang memungkinkan hubungan

25 penyangga kabel. Terdapat 5 tiang yang masingmasing diletakkan pada bagian belakang penyangga, kemudian dimiringkan Angkur batu atap yang diseimbangkan dengan dua kabel penggantung belakang yang diangkurkan ke dengan sudut 60º agar stabil. tanah. Kabel penggantung belakang disusun Tapered Columns (kolom runcing) oleh kawat 37 X 7 mm, yang membentuk Kolom-kolom runcing membentuk satu kabel berdiameter 52 mm. Ini dapat memikul bagian dari 3 struktur baja utama. Kalombeban hingga kn. Kabel penyangga kolom ini bervariasi menurut ukuran belakang dihubungkan ke angkur batu melalui panjangnya mulai dari 16m hingga 20m, cetakan yang mempunyai lubang runcing dan tergantung pada posisi peletakan pada mengandung epoksi, serbuk besi (zinc dust), strukturnya. Kolom ini dihubungkan pada dan bola pemikul (ball bearings).

26 8 Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia Yang kedua adalah gaya tarik pada atap dan Structural Action (Aksi Struktur) resultan komponen tekanan angin horisontal yang dihasilkan oleh beban angin tidak simetris. Hal ini sebagian besar dinetralkan oleh ikatan eksternal dan dinding penopang. Tiang penopang tepi menjadi subjek efek fleksural saat menyalurkan beban-beban tersebut ke titik-titik pendukung, disebabkan oleh gaya tekan dan daya regang pada bagianbagiannya. Diagrid juga akan membantu penyaluran beban ke pendukung dengan Beban lateral pada arah transversal mengembangkan daya tegang dan gaya regang disebabkan oleh dua efek. Yang pertama pada bagian-bagiannya. adalah beban terpusat yang disalurkan dari sistem struktur sekunder untuk Beban lateral pada arah longitudinal dinding, yang akan menjadi bentuk beban disebabkan oleh dua efek yang serupa dengan terpusat pada tepi timur dan barat dari yang terjadi pada arah transversal. Bebandiagrid yang terbentuk pada setiap 12,6 beban dibebankan secara singkat pada diagrid, m.

27 yang kemudian disalurkan pada dinding penopang melalui tiang penopang tepi dan ikatan internal. Bagian-bagian diagrid akan mengembangkan gaya tekan dan gaya regang dalam menahan dan menyalurkan bebanbeban. Satu perangkat ikatan internal akan menjadi tegang untuk setiap beban lateral. Kesimpulan Struktur kabel sangat cocok digunakan pada atap stadion. Struktur kabel tidak membutuhkan kolom-kolom yang besar untuk menyalurkan Denah penonton beban, ke arena sehingga pandangan pertandingan tidak terganggu. Selain itu penggunaan struktur kabel pada atap stadion dapat menambah nilai estetis bangunan. 9 Vol. 5 No. 1 - Juni 2005 MODUL Struktur kabel sebenarnya bisa digunakan ISSN Rafika Aditama. Bandung.

28 di Indonesia, namun sampai saat ini belum dijumpai penggunaan struktur kabel pada atap stadion. Daftar Pustaka 1. Frick, Heinz.1998.Sistem bentuk struktur bangunan.kanisius.yogyakarta. 10 Schodek, Daniel L Struktur. PT. 3. www. national_athletics_stadium. com

29