APLIKASI STRUKTUR MEMBRAN PADA BANGUNAN STADION “TOKYO DOME” DI JEPANG

Tokyo Dome yang berada di Tokyo, Jepang merrupakan bangunan hasil desain dari Nikken

Sekkei Ltd, Takenaka Corporation. Luas bangunan ini 115.221 m2 dengan jumlah lantai adalah 6

lantai (2 lantai basement). Bangunan in selesai dibangun pada tahun 1988. Sistem struktur yang

digunakan pada bangunan yaitu campuran antara sistem struktur membran pada atap stadion dan

sistem struktur rangka takenaka pada atap bagian depan ( hall ) stadion. Material khusus pada atap

stadion menggunakan material membran fiberglass yang diperkuat dengan kabel baja pra tegang.

Untuk atap hall digunakan sistem struktur takenaka membentuk rangka ruang yang tetrahedral

dengan penutup atap dari material kaca.

Tokyo Dome merupakan jawaban atas harapan agar tetap dapat menonton pertandingan base ball ,

meskipun dalam keadaan hujan. Takenaka corporation berperan penting untuk merealisasikan “ The

big egg “ sebagai bangunan bentang lebar struktur membran yang pertama kali dibangun di Jepang.

Terobosan teknologi sangat diperlukan untuk mensukseskan proyek ini. Teknologi tersebut meliputi

system struktur, material-material baru, pencegahan gempa, perlawanan terhadap beban angin,

Gambar 1. Tampak perspektif Tokyo Dome

Gambar 2. Tampak perspektif Tokyo Dome Gambar 3. Tampak depan Tokyo Dome

penghawaan buatan, pencahayaan, akustik, salju yang mencair dan pemeliharan. Terdapat dua tipe

struktur membran yaitu

1. air-support type : Merupakan Struktur membran jenis struktur Pneumatik, membran dibuat

membengkak ( menggelembung ) dengan meningkatkan tekanan udara di dalam ruangan ( indoor

) lebih 0,3 % terhadap tekanan udara di luar ruang.

2. Suspension membrane type : dimana penguatan/penegangan dimasukan ke dalam membran,

yang prinsipnya menyerupai payung.

ANALISA SISTEM STRUKTUR PADA STADION TOKYO DOME

Penyaluran Beban

Untuk menyesuaikan dengan tuntutan fungsi ruang stadion dimana tidak memungkinkan

menempatkan kolom pada tengah-tengah bangunan maka sistim struktur yang dapat

diplikasikan adalah sistem struktur membran. Dalam hal ini, permasalahan teknis yang dimiliki

oleh bentang lebar adalah bagaimana menjaga keseimbangan antara beban-beban yang dipikul

dengan berat sendiri struktur tersebut.

Pada struktur ini, bidang menerima beban, membentuk ruang dan sekaligus memikul

beban. Kekuatan utamanya terletak pada bebasnya arah gaya-gaya yang bekerja padanya.

Namun arah penyaluran gaya pada bangunan Tokyo Dome disesuaikan dengan geometri ruang

yang dinaunginya. Hal ini mempengaruhi penempatan arah labran yang yang berfungsi sebagai

penyalur beban ke dua kolom penumpu utama, yang menuju ke pondasi rakitan. Penggunaan

pondasi rakit merupakan pilihan yang lebih ekonomis daripada penggunaan pondasi tiang

pancang.

Gambar 4. Tipe suspensi membran Gambar 5. Tampak atas Tokyo Dome, membran yang dipertegang

Arah gaya penyaluran beban pada tokyo dome

Udara sebagai penumpu strutur

Untuk memikul berat beban sendiri dimanfaatkan tekanan udara panas yang ekuivalen dengan berat membran itu sendiri, sehingga mampu menopang membran dan tidak memerlukan kolom di tengah stadion. Tekanan udara panas juga mampu mengelembungkan permukaan membran sehingga tampilan menjadi lebih atraktif.

Material-material Membran

Material-material membran melindungi bangunan dari sinar yang menyilaukan mata, namun

memungkinkan cahaya menyinari ruang terbuka yang dapat dicapai tanpa bayang-bayang.

Permukaan material membran dilapisi dengan teflon yang membuatnya bertahan terhadap

kotoran, memungkinkan penampilannya menarik untuk diutamakan

Gambar 6. Gaya yang terjadi pada Tokyo Dome

Pemilihan jenis struktur air supported dipilih untuk mengantisipasi pengaruh angin, karena beban angin yang sangat besar, seminimal mungkin harus diketahui gayanya untuk menentukan besar tekanan membran saat di gelembungkan

Permukaan Atap

Kabel – kabel dari kawat baja terpasang pada permukaan atap dengan dua arah yang tegak

lurus satu dengan yang lain, dan teflon pelapis material membran fiberglass

diletakkan/dibubuhi terbentang diantara kabel-kabel.

Material membran yang mampu melindungi bangunan dari silau sinar matahari Material membran dilapisi oleh bahan

teflon(PTFE) sebagai penahan kotor

Kabel yang terpasang tegak lurus dan membentang pada permukaan atap

Gambar 7 dan 8. Material membran yang dilapisi bahan teflon

Gambar 9. Potongan Tokyo Dome

Gambar 10. Potongan Tokyo Dome

Gambar 10. atap Tokyo Dome

Contoh lain membran bahan teflon (PTFE), dipiliha karena bahan yang lebih transparan mampu melindungi silau matahari namun tetap lebih terang sekaligus dapat sebagai penahan kotor debu

Kabel yang terpasang tegak lurus dan membentang pada permukaan atap, dipergunakan untuk mempertahankan bentuk membran saat di gelembungkan

Kabel kawat baja yang juga difungsikan sebagai pra tegang pada membran pneumatik tipe air support.Hal ini digunakan agar tetap stabil pada pembebanan yang diberikan

PTFE pelapis material membran yang terbentang

diantara kabel-kabel

Pada membran Tokyo Dome perlu adanya pra tegang karena dengan cara ini membran

mudah bengkok dan dapat ditekan oleh gas atau udara. Dapat diketahui juga, dalam teori membran

tidak menggunakan pra tegang dapat membentangi ruangan yang besar sekali dengan tekanan

udara yang mengimbagi beratnya sendiri dari membran yang mengambang. Namun dalam

prakteknya membran perlu diberi pra tegang supaya menjadi stabil terhadap pembebanan yang

tak simetris. Inilah alasan mengapa membran pada Tokyo Dome tetap memerlukan pra tegang

dari kabel-kabel.

Tekanan udara

Udara dipompakan ke sisi dalam kubah, untuk meningkatkan tekanan udara dalam menjadi

0,003 atm lebih besar terhadap sisi luar dan membuat membran membengkak di bagian luar.

Perbedaan tekanan ini berbanding lurus dengan perbedaan antara permukaan tanah dengan

lantai 4 bangunan

Pencairan Salju

Pada saat salju mencair, sebuah mesin unit pencair salju beroperasi, memompa udara

hangat diantara dua membran, kemudian mencairkan salju

Perbedaaan tekanan udara dalam dan luar kubah yang dapat menggelembungkan kubah

Salju yang jatuh di atas atap dapat dibuat mencair dengan memompakan udara yang lebih hangat yang dioperasikan oleh sistem unit operasi

Gambar 11. Potongan Tokyo Dome

Management Sistem kontrol tekanan udara dan sistem pencair salju beroperasi sesuai

dengan perubahan kondisi udara seperti angin yang kuat dan permukaan salju. Keseluruhan

sistem ini dikendalikan oleh sistem manajemen operasi komputer.

Detail Struktur

Keistimewaan Struktur membran pada stadion Tokyo Dome

1. Ruang terbuka tanpa kolom memiliki aplikasinya terhadap ruang latihan yang luas, termasuk

fasilitas-fasilitas olahraga seperti stadion olah raga dan senam

2. Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter

mengungguli semua sistem lain

3. Struktur membran yang diaplikasikan pada “ Tokyo Dome “ terbukti mengurangi biaya dari

struktur atap bentang lebar yang dikatakan dua kali lipat proporsi bangunan berbentang

sejenis

4. Struktur membran ini memiliki keuntungan ekonomis karena pencahayaan buatan tidak

diperlukan di siang hari.

Gambar 13. Hubungan membran dengan bangunan

Gambar 14 dan 15. Detail struktur pada fasade

Gambar 16. Interior Tokyo Dome waktu siang hari, tidak membutuhkan cahaya lampu

KESIMPULAN

Bangunan Tokyo Dome merupakan stadion pertama yang beratap di Jepang. Pemilihan sistem

struktur sangat sesuai dengan kondisi iklim dan tuntutan fungsionalnya dimana udara panas yang

dikompresikan ke dalam membrane, selain sebagai elemen pemikul berat beban sendiri juga dapat

dimanfaatkan unrtuk mencairkan salju. Sifat dasar membrane yang hanya tahan terhadap gaya

tarik, disempurnakan dengan cara penambahan elemen labrang prategang yang berfungsi sebagai

titik-titk tangkap gaya dan penyalur beban sehingga system strukturnya dapat memenuhi

tuntutan bangunan bentang lebar. Ketepatan pemilihan system struktur dan penggunaan material

yang sesuai adalah hal yang paling esensial dalam desain suatu bangunan. Dan bangunan Tokyo

Dome sebagai bengunan bentang lebar yang berfungsi untuk mewadahi kegiatan olah raga baseball

dapat terakomodir dengan baik secara sturktural.

Daftar Pustaka

http://sarangsyaoran.blogspot.com/2012/09/tokyo-big-egg-tokyo-dome.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Tokyo_Dome