Download - Struktur Kabel Dan Jaring
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
STRUKTUR KABEL DAN JARING
Setelah ditemukan kabel baja tegangan tinggi sebagai gantungan pada
konstruksi jembatan yaitu Struktur Kabel Dua Dimensi (letak kabel pada bidag
datar), selanjutnya berkembang menjadi strukur Atap Gantung Ruang. Penutupnya
adalah (membran) bahan ringan, kuat, tahan cuaca, diantaranya fiberglass, acrilyc
dsb yang dipasang di antasa jala-jala (jarring) dari kabel mutu tinggi.
Oleh karena itu sifat struktur kabel dikenal dengan bentuknya yang tidak
kaku, dan penggunaan material yang lentur, dapat dibentuk dengan cara tertentu
dan terkunci oleh ujung yang dimatikan. Pada pembentukannya memanfaatkan
fungsi bentuk ,aterialnya yang pada ujung tertentu dapat dikunci setelah terlebih
dahulu diberi gaya tarik sehingga penggunaannya dapat menopang dirinya sendiri
dan dapat membentuk bentang ruang yang luas pada penggunaan kolom tengah.
Karena sifat dari kabel yang tidak kaku itu tidak dapat mendukung beban
tekan (tekuk), tetapi kuat menahan gaya tarik saja, mak struktur kabel pada
prinsipnya adalah mengusahakan pada kabel tersebut hanya bekerja gaya tarik
saja. Struktur kabel melimpahkan gaya-gaya tarik pada kabel-kabel, sedang gaya-
gaya tekan disalurkan kepada komponen pendukung lainnya (tiang atau balok).
Pada system struktur kabel, jelas tidak hanya kabelnya saja yang
berpengaruh, tetapi ada bebarapa komponen lainnya. Stuktur kebel ini mempunyai
komponen-komponen utama seperti;
1. Tali baja
2. Joint kabel dan membrane (cladding)
3. Selaput/tenda (membrane)
4. Balok pengaku (compression ring dan tension ring)
5. Tumpuan/kolom dan penambat (angkur)
Fenomena struktur tarik yang luar biasa adalah besaran system structural
bebas dari bbesaran bentang. Karena itu kabel adalah komponen struktur yang
sangat ekonomis untuk menutup permukaan yang luas. Keringanan kabel sangat
mengurangi beban sendiri sebuah konstruksi, untuk bentang yang meliputi ratusan
STRUKTUR KABEL DAN JARING
1
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
meter, struktur kabel mengungguli semua system lain karena daya tahannya besar
terhadap gaya tarik. Kabel sangat fleksibel karena diameter sangat lebih kecil dari
panjangnya, sifat fleksibel ini menunjukan daya lengkung (deformasi) yang
terbatas sesuai dimansi kabel itu sendiri. Konstruksi semacam ini sering disebut
sebagai konstruksi minimum, kerena konstruksi ini meneruskan beban ruar dengan
deformasi minimum kepada penyangga.
Analogi dengan struktur kabel dan jaring adalah jarring laba-laba sebagai
contoh biomorfik yang merupakan permukaan bidang (dua dimensi) serta
mempunyai perubahan bentuk (deformasi) yang elastis. Sarang laba-laba yang
menjadi sumber informasi bagi struktur bangunan adalah jenis araneus
diademaitus dan jenis cytrophora citricola.
Jenis araneus mambuat jaringnya berkeliling pada jaringan radial secara
logarismis spoiral dan di titik pusat ada bulatan adalah untuk menggantingkan
jarring ke dahan pohon.
Jenis cytrophora membuat jaringnya berganda banyak (mega-web) dan
digantungkan secara berganda pula pada titik penahan
Jaringan Laba-laba jenis Cryphora citicola
Jaringan Laba-laba jenis Araneus Diadematus
Gambar 1. bentuk jaring laba-laba
STRUKTUR KABEL DAN JARING
2
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Perkembangan Struktur Kabel
Sejak zaman purba (3400SM), pelaut-perlaut memanfaatkan energi angin
melalui gabungan membrane regangan udara dan kabel-kabel yang digantung
pada tiang yang dinal sebagai layer. Bantuk layer menghasilkan gaya aerodinamis
dan perbedaan tekanan udara dari salah satu sisinya dan tiupan angina
menggerakan perahu tersebut.
Sangat sulit dijelaskan kapan pertama kali manusia membangun struktur
gantung (suspension struktur). Namun jembatan jembatan gantung dengan sifal
lentur dari bamboo dan rotan memberikan solusi ideal yang ditemukan pada
bangunan jembatan di pegunungan himalaya. Jembatan-jembatan yang
mengagungkan dari Naga dan Nung, suku bangsa dari perbatasan Tibet dan
Birma, menunjukan suatu prestasi yang sangat hebat sat itu.
Di Cina, tali dan rantai besi digunakan sebagai jembatan gantung.
Referensi awal sejak 90 SM jembatan gantung Kuanhsien di atas Sungai Min
(bentang 65 M) terdiri delan bentang dengan total panjang 350 m, menunjukan
gambaran pengaruh teknologi jembatan Cina menembus ke Eropa. Teknologi barat
dapat melampaui kehebatan yang dicapai oleh Cina dengan menemukan kabel
baja sebagai material utama jembatan gantung Marrimac River di Massachusets
(1809)
gambar 2. Perahu layar dan Jembatan Gantung
STRUKTUR KABEL DAN JARING
3
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Improvisasi dari kabel katanari (lengkung ke bawah) pada arsitektur
bangunan dipelopori oleh Bernard Lafaille dalam pameran bangunan Pavilon di
Zagreb Yugoslavia tahun 1935. Lafaille juga mengembangkan struktur tegangan
atap lembaran (sheet) metal. Oleh Mattew Nowiski dengan struktur kabel pada
State Fair Arena Raleinh di North Calotina, yang mamulai variasi bentuk baru
dengan bentuk denah melingkar dan penumpu (support) darei lengkung beton
tekan (1950)
Atap lengkung gemulai dari Hocky Ring dari Yele University 1956-1958,
versi bentuk balok penumpu. Balok dari lengkung parabola lurus di tengah
bangunan menggambarkan lunas sebuah kapal terbalik, tempat menggantung
kabel-kabel ke sisi bangunan.
Arsitektur moderen dengan tema baru dari Kenzo Tange, jelas pada atap
convention hall Shizouka, gymnasium yang indah pada olimpiade Tokyo 1964. atap
dari stadion renang mempunyai konfigirasi tidak simetris. Jarring kabel tersusun
seperti jari-jari lingkaran menggantung di sekeliling tiang penumpu.
Frei Otto, yang mempelopori pemngembangan beberapa tipe baru tenda
pre-stess dan jarring kabel prestres mendapatkan bahwa sangat banyak
kemungkinankonfigurasi dari metoda tiang (mats) penumpu internal maupun
eksternal. Struktur yang strabil dari jenis ini berdasarkan pada permukaan sadel
lengkung genda yang mana prepres dicapai oleh tegangan sel kabel secara
bersama-sama dengan permukaan lengkung lain. Ia membedakan tiga tipe
permukaan yaiutu bentuk sadel, berlipat dan rusuk lengkung, tiap bentuk dapat
digabung-gabung.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
4
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
gambar 3. Beberapa konfigurasi struktur kabel dan tiang (mats)
Usulan pertama jembatan kabel stayed dengan beberapa bentang telah
ditemukan oleh arsitek Prancis, Bernard Poyet (1742-1824) pada Tahun 1821. ia
mengusulkan suatu jembatan bersayap sari dari kabel yang menyebar dalam pola
kipas (angina), menggantung dan ditambatkan memusat di puncak tiang ke titik
panil pada gelagar dek jembatan.
Sejak diperkenalkannya jembatan cable stayed sungai, salah maupun
muara yang berhasil dibentanginya mencapai lebih dari 50 buah. Mulai dari
Danube Cana sepanjang 119 meter di Austria, sampai Rio Lerez di Spanyol yang
unik dengan dua buah sayap parabola-hiperbola. Pylon (tiang tinggi), yang
menjadi satu-satunya pusat penambat kabel berdaya rentang tinggi, seolah
mamacu menciptakan bantang jembatan sepanjang-panjangnya. Contoh tipikal
dari jembatan kabel stayed adalah Niaga Fall 1855 dan jembatan Brooklyn pada
1869-1883. keduanya karya James A Roebling (1806-1869) dan Albert Bride
London. Dibangun dengan system kabel ganda, untuk mencegah efek gaya
aerodinamis yang menyebabkan getaran (fluter).
STRUKTUR KABEL DAN JARING
5
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Selama delapan tahun (1929-1937), perkembangan luar biasa dalam
bentang jembatan yaitu 140 m untuk jembatan San Fransisco Golden Gate. Dan
pada tahun 1978 di bangun jembatan Brotonne di Normady, berupa struktur beton
dengan bentang 320 m. lainnya dengan jembatan Rande dengan struktur baja
sepanjang 400 m.
Kehadiran cable-stayed pertama di Indonesia pula menjadi kenyataan.
Jembatan yang tidak saja indah dari segi arsitektur sedang dibangun untuk
menghubungkan pulau Batam dan pulau sekitarnya.
Prinsip-prinsip struktur kabel
Hal penting dalam mempelejari struktur kabel ialah pengetahuan
mengenai kurva atau kumpulan segmen elemen garis lurus yang membentuk
furnicular untuk pembebanan yang diberikan (furnicular artinya tali ). Kabel pada
bangunan digunakan secara horizontal untuk mendukung beban vertical. Secara
alami bentuk furnicular akan diperoleh apabila kabel yang dibebani melengkung
kebawah, seperti balok, adalah petunjuk bagaimana ia mengalami tegangan. Kabel
yang dibebani mengambil bentuk-bentuk geomet ri seperti polygon, parabola,
elips, atau melingkar.
Untuk mendapatkan gambaran mekanisme kabel, khususnya beban-beban
yang beerja secara vertical dapat dijelaskan seperti gambar -5. andaikan seutas
kabel lentur yang kedua ujungnya dipegang kuat oleh angkur pada tembok,
kemudian kabel tersebut diberi beban P secara vertical ditengahnya. Karena beban
P kedua ujungnya tertarik dan membentuk segitiga, tiap bagian kabel memikul ½P
.Selain tiu gaya tarik arah kedalam pada kedua landasan akibat melenturnya kabel
dapat dibagi dalam dua bagian yang sama karena adanya pembebanan simetris.
Bentuk segitiga yang terbentuk karena adanya penurunan yaitu jarak
vertical antara titik terendah dari klabel dengan garis ketinggian titik tumpuan (f),
gaya tarik ini dapat diurai menjadi dua komponen yaitu gaya vertical yang
beasarnya ½ berat beban dan gaya horizontal yang arahnya kedalam.
Optimasi struktur kabel tergantung pada hubungan penuruna terhadap
bentangan. Bila penurunan kecil, kabel harus lebih pendek panjangya tetapi lebih
STRUKTUR KABEL DAN JARING
6
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
besar potongan melintang ( diameter ) untukmemperoleh kekuatan lebih. Bila
penurunan besar, kabel dapat lebih panjang tetapi lebih kecil potongan
melintangnya karena tidak perlu sekuat semula. Agr dapat mendapatkan lenturan
yang ekonomis untuk memikul bebban terbesarsecar proporsional, penurunan
harus setengah jarak antara tumpuan, membentuk sudut 45 derajat antara kabel
dan garis horizontal.
gambar 5. Geometri kabel dengan beban ditengahnya
Bila sepanjang kabel dibebani merata, maka akan mengambil bentuk
melengkung yang disebut katanari (gambar -6) yang kira-kira serupa dengan biloa
memegang seutas rantai antara kedua tangan dan membiarkannya mengambil
penurunan seccara wajar. Penurunan optimum bagi katenary dalam hubungan
terhadap beban dan material kabel adalah kira-kira 1/3 jarak antara tumpuan atau
3/10 dari bentangan.
gambar 6. Geometri kabel yang dibebani merata
STRUKTUR KABEL DAN JARING
7
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Efek Angin
Masalah kritis dalam desain struktur atap yang menggunakan kabel adalah
efek dinamis yang diakibatkan oleh angin. Apabila angina bertiup diatas atap, akan
timbul gaya isap. Dan bila besar beban isap akibat angina ini melampaui beban
mati struktur atap itu sendiri, maka permukaan atp mulai naik. Pada saat atap
mulai naik dan bentuknya menjadi sangat berubah, gaya diatas atap akan berubah
karena besar dan distribusi gaya angina pada suatu benda bergantung pada
bentuk benda tersebut. Karena gaya angin berubah, maka struktur fleksibel
tersebut akan berubah bentuk lagi sebagai rerspon terhadap beba baru ini. Proses
ini akan berulang terus, sebagai akibatnya atapa tidak dapat mempunyai bentuk
tetap, dan akan bergetar (flutter) selama ada gaya angin.
gambar 7. efek dinamis angin pada struktur atap fleksibel
Kelebihan terhadap keringanan struktur kabel tarik menimbulkan banyak
kesulitan. Mereka harus diangkur kebawah daripada dipikul keatas. Masalahnya
adalah bagaimana membangun struktur yang tidak fleksibel dengan menggunakan
material fleksibel. Material tanpa kekauan ini harus dibuat dalam mempertahankan
bentuknya dibawah kondisi pembebanan yang mempengaruhi bangunan.
Beberapa cara untuk mencegah efek flutter seperti berikut
STRUKTUR KABEL DAN JARING
8
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
A) Beban mati pada struktur
dijadikan sedemikian besarnya
sehingga dapat mengatasi gaya isao
maksimum yang mungkin terjadi
akibat angin. Hal ini sekaligus
mencegah terjadinya resonansi
b) Stayed cable pada kabel dilakukan
pratension
d) Struktur kabel dan pelengkung
kabel ditarik awal pretensioned) c) Kabel menyilang dengan
kelengkungan sebaliknya kebel pada
mulanya ditarik awal. Beban vertikal
menyebabkan gaya tarik pada kabel
atas bertambah dan pada kabel
bawah berkurang.
gambar 8. Mencegah flutter pada struktur atap fleksibel yang diakibatkan oleh efek dinamik angin
STRUKTUR KABEL DAN JARING
9
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
a. permukaan atap yang berat, sehingga memperbesar gaya tarik kabel
(gambar -8a).
b. dengan kabel menyilang pada struktur kabel stayed. Memberiikan kabel
guy sebagai angker poada titik-titik tertentu untuk mengikat struktur
ketanah (gambar -8b).
c. dengan jarring kabel berlengkungan ganda yaitu kabel menyilang saling
menyeimbangkan dengan pada tiap potongan memanjang lengkungan
harus konveeks dan konkaf pada potongan tegak lurusnya ( menyrupai
bentuk sebuah pelana). Kabel yang utama (konveaks) mencegah
pergerakkan kabel sekunder, yang melakukan pratekan dan menarik
kebawah lapisan yang tergantung, sehingga menstabilkan struktur (gambar
-8c).
d. deangan system kabel ganda yaitu dua kabel yang lengkungannya
berlawanan terletak pada satu bidang vertical (gambar-9). Apabila susunan
yang terlihat poada gambar -9b digunakan, makas susunan itu akan
berperilaku sebagai rangka batang dalam hal elemen strukktur cenderung
mengalami tarik. Karena kedua kabel tengah mengalami pratarik, maka
kecenderungan tersebut mengurangi gaya poada kabel atas dan
menambah gaya tarik pada kabel bawah. Struktur yang terlihat pada
gambar -9a, berperilaku berbeda apabila dibebanio dalam hal kabel atas
yang diberi pratarik mengalami gaya tarik tambahan sementara pratarik
pada kabel bawah berkurang.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
10
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
gambar 9 . sistem kabel rangkap untuk mencegah getaran akibat efek angin
Stabilitasi melalui balok-balok
melintang (transversal), yang
dilakukan ke tanah
Stabilisasi kabel melintang dengan
lengkung berlawanan
STRUKTUR KABEL DAN JARING
11
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Gambar 10. sistem pratarik pada kabel stabilisasi menyilang
STRUKTUR KABEL DAN JARING
12
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
gambar 11. Penyetabilan struktur dengan berat atap
Gambar -12. penyetabilan dengan kabel grid menyilang dengan lengkungan
berlawanan.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
13
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Sistem prategang dengan kabel stabilisasi menyilang, kemungkinan
kestabilan dari atap gantungan sederhana menuju kabel jarring dengan
lengkungan kabel berlawanan
Penyetabilan pada kabel ganda dapat dibedakan sebagai berikut
(perhatikan pula gambar 9) :
a. kabel stabilisasi dibawah kabel gantung (primer)
b. kabel stabilisasi diatas kabel gantung
c. kabel stabilisasi sebagian diatas dan sebagian dibawah kabel gantung.
Kabel stabilisasi di atas kebel gantung
Gambar -13. Penyetabilan kabel ganda. Kabel penggantung dan kabel stabilisasi
dalam satu bidang.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
14
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Gambar -15. atap pratekan dengan membran lipat.
Elemen Penumpu
Selain kabel atap actual, elemen struktur lain (tiang, penguat kabel, dan
sebagainya ) diperlukan untuk membentuk struktur gedung. Elemen-elemen
tersebut pada umunya memikul kabel dan merupakan sarana untuk meneruskan
gaya vertical dan horizontal ketanah. Desain elemen-elemen itu sama rumitnya
dengan desain kabel.
Pada desain elemen penumpu, kita dapat menggunakan pondasi yang
langsung menyerap reaksi horizontal atau dengan menggunakan batang tambahan
yang memikul gaya tersebut. Meskipuon desain pondasi yang dapat menyerap
gaya vertical dan horizontal merupakan masalah yang tidak mudah, hal ini dapat
saja dilakukan, bergantung pada kondisi tanah dan kondisi pondasi lainnya.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
15
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Beberapa jenis elemen penumpu yang ditemukan pada gedung yang
menggunakan kabel. Pada gambar -15a memperlihatkan ;kabel yang ditumpu oleh
pier pada ujung-ujungnya. Dalam hal seluruh gaya-gaya horizontal kabel harus
ditahan oleh pier vertical yang berfungsi sebagai balo kantilever. Karena adanya
gaya horizontal yang besar itu akan timbul momen lentur dan pier sehingga pier
harus dibuat sedemikian rupa besarnya agar dapat memikul lentur itu. Pondasi pier
juga harus didesain untuk menahan momen guling. Penggunaan elemen penumpu
demikian pada dasarnya ekonomis untuk kabel yang dibebani ti8dak terlalu besar
dan mempunyai bentang tidak terlalu besar.
Pada gambar -15b memperlihatkan kabeal yang ditumpu oleh guyed
mats (system penumpu berupa kabeal dan tiang). Apabila mats berarah vertical,
maka gayaa horizontal dipikul oleh kabel guy. Yang mereskan gaya itu ketanah.
Mats (tiang) tiu sendiri memikul gaya aksial tekan. Tidak ada momen lentur yang
terjadi. Tiang tiuy dirancang sebagai kolom yang memikul jumlah komponen gaya
vertical dari kabel utama dan kabel penguat (guy). Karena pondasi tiang (mats)
hanya memikulo beban vertical, desain dan pelaksanaannya lebih mudah. Akan
tetapi, desain pondasi untuk kabel guy lebih rumit karena harus memikul gaya
lateral dan juga gaya uplift (vertical ).
Cara yang lain pada gambar -15c , dimana mats (tiang) mempunyai arah
miring, bukan vertical. Pada kasus ini sebagian gaya horizontal dipikul oleh tiang
miring, dan sisanya dipikul oleh kabel guy. Dengan demikian gaya aksial tekan
pada mats menjadi bertambah sehingga ukurannya bertambah. Sebaliknya, ada
kemiringan mats mengurangi gaya pada kabel guy, dan juga memudahkan desain
pondasi untuk guy.
Penentuan sag pada kabel merupakan variable penting karena panjang
pier maupun mats berhubungan langsung dengan nilai itu. Sag semakin tinggi
berarti elemen penumpu semakin penting. Sag yang mempunyai perbandingan
tinggi : bentang lebih kecil daripada sepertiga biasanya memberikan hasil yang
optimum. Perbandingan sag : bentang sekitar 1 : 8 sampai 1 : 10 sering
digunakan.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
16
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Sag semakin tinggi berarti elemen penumpu semakin penting. Sag yang
mempunyai perbandingan tinggi : bentang lebih kecil daripada sepertiga biasanya
memberikan hasil yang optimum. Perbandingan sag : bentang sekitar 1 : 8 sampai
1: 10 sering digunakan.
A) Tumpuan pier. Pier vertikal yang menumpu ujung-ujung kabel mengalami gaya aksial teknyang berasal dari komponen vertikal reaksi kebeldan mengalami momen lentur yang berasal dari komponen horizontal reaksi kebel. Sistem ini hanya baik untuk kebel yang mempunyai bentang relatif pendek.
Semakin besar L atau tinggi H semakin besar pula pier yang diperlukan
Sistem gaya dasar. Perhatikan bahwa pondasinya harus mempu mencegah terjadinya guling pada pier
b) Tumpuan guyed mast komponen horizontal gaya ujung kabel diserap oleh guy diagonal untuk selanjutnya diteruskan ke tanah. Masts (tiang) vertikal hanya mengalami gaya aksial tekan. Sistem ini baik untuk kabel berbentang panjang
Diagram benda bebas pada puncak tiang
Apabila kemiringan kabel guy berubah seperti tergambar. Gaya-gaya pada kabel guy akan bertambah. Gaya pada tiang juga membesar
Sistem gaya dasar. Tiang memikul gaya aksial. Fondasi kabel guy harus mencegah terjadinya gelincir dan lepas ke atas pada kabel guy
c) Guyed masts miring memiringkan tiang akan menyebabkan sebagian gaya ujung kabel dipikul oleh tiang sehingga gaya yang dipikul oleh kabel guy berkurang. Sistem ini baik untuk kabel bebentang panjang
STRUKTUR KABEL DAN JARING
17
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Diagram benda bebas puncak tiang Sistem gaya dasar masist memikul gaya ke bawah.
Pondari kabel guy harus mencegah gelincir dan lepas (keatas) pada guy
Gambar -14. Berbagai jenis system penumpu kabel.
Material Struktur Kabel
Struktur kabel gantung pada pokoknya terdiri atas tiga bagian utama yaitu
: struktur penumpu (supporting structures), penutup atap (membran ), kabel
penggantung dan bagian-bagian konstruksi (fittings).
a. Elemen penumpu ( supporting structures )
Pada mulanya struktur penumpu yang digunakan adalah kolom-kolom atau
tiang-tiang yang berfungsi sebagai salah satu tumpuan struktur atap dan
sebagai tempat penjangkaran kabel-kabel. Dengan semakin berkembangya
ilmu pengetahuan struktur penumpu, maka tidak terbatas hanya tiang-
tiang/kolom-kolom sebagian penahan akakn tetapi berkembang denga
adanya fariasi bentuk baru, misalnya penggunaan lengkung beton tertekan
gedung Hocky Rink dan gedung Arena Raleigh. Selain tiu dapat juga
digunakan material bajaj.
b. Bahan penutup atap
Material yang umum digunakan pada penutupatp ini merupakan material
ringan, kuat dan tahan terhadap cuaca misalnya fiberglass, acrylic, pelat-
pelat metal. Kekurangan dari material ini adalah adalah tidak terhadap
STRUKTUR KABEL DAN JARING
18
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
gaya-gaya tekan, lentur dan geser sehingga penggunaanya dihindari
adanya pengaruh-pengaruh tersebut.
Dari sudut pandang structural, membra dapat dikelompokkan menurut
sifatnya yaitu membrane isotrop dan anisotrop (gambar 15). Bahan anyam
(woven fabrics) dianggap sebagai membrane anisotrop karena
memmpunyai sifat yang berbeda dalam arh pengisian dan penutupan
bahan. Bahan ini terdiridari susunan benang dianyam menyilang, dimana
benangnya terbentuk dengan cara memmelintir beberapa filament menjadi
satu dan kemuian dianyam menjadi kain dengan menggunakan salah satu
pola yang dimungkinkan.
Benang-benang dimasukkan kedalam alat tenun pada arah memanjang
disebut benang penutup (warp yarn ) dan yang menyilang disebut benang
pengisi menterupoai pegas disepanjang benang lurus (wap yarn).
Karakteristik perilaku benang penutup dan pengisi yang bersilangan pada
bahan anisotropic, berbeda nyata dengan bahan isotropic yang terdiri dari
bahan palstik film, lembran metal dan bahan semi kaku. Bahan tersebut
masih perlu pilapisan (coated), yang bukan karena alasan tetap bagaimana
membuatnya menjadi tahan cuaca, tahan air dan goresan. Penyambungan
bagian-bagian bahan tersebut dapat direkatkan secra primer dengan cara
pemanasan dan penekanan (presure) bukan sambungan jahitan atau
penyemenan.
Sekarang ini, jenis bahan dipasarkan untuk struktur kabel gantung
menggunakan bahan polyster berlapis polifinil chloride (PVC). Ia tahan
goresan sebagaimana nilon dilapisi vinil dan juga lebih kuat, dan dapt
bertahan dengan perawatan yang cocok sealama 10-15 tahun, sedangkan
nilon hanya 5-7 tahun. Untuk bahan struktur permanen, terutama yang
bangunannya sangat besar semacam stadion, biasanya digunakan
semacam fiber glass berlapis teplon. Walaupun biayanya 5 kali lebih besar
dari polyster berlapis vynil, tetapi fiberglass lebih kuat, lebih keras, lebih
permanent, tahan api dan tahan lama (20 tahun). Permukaan teplon dapat
STRUKTUR KABEL DAN JARING
19
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
memantulkan 75% panas matahari, dan kualitas tembus cahaya alami yang
diperlukan.
c. Kabel penggantung
Fungsi utama kabel pendukung atp adalah mengalihkan beban dari atap
kebagian sturktur dibawahnya yakni kerangka penopang beban atp
tersebut (kolom-kolom/ tiang-tiang atau lengkungan beton).
Kabel adalah bahan terdiri dari komponena dasar kawat yang ditarik (wire
drawn) dari tulangan baja berkualitas tinggi. Kawat kemudian digalvanisir
dengan proses elektrolit atu hot dip. Saeringkali kawat-kawat tersebut
ditarik lagi setelah digalvanisir dan dikenal sebagai drawn galvanized.
Sejumlah kawat-kawat seperti tiu dipilin membentuk strand. Strand
merupakan bentuk-bentuk dasar gabungan beberapa kawat pada kabel,
sedang rope merupakan gabungan dari beberapa strand dengan jumlah
kawat tertentu.
Gambar 16. jenis-jenis kabel ; a. Kabel strand, b. Kabel rope
Pada konstruksi atap gantung yang paling sering digunakan adalah bentuk
kabel strand, meskipun kenyataannya kabel rope memiliki sifat/
karakteristik yang lebih fleksibel. Tipe kabel strand yang digunakan antara
lain:
1. spiral strand ; terdiri darri sejumlah kawat bulat yang dipilin bersama-
samamenjadi satu.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
20
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
2. locked coil strand, pada tipe lapisan luar strand, kawat dibuat seperti
profil Z. kawat tersebut mengunci bersama membentuksegel, yang
mana berfungsi menjaga masuknya embun kedalam lapisan paling
dalam.
3. parallel wire stand . pada tipe ini kabel terbuat dari serkumpulan kawat-
kawat yang dipasang parallel satu sama lain. Keuntungan dari tipe ini
adalah kekuatannya lebih besar.
d. Detail fitting
Fitting adalah alat-alat pelengkapan yang digunakan untuk menahan kabel
pada ujung-ujung atau sepanjang batangnya. Alat-alat ini menurut tipe
penggunaannya digolongkan sebagai penyambung, pengikat, penjepit atau
penahan. Fitting dapat berupa socket, clamp, cladding, clip, thimble, dan
turnbuckle.
Clading /jepitan : struktur tenda besar, seperti pada stadio olimpiade
Munich memerlukan detail membran khusus ( Gbr -18 c ). Struktur utama
dari penyangga struktur jaring kabel sekunder panil arcilyc menyebar dari
puncak atap.lebih lanjut, clading atap dapat lebih fleksibel yang
mmbolehkan defleksi yang lebih besar pada jaringankabel.
Panil-panil dibaut pada titik perpotonga jaring kabel. Penyekat neoprene (
neoprene buffer ) membuat panil terpisah dari kabel baja. Fungsinya sebagi
peredam untuk mencegah supaya panil tidak retak oleh defleksi yang
menyebabkan pemuaian ukuran panil. Ditambahkan kawat baja ( stell rope
) yang menghubungkan pail dengan jarring kabel untuk pengaman bila
terjadi kegagalan penyekat.
Perpotongan kabel pada State Fair Arena Raleig ( GAmbar -18a ) adalah
dikekang satu sama lain pada titk perpotongan jarring kabel dan lembaran
ataap logam berombak tebalik, dibaut jepit padakabel utama diameter -1,3
inci.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
21
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Atap-atap struktur ditumpu udara atau pneumatic juga menggunkan jaring
kabel dengan jarak-jarak relative besar dimana tepi panil dijepit. Jarak-
jarak panil diantarai oleh jarring-jaaring kabel. Jenis detail konektor dapat
terlihat pada gambar -18d-g.
Gambar -18e. Atap Stadion Pontiac terdiri dari kabel baja iameter 3 inchi
terentang arah diagonal. Keliling tepi dari panil fiberglass dilapis telpon
diberi tali nilon ½ inchi. Panil dilapisi neoprene di antara klam strip
aluminium. Dan penindihan (operlaving ) sambungan diberi lak ( seal )
watreprofing pada hubungan baut.
Gambar -18f. kabel atap dari pavilion A.S. di Osaka di klam bersamaa pada
titik perpotongan kabel dan atap fiberglass dilapis vinyl dilekatkan
menyusur dibawah kabel. Hubungan panel dengan panel lainnya dilakukan
dengan laker ( sealing ) panass dengan bahan lapisan vinyl yang sama.
Socket: bagian socket berfungsi sebagai alat penahan ujung kabel pada
jangkar. Dari segi pemasangannya, socket dapt ibedakan atas dua tipe,
yaitu closed-socket atau open socket. Pada closed-socket ujung tempat
penjangkarannya tertutup, sedang untuk open-socket ujungnya terbuka
dan memakai pen. Pemasangan ujung kabel pada lubang socket dilakukan
dengan cara dipres atau dituangi cairan logam sengan yang panas.
Gambar 17. a) Aplikasi open socket b). Aplikasi closed socket
STRUKTUR KABEL DAN JARING
22
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Gambar 18. Detail hubungan atap, kabel atau clading
STRUKTUR KABEL DAN JARING
23
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Pondasi / jangkar : Untuk system struktur atap gantung dengan cable suspended,
umumnya terdapat dua system penjangkaran yaitu : jangkar yang dipassang pada
struktur panahaan / penyangga disebut rock anchor dan jangkar yang dipasang di
dalam tanah disebut tension foundarion.
Rock anchor : Penjangkaran pada struktur penahan / penyangga deck atap
dapat dilakukan dengan jalan menanamnya ke dalam beton atau
mengelasnya pada baja (tergantung dari bahan dan sistem yang
dikehendaki ).
Tension Foundation : untuk kabel-kabel yang dijangkarkan kedalam tanah
dikehendaki gaya taarik jangkar. Penjangkaran dengan tumpuan ilakukan
dengan menahaan ujung socket dengan suatu plat besi bersama mur
penahan socket. Ukuran mur dan plat tumpuan telah tersedia dengan
ukuran standard.
Geometri Struktur Kabel
Struktur kabel dapat diorganisasikan seperti dalam gambar 22. klasifikasi
utama dapat dikelompokkan menurut aksi dari kabelnya sendiri, atau terpisah dari
elemen penunjangnya, yang terdiri dari kumpulan kabel yang membentuk struktur
permukaan atau sebagai struktur jarring tiga dimensi.
System kabel yang menahan beban-beban secara langsung disebut cable
supported structure atau cable stayed structure, dimana layout kabelnya satu arah,
sedang system kabel permukaan ( cable-surface ) atau cable beam structure dapat
berbentuk jaringan kabel prategang yang ditemukan pada struktur atap
berlengkungan tunggal ( single culvature ) dan berlengkungan ganda ( double
culvature ). Struktur permukaan tiga dimensi dihasilkan dari perpotongan kabel
yang menyilang atau prinsip multiarah yang ditemukan pada struktur tenda dan
struktur pneumatik.
Prinsip penerapan atap-atap dengan cable supported ini sebagaimana
halnya jembatan-jembatan dengan cable supported. Kabel-kabel pada konstruksi
STRUKTUR KABEL DAN JARING
24
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
ini berfungsi sebagai elemen struktur penanggung beban ( load-carryng ) yang
cukup kuat untuk menanggung beban kostruksi.
Dari segi fungsi dan kegunaan kabel ini dapat diklasifikasikan dalam empat
kelompok, yaitu :
a. Sebagai gantungan atap
b. Sebagai penggantung vertical (suspender ) dari lantai-lantai horizontal yang
digantung pada tower-tower atau abutmen-abutmen.
c. Membantu komponen-komponn struktural penanggung beban utama (main
load carryng), dan
d. Sebagai system struktural utama dari bangunan, termasuk konstruksi
dibawah atap.
Atap-atap yang demikian dapat digolongkan dalam kategori yang berbeda,
tergantung dari kriteria yang digunakan untuk klasifikasi. Struktur kabel ini lebih
tepat dikategorikan sebagai struktur gantungan ( suspension structure ) dan cable-
staye strukcture.
A. Suspended Cable Roof
Pada atap-atap dengan system suspended cable roof ini, system kabel-
kabel menahan beban dari atap secara langsung, dengan demikian kabel
mempunyai fungsi struktur utama. Pada system struktur ini kabel juga merupakan
acuan atau perancah untuk pemasangan deck atap.
Prinsip mewujudkan bangunan yang mempunyai struktur atap didasarkan
cable katanary parallel dimana karakteristik dasarnya adalah lengkung atap dalam
satu arah.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
25
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Gambar 19. Struktur atap gantung ; Eero Saarinem ; Dallas Airport Terminal,
Chantily, Washington DC, USA, 1964
B. Cable Stayed, Cantilevered Beam Structure
Kelompok bangunan ini memiliki beberapa bentuk yang sama dengan
kelompok sebelumnya , tetapi struktur ini menonjolkan tiang-tiang yang
membedakan cirri-ciri utamanya.
Dalam semua kasus system balok kantilever, kabel menggantung dan
ditambatkan ipuncak tiang. Bagian ini dapatdi isi dinding di atas level atap sebagai
pemberat. Berbagai bentuk tiang semacam A-Frame, atau kolom penopang
menyatu sub-strukturnya. Kabel-kabel pada konstruksi ini berfungsi sebgaia
elemen struktur yang cukup kuat untuk menanggung sebagian besar konstruksi.
Salah satu contoh Cable-stayed melingkar : Pan American passenger
Terminal JFK Airport. Tujuan perencanaan lengkap untuk memberikan route
langsung penumpang ke pesawat, dan pesawat diparkir mengelilingi dekat
bangunan elips, dibawah atap kanopi menggantung 33.5m yang ditumpu oleh 32
gelagar baja.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
26
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
C. Grandstand Structure
2.2. Cable Beam Structure
Kelemahan dari struktur kabel adalah bahwa konstruksi kabel tidak
stabil, sedangkan stabilitas merupakan syarat utama dari struktur. Akan
tetapi setelah ditemukannya metode-metode baru dalam konstruksi kabel
dengan variasi-variasi bentuk penunjangnya telah berkembang menjadi
struktur modern.
Struktur atap gantung dengan cable beam dapat diklasifikasikan
menurut susunan kabelnya :
Struktur lengkung tunggal ( single Curvature )
Struktur lengkung ganda ( double curvature )
Struktur kabel ganda ( double layer )
Struktur berlengkung tunggal, yaitu yang dibuat dengan meletakkan
kabel-kabel sejajar ( paralel ), menggunkan permukaan yang
dibentuk oleh balok-balok yang membentang di antara kabel ( Gbr-
4a,b,k dan l ).
STRUKTUR KABEL DAN JARING
27
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Struktur kabel berlengkung ganda
STRUKTUR KABEL DAN JARING
28
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
sistem dengan tepi jaring kabel pada lengkung berlawanan
STRUKTUR KABEL DAN JARING
29
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Jeringan kabel pada balok lengkung tekan
STRUKTUR KABEL DAN JARING
30
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Kombinasi kabel lengkung terbalik dengan balok tepi lurus
STRUKTUR KABEL DAN JARING
31
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Metode jaring kabel hiperbolik-parabolid dengan balok pratekan
STRUKTUR KABEL DAN JARING
32
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Kombinasi jaring kabel lengkung terbalik dengan balok lengkung melingkar
STRUKTUR KABEL DAN JARING
33
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
Kabel stabilitas di atas kabel gantung
Kabel stabilitas di bawah kabel gantung
STRUKTUR KABEL DAN JARING
34
STRUKTUR BENTANG LEBAR ANNAS MA’RUF
1. Struktur berlengkung ganda, yaitu menggunkan kabel-kabel grid menyilang
dan berlengkungan saling berlawanan arah serta membentuk permukaan
atap utama.
2. Struktur kabel ganda, yaitu terdiri dari dua susuan kabel yang
berlengkungan berlawanan dan tidak berpotongan membentuk satu bidang
vertical. Susunan yang satu melengkung ke atas dan susunan lainnya
melendut kebawah ( Gbr -4c,d,dan e ).
STRUKTUR BERLENGKUNG TUNGGAL
Pondasi / jangkar : Untuk system struktur atap gantung dengan cable suspended,
umumnya terdapat dua system penjangkaran yaitu : jangkar yang dipassang pada
struktur panahaan / penyangga disebut rock anchor dan jangkar yang dipasang di
dalam tanah disebut tension foundarion.
1. Rock anchor : Penjangkaran pada struktur penahan / penyangga deck atap
dapat dilakukan dengan jalan menanamnya ke dalam beton atau
mengelasnya pada baja (tergantung dari bahan dan sistem yang
dikehendaki).
2. Tension Foundation : untuk kabel-kabel yang dijangkarkan kedalam tanah
dikehendaki gaya taarik jangkar. Penjangkaran dengan tumpuan ilakukan
dengan menahaan ujung socket dengan suatu plat besi bersama mur
penahan socket. Ukuran mur dan plat tumpuan telah tersedia dengan
ukuran standard.
STRUKTUR KABEL DAN JARING
35