Struktur Kabel

Kabel sebagai material kostruksi 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 penahan girder jembatan. Saat ini penggunan kabel tidak hanya untuk jembatan, ataupun sebagai tulangan pada struktur beton, tapi para arsitekpun menggunakannya untuk menciptakan bangunan dengan ruang dalam yang luas, untuk menciptakan kesan ringan, anggun dan transparan. Untuk gedung modern para Arsitekpun makin menyukai untuk menggunakan struktur kabel sebagai struktur untuk fasade kaca dengan bidang permukaan yang luas agar dapat menciptakan kesan transparan. Melalui teknik prategang, suatu rekayasa yang cerdik menjadikan struktur kabel merupakan struktur yang ringan, sederhana dan mendukung perkembangan struktur yang transparan. Melalui teknik prategang kabel sebagai elemen struktur yang hanya mampu memikul aksial tarik, menjadi elemen struktur yang mampu aksial tekan dan mempunyai kekakuan lentur. Gaya prategang pada struktur kabel 3D, mampu mestabilkan sistem, dalam memikul berbagai kombinasi pembebanan, selama kabel-kabel dalam keadaan kondisi tarik. Perilaku kabel non prategang dan kabel prategang dalam memikul beban aksial dapat dilihat pada gambar 1. Untuk Kabel prategang (V ≠ 0), maka beban akan dipikul oleh kabel bagian atas maupun bagian bawah, sehingga deformasi kabel pun akan bertambah kecil, yaitu sebesar setengahnya Δl.

 Gambar : Perilaku kabel tanpa prategang dan kebel dengan prategang yang memikul beban aksial

Sedangkan perilaku kabel prategang dalam memikul beban P yang bekerja tegak lurus ataupun beban lentur dapat dilihat pada gambar diatas. Grafik hubungan antara Beban P dan lendutan v memperlihatkan lendutan V kabel prategang (V ≠ 0) jauh lebih kecil daripada kabel non prategang (V=0). Dari kedua contoh tersebut, terbukti bahwa gaya prategang pada kabel selain akan meningkatkan ”kekakuan” arah aksial juga akan meningkatkan kekakuan lenturnya.

 Gambar : Perilaku kabel tanpa prategang dan kabel dengan prategang

 Teknik prategang akan lebih efektif bila digunakan pada jaringan kabel untuk atap bangunan 3 D yang dirancang sebagai bentuk lengkung ganda anti-klastis atau bentuk pelana, yaitu lengkung ganda saling berlawanan, yaitu kedua kabel yang bersilangan mempunyai lengkung berlawanan dengan posisi di atas dan di bawah. Dengan demikian gaya prategang pada kedua kabel tersebut akan saling menstabilkan pada saat memikul berbagai kondisi beban.

 Gambar : Aplikasi teknik prategang pada jaringan kabel dengan bentuk lengkung ganda antiklastis menghasilkan sistem struktur yang stabil dan kaku.

Bila seluruh sistem jaringan kabel tersebut diberi gaya prategang, maka jaringan kabel akan mampu pula memikul berbagai kombinasi pembebanan luar. Besarnya gaya prategang yang diberikan, harus diberikan sedemikian besarnya sehingga kita dapat menghindari adanya kabel dalam keadaan tanpa tegangan tarik. Hail ini untuk menghindari terjadinya penurunan kekakuan struktur, yang menyebabkan membesarnya deformasi. Transfer gaya prategang pada jaringan kabel, dilakukan dengan memasang kabel utama pada tepi jaringan, dimana kabel utamanya harus dipasang dalam bentuk lengkung. Dengan cara menarik kabel utama ini, maka gaya prategang akan ditransfer pada seluruh jaringan.

Gambar : Prinsip transfer gaya prategang dari kabel tepi ke jaringan kabel.

Tipe Kabel

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/mm2 sampai E = 165.000 N/mm2, jelas lebih rendah dari pada modulus elastisitas yang dipakai untuk batang tarik baja (E = 210.000 N/mm2). 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 : Berbagai Tipe Kabel Konstruksi(spiral strands, full locked coil cables dan structural ropes)

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).