Aplikasi Struktur Membran Pada Bangunan Stadion

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

Gambar 1. Tampak perspektif Tokyo Dome

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.

Gambar 2. Tampak perspektif Tokyo Dome

Gambar 3. Tampak depan Tokyo Dome

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, 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.

Gambar 4. Tipe suspensi membran

Gambar 5. Tampak atas Tokyo Dome, membran yang dipertegang

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.

Udara sebagai penumpu strutur

Arah gaya penyaluran beban pada tokyo dome

Gambar 6. Gaya yang terjadi pada Tokyo Dome

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.

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



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

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

Gambar 7 dan 8. Material membran yang dilapisi bahan teflon

Material membran yang mampu melindungi bangunan dari silau sinar matahari

Material membran dilapisi oleh bahan teflon(PTFE) sebagai penahan kotor

Gambar 9. Potongan Tokyo Dome



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. Kabel yang terpasang tegak lurus dan membentang pada permukaan atap

Gambar 10. Potongan Tokyo Dome Kabel yang terpasang tegak lurus dan membentang pada permukaan atap, dipergunakan untuk mempertahankan bentuk membran saat di gelembungkan

PTFE pelapis material membran yang terbentang diantara kabel-kabel

Gambar 10. atap Tokyo Dome

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

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 Perbedaaan tekanan udara dalam dan luar kubah yang dapat menggelembungkan kubah

Gambar 11. Potongan Tokyo Dome



Pencairan Salju Pada saat salju mencair, sebuah mesin unit pencair salju beroperasi, memompa udara hangat diantara dua membran, kemudian mencairkan salju Salju yang jatuh di atas atap dapat dibuat mencair dengan memompakan udara yang lebih hangat yang dioperasikan oleh sistem unit operasi

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

Gambar 13. Hubungan membran dengan bangunan Gambar 14 dan 15. Detail struktur pada fasade



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 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