Kajian Sistem Struktur Bangunan Tinggi yang Terpengaruh oleh Bentuk Twist Tommy Tanedy, Widyarko 1,2. Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia E-mail: [email protected]Abstrak Pertambahan penduduk disertai semakin minimnya ruang membuat pembangunan ke arah vertikal. Pembangunan ini didukung oleh perkembangan teknologi sehingga bentuk high-rise menjadi kompleks, salah satunya adalah bentuk twist. Bentuk twist ini didukung oleh sistem struktur baik dari gaya eksternal (alam) maupun gaya dari internal (bangunan dan twist). Untuk mengkaji lebih dalam pengaruh twist dan sistem struktur terhadap ruang yaitu dengan menganalisis studi kasus dengan metode deskriptif. Pada Turning Torso penggunaan ruang secara vertikal lebih banyak akibat penggunaan kantilever dan core yang tebal. Berbeda dengan The Grove dan Cayan Tower, ruang yang dihasilkan tidak terhalang oleh struktur. Selain itu, ketiga studi kasus memaksimalkan penataan ruang (free floor plan) dengan menerapkan lantai bebas kolom (free-column space) dan lantai tipikal. Study of The Structural System in Twisted High-rise Buildings Abstract The growths of population are accompanied by lack of space that makes the construction keep going through the vertical direction. This development was supported by technology that the form of high-rise is getting complex, which is the form of twist. The twisted form has to bear the external force, such as nature, and also the internal force from the twist itself. Thus, this kind of buildings need to be supported with a certain structural system. To examine more deeply the influence of twist and the structural system toward space is by analizing a case study by using descriptive method. At Turning Torso, usage of the vertical space is more due to the usage of cantilever and thick core. In contrast to The Grove and Cayan Tower, the resulting space is not hindered by the structure. In addition, this three case studies maximize the arrangement of space (free floor plan) by applying free-column space and typical floor. Keywords: twist, structural system, high-rise, space Pendahuluan Perkembangan teknologi menimbulkan perubahan yang pesat dalam bidang arsitektur. Perkembangan tersebut tidak hanya berdampak pada bangunan rendah, tetapi juga terjadi pada bangunan tinggi. Kehadiran bangunan tinggi sendiri membuat kebutuhan sistem struktur dan penerapan material yang berbeda dari bangunan rendah. Selain itu, perkembangan teknologi juga digunakan untuk mendukung bentuk-bentuk baru yang lebih merespon kondisi tapak seperti bentuk twist. Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
18
Embed
Kajian Sistem Struktur Bangunan Tinggi yang Terpengaruh ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Kajian Sistem Struktur Bangunan Tinggi yang Terpengaruh oleh Bentuk Twist
Tommy Tanedy, Widyarko
1,2. Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia
Pertambahan penduduk disertai semakin minimnya ruang membuat pembangunan ke arah vertikal. Pembangunan ini didukung oleh perkembangan teknologi sehingga bentuk high-rise menjadi kompleks, salah satunya adalah bentuk twist. Bentuk twist ini didukung oleh sistem struktur baik dari gaya eksternal (alam) maupun gaya dari internal (bangunan dan twist). Untuk mengkaji lebih dalam pengaruh twist dan sistem struktur terhadap ruang yaitu dengan menganalisis studi kasus dengan metode deskriptif. Pada Turning Torso penggunaan ruang secara vertikal lebih banyak akibat penggunaan kantilever dan core yang tebal. Berbeda dengan The Grove dan Cayan Tower, ruang yang dihasilkan tidak terhalang oleh struktur. Selain itu, ketiga studi kasus memaksimalkan penataan ruang (free floor plan) dengan menerapkan lantai bebas kolom (free-column space) dan lantai tipikal.
Study of The Structural System in Twisted High-rise Buildings
Abstract
The growths of population are accompanied by lack of space that makes the construction keep going through the vertical direction. This development was supported by technology that the form of high-rise is getting complex, which is the form of twist. The twisted form has to bear the external force, such as nature, and also the internal force from the twist itself. Thus, this kind of buildings need to be supported with a certain structural system. To examine more deeply the influence of twist and the structural system toward space is by analizing a case study by using descriptive method. At Turning Torso, usage of the vertical space is more due to the usage of cantilever and thick core. In contrast to The Grove and Cayan Tower, the resulting space is not hindered by the structure. In addition, this three case studies maximize the arrangement of space (free floor plan) by applying free-column space and typical floor.
Keywords: twist, structural system, high-rise, space
Pendahuluan
Perkembangan teknologi menimbulkan perubahan yang pesat dalam bidang arsitektur.
Perkembangan tersebut tidak hanya berdampak pada bangunan rendah, tetapi juga terjadi
pada bangunan tinggi. Kehadiran bangunan tinggi sendiri membuat kebutuhan sistem struktur
dan penerapan material yang berbeda dari bangunan rendah. Selain itu, perkembangan
teknologi juga digunakan untuk mendukung bentuk-bentuk baru yang lebih merespon kondisi
tapak seperti bentuk twist.
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
Bentuk baru yang bermunculan juga tidak hanya sebagai suatu citra estetika, tetapi juga
membawa pengaruh yang berbeda terhadap ruang yang dibentuk dan tetap memperhatikan
nilai bangunan tinggi. Nilai tersebut sudah ada sejak dulu ketika bangunan tinggi dibangun
yaitu untuk mengatasi kelangkaan tanah (ruang) yang semakin menipis (Bryan Stafford
Smith, Tall Building Structures, 1991, p. 1).
Pada awal kemunculan bangunan tinggi hanya gaya gravitasi yang diperhitungkan. Hal ini
karena material dan sistem struktur dari masonry (tumpukan batu) saat itu memiliki beban
yang sangat berat sehingga dapat menahan gaya angin (Mehmet Halis Günel, 2014). Dengan
semakin tinggi bangunan, aspek gaya yang diperhitungkan menjadi lebih banyak dibanding
bangunan rendah, misalnya gaya lateral. Oleh karena itu, kehadiran teknologi dimanfaatkan
untuk menunjang perkembangan sistem struktur dan material yang lebih efisien dalam
menunjang bentuk baru yang lebih kompleks.
Kemunculan bentuk baru yang lebih kompleks terutama bentuk twist, telah banyak
diaplikasikan pada bidang arsitektur. Namun, bentuk twist ini baru mulai diterapkan pada
bangunan tinggi pada akhir abad ke-20. Pengaplikasian bentuk ini tentunya membawa
perubahan yang cukup pesat karena dinilai oleh orang awam hingga arsitek sebagai sebuah
gerakan berani dan baru. Di samping itu, bentuk twist tersebut memunculkan aspek torsion
(puntiran) dari bentuk bangunan. Dengan begitu, arsitek ditantang untuk menemukan sistem
struktur yang dapat mengakomodasi bentuk twist. Selain itu, penggunaan sistem struktur yang
berbeda tersebut berpengaruh pada ruang yang dihasilkan juga akan berbeda.
Kemudian pernyataan penelitian yang muncul antara lain: apa saja jenis bentuk twist yang
ada? Apa yang menjadi faktor penerapan bentuk twist? Bagaimana sistem struktur yang ada
pada bangunan tinggi saat ini? Bagaimana dampak twist terhadap sistem struktur dan kaitan
antara twist dengan sistem struktur terhadap ruang?
Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk memahami jenis-jenis twist yang ada dan
bagaimana sistem struktur bangunan tinggi yang dapat mendukung maupun mengikuti bentuk
twist. Dilanjutkan meninjau dampak sistem struktur tersebut terhadap ruang yang tercipta.
Tinjauan Teoritis
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
Dalam dunia arsitektur, kita banyak mendengar istilah twist dan torsion. Kedua istilah
tersebut dapat membingungkan orang mengenai arti dari istilah itu yang dikatakan hampir
serupa. Dalam Merriam Webster (Merriam-Webster, 2015) dijelaskan bahwa twist atau dalam
The Grove secara umum merupakan bangunan persegi yang dipelintir dengan luas area 58.900
m2. Dibangun oleh BIG (Bjarke Ingels Group) mulai tahun 2012 dan selesai pada tahun 2014
dengan ketinggian 20 lantai atau sekitar 96 meter. Bangunan ini terdiri atas 2 tower yang
berfungsi sebagai residential dengan komposisi per unit 3-5 kamar tidur (Jordana, 2013).
Gambar 11. The Grove at Grand Bay. 2014 Sumber: www.big.dk (2/5/16 5.30PM)
Pada tower Utara, bentuk dasar bangunan merupakan persegi panjang yang dipelintir secara
menerus. Sedangkan pada tower Selatan, terdapat peraturan yaitu bentuk dasar harus berbetuk
kotak dengan penambahan panjang lantai bertambah seiring bangunan bertambah dan
dipelintir (Luis Ramirez, 2014). Bentuk twist pada 2 tower ini juga diperkuat dengan
kehadiran kolom yang ikut twist menerus dari bawah hingga atas.
Gambar 12. Denah The Grove (Diolah kembali) Sumber: http://global.ctbuh.org/resources/papers/download/2501-structural-challenges-of-twisting-towers.pdf, hal.479
Tower Selatan
Tower Utara
Skyline
Marina
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
Struktur utama bangunan ini adalah core yang dibantu oleh slope-twisted column (kolom twist
yang menerus). Karena semua kolom terpelintir dengan arah yang sama, terbentuk efek
puntiran yang memungkinkan bangunan berputar dan jatuh ke tanah. Untuk mengatasi hal
tersebut, slab menggunakan post-tension slab (slab yang berisi kabel baja untuk
meningkatkan daya tarik) yang berfungsi meneruskan gaya dari kolom ke core yang menjadi
satu-satunya struktur yang lurus dari bawah ke atas. Di samping itu, slab juga bekerja seperti
pile cap yang berfungsi untuk mengunci kolom-kolom yang terpelintir sehingga kaku
(Vincent DeSimone, 2015, pp. 479-480).
Meninjau lebih lanjut, gaya puntiran bangunan dan gaya lateral dari angin dapat membuat
tebal core mencapai 1.8 m yang sangat memakan ruang. Penggunaan core komposit
(gabungan pelat baja setebal 10 cm dan beton 75 cm) dapat memiliki kekuatan yang setara
dengan core setebal 1.8 m dengan teknik konvensional. Hal ini tentunya juga dibantu oleh
hat-truss (truss baja yang dirangkai) (Gambar 3.16) yang berada pada atap tower dan
berfungsi untuk mengunci kolom-kolom dibagian teratas serta menyalurkan sembilan lantai
beban teratas ke bagian core (Vincent DeSimone, 2015, pp. 480-481). Hat-truss ini sendiri
memiliki cara kerja seperti suspended system yang menggantung beberapa lantai di bawahnya
lalu disalurkan ke paling atas dan menuju core.
Gambar 13. Kiri: Hat-trus. Kanan: Suspended system with core Sumber: Kiri: http://global.ctbuh.org/resources/papers/download/2501-structural-challenges-of-twisting-towers.pdf, hal.480.
Kanan: High-rise Building Structure, hal. 88
Penggunaan slope-twisted column di satu sisi memiliki kelebihan, namun di sisi lain memiliki
kekurangan. Kekurangan tersebut akan muncul ketika slope-twisted column bersinggungan
dengan partisi yang ada di dalam bangunan. Hal ini disebabkan oleh singgungan bukan hanya
secara horizontal atau vertikal yang masih dapat diukur dengan presisi, melainkan secara
diagonal yang berbeda ukuran. Oleh karena itu, dibutuhkan usaha untuk penanganan yang
jauh lebih kompleks.
Hat-truss
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
Gambar 14. Kiri: Contoh kolom pada The Grove. Tengah: Slope-twisted column secara perspektif bersinggungan dengan partisi. Kanan: Tampak kanan.
Sumber: Kiri: www.designboom.com (11/5/16 10.56PM). Tengah dan kanan: Pribadi
3. Studi Kasus III:
The Cayan Tower adalah bangunan karya S.O.M (Skidmore, Owings & Merrill) yang juga
merupakan pelopor sistem struktur tubular. Bangunan ini terletak di Dubai Marina, UEA,
dibangun mulai tahun 2006 dan baru selesai tahun 2013 akibat kendala pada bagian pondasi
yang terhambat air yang meluap. Bangunan ini difungsikan sebagai residential sebanyak 495
unit dan memiliki 75 lantai setinggi 306.4 meter (Deulgaonkar, 2013). Menurut Direktur
Desain S.O.M, Ross Wimer, lantai bangunan berbentuk seperti logo “Chevron” segi-enam
yang diputar 1.2º per lantai sehingga membentuk bangunan twist sebesar 90º (Shapiro,
2013). Putaran ini terjadi akibat peraturan wilayah yang mana entrance bangunan harus
menghadap ke bagian waterfront Dubai Marina, sedangkan arsitek melihat potensi view yang
sangat menarik bagi resident sehingga bagian atas bangunan diputar menghadap ke Arabia
Gulf (The Angry Architect, 2013).
Gambar 15. Site Cayan Tower dan arah view Sumber: http://ctbuh.org/TallBuildings/FeaturedTallBuildings/FeaturedTallBuildingArchive2014
S.O.M menerapkan pembedaan antara kolom yang miring ke samping maupun ke
depan/belakang sesuai dengan ketinggian lantai. Kolom-kolom bekerja seperti sistem struktur
tubular yang di-stacking dan digeser 30-35 cm ke samping dan dimiringkan sebanyak 10º ke
Arabia Gulf
Dubai Marina
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
depan atau ke belakang agar dapat bertemu dengan balok dan kolom yang menopang lantai di
atasnya. Step-twisted column tersebut bekerja untuk menahan gaya gravitasi yang kemudian
ditransfer oleh flat slab beton ke arah core dan memiliki sifat kerja seperti pile cap (bidang
pengunci kolom-kolom sehingga menjadi kaku) (Shapiro, 2013).
Gambar 16. Kiri: Stepped-column. Kanan: Perubahan titik kolom Sumber: http://global.ctbuh.org/resources/presentations/best-tall-building-middle-east-africa-the-worlds-tallest-twisting-
tower-cayan-tower.pdf (2/5/16 8.55PM)
Untuk menahan gaya lateral yang terjadi, step-twisted column tersebut diperkuat dengan
sprandel beam (balok penghubung antar kolom luar) membentuk rangka yang berfungsi
menahan 75% beban lateral dan sisa 25% ditahan oleh core. (Rath, 2013). Sprandel beam
inilah yang menyebarkan beban lateral dari kolom atas ke kolom bawah (Cathal McElroy,
2012). Sprandel beam menggunakan reinforcing bar atau rebar (tulangan baja) yang
berfungsi untuk meningkatkan daya tarik beton.
Pembahasan Tabel 1. Perbandingan Tiga Studi Kasus
Nama Turning Torso The Grove The Cayan Tower Tahun 2001-2005 2012-2014 2006-2013 Ide dan Faktor Desain
Tubuh manusia yang menari; angin kencang
Pandangan yang tidak terhalang (Marina dan Skyline)
DNA manusia; pandangan yang tidak terhalang (Gulf dan Marina), sunlight, dan badai pasir
Jenis Twist Twister Twister (tower Utara) dan sliding twister (tower Selatan)
Twister
Tinggi 54 lantai (190 m) 20 lantai (96 m) 75 lantai (306,4 m) Perbandingan Tinggi
2 1 3
Floor Plan 324 m2 (17.500 m2) 1.472,5 m2 (58.900 m2) 1.160 m2 (111.000 m2) Perbandingan Floor Plan
0.2 1 0.75
Kajian sistem ..., Tommy Tanedy, FT UI, 2016
Rotasi 1,6º (90º) -º (38º) 1,2º (90º) Fungsi Resident (81,4%)