Perbedaan Konstruksi Membran Pada Struktur Tenda (Tensile Structure) dan Struktur Penopang Rangka Kaku Pada Bangunan

Nadiya Rahmah

Abstrak

Struktur membran adalah struktur yang menggunakan material membran, yang memikul beban dengan mengalami tegangan tarik (Schodek, 1998). Salah satu jenis struktur membran adalah struktur tenda. Beberapa bangunan kontemporer seperti stasiun, bandara, stadion, convention center, dan sebagainya telah menggunakan struktur tenda yang inovatif dan modern sehingga penggunaan struktur tenda ini kini tidak lagi terkesan sebagai bangunan semi permanen atau bangunan yang ‘belum selesai’. Seiring dengan mulai populernya penggunaan struktur tenda dalam arsitektur, perlu dipahami lebih jauh mengenai apa sesungguhnya yang dimaksud dengan struktur tenda kaitannya dengan struktur membran, bagaimana cara kerjanya, serta bagaimana proses konstruksinya hingga menjadi bangunan. Selain itu perlu ditekankan bagaimana perbedaan antara tenda sebagai material dan tenda sebagai sistem struktur (tensile structure). Sebab kesalahan pemahaman terhadap keduanya sering membiaskan pemahaman akademik mengenai struktur tenda. Salah satu cara untuk membedakannya adalah dengan memperhatikan contoh bangunan yang menggunakan sistem truktur tenda dan yang hanya menggunakan tenda sebagai material penutup.

Kata kunci: struktur, membrane, tenda, instalasi, konstruksi.

1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Masyarakat awam umumnya berpendapat bahwa membran atau fabric (kain, PVC, atau fiberglass) adalah material untuk jenis struktur yang sederhana. Umumnya material tersebut digunakan dalam bangunan-bangunan yang tidak permanen hingga semi permanen seperti tenda pramuka, tenda pernikahan, shelter, atap carport, penutup lapak, ataupun tenda penaung pada pasar tradisional. Padahal di lain pihak, dunia arsitektur telah mengembangkan penggunaan tenda dan mengaplikasikannya pada bangunan dengan inovatif. Bangunan-bangunan yang menggunakan material tersebut juga bukanlah bangunan-bangunan kecil, melainkan bangunan-bangunan publik berskala besar seperti airport, stasiun, stadion, convention center, hall, dan lain sebagainya. Kekuatan dan ketahanan bangunan berstruktur membran tersebut juga terbukti sangat baik. Beberapa produsen material tenda menyatakan bahwa produknya dapat bertahan hingga 15 tahun (PT. Kattya Tenso Membrane: 2011).

Saat ini, terdapat pemahaman yang bias antara tenda sebagai material dan tenda sebagai sistem struktur (tensile structure). Ketika seseorang membicarakan struktur tenda, ada prinsip kerja tertentu yang membedakannya dengan sistem struktur lain. Akan tetapi ketika tenda digunakan sebagai material, ia dapat dipadukan dengan berbagai sistem struktur lain, misalnya penopang rangka kaku. Kedua sistem ini memiliki cara kerja yang berbeda. Perbedaan inilah yang perlu dipahami lebih jauh.

1.2. Permasalahan

Permasalahan yang akan dipelajari dalam karya tulis ini adalah:

1.      Apa yang dimaksud dengan struktur tenda dan kaitannya dengan struktur membran?

2.      Bagaimana cara kerja struktur tenda (tensile structure) dan struktur rangka kaku?

3.      Bagaimana proses konstruksi struktur tenda dan perbedaannya dengan sistem membran dengan rangka kaku?

1.3. Tujuan

Tujuan dari penulisan karya tulis ini adalah:

1.      Memahami apa yang dimaksud dengan struktur tenda dan kaitannya dengan struktur membran.

2.      Mengetahui cara kerja struktur tenda dan struktur membran rangka kaku.

3.      Mengetahui bagaimana proses konstruksi struktur tenda dan perbedaannya dengan struktur membran rangka kaku.

1.4. Batasan Masalah

Ilmu pengetahuan mengenai struktur membran amat luas. Oleh karena itu, apa yang akan dibahas dalam karya tulis ini adalah:

1.      Definisi struktur membran dan struktur tenda.

2.      Prinsip dasar mengenai cara kerja struktur membran.

3.      Jenis-jenis struktur membran.

4.      Cara kerja struktur tenda dan membran rangka kaku.

5.      Contoh kasus penggunaan struktur tenda dan yang bukan merupakan struktur tenda (rangka kaku)

6.      Proses instalasi struktur tenda pada beberapa kasus bangunan.

Gambar 1.4 Bagan Pembagian Jenis Struktur Membran

2. Tinjauan Pustaka

2.1. Struktur Membran

Terdapat tiga istilah yang terkait dengan struktur membran, yaitu: membran, tents (tenda), dan jaring. ‘Membran’ adalah lembaran tipis yang fleksibel dan ‘Tents’ atau tenda biasanya dibuat dari permukaan membran. Bentuk sederhana maupun kompleks dapat dibuat dengan menggunakan membran-membran. Sementara itu, ‘Jaring’ adalah permukaan tiga dimensi yang terbuat dari sekumpulan kabel lengkung yang melintang. Jaring dapat dianalogikan sebagai kulit membran. Dengan mengatur bukaan jaring divariasikan sesuai keperluan, sangat banyak bentuk permukaan yang dapat diperoleh. (Schodek, 1998)

Cara kerja struktur membran adalah dengan memanfaatkan gaya tarik dan tekan pada sebuah membran. Menurut Schodek (1998) terdapat dua kelompok besar sistem penguatan membran yaitu: struktur prategang dan struktur membran berrangka dalam. Struktur prategang dibagi menjadi dua yaitu struktur pneumatik dan struktur tenda. Struktur pneumatik adalah struktur membran yang bekerja dengan memberikan gaya internal pada membran hingga membentuk volume tertutup (seperti balon), sementara struktur tenda adalah struktur membran yang bekerja dengan memberikan gaya eksternal yang menarik membran (seperti tenda pramuka). Struktur pneumatik terbagi lagi menjadi dua, yaitu: air-supported structure dan air-inflated structure. Pada air-supported structure udara mengisi seluruh volume internal (dapat diibaratkan pengguna berada di dalam balon), sementara pada air-inflated structure udara diisolasi diantara membran rangkap yang diberi tekanan (dapat diibaratkan pengguna dinaungi atap yang terbuat dari balon).

2.2. Struktur Tenda

Struktur tenda adalah struktur membran yang bekerja dengan memberikan gaya eksternal yang menarik membran. (Schodek, 1998) Salah satu cara untuk memberikan prategang pada membran adalah dengan memberikan gaya jacking yang cukup untuk tetap menegangkan membran pada berbagai kondisi pembebanan yang mungkin terjadi. Gaya jacking berasal dari kata ‘jack’ yang berarti dongkrak. Prinsip kerja dari struktur membran prategang ini adalah mempertahankan semua permukaan membran mengalami tarik dalam semua kondisi pembebanan.

2.3. Proses Konstruksi Struktur Tenda

Di bawah ini adalah proses konstruksi struktur tenda menurut spesifikasi struktur tenda yang dikeluarkan oleh Eide Industries, Inc.

2.3.1. Pre-fabrikasi Membran

Hal yang pertama dilakukan sebelum konstruksi adalah proses pembuatan membran. Membran dibuat dalam pabrik membran yang terstandarisasi. Pertama-tama, pada lembaran membran dicetak pola-pola yang diinginkan menggunakan CNC (Computer Numerical Controller) Plotter. CNC Plotter ini adalah plotter yang dapat terhubung dengan CAD Program sehingga cetakan dapat disesuaikan dengan desain. (Wikipedia, 2011) Setelah pola dicetak, membran dipotong menggunakan pemotong laser dan dilengkapi dengan lubang-lubang tertentu sesuai desain membran tersebut. Di samping itu, dibuat pula joint atau sambungan khusus untuk membran tersebut dengan menggunakan proses produksi pabrik yang terstandarisasi. Setelah setiap komponen diproduksi, membran dan kelengkapannya dikemas dan dikirim menuju lokasi konstruksi.

2.3.2. Konstruksi

Proses konstruksi struktur tenda terdiri dari persiapan lahan, pemancangan pondasi dan struktur pendukung, penyusunan, pemasangan dan penarikan, pengujian, dan pengevaluasian. Persiapan lahan dilakukan untuk membersihkan lahan yang akan dibangun sebelum dilakukan konstruksi. Kemudian setelah lahan disiapkan, dilakukan pemancangan pondasi dan struktur pendukung seperti tiang-tiang, sambungan, dan kabel. Setelah itu barulah dilakukan penyusunan membran, pemasangan, dan penarikan membran. Proses penyusunan dan penarikan ini harus diawasi serta dilakukan atas persetujuan ahli struktur yang bertanggung jawab. Di samping itu juga harus dilakukan dalam cuaca yang paling tenang agar kerusakan pada saat pemasangan dan penarikan dapat diminimalisir. Setelah memban ditarik, dilakukan pengaturan tarikan agar tidak terjadi kelebihan tarikan pada titik-titik tertentu. Dan terakhir, dilakukan pengujian, pengevaluasian dan pelaporan mengenai proses konstruksi yang telah dilakukan.

3. Contoh Kasus Struktur Tenda (Tensile Structure)

3.1. Carlos Moseley Music Pavilion, New York, 1991

Bangunan ini befungsi sebagai wadah pertunjukan musik yang dapat dipindahkan dan dibongkar pasang dalam beberapa jam. Proses pemindahannya saja akan memerlukan tujuh buah truk: tiga di antaranya membawa tiga buah rangka truss sepanjang 20 meter dan empat truk lain membawa membran beserta perlengkapan lainnya. Proses konstruksi pavilion ini dimulai dengan pemasangan rangka truss membentuk semacam tripod untuk menopang tenda. Pemasangan truss tersebut dimulai dengan meletakkan ujung dari dua truss pertama di titik-titik yang ditentukan, kemudian dibangun panggung berukuran 12 x 24 meter di antara kedua titik tersebut. Lalu dibangun pula bantalan pondasi berukuran besar untuk menopang pompa hidrolik yang mendongkrak kedua truss melintasi panggung dan menempelkan kedua ujungnya satu sama lain. Kedua ujung truss ini ditempelkan, dikunci menjadi satu, dan digabungkan dengan rangka truss ketiga yang masih terlipat. Truss ketiga ini kemudian ikut mendongkrak kedua batang truss lain perlahan-lahan menjadi tegak. Saat posisi struktur setengah tegak, membran dipasang pada kabel-kabel. Terakhir, struktur tuss dinaikkan kembali sehingga menarik dan menegangkan membran penutup sesuai rancangan.

Gambar 3 1 Interior Pavilion

Gambar 3 2. Proses instalasi struktur Carlos Moseley Music Pavillion (arquiteturaefemera.blogspot.com)

3.2. William Hutton Younger Dynamic Earth Centre

Bangunan ini merupakan sebuah paviliun raksasa yang menggunakan struktur tenda dan berdinding kaca. Denah paviliun ini berbentuk oval dan terletak di atas banguanan ekshibisi setinggi dua lantai. Proses konstruksinya adalah dengan membuat jangkar-jangkar disekeliling profil atap. Jangkar tersebut nantinya akan digunakan untuk menahan susunan kabel yang menempel pada membran atap. Setelah jangkar dibuat, dibangun tiang-tiang sebanyak 2 x 4 buah untuk nantinya memberikan gaya jacking. Kemudian disusun membran dan kabel-kabel di tengah area. Kabel-kabel ditegangkan (diganjal) dengan tiang-tiang sehingga membran atap terangkat, lalu ujung dari tiap-tiap kabel tersebut kemudian dikunci pada jangkar.

Gambar 3 3 Struktur Tenda Younger Dynamic Earth Centre (scotish-places.info)

Gambar 3 4 Tampak Atas Bangunan

4. Contoh Kasus yang Bukan Termasuk Struktur Tenda

Bangunan-bangunan di Indonesia yang menggunakan struktur tenda sebagian besar menggunakan rangka kaku untuk menopang membran, Struktur semacam itu tidak dapat dikategorikan sebagai struktur tenda (tensile structure). Contoh bangunan dan cara konstruksinya adalah sebagai berikut:

4.1. Margo City, O-Zone Conector Tent

Bangunan ini berlokasi di Jl. Margonda Raya, Depok Indonesia dan dikonstruksi oleh salah satu kontraktor lokal yang berspesialisasi pada struktur membran. Namun struktur membran yang digunakan pada bangunan ini bukan termasuk Tensile Structure, melainkan struktur membran dengan rangka kaku pendukung. Cara konstruksinya adalah dengan mendirikan pondasi dan rangka kaku pendukung, kemudian menegangkan permukaan membran pada rangka tersebut. Sistem struktur ini tidak memberikan gaya jacking pada membran seperti halnya yang terjadi pada struktur tenda. Oleh karena itu kedua sistem struktur ini sama sekali berbeda satu sama lainnya.

Gambar 4 1 Struktur Membran Rangka Kaku Margo City

5. Kesimpulan dan Saran

Berdasarkan pembahasan beberapa kasus di atas dapat disimpulkan bahwa secara umum proses konstruksi struktur tenda secara berurutan adalah pemasangan pondasi dan penopang, penyusunan membran, pemasangan kabel dan elemen pendukung, penarikan dan penegangan, serta pengevaluasian. Poin penting dari proses konstruksi sistem tenda adalah pemberian gaya jacking dalam pemasangan tiang penopang dan penarikan kabel-kabel. Setiap proses pemasangan dan penarikan membran harus dilakukan atas persetujuan ahli struktur dan dievaluasi sehingga tidak terjadi kelebihan tegangan pada membran.

Untuk memahami sistem struktur tenda dengan baik, perlu diperhatikan perbedaan antara tenda sebagai material dan tenda dalam sistem struktur tenda. Suatu bangunan dapat dikatakan menggunakan struktur tenda apabila melibatkan gaya jacking pada strukturnya. Apabila prinsip ini dipahami, diharapkan tidak lagi terjadi ‘bias’ dalam pembahasan arsitektur mengenai struktur tenda.

***

Daftar Pustaka

Lyall, Sutherland. 2001. Master of Structure: Bangunan dengan Struktur Innovatif Terkini. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Otto, Frei, ed. 1962. Tensile Structures. Massachusetts: MIT Press.

Schodek, Daniel L. 1992. Struktur. Jakarta: Erlangga

Eide Industries, Inc. 2007-2011. Tensioned Fabric Structures (TFS) Specification.

http://www.tensionstructures.com/specification.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Fabric_structure

http://www.jjcarter.com/tensile-fabric-structures