STRUKTUR KABEL
ABSTRAK: Kabel sebagai material konstruksi sudah dikenal sejak jaman Mesir kuno. Pada saat itu kabel dibuat dari serat alami. Pada abad pertengahan Leonardo da Vinci (1452 – 1519) sudah membuat sketsa gambar konstruksi jembatan dengan sistem kabel-kabel penahan girder jembatan. Sejak akhir abad ke-19, mulai digunakan kabel-kabel dari bahan metal besi/baja, di mana penggunaannya masih terbatas untuk konstruksi jembatan berbentang lebar. Tetapi kini para arsitek pun dapat menggunakan struktur kabel untuk menciptakan bangunan dengan ruangan dalam yang luas, dengan kesan ringan, anggun, dan transparan. Makalah ini
membahas beberapa aspek yang penting pada struktur kabel dari segi teknologi dan desain.
Pendahuluan:
Berkembangnya penggunaan kabel baja sebagai bahan struktur pada berbagai jenis bangunan, dari konstruksi jembatan ke konstruksi gedung sebagai penutup atap stadion olah raga, ruang pertemuan, ruang pameran, dan lain-lain, memerlukan tahapan konstruksi yang sangat rinci. Dukungan tenaga spesialis, yang menguasai know – how struktur kabel, amat diperlukan untuk menjamin tercapainya performance dan keunikan bentuk bangunan. Diawali dengan konstruksi stadion untuk pesta olah raga olimpiade di Munich (Jerman) tahun 1972, para arsitek dan insinyur telah melakukan inovasi dan penelitian di bidang engineering dan manufacture struktur kabel dengan berbagai variasi bentuknya. Dengan struktur kabel, arsitek dapat menciptakan ruang dalam yang sangat luas tanpa kolom, dengan massa bangunan yang sangat ringan dan transparan. Keuntungan struktur kabel terletak pada fleksibilitas pemakaian dan pra-pabrikasi pembuatannya, sehingga siap untuk dipasang di tempat konstruksi dan dapat dikerjakan dalam waktu yang singkat. Beberapa aspek penting untuk proses pembangunan struktur kabel meliputi hal-hal sebagai berikut :
• Form finding, bentuk geometri struktur kabel
• Hitungan dan sistem pemberian gaya prategang
• Penentuan tipe dan jenis bahan kabel
• Penentuan panjang terpotong kabel dengan tepat
Teknik prategang akan lebih efektif bila digunakan pada jaringan kabel untuk atap bangunan yang dirancang sebagai geometri ruang (3D) yang mempunyai bentuk lengkung ganda yang saling berlawanan (anti klastis) atau bentuk pelana , di mana kedua kabel yang saling bersilangan tersebut mempunyai pusat lengkung berlawanan dengan posisi di atas dan di bawah (Gambar 3). Dengan demikian gaya prategang pada kedua kabel tersebut, akan saling menstabilkan diri pada saat memikul beban luar.
Gambar 3. Jaringan Kabel dengan Prategang Bentuk
Lengkung Ganda Anti-klastis atau Pelana (Schlaich dan
Wagner 1992)
Bila seluruh sistem jaringan kabel tersebut diberi gaya prategang, maka jaringan kabel mampu memikul berbagai kombinasi pembebanan luar. Besarnya gaya prategang yang diberikan, harus diberikan sedemikian besarnya sehingga kita dapat menghindari adanya kabel dalam keadaan tanpa tegangan tarik (pasif). Hal ini untuk menghindari terjadinya penurunan kekakuan struktur, yang menyebabkan membesarnya deformasi. Transfer gaya prategang pada jaringan kabel,
dilakukan dengan memasang kabel utama pada tepi jaringan, di mana kabel utamanya harus dipasang dengan bentuk lengkung. Dengan cara menarik kabel utama ini, maka gaya prategang akan ditransfer pada seluruh jaringan kabel
Gambar 4. Prinsip transfer gaya prategang dari kabel tepi ke
jaringan kabel (Holgates 1997)
Gambar 6. Tampak Isometri dari Atap Stadion, Hasil Form
Finding dengan Bantuan Komputer (Holgates, 1997)
Sedangkan jenis bahan yang dipakai pada proses form finding disesuaikan dengan jenis struktur yang akan dihasilkan. Pada awal perkembangannya, untuk struktur kabel dan struktur membran, Frei Oto menggunakan air sabun dalam proses form finding. Untuk segi praktisnya dapat pula digunakan kain kasa nilon.
Detail Dan Sistem Pengakhiran Kabel
Struktur kabel 3D (ruang) membagi pembebanannya melalui elemen tarik seperti halnya pada sistem
rangka batang, dimana resultan gayanya bisa bertemu pada satu titik ataupun dari titik pertemuan ini garis resultan gayanya harus berubah atau berbelok. Yang penting untuk diperhatikan, adalah bahwa pada perancangan struktur kabel, untuk semua kombinasi pembebanan seluruh kabel berada dalam keadaan tarik.
Gambar 7. Berbagai Bentuk Simpul untuk Persilangan Kabel
(Schulitz et al. 1999)
Gambar 9. Konstruksi Simpul 3D Pertemuan Kabel Utama
(Holgates 1997)
Gambar 8.Konstruksi untuk Dudukan Lintasan Pembelokan
Kabel Utama (Holgates 1997)
TIPE STRUKTUR KABEL SUPPOTR
Kabel sesuai dengan keperluannya, terdiri dari berbagai macam tipe. Menurut standard DIN 18 800 semua kabel yang digunakan untuk struktur bangunan dikategorikan sebagai high tensile members. Secara umum kabel-kabel tersebut mempunyai kekuatan rencana yang lebih tinggi dari pada batang tarik baja, sehingga dengan luas penampang yang sama dapat memikul beban lebih besar. Tetapi modulus elastisitas kabel adalah antara E = 155.000 N/mm2 sampai E = 165.000 N/mm2, jelas lebih rendah dari pada modulus elastisitas yang dipakai untuk batang tarik baja (E = 210.000 N/mm2).
Ada pula kabel yang mempunyai lapisan krom dan nikel, agar bersifat tahan terhadap karat. Untuk keperluan konstruksi bangunan, dikenal 3 tipe penampang kabel, yaitu spiral strands, full locked coil cables dan structural wire ropes (Gambar 10).
Gambar 10. Berbagai Tipe Kabel Konstruksi
(spiral strands, full locked coil cables dan structural ropes)
berikut adalah contoh bangunan yang menggunakan struktur kabel
Struktur kabel suspend
Berikut adalah desain pembangunan stadion
Tiga puluh dua pekerja adalah stationed di keranjang pada dasar di tempatkan tekanan untuk mengoperasikan dongkrak pada tensioning garis sudut-menyudut dua orang-orang di masing-masing sebesar 16 kabel punggung bukit. Pekerja ini yang harus menuntut tegangan pada persesuaian untuk menuju simpai ke posisi sempurna.
Ini adalah yang lapisan pertama yang di rancang pada empat sistem lapisan lainnya. Mengawali dari cincin tegangan, lapisan dibentangkan dari satu alat penggulung ke posisi yang sangat sempurna. Satu kali membentangkan pekerja dituntut cetakan dengan satu buah baja tahan-karat. Selain itu lapisan luar disertakan juga tiga panel lampiran (lapisan ini dibuat dari di dalam.) Akhirnya Dengan empat lapisan pabrik ptersebut kabel lembah dipererat ke penekanan awal.
Satu lagi pecahan struktur tegangan tulen yang menggunakan struktur kabel . Struktur ini menggunakan bahan yang kuat dalam tegasan tegang seperti keluli dan ahlinya mengalami tegangan tulen. Struktur kabel selalunya digunakan bersama sistem struktur yang lain sebagai gabungan untuk mendapatkan suatu sistem yang baik.
Terdapat beberapa sistem lain dimana ia adalah kombinasi antara sistem yang disebutkan diatas. Suatu bentuk kubah boleh direka daripada kerangka keluli dan ditutup dengan kulit kain (struktur permukaan tegang ) daripada plastik berserat . Interaksi daya dalam sebuah struktur sedemikian lebih rumit untuk dianalisa dan kadangkala memerlukan bantunan komputer.
The Gottlieb-Daimler Stadium roof at Stuttgart
Atap kaca penutup Museum Sejarah Hamburg
