Luas Bangunan : 26.400 m3
Bentang bangunan 185 x120 meter
Tinggi Bangunan : 67,4 m
Sistem Struktural : frame beton dan berusuk beton pracetak atap
Terdapat 2194 bagian pra-cetak beton atap
Setiap bagian atap beratnya mencapai 15 ton
Disatukan dengan kabel baja sepanjang 350 km
Memiliki lebih dari 1 juta genteng keramik swedia pada atapnya
Atap pada Sydney Opera House merupakan bentuk metafora dengan menerapkan system shell free form. Dimana bentuk shell yang ada tidak mengikuti pola geometri tetapi terikat secara structural yang dalam hal ini bentuk geometri tetap ada tetapi bukan merupakan factor utama.
Shell pada Sydney opera house terbentuk dari proses rotasional kearah vertical dengan lengkung dua arah (vertical dan horizontal)/double curved shell dengan permukaan lengkung sinklastik.
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 47 Sydney Opera House pada shell atau cangkang atapnya terbuat dari 2194 bagian beton precast yang masing-masingse berat 15,5 ton. Kesemuanya disatukan dengan kabel baja sepanjang 350 km. Berat atap keseluruhan mencapai 27.230 ton yang dilapisi 1.656.056 keramik Swedia.
Gambar 2.7 Tulangan atap yang
berbentuk sirip-sirip
Gambar 2.8 Bagian-bagian sirip
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 48 Gambar 2.9
Perkembangan Desain Struktur Atap
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 49 Struktur atap yang digunakan Sydney Opera House adalah strutur cangkang. Bahan yang digunakan dalam pembangunan atap ini adalah beton pracetak dengan pola-pola tertentu serta dikuatkan dengan adanya tarikan kawat baja menghubungkan tiap beton yang melintang.
Struktur Cangkang (Shell)
Joedicke (1963) struktur shell adalah plat yang
melengkung ke satu arah atau lebih yang tebalnya jauh lebih kecil daripada bentangnya.
Schodeck (1998), shell atau cangkang adalah
bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung.
Ishar (1995), cangkang atau shell bersifat tipis dan
lengkung. Jadi, struktur yang tipis datar atau lengkung tebal tidak dapat dikatakan sebagai shell.
Salvadori dan Levy (1986) istilah cangkang disebut
kulit kerang. Sebuah kulit kerang tipis merupakan suatu membran melengkung yang cukup tipis untuk mengerahkan tegangan- tegangan lentur yang dapat diabaikan pada sebagian besar permukaannya, akan tetapi cukup tebal sehingga tidak akan menekuk dibawah tegangan tekan kecil, seperti yang akan terjadi pada suatu membran ideal. Dibawah beban, suatu kulit kerang tipis adalah stabil di setiap beban lembut yang tidak menegangkan pelat secara berlebihan, karena kulit kerang tidak perlu merubah bentuk untuk menghindari timbulnya tegangan- tegangan tekan.
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 50
Sifat-Sifat Lokal Permukaan Kulit Kerang
Dalam usaha untuk memperoleh suatu pengertian yang sempurna mengenai kelakuan struktural dari struktur-struktur lengkung dua dimensi, seperti mambran dan kulit kerang adalah penting untuk pertama kalinya mengenali sifat-sifat geometris dari permukaan mereka.sifat- sifat ini dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu:
a. Sifat- sifat lokal, yang menentukan geometri dari permukaan segera sekitar suatu titik
b. Sifat- sifat umum, yang menerangkan bentuk dari permukaan sebagai suatu keseluruhan.
Permukaan- permukaan dibagi kedalam tiga kategori yang berbeda tergantung kapada variasi dari kelengkungan mereka disekitar satu titik:
1. Kalau kelengkungan pada suatu titik dalam semua arah mempunyai tanda sama, maka permukaan disebut sinklastik pada titik tersebut .Kalau kelengkungan pada suatu titik dalam semua arah mempunyai tanda yang sama kecuali pada satu arah, yaitu nol, maka permukaan itu disebut juga dapat direbahkan (developable) pada titik tersebut. 2. Kalau kelengkungan pada suatu titik adalah positif dalam arah- arah tertentu dan negatif dalam arah- arah lainnya, permukaan disebut sebagai antiklastik atau suatu permukaan pelana (saddle surface) pada titik tersebut.
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 51
Klasifikasi Shell
Menurut Ishar (1995), struktur shell dibagi kedalam beberapa kategori, yaitu:
Shell silindrical
Shell rotasi
Shell conoida
Shell hyperbolis parabola
Shell dengan bentuk bebas (free form shell)
Sedangkan menurut Joedicke (1963), bentuk struktur shell dibagi menurut tipe kelengkungan permukaannya sebagai berikut:
1. Singly curved shell, terbentuk dari perpindahan garis lurus yang melebihi bentuk lengkung
Gambar 2.10 Kelengkungan permukaan Shell
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 52 2. Doubly curved shell with principle curves in the same
direction (domical shell)dibentuk dengan memutar bidang lengkung terhadap sumbu pada bidang tersebut dan membentuk lengkungan kearah sumbunya.
3. Doubly curved shell with principle curves in opposite direction (hiperbolik paraboloid)
Gambar 2.11 Bentuk Singly curved shell
Gambar 2.12 Hiperbolic Paraboliid
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 53 4. Doubly curved shell with principle curve in the same
and opposite direction yang memberikan contoh prinsip- prinsip alternatif arah lengkungan.
Material
Menurut Salvadori dan Levy (1986 ), kulit kerang tipis atau cangkang terbuat dari bahan-bahan seperti logam, kayu, dan plastik yang mampu menahan tegangan tekan dan ada kalanya tegangan tarik. Akan tetapi betonbertulang merupakan suatu bahan ideal untuk struktur kulit kerang tipis karena mudahnya beton dituang atau dibentuk menjadi bentukbentuk lengkung.
Gambar 2.13 Beton precast memiliki
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 54 Gambar 2.14
Lapisan genting keramik swedia dibuat secara fabrikasi dengan pola yang berbeda-beda pula
Gambar 2.15
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 55 Gambar 2.16
Pemasangan beton precast
Gambar 2.17
Distribusi beton pracetak dengan menggunakan Tower Crane
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 56 Gambar 2.18
Atap Sydney Opera House selesai tahap pemasangan beton pracetak
Gambar 2.19
Beton di tegangkan dengan kawat baja sehingga membentuk lengkungan
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 57 Beton pracetak dipasang dan dikuatkan dengan kabel baja dengan teknik konstrusi beton prategang atau yang sering disebut dengan Press Stresed.
Press Stresed Concrete (Beton Prategang)
Beton prategang pada dasarnya adalah beton di mana tegangan-tegangan internal dengan besar serta istribusi yang sesuai diberikan sedemikian rupa sehingga tegangan-tegangan yang diakibatkan oleh beban-beban luar dilawan sampai suatu tingkat yang diinginkan. Pada batang beton bertulang, prategang pada umumnya diberikan dengan menarik baja tulangannya.
Kekuatan tarik beton polos hanyalah merupakan suatu fraksi saja dari kekuatan tekannya dan masalah kurang sempurnanya kekuatan tarik ini ternyata menjadi faktor pendorong dalam pengembangan material komposit yang dikenal sebagai “beton bertulang”.
Timbulnya retak-retak awal pada beton bertulang yang disebabkan oleh ketidakcocokan (non compatibility) dalam regangan-regangan baja dan beton barangkali merupakan titik awal dikembangkannya suatu material baru seperti “beton prategang”. Penerapan tegangan tekan permanen pada suatu material seperti beton, yang kuat menahan tekanan tetapi lemah dalam menahan tarikan, akan meningkatkan kekuatan tarik yang nyata dari material tersebut, sebab penerapan tegangan tarik yang berikutnya pertama-tama harus meniadakan prategang tekanan. Dalam tahun 1904, Freyssinet mencoba memasukkan gayagaya yang
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 58 bekerja secara permanen pada beton untuk melawan gaya-gaya elastik yang ditimbulkan oleh beban dan gagasan ini kemudian telah dikembangkan dengan sebutan “prategang”.
Baja prategang
Baja prategang dapat berbentuk kawat-kawat tunggal, strands yang terdiri atas beberapa kawat yang dipuntir membentuk elemen tunggal dan batang-batang bermutu tinggi. Tiga jenis yang umum digunakan adalah:
Kawat-kawat relaksasi rendah atau stress-relieved tak berlapisan.
Strands relaksasi rendah atau stress-relieved strands tak berlapisan.
Batang-batang baja mutu tinggi tak berlapisan.
Tabel 2.1 Kawat-kawat untuk
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 59 Pemberian Pascatarik
Di dalam pemberian pascatarik, strand, kawat-kawat, atau batang-batang ditarik sesudah beton mengeras. Strand diletakkan di dalam saluran longitudinal di dalam elemen beton pracetak. Gaya prategang ditransfer melalui penjangkaran ujung seperti chucks dari Supreme Products. Tendon berupa strand tidak boleh dilekatkan atau disuntik sebelum terjadinya prategang penuh.
Gambar 2.20
a)angker strand b)angker strand tunggal c)chuck angker dari supreme product
Sydney Opera House|Bab II|Struktur Bangunan 60