pengaruh parameter , archie allen listiyono, ft ui, 2016

1

A

Pengaruh Parameter ..., Archie Allen Listiyono, FT UI, 2016

2

Pengaruh Parameter Struktur terhadap Struktur Bangunan Tinggi pada Arsitektur Parametrik

Archie Allen Listiyono, Dalhar Susanto

Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok 16424

Tel: +62217863512 Fax: +62217863514

*e-mail: [email protected]

Abstrak

Skripsi ini membahas pengaruh parameter struktur pada perancangan bangunan tinggi dengan pendekatan parametrik. Dengan adanya program - program yang mendukung permodelan parametrik, proses pencarian bentuk arsitektur parametrik dapat dilakukan oleh program komputer. Dengan bantuan program komputer, variasi model tiga dimensi menjadi lebih mudah untuk dihasilkan. Arsitek hanya perlu mengubah nilai dari parameter yang sudah ditetapkan. Skripsi ini membahas pengaruh parameter struktur terhadap perancangan bangunan tinggi pada arsitektur parametrik. Kata Kunci: Arsitektur Parameterik, Parameter Struktur, Struktur Bangunan Tinggi

Structure Parameter Influence towards High-Rise Structure in Parametric Architecture

Abstract

This thesis will discuss the influence of structure parameter towards high-rise structure in parametric architecture. Parameter is being used in the design process. With the help of software which support parametric modelling, the form finding process in parametric architecture can now be done by the software. With the help of this software, the variation of the 3d model can be constructed easily. Architect just need to change the value of the parameter. Because of that, this thesis will discuss the influence of structure parameter towards high-rise structure when the structure parameter is being used in the design process. Keywords: High-Rise Structure, Parametric Architecture, Structure Parameter


3

Pendahuluan

Perubahan zaman menyebabkan kebutuhan ruang yang semakin kompleks. Kebutuhan

yang semakin kompleks ini salah satunya dapat diselesaikan dengan pendekatan arsitektur

parametrik (Schumacher, 2008). Arsitektur parametrik mempunyai pendekatan yang berbeda

pada saat merancang yaitu melalui penggunaan parameter dalam proses pencarian bentuk (Gane,

2004). Pencarian bentuk ini menjadi lebih mudah dikarenakan pendekatan parametrik dibantu

oleh program komputer sehingga parameter – parameter yang ditetapkan akan diolah melalui

program komputer. Hal ini memudahkan arsitek dalam menghasilkan variasi bentuk karena

arsitek hanya perlu mengubah nilai dari parameter – parameter yang sudah ditetapkan.

Pengembangan bentuk – bentuk bangunan tinggi yang lebih bervariasi dimungkinkan

dengan semakin mudahnya eksplorasi model tiga dimensi yang pada saat ini dapat dilakukan

dengan bantuan program komputer. Perubahan bentuk yang terjadi pada bangunan tinggi secara

tidak langsung dapat menyebabkan perubahan pada sistem struktur yang digunakan. Tidak jarang

bentuk yang didapat dapat memicu munculnya inovasi – inovasi struktur maupun teknik

konstruksi.

Skripsi ini membahas pengaruh parameter struktur dalam melihat bagaimana parameter

struktur mempengaruhi struktur bangunan tinggi pada saat merancang dengan pendekatan

parametrik.

Tinjauan Pustaka Arsitektur Parametrik

Arsitektur parametrik muncul sebagai akibat dari perubahan kebutuhan arsitektur yang

semakin kompleks (Schumacher, 2008). Arsitektur parametrik merupakan proses merancang

arsitektur dengan melibatkan parameter dimana representasi rancangannya dapat lebih mudah

dikembangkan (Gane, 2004). Representasi yang dimaksud adalah model tiga dimensi.

Penggunaan parameter pada saat merancang secara tidak langsung mengubah cara kerja arsitek

dimana untuk menghasilkan bentuk yang berbeda, arsitek hanya perlu mengubah nilai dari

parameter yang sudah ditetapkan (Stavric & Marina, 2011).


4

Pencarian Bentuk pada Arsitektur Parametrik

Stavric & Marina membagi arsitektur parametrik menjadi dua berdasarkan cara

menghasilkan model tiga dimensi yang dibantu oleh program komputer yaitu architecture

constructive parametric design dan architecture conceptual parametric design.

1. Architecture Constructive Parametric Design

Pada constructive parametric design, proses untuk menghasilan model tiga dimensi

dilakukan oleh arsitek melalui program komputer dengan gagasan bentuk awal sudah dimiliki

arsitek sebelum model tiga dimensi akhir dihasilkan.

Gambar 1 Proses perancangan constructive parametric design

Pada perancangan constructive parametric design, arsitek sudah mempunyai konsep awal dan

gagasan awal tentang bentuk akhir rancangan yang diinginkan. Arsitek akan membuat model tiga

dimensi dari konsep awal yang sudah digagas. Konsep awal dan gagasan awal tentang bentuk

akhir rancangan tersebut dibuat dengan bantuan program komputer. Dengan kata lain, model

yang didapatkan lebih kurang sama dengan bentuk rancangan yang diinginkan. Proses

merealisasikan konsep menjadi model tiga dimensi ini biasanya menggunakan program –

program komputer untuk permodelan tiga dimensi seperti SketchUp, AutoCAD dan Rhinoceros.

Menentukan konsep dan gagasan bentuk


5

Gambar 2 Permodelan tiga dimensi dengan software SketchUp

2. Architecture Conceptual Parametric Design

Pada conceptual parametric design, proses perancangan yang dilakukan adalah dengan

menetapkan parameter yang akan digunakan dalam proses merancang (Stavric & Marina,

2011). Pada conceptual parametric design, model tiga dimensi yang didapat merupakan hasil

representasi dari nilai – nilai parameter melalui “rules” pada program komputer.

Gambar 3 Proses perancangan conceptual parametric design

Pada perancangan conceptual parametric design, arsitek juga sudah mempunyai konsep awal

mengenai sebuah rancangan. Yang berbeda adalah pada saat proses digitalisasi konsep untuk


6

menghasilkan model tiga dimensi. Pada conceptual parametric design, konsep yang sudah ada

tidak langsung dibuat ke dalam model tiga dimensi melainkan arsitek menentukan parameter –

parameter yang akan digunakan dalam proses merancang yang kemudian dimasukkan ke dalam

“rules” atau fungsi tertentu. Parameter – parameter yang sudah ditentukan ini kemudian

diberikan nilai untuk menciptakan model tiga dimensi. Proses ini dilakukan terus menerus

sampai menjadi sebuah model tiga dimensi yang utuh. Pada conceptual parametric design,

arsitek menentukan parameter yang akan diberikan nilai yang kemudian akan diolah oleh

program komputer melalui “rules” tertentu menjadi sebuah model tiga dimensi. Karena model

tiga dimensi dihasilkan melalui program komputer, dapat dikatakan bahwa walaupun arsitek

sudah mempunyai gagasan awal mengenai sebuah rancangan, bentuk akhir dari model tiga

dimensi diserahkan kepada program komputer. Hal ini memungkinkan untuk menghasilkan

bentuk – bentuk yang tidak terduga sebelumnya. Variasi bentuk dari model tiga dimensi

didapatkan dengan cara mengganti nilai dari parameter yang sudah ditentukan.

Program – program komputer yang digunakan pada conceptual parametric design adalah

program – program untuk permodelan tiga dimensi seperti rhinoceros yang dibantu oleh plugin

untuk permodelan parametrik seperti grasshopper. Dengan adanya plugin yang mendukung

permodelan parameterik, program – program yang sebelumnya hanya digunakan untuk

menghasilkan model tiga dimensi dapat juga menjadi alat untuk mengeksplorasi variasi dari

bentuk model tiga dimensi.

Gambar 4 Pencarian bentuk dengan software Grasshopper

Sumber: http://www.arch2o.com/10-parametric-plugins-every-architect-should-know/ diakses pada tanggal 19

Desember 2016 pukul 17.27


7

Parameter pada Arsitektur Parametrik dan Faktor Pembentuknya

Parameter merupakan semua faktor yang menentukan sebuah sistem dan membatasi

performa (Gane, 2004). Dengan kata lain, parameter adalah semua faktor yang mempengaruhi

proses perancangan sebuah arsitektur. Parameter dapat berupa faktor yang dapat dihitung atau

kuantitatif seperti suhu, tekanan, jarak dan lain – lain maupun yang tidak dapat dihitung atau

kualitatif seperti perasaan dan preferensi sang arsitek (Gane, 2004).

Parameter, dalam proses pembentukannya dipengaruhi beberapa faktor seperti faktor

internal dan faktor eksternal dimana faktor internal merupakan faktor yang berasal dari dalam

diri seorang arsitek, biasanya menyangkut perasaan, intuisi dan selera arsitek terhadap suatu hal

seperti kesukaan terhadap warna atau ornamen tertentu. Faktor eksternal merupakan semua

faktor yang berasal dari luar diri seorang arsitek atau faktor yang tidak dapat diatur oleh sang

arsitek. Ada 3 faktor eksternal menurut Lawson (1981) yang biasa mempengaruhi pembentukan

sebuah parameter yaitu client, user dan legislator.

Struktur Bangunan Tinggi dan Jenis – Jenis Sistem Strukturnya

Struktur bangunan merupakan bagian yang memungkinkan sebuah bangunan untuk

menahan beban mereka sendiri dan juga pada kondisi terburuknya dapat menahan beban dari

luar atau beban eksternal (Hunt, 2003). Struktur bangunan tinggi merupakan bagian yang

memungkinkan sebuah bangunan tinggi dapat berdiri.

Jika dilihat dari jumlah lantai, bangunan tinggi merupakan bangunan dengan jumlah

lantai yang berkisar antara sepuluh sampai lebih dari seratus lantai (Schueller, 1997). Bangunan

tinggi mempunyai sistem struktur yang khusus dikarenakan ketinggian bangunan tersebut serta

gaya yang muncul sebagai akibat dari ketinggian bangunan itu sendiri (Schueller, 1997).

Sistem struktur bangunan tinggi dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan caranya

merespon beban lateral yaitu rigid frames, frames and shear wall, core supported outrigger

structure, tube structure dan superframe (Ali & Moon, 2007).

1. Rigid Frames

Rigid Frame atau yang biasa disebut sebagai sitem rangka merupakan sistem struktur

yang terdiri dari komponen horizontal (balok) dan vertikal (kolom) yang disambung secara


8

kaku (rigid). Ukuran kolom yang digunakan biasanya disesuaikan dengan beban gravitasi dan

ukuran balok tergantung pada kekakuan yang dibutuhkan.

Gambar 5 Rigid Frames

Sumber: High-Rise Building Structure

2. Frames & Shear Wall

Merupakan gabungan dari sistem rangka dan diding geser. Perpaduan antara sistem

rangka dan dinding geser memungkinkan untuk dibagunnya bangunan yang lebih tinggi

dibandingkan dengan sistem rigid frame. Frames disini tidak terbatas hanya pada rigid

frames namun semua strukur yang menggunakan sistem rangka.

Gambar 6 Interaksi dinding geser dan struktur rangka

Sumber: Structural Developments in Tall Buildings: Current Trends and Future Prospects. Architectural Science

Review, 50(3), pp.205–223.

3. Core Supported Outrigger Structure

Sistem struktur ini mempunyai core sebagai pusat penyaluran beban dan outrigger yang

bertindak seperti kantilever. Outrigger bertindak sebagai penghubung antara core dengan

kolom perimeter.


9

Gambar 7 Sistem struktur outrigger

Sumber: Structural Developments in Tall Buildings: Current Trends and Future Prospects. Architectural Science

Review, 50(3), pp.205–223.

4. Tube Structure

Struktur tabung merupakan sistem struktural tiga dimensi yang memanfaatkan sekeliling

bangunan untuk menahan beban lateral karena mayoritas elemen struktural pada sistem

tabung terletak pada sekeliling bangunan. Sisi yang tegak lurus terhadap gaya lateral

berfungsi untuk menahan bending, sedangkan sisi yang sejajar dengan gaya lateral berfungsi

untuk menahan geseran akibat gaya lateral tersebut. Pada sistem tabung, kolom – kolom

biasanya diletakkan berdekatan. Sistem tabung dibagi menjadi 4 jenis yaitu framed tube,

braced tube, bundled tube, tube-in-tube (Ali & Moon, 2007).

Gambar 8 Struktur tabung dan gaya yang bekerja

Sumber: Structural Developments in Tall Buildings: Current Trends and Future Prospects. Architectural Science Review, 50(3), pp.205–223.


10

Gambar 9 Jenis – jenis struktur tabung

Sumber: Olahan Pribadi dengan sumber materi dari High-Rise Building Structure

5. Megastructure

Sistem struktur ini hampir sama dengan sistem struktur lainnya, yang berbeda adalah

ukuran dari komponen struktur yang lebih besar seperti core raksasa maupun kolom raksasa.

Karena ukurannya yang besar, penggunaan kolom raksasa pada sebuah bangunan tinggi

biasanya memerlukan bantuan komponen struktur pengikat yang juga berukuran besar seperti

belt truss.

Studi Kasus

Studi kasus dilakukan pada dua bangunan tinggi yaitu Cayan Tower di Dubai dan

Shanghai Tower di Shanghai. Pada bagian studi kasus dicoba untuk menjelaskan apakah

dilibatkan parameter struktur beserta pengaruhnya terhadap hasil rancangan pada arsitektur

parametrik. Bahan – bahan untuk pembahasan studi kasus diambil dari jurnal Case Study:

Shanghai Tower. CTBUH Journal, (II) oleh Jun Xia, Poon dan Mass, Design, Scenario:

Methodology for requirements driven parametric modeling of high-rise oleh Victor Gane dan

Haymaker, Long-term structural performance monitoring system for the Shanghai Tower.

Journal of Civil Structural Health Monitoring oleh Jia Zhan Su, Xia Y, Chen L dan Zhao,

Shanghai Tower. Gensler Design Update oleh Gensler, The Parametric Design of Shanghai


11

Tower’ s Form and Façade 上海中心大厦造型与外立面参数化设计 oleh Jun Xia dan Peng,

dan The World’s Tallest Twisting Tower: Cayan Tower, Dubai oleh George Efstathiou dan

William Baker.

Tabel 1 Perbandingan studi kasus 1 dan studi kasus 2


12


13


14

Pada studi kasus Cayan Tower, proses desain parametrik melibatkan parameter struktur

sedangkan pada studi kasus Shanghai Tower, tidak melibatkan parameter struktur. Jika ditinjau

dari struktur yang digunakan, terlihat bahwa ada inovasi struktur berupa penggunaan stepped

column pada Cayan Tower. Inovasi struktur ini muncul sebagai upaya adaptasi struktur terhadap

bentuk model tiga dimensi yang didapatkan pada saat merancang dengan melibatkan parameter

struktur. Penggunaan stepped column pada Cayan Tower ini, selain untuk menyokong

keberdirian, secara tidak langsung juga menjadi bagian dari estetika Cayan Tower sendiri.

Sedangkan pada Shanghai Tower, digunakan curtain wall untuk merespon beban lateral berupa

angin yang kencang pada area tersebut. Pengunaan curtain wall ini merupakan sebuah upaya

adaptasi terhadap bentuk model tiga dimensi yang didapatkan tanpa melibatkan parameter

struktur.

Kesimpulan

Arsitektur parametrik merupakan proses merancang arsitektur dengan menggunakan

parameter pada saat mengembangkan bentuk dengan bantuan program komputer. Perkembangan

teknologi pada bidang arsitektur menyebabkan pencarian bentuk pada perancangan dengan

pendekatan parametrik memungkinkan dilakukan oleh program komputer. Dengan bantuan

program komputer, variasi dari model tiga dimensi menjadi lebih mudah untuk dibuat karena

arsitek hanya perlu mengganti nilai – nilai dari parameter dimana parameter merupakan semua

faktor yang mempengaruhi proses perancangan sebuah arsitektur.

Setelah dilakukan studi kasus terhadap dua bangunan yaitu Cayan Tower atau yang juga

dikenal sebagai Infinity Tower di Dubai dan juga Shanghai Tower di Shanghai, didapatkan

bahwa pada saat proses perancangan, keduanya menggunakan beberapa parameter. Pada Cayan

Tower, parameter struktur dilibatkan pada saat pencarian bentuk sedangkan pada Shanghai

Tower tidak ada parameter struktur yang dilibatkan. Dari hasil analisis terhadap struktur yang

digunakan juga terlihat bahwa pada Cayan Tower, ada inovasi struktur seperti penggunaan

stepped column. Hal ini merupakan upaya adaptasi struktur terhadap bentuk model tiga dimensi

yang didapatkan. Selain berperan sebagai penyokong keberdirian, penggunaan stepped column

ini juga berperan sebagai penentu estetika pada Cayan Tower. Sedangkan pada Shanghai Tower

tidak dilibatkan parameter struktur dalam proses perancangan parametrik. Struktur pada


15

Shanghai Tower hanya berperan sebagai penyokong agar dapat berdiri dengan kokoh dan tidak

berperan dalam membentuk estetika arsitekturnya.

Apabila parameter struktur dilibatkan dalam proses perancangan arsitektur parametrik,

struktur akan ikut dalam tampilan arsitektur yang menentukan estetika, sedangkan apabila

parameter struktur tidak dilibatkan dalam proses perancangan arsitektur parametrik, struktur

tidak ikut dalam tampilan arsitektur atau dengan kata lain hanya sebagai penyokong berdirinya

bangunan.

Referensi

Buku

Hunt, T., 2003. Tony Hunt’s Structures Notebook., pp.1–113.

Lawson, B., 1981. How Designers Think: the design process demystified. 4th Edition.

Schueller, W., 1977. High-Rise Building Structure. Toronto: John Wiley & Sons, Inc.

Jurnal

Aleksandar, B.Y., Zeljic, S. & Ap, L., 2010. Shanghai Tower Façade Design Process., (Icbest).

Ali, M.M. & Moon, K.S., 2007. Structural Developments in Tall Buildings: Current Trends and

Future Prospects. Architectural Science Review, 50(3), pp.205–223.

Efstathiou, George. & Baker, William., 2014. The World’s Tallest Twisting Tower: Cayan

Tower, Dubai.

Gane, V., 2004. Parametric Design - a Paradigm Shift?

Gane, V. & Haymaker, J., 2009. Design Scenario: Methodology for requirements driven

parametric modeling of high-rises., pp.1–12.

Gensler, 2014. Shanghai Tower. Gensler Design Update.

Hudson, R., 2010. Strategies for parametric design in architecture. Civil Engineering, p.274.

Jiang, H.J. et al., 2014. Performance-Based Seismic Design Principles and Structural Analysis of

Shanghai Tower., 17(4), pp.513–528.

Qian, X., 2014. Buckling Restrained Steel Shear Walls for Seismic Protection. , pp.1–27.


16

Schumacher, P., 2008. Parametricism as Style - Parametricist Manifesto. Darkside club, 11th

Venice Architecture Biennale, pp.1–5. Available at:

http://www.patrikschumacher.com/Texts/Parametricism as Style.htm.

Stavric, M. & Marina, O., 2011. Parametric Modeling for Advanced Architecture. International

Journal of Applied Mathematics and Informatics, 5(1), pp.9–16.

Su, J.Z. et al., 2013. Long-term structural performance monitoring system for the Shanghai

Tower. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 3(1), pp.49–61.

Xia, J. & Peng, M., 2014. The Parametric Design of Shanghai Tower’ s Form and Façade 上海

中心大厦造型与外立面参数化设计.

Xia, J., Poon, D. & Mass, D.C., 2010. Case Study: Shanghai Tower. CTBUH Journal 2010, (II),

pp.12–18.

Website

Arch2O, 2016. Diakses dari: http://www.arch2o.com/wp-content/uploads/2015/10/Arch20-

Parametric-Plugins-013.jpg/ [diakses pada tanggal 19 Desember pukul 17.25]


pengaruh parameter , archie allen listiyono, ft ui, 2016

Documents