Monday, May 12, 2014

Browse » Home » , » TEKNOLOGI BAHAN KABEL

TEKNOLOGI BAHAN KABEL

Latar Belakang
Kabel sebagai material konstruksi sudah dikenal sejak jaman Mesir kuno. Pada saat itu kabel dibuat dari serat alami. Pada abad pertengahan Leonardo da Vinci (1452 – 1519) sudah membuat sketsa gambar konstruksi jembatan dengan sistem kabel-kabel penahan girder jembatan. Sejak akhir abad ke-19, mulai digunakan kabel-kabel dari bahan metal besi/baja, di mana penggunaannya masih terbatas untuk konstruksi jembatan berbentang lebar. Tetapi kini para arsitek pun dapat menggunakan struktur kabel untuk menciptakan bangunan dengan ruangan dalam yang luas, dengan kesan ringan, anggun, dan transparan. Makalah ini membahas beberapa aspek yang penting pada struktur kabel dari segi teknologi dan desain

Berkembangnya penggunaan kabel baja sebagai  bahan struktur pada berbagai jenis bangunan, dari konstruksi jembatan ke konstruksi gedung sebagai penutup atap stadion olah raga, ruang pertemuan, ruang pameran, dan lain-lain, memerlukan tahapan konstruksi yang sangat rinci. Dukungan tenaga spesialis, yang menguasai know – how struktur  kabel, amat diperlukan untuk menjamin tercapainya performance dan keunikan bentuk bangunan.   
Diawali dengan konstruksi stadion untuk pesta olah raga olimpiade di Munich (Jerman) tahun 1972, para arsitek dan insinyur telah melakukan inovasi dan penelitian di bidang engineering dan manufacture struktur kabel dengan berbagai variasi bentuknya. Dengan struktur kabel, arsitek dapat menciptakan ruang dalam yang sangat luas tanpa kolom, dengan massa bangunan yang sangat ringan dan transparan. Keuntungan struktur kabel terletak pada fleksibilitas pemakaian dan pra-pabrikasi pembuatannya, sehingga siap untuk dipasang di tempat konstruksi dan dapat dikerjakan dalam waktu yang singkat. 

Beberapa aspek penting untuk proses pembangunan struktur kabel meliputi hal-hal sebagai berikut :
ü  Form finding, bentuk geometri struktur kabel
ü  Hitungan dan sistem pemberian gaya prategang
ü  Penentuan tipe dan jenis bahan kabel
ü  Penentuan panjang terpotong kabel dengan tepat
ü  Perancangan bentuk dan detil pemegang kabel
ü  Pemilihan pelindung terhadap bahaya korosi
ü  Proses pabrikasi dan pemasangan

Untuk merancang dan melaksanakan pelaksanaan struktur kabel, penguasaan ketujuh aspek teknis ini memerlukan kerja sama erat antara insinyur struktur dan arsitektur. Berbeda pada bangunan standar, bentuk struktur kabel yang unik memerlukan peranan insinyur struktur lebih dominan dari pada arsitek. Sangat mendasar bila insinyur struktur tersebut mengerti akan segi estetika dari bentuk. 

Kabel Konstruksi
1.      Pengertian Kabel Konstruksi
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.

2.      Bahan  Penyusun Kabel Konstruksi
Bahan
Tali kawat baja yang dipergunakan untuik sebuah  crane terdiri atas beberapa bagian:
1.      wire / kawat
2.      strand / untaian
3.      core / inti

Sebuah  tali kawat baja dibangun atas beberapa untaian, dan setiap untaian terdiri atas beberapa utas  kawat dengan persyaratan sebagai berikut:

ü  Terbuat dari bahan baja berkualitas tinggi
ü  Tahan terhadap kelelahan
ü  Tahan terhadap gesekan
ü  Tahan terhadap karat
ü  Tahan terhadap  tekukan
ü  Tahan terhadap keausan
ü  Mempunyai sifat anti putar (non rotating)
ü  Mempunyai fleksibilitas tinggi

Biasanya  kawat untuk pembuatan  wire rope  terbuat dari bahan baja Improved Plow Steel (IPS) -180 kg/ mm persegi atau  yang lebih bagus lagi Extra Improved Plow Steel (XIPS) -200 kg/mm  persegi.

Inti atau Core
Secara umum ada tiga macam inti dalam Tali Kawat / Kabel (wire rope)
ü  Independent wire  rope core (IWRC),  inti  kawat tunggal
ü  Fibre core,  inti tali fiber
ü  Steel strand core, inti  untaian kawat

Identifikasi
Untuk mengetahui dengan jelasz  data sebuah tali kawat baja sesuai dengan penggunaannya kita harus memahami dengamn benar identifikasi yangb tercantujm  padxa masing – masingb tali kawat baja. Contohnya
                        500 M X  1”  X  6  X  19. IWRC. RRL
Artinya  panjang kawat 500 meter, diameter 1  inch, dengan 6 strand, masing-masing strand terdiri atas 19 utas kawat, Independent Wire Rope Core, Right Regular Lay

Pemeliharaan
Untuk menjaga ketahanan  tali kawat baja perlu diperhatikan  cara pemakaian dan penyimpanannya sebagai berikut:
ü  Jangan diseret
ü  Jangan diikat atau  disimpul
ü  Dibersihkan dengan dry cleaner atau penetrating oil
ü  Bebas dari air hujan dan sinar matahari langsung (saat penyimpanan)
ü  Dilumasi dengan  wire rope grease (gardium compound)

3.        Struktur Kabel Konstruksi
Ada 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.
Sekalipun kabel telah lama digunakan, pengertian teoretisnya masih belum lama dikembangkan. Di Eropa, jembatan gantung masih belum lama digunakan meskipun struktur rantai-tergantung telah pernah dibangun di Alpen Swiss pada tahun 1218. Teori mengenai struktur ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1595, yaitu sejak Fausto Veranzio menerbitkan gambar jembatan gantung. Selanjtnya pada tahun 1741 dibangun jembatan rantai di Durham County, Inggris. Jembatan ini mungkin merupakan jembatan gantung pertama di Eropa.
Titik balik penting dalam evolusi jembatan gantung terjadi pada awal abad ke-19 di Amerika, yaitu pada saat James Findley mengembangkan jembatan gantung yang dapat memikul beban lalu lintas. Findley membangun jembatannya untuk pertama kali pada tahun 1810 di Jacobs Creek, Uniontown, Pennsylvania dengan menggunakan rantai besi fleksibel. Inovasi Findley bukanlah kabelnya, melainkan penggunaan dek jembatan yang diperkaku yang pengakunya diperoleh dengan menggunakan rangka batang kayu. Penggunaan dek kaku ini dapat mencegah kabel penumpunya berubah bentuk sehingga bentuk permukaan jalan juga tidak berubah. Dengan inovasi ini dimulailah penggunaan jembatan gantung modern.
Inovasi Findley dilanjutkan oleh Thomas Telford di Inggris dengan mendesain jembatan yang melintasi selat Menai di Wales (1818-1826). Louis Navier, ahli matematika Prancis yang amat terkenal, membahas karya Findley dengan menulis buku mengenai jembatan gantung, Rapport et Memoire sur les Ponts Suspends, yang diterbitkan pada tahun 1823. Navier dalam bukunya sangat menghargai karya Findley dalam hal pengenalan dek jembatan kaku.
Segera setelah inovasi Findley, banyak jembatan gantung terkenal lainnya dibangun, misalnya jembatan Clifton di Inggris (oleh Isombard Brunel) dan jembatan Brooklyn (oleh John Roebling). Banyak pula jembatan modern yang dibangun setelah itu, misalnya yang membentangi Selat Messina dengan bentang tengah sekitar 5000 ft (1525 m) dan jembatan Verazano-Narrows yang bentang tengahnya 4260 ft (1300 m).
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.
Ukuran Elemen
Gambar 6.8 mengilustrasikan batas-batas perbandingan tinggi bentang untuk beberapa sistem struktur baja yang umum digunakan. Kolom baja struktural umumnya mempunyai perbandingan tebal-tinggi bervariasi antara 1 : 24 dan 1 : 9, yang tergantung pada beban dan tinggi kolom.Keseluruhan kemungkinan bentang yang dapat dicapai dari beberapa sistem terangkum dalam gambar 6.9.
Setiap struktur adalah gabungan dari bagian-bagian tersendiri atau batang-batang yang harus disambung bersama (biasanya di ujung batang) dengan beberapa cara. Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las).

Tipe Kabel Konstruksi
Kabel sesuai dengan keperluannya, terdiri dari  berbagai macam tipe. Menurut standard DIN 18 800 semua kabel yang digunakan untuk struktur bangunan dikategorikan sebagai high tensile members. 
Secara umum kabel-kabel tersebut mempunyai kekuatan rencana yang lebih tinggi dari pada batang tarik baja, sehingga dengan luas penampang yang sama dapat memikul beban lebih besar. Tetapi modulus elastisitas kabel adalah antara E = 155.000 N/mm 2 sampai E = 165.000 N/mm 2 , jelas lebih rendah dari pada modulus elastisitas yang dipakai untuk batang tarik baja (E = 210.000 N/mm 2 ).
Ada pula kabel yang mempunyai lapisan krom dan  nikel, agar bersifat tahan terhadap karat. Untuk keperluan konstruksi bangunan, dikenal 3 tipe penampang kabel, yaitu spiral strands, full locked coil cables dan structural wire ropes (Gambar 10).
Spiral strands terutama digunakan untuk bangunan di  mana bebannya relatif kecil seperti untuk pendukung antena telekomunikasi, cerobong asap, ikatan angin (bracing) pada jaringan kabel, struktur kayu dan baja. Spriral strands diproduksi dengan diameter antara 5 mm sampai 40 mm. Spiral strands hanya terdiri dari kawat-kawat yang berpenampang lingkaran, akibat adanya celah-celah spiral strand dikelompokkan pada material yang kurang tahan terhadap bahaya korosi. 
Full locked coil cables terutama digunakan sebagai kabel utama pada berbagai konstruksi, antara lain kabel utama pada suspension bridge dan stay cables  bridge, kabel tepi pada jaringan kabel.

Sifat-sifat khusus dari full locked coil cables, adalah:
·       Mempunyai E – modulus yang tinggi
·       Permukaan kabel mempunyai daya tahan tinggi
·       Permukaan kabel tertutup, sehingga tahan terhadap bahaya korosi

Penampang kabel bagian dalam atau bagian inti terdiri  dari kawat-kawat dengan penampang lingkaran, sedangkan bagian luar, penampangnya berbentuk Z. 

Structural wire ropes, terutama digunakan sebagai kabel tepi pada struktur membran (textile structure).Kabel ini terdiri dari beberapa strands, sehingga sifatnya fleksibel.


Download File Selengkapnya Disini

Artikel Terkait