STRUKTUR KABEL PADA NATIONAL ATHLETICS STADIUM BRUCE, AUSTRALIA

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

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

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 0853 2877

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.

sekitar tahun 1950. 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. Masing-

banyak 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

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

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


kabel

yang

mendatar

tidak

dapat

mengadakan keseimbangan dengan gaya

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.

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

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 0853 2877

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

Kombinasi

akan

berbagai

mempunyai garis

lurus.

beban

akan

juga

bergantung

pada

parameter-

lainnya, 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

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)

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


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

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 kabel-

atap

kabel,

sehingga

cukup

kaku

yang

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,

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 0853 2877

Builder (Leighton Contractors)

bentuk tetap, dan akan bergetar (flutter) selama

ada

gaya

mencegahnya

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

112m, lebar 20m ,denah berbentuk segiempat.

stadion olahraga.

Tinggi sampai atap: 16-20 m Modul dasar atap : rectangular steel frame, with concrete topping Modul : 14 Lantai : 11.400 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

Gibson)

dirancang khusus dalam penampilannya dan

6


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

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

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 0853 2877

dua ujungnya untuk memungkinkan terjadinya

kemudian kabel penggantung belakang

rotasi perpendicular pada penyangganya.

dipasang

pada

kepala

tiang

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

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

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. Kalom-

beban hingga 600-700 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).

8


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. Beban-

diagrid yang terbentuk pada setiap 12,6

beban dibebankan secara singkat pada diagrid,

m.

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 0853 2877

2.

Rafika Aditama. Bandung.

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. 1998. Struktur. PT.

3.

www. national_athletics_stadium . com

STRUKTUR KABEL PADA NATIONAL ATHLETICS STADIUM BRUCE, AUSTRALIA

Recommend Documents