Struktur Kabel Adalah sebuah sistem struktur yang bekerja berdasarkan prinsip gaya tarik, terdiri atas kabel baja, sendi, batang, dsb yang menyanggah sebuah penutup yang menjamin tertutupnya sebuah bangunan.

Prinsip konstruksi kabel sudah dikenal sejak zaman dahulu pada jembatan gantung, di mana gaya-gaya tarik digunakan tali. Contoh lainnya adalah tenda-tenda yang dipakai para musafir yang menempuh perjalanan jarak jauh lewat padang pasir. Setelah orang mengenal baja, maka baja digunakan sebagai gantungan pada jembatan. Pada taraf permulaan baja itu dapat berkarat. Pada zaman setengah abad sebelum sekarang, ditemukanlah baja dengan tegangan tinggi yang tahan terhadap karat.

Penerapan Struktur Kabel dalam ArsitekturStruktur kabel merupakan suatu generalisasi terhadap beberapa struktur yang menggunakan elemen tarik berupa kabel sebagai ciri khasnya. Struktur ini bekerja terhadap gaya tarik sehingga lebih mudah berubah bentuk jika terjadi perubahan besar atau arah gaya. Struktur kabel merupakan struktur funicular dimana beban pada struktur diteruskan dalam bentuk gaya tarik searah dengan material konstruksinya, sehingga memungkinkan peniadaan momen.

Sistem StabilisasiBeberapa sistem stabilisasi yang dapat digunakan untuk mengantisipasi deformasi pada struktur kabel antara lain :

1. Peningkatan beban mati

Stabilisasi ini dilakukan dengan penerapan material dengan berat yang memadai dan merupakan material yang homogen sehingga diperoleh beban yang terdistribusi merata.

2. Pengkaku busur dengan arah berlawanan (inverted arch)

Stabilisasi dengan pengaku busur atau kabel ini berusaha mencapai bentuk yang kaku dengan menambah jumlah kabel sehingga kemudian menghasilkan suatu jaring-jaring (cable net structure).

3. Penggunaan batang-batang pembentang (spreader)

Stabilisasi ini menggunakan batang-batang tekan sebagai pemisah antara dua kabel sehingga menambah tarikan internal didalam kabel.

4. Penambatan/pengangkuran ke pondasi (ground anchorage)

Sistem ini hanya berlaku bagi kabel karena adanya gaya-gaya taik yang dinetralisir oleh pondasi sehingga menghasilkan stabilisasi.Pada pondasi terjadi tumpuan tarik akibat perlawanan gaya tarik kabel.

5. Metoda prategang searah kabel (masted structure)

Ciri utamanya adalah tiang-tiang dan kabel yang secara keseluruhan membentuk suatu struktur kaku. Kabel ditempatkan pada keadaan tertegang dengan jalan memberikan beban yang dialirkan searah kabel.

Keuntungan dan Kelemahan Struktur Kabel

Keuntungan struktur kabel1. Elemen kabel merupakan elemen konstruksi paling ekonomis untuk menutup

permukaan yang luas

2. Ringan, meminimalisasi beban sendiri sebuah konstruksi

3. Memiliki daya tahan yang besar terhadap gaya tarik, untuk bentangan ratusan meter mengungguli semua sistem lain

4. Memberikan efisiensi ruang lebih besar

5. Memiliki faktor keamanan terhadap api lebih baik dibandingkan struktur tradisonal yang sering runtuh oleh pembengkokan elemen tekan di bawah temperatur tinggi. Kabel baja lebih dapat menjaga konstruksi dari temperatur tinggi dalam jangka waktu lebih panjang, sehingga mengurangi resiko kehancuran

6. Dari segi teknik, pada saat terjadi penurunan penopang, kabel segera menyesuaikan diri pada kondisi keseimbangan yang baru, tanpa adanya perubahan yang berarti dari tegangan

7. Cocok untuk bangunan bersifat permanen.

Kelemahan struktur kabelPembebanan yang berbahaya untuk struktur kabel adalah getaran. Struktur ini dapat bertahan dengan sempuna terhadap gaya tarik dan tidak mempunyai kemantapan yang disebabkan oleh pembengkokan, tetapi struktur dapat bergetar dan dapat mengakibatkan robohnya bangunan

STRUKTUR KABELAda jenis-jenis struktur yang telah banyak digunakan oleh perencana gedung, yaitu struktur pelengkung dan struktur kabel. Kedua jenis struktur yang berbeda ini mempunyai karakteristik dasar struktural yang sama, khususnya dalam hal perilaku strukturnya.

Kabel yang mengalami beban eksternal tentu akan mengalami deformasi yang bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang didapat khusus untuk beban itu ialah bentuk funicular ( sebutan funicular berasal dari bahasa Latin yang berarti “tali”). Hanya gaya tarik yang dapat timbul pada kabel. Dengan membalik bentuk struktur yang diperoleh tadi, kita akan mendapat struktur baru yang benar-benar analog dengan struktur kabel, hanya sekarang gaya yang dialami adalah gaya tekan. Secara teoritis, bentuk yang terakhir ini dapat diperoleh dengan menumpuk elemen-elemen yang dihubungkan secara tidak kaku (rantai tekan) dan struktur yang diperoleh akan stabil. Akan tetapi, sedikit variasi pada beban akan berarti bahwa strukturnya tidak lagi merupakan bentuk funicular sehingga akan timbul momen lentur dan gaya geser akibat beban yang baru ini. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya keruntuhan pada struktur tersebut sebagai akibat dari hubungan antara elemen-elemen yang tidak kaku, tidak dapat memikul momen lentur. Karena bentuk struktur tarik dan

tekan yang disebutkan di atas mempunyai hubungan dengan tali tergantung yang dibebani, maka kedua jenis struktur disebut sebagai struktur funicular.

Banyak bangunan yang menggunakan struktur funicular. Sebagai contoh, jembatan gantung yang semula ada di Cina, India, dan Amerika Selatan adalah struktur funicular tarik. Ada struktur jembatan kuno yang menggunakan tali, ada juga yang menggunakan bambu. Di Cina ada jembatan yang menggunakan rantai, yang dibangun sekitar abad pertama SM. Struktur kabel juga banyak digunakan pada gedung, misalnya struktur kabel yang menggunakan tali. Struktur ini dipakai dipakai sebagai atap amfiteater Romawi yang dibangun sekitar tahun 70 SM.

Penggunaan kabel pada gedung tidak begitu cepat karena pada saat itu belum ada kebutuhan akan bentang yang sangat besar. Meskipun James Bogardus telah memasukkan proposal kepada Crystal Palace pada New York Exhibition pada tahun 1853, yang mengusulkan atap gedung berbentuk lingkaran dari besi tuang berdiameter 700 ft (213 m) digantung dari rantai yang memancar dan ditanam pada menara pusat, struktur pavilyun pada pameran Nijny-Novgorod yang didesain oleh V. Shookhov pada tahun 1896 dianggap sebagai awal mulanya aplikasi kabel pada gedung modern. Struktur-struktur yang dibangun berikutnya adalahpavilyun lokomotif pada Chicago World’s Fair pada tahun 1933 dan Livestock Judging Pavillion yang dibangun di Raleigh, North Carolina pada sekitar tahun 1950. sejak itu sangat banyak dibangun gedung yang menggunakan struktur kabel.

(sumber: sipilworld.blogspot.com)

APLIKASI PADA BANGUNAN

Nama bangunan : Stadion Atletik Nasional

Lokasi : Canberra, Australia

Tim proyek :

Arsitek (Philip Cox, Taylor and Partners)

Sipil (Bond James dan Laron)

Service engineers (Julius Poole dan Gibson)

Tahun pembuatan : 1977

Fungsi bangunan : tempat pertandingan nasional dan internasional dan sebagai

markas tim

Canberra Raiders ARL

Material : baja

Tipe struktur atap : tipe cable suspended steel framed roof deck

Struktur pendukung : Pin jointed masts dengan diameter kabel 36mm dan 52mm untuk kabel penarik di belakang.

Pondasi : Angkur rock tension untuk kabel-kabel dan pondasi sumuran (pier) untuk struktur tempat duduk utama

ANALISIS :

Stadion merupakan salah satu tempat hiburan yang sangat memperhatikan aspek visual. Kenyamanan dan keleluasaan pandangan penonton terhadap arena pertandingan menjadi salah satu aspek penting yang mempengaruhi desain. Beberapa perancang membiarkan bangunan stadionnya tidak beratap untuk menghindari adanya kolom-kolom penahan atap yang beresiko menghalangi pandangan dari kursi penonton. Sayangnya rancangan ini memiliki kekurangan terutama dalam merespon cuaca, misalnya ketika siang hari panas terik menyengat atau hujan deras, penonton tidak terlindungi. Namun terdapat beragam solusi agar penonton tetap mendapatkan kenyamanan visual tanpa mengorbankan kenyamanan thermal. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan atap dengan sistem struktur baja kabel.

Terdapat 5 tiang struktur di sepanjang sisi atap stadiun. Tiang ini dihubungkan dengan tiga penggantung ke balok atap dan kolom baja yang runcing. Balok baja persegi yang membentuk atap dipasang pada ujung rangka beton dari tempat duduk. Slab beton kemudian diberi dek metal yang telah dibuat menjadi rangka atap dan bersifat permanen sekaligus menjadi penahan pada saat angin kencang. Sementara itu, tiang dimiringkan ke depan, kemudian kabel penggantung belakang dipasang pada kepala tiang, memungkinkan ujung yang lebih rendah untuk dihubungkan pada angkur di tanah. Kabel penggantung belakang kemudian ditegangkan secara berpasangan yang menyebabkan atap kabel dapat memikul beban.

Hinged Masts (Tiang Penggantung)Tiang penggantung sepanjang 16m yang digunakan di luar stadiun ini adalah baja runcing fabrikasi yang menjadi satu dengan ujung cast element. Terdapat 5 tiang yang masing-masing diletakkan pada bagian belakang penyangga, dimiringkan dengan sudut 60º agar stabil.

Tapered Columns (kolom runcing)Kolom-kolom runcing membentuk satu bagian dari 3 struktur baja utama, memiliki panjang yang bervariasi mulai dari 16m hingga 20m. Kolom dihubungkan pada dua ujungnya untuk memungkinkan terjadi rotasi perpendicular pada penyangganya.

Roof Frame (rangka atap)Rangka atap terdiri dari balok baja utama yang membentang sekitar 20m dan terhubung dengan tiang dan kolom-kolom. Balok utama ini membentuk bagian pada kerangka atap baja yang menyangga dek metal. Penetrasi yang menembus beton penutup atas memungkinkan terjadinya hubungan pada rangka atap baja supaya kabel yang tegang dapat menggantung atap. Tepi atap dijepit pada struktur beton untuk mengatasi gaya lateral dan gaya keatas. Beton tegak di tepi atap mengurangi kibaran atap terhadap angin.

Tension Cables (kabel tegang)Kabel atap terdiri dari 19 X 7 mm kawat yang menyusun kabel berdiameter 36 mm. Terdapat 9 kabel atap untuk tiap tiang penyangga atap yang diseimbangkan dengan dua kabel penggantung belakang yang diangkurkan ke tanah. Kabel penggantung belakang disusunoleh kawat 37 X 7 mm, yang membentuk kabel berdiameter 52 mm, dapat memikul beban hingga 700 kN. Kabel penyangga belakang dihubungkan ke angkur batu melalui cetakan berlubang runcing mengandung epoksi, serbuk besi (zinc dust), dan bola pemikul (ball bearings).

Structural Action (Aksi Struktur)Beban lateral pada arah transversal disebabkan oleh dua efek. Pertama oleh beban terpusat yang disalurkan dari sistem struktur sekunder untuk dinding, yang akan menjadi bentuk beban terpusat pada tepi timur dan barat dari diagrid yang terbentuk pada setiap 12,6 m.

Kedua oleh gaya tarik pada atap dan resultan komponen tekanan angin horisontalyang dihasilkan oleh beban angin tidak simetris. Hal ini sebagian besar dinetralkan oleh ikatan eksternal dan dinding penopang.Tiang penopang tepi menjadi subjek saat menyalurkan beban-beban tersebut ke titik-titik pendukung, disebabkan oleh gaya tekan dan daya regang pada bagian-bagiannya. Diagrid juga akan membantu penyaluran beban ke pendukung denganmengembangkan daya tegang dan gaya regang pada bagian-bagiannya.

Daftar Pustaka1. Frick, Heinz.1998.Sistem bentuk struktur bangunan.Kanisius.Yogyakarta.2. Schodek, Daniel L. 1998. Struktur. PT. Rafika Aditama. Bandung.3. www.canberrastadium.com.au, diakses Jumat, 08 November 20134. Laporan Struktur Kabel pada National Athletics Stadium Bruce, Australia oleh Ir. Hendro Trilistyo