BAB III
STRUKTUR BANGUNAN JIN MAO TOWER 3.1 Elemen struktur dasar
3.1.1 Pondasi
Shanghai berada di dataran aluvial, di mana empat puluh meter di bawah tanahnya penuh dengan lumpur. Jadi cukup sulit membangun bangunan pencakar langit disana. Sehingga pada lokasi pembangunan Jin Mao Tower ditambahkan batu keras untuk menutupi lumpur. Untuk pondasi, yang digunakan sama seperti pondasi kebanyakan untuk bangunan tinggi disekitarannya. Jin Mao Tower, oleh ahli struktur telah didesain sebuah struktur pelindung beton yang menambah kekuatan struktur dengan struktur baja komposit. Dalam rangka bangunan menggunakan beton bertulang dengan ketebalan 4 meter untuk merakit pondasi dan 429 akar, 900 m tumpukan besi. Pondasi di bawah posium menggunakan tumpukan baja kecil yang mencapai lapisan tanah ketujuh.
Dasar pit perimeter dari proyek ini adalah 568 meter, dengan kedalaman 15-19 meter, wilayah ini sebesar 2 x 104 m, dan jumlah total pemotongan bumi adalah 32x 104 m3. Dasar lempengan bangunan utama tebal 4 meter, dan jumlah total 13.500 m3, kekuatan beton C50.
3.1.2 Slurry wall system
Struktur Jin Mao Tower menggunakan teknik “Slurry”, yaitu teknik yang digunakan untuk membuat dinding beton atau diafragma non struktur di area yang dekat air (tepi sungai, dll). Konstruksi dinding “slurry” melibatkan penggalian parit sempit yang diisi
cairan “slurry”. Slurry tersebut mengeluarkan tekanan hidrolis untuk mencegah keruntuhan. Slurry bentonit adalah cairan yang paling umum digunakan di parit. Gunanya selain menstabilkanpenggaliannya, bentonit dapat mengurangi permeabilitas dinding parit.
Setelah penggalian terselesaikan , penahan dilepaskan lalu parit tersebut diisi dengan beton. Beton tersebut menggantikan cairan bentonit tadi yang telah disedot keluar dan di recycle
3.1.2 Curtain Wall JIN MAO Tower
Curtainwall adalah sebuah pelapis atau penutup dinding gedung bagian luar untuk melindungi area gedung bagian dalam dari terpaan sinar matahari langsung, angin, dan dari curahan air hujan.
Pemuaian termal dan pergerakan sendi memenuhi persyaratan kinerja dinding eksterior yang dihasilkan dari perubahan suhu antara 10-40 derajat celcius. (Suhu desain untuk menara adalah 21 derajat celcius).
Unitized curtain walls melibatkan pembuatan pabrik, perakitanpanel dan kaca. Tidak seperti sistem stik (tongkat), sistem ini digunakan pada proyek-proyek besar atau unit yang telah digabungkan, digantung ke struktur bangunan sebagai selubung bangunan. Pemasangan ke bangungan menggunakan mesin khusus yang diperlukan agar posisinya tepat, penyelarasan dalam melekatkannya pada struktur atau lantai beton. Kelebihan dari sistem ini antara lain : Perakitan unit dengan presisi tinggi, biaya instalasi lapangan lebih murah, dan pemasangan lebih mudah karena bisa dikerjakan secara pararel. Juga dalam ketahanan terhadap iklim lingkungan.
2.3 FINS & RODS
Pelapiasan jaring-jaring kompleks yang terbuat dari pipa aluminium (Seperti pagar, sistem rel hias) itu digunakan untuk mengurangi polusi udara.
Copings, parapets, sirip, dan elemen dekoratif yang dirancang agar dapat menahan beban 90 kg berdiri terkonsentrasi dari segala arah.
Kesan berat pada menara dengan ukiran dekoratif struktur tradisional China, sangat jelas sebagai eksterior bangunan yang masih membangkitkan profil Pagoda China tradisional.
3.2 Tipe Sistem Struktur
3.2.1 Bentuk struktur dan dimensi:
Sistim mega struktur (core & outriggers) terdiri dari komponen komponen struktur dengan referensi angka 8 yaitu:
a. Dinding oktagonal core reinforced mega-concrete b. 8 mega kolom komposit eksterior
c. 8 mega kolom baja eksterior d. 8 outrigger trusses struktur baja
e. Pile cap fondasi tiang pancang beton tebal 4 M f. 44 balok lantai interior dan 16 balok lantai eksterior Dimensi mega kolom bervariasi mulai
a. 1,50x5,00M sampai 1,00x3,50M pada lantai 87, b. dimensi core shear wall bervariasi mulai dari 0,85M c. dibagian pondasi hingga o,45M pada lantai 87.
3.2.2 Parameter Struktur
A. Kekuatan dan stabilitas
Konsep sistim struktur Jin Mao Tower berdasarkan pada:
1). Penggunaan penempatan beton bertulang secara strategis yang dipadukan dengan struktur baja untuk menahan beban beban lateral ekstrem dan gravitasi dengan efisiensi struktur maksimum tanpa biaya material struktur yang berlebihan.
2) Penggunaan prinsip prinsip fisika untuk mening-katkan efektivitas momen inersia bangunan.
3). Reduksi kelebihan elemen elemen struktur yang secara signifikan meningkatkan nilai ekonomis bangunan.
B. Kekakuan struktur
Sistim resistansi gaya lateral JIN MAO Tower secara esensial bersandar pada resistansi lentur dan geser dari core sentral, kekakuan axial mega kolom komposit luar dan kekakuan lentur dan geser rangka outrigger. Efisiensi struktur berpusat pada transfer beban langsung dari core sentral ke kolom eksterior tanpa perlu rangka perimeter
(sabuk). Resistansi torsi struktur dicapai melalui core sentral dengan bentuk tertutup dengan kompromi kompromi arsitektur, misalnya penetrasi penetrasi ke core sentral, batasan batasan ketebalan dinding core, dimensi mega kolom serta lokasi dan ketinggian sistim outrigger.
3.2.3 Tipe Sistem Struktur
Sistem struktur yang di gunakan pada Jin Mao Tower adalah : 1) Inti Bangunan (Core)
Pada Jin Mao Tower inti bangunan (core) suatu tempat untuk meletakan sistem transportasi vertikal dan mekanis berupa lift dengan bentuk yang disesuaikan dengan fungsi bangunan serta untuk menambah kekakuan bangunan diperlukan sistem struktur dinding geser sebagai penyalur gaya lateral (seperti tiupan angina tau gempa bumi) pada inti
2) Shear Wall bulat pada bagian tengah , pada lantai 51 keatas berfungsi sebagai dinding interior dengan bentuk bulat yang membentuk atrium kolosal sampai lantai 88 menyatu dengan tatanan ruang ruang tidur. Selain itu Shear Wall juga digunakan untuk mereduksi gempa
3) Kantilever
Shear Wall
Shear Wall sebagai dinding interior yang membentuk atrium kolosal
balok yang salah satu ujungnya terdapat tumpuan jepit dan ujung lain menggantung (bebas). Balok kantilever yang menahan beban gavitasi menerima momen negatif pada keseluruhan panjang balok tersebut. Akibatnya tulangan
balok kantilever ditempatkan pada bagian atas atau sisi tariknya
3.3 Sistem Pendukung Gaya Vertikal
Beban/gaya yang bekerja pada bangunan dan langsung berpengaruh pada struktur bangunan, ditimbulkan secara langsung oleh gaya-gaga bangunannya sendiri dan gaya-gaya yang timbul dari pengaruh lain. Beban/gaya yang timbul dari bangunan sendiri terdiri dari beban-bahan konstruksi ditambah denean beban yang lain sebagai pelengkap bangunan yang sifatnya tetap, seperti bagian dari finishing bangunan dan semua kelengkapan utilitas bangunan. Gaya/beban ini disebut sebagai gaya gravitasi. Penyaluran beban vertikal pada bangunan Jin Mao Tower didukung oleh komponen pada Jin mao tower yaitu :
a. Superkolom
Superkolom terdiri dari baja dan beton. Penggunaan baja dan beton mengalami dilemma selama konstruksi, beberapa perubahan bentuk terjadi pada beban bangunan sendiri. Selama proses ini biasanya terjadi.
b. Core
Inti core dan superkolom komposit memberikan dukungan tambahan untuk menetralkan beban gravitasi. Beban gravitasi ditahan oleh bagian frame lantai komposit, yaitu struktur kolom baja.
Struktur terakhir Jin Mao Tower yang unik terletak pada sistem kerangka penopang yang digunakan. Memberikan daya tahan pada beban lateral sampai inti untuk memperkuat beton shear-wall yang saling berhubungan dengan superkolom komposit.
3.4 Sistem Pendukung Gaya Horisontal
Beban lateral merupakan beban yang mengenai bangunan yang bersifat horizontal dengan arah yang tidak menentu, seperti angin dan gempa bumi. Pada bangunan tinggi kolom pada bangunan tinggi perlu diperkokoh dengan sistem pengaku untuk dapat menahan gaya lateral, agar deformasi yang terjadi akibat gaya horizontal tidak melampaui ketentuan yang disyaratkan. Pengaku gaya lateral yang lazim digunakan adalah portal penahan momen, dinding geser atau rangka pengaku
Penyaluran beban horizontal pada bangunan Jin Mao Tower didukung oleh komponen – komponen beban lateral pada Jin mao tower yaitu :
1. Core
Sistim resistansi gaya lateral Jin Mao Tower secara esensial bersandar pada resistansi lentur dan geser dari core sentral. Efisiensi struktur berpusat pada transfer beban langsung dari core sentral ke kolom eksterior
2. Mega Kolom
Beban lateral arah tegak lurus bangunan ditahan oleh 8 mega kolom komposit frontal, beban lateral arah diagonal ditahan oleh 8 mega kolom baja pada sudut.
3. Outrigger truss
Sistim outrigger memaksimalkan tinggi “balok” struktur terhadap deformasi lentur ketika bangunan tinggi ini berperilaku seperti kantilever vertikal. Outrigger ini terdapat pada lantai 24-26, 51-53, 85-atap.
Fungsi Outrigger truss yaitu -Menangani beban lateral
-Meningkatkan seluruh kemampuan untuk menahan beban
Analisa beban lateral “
Resistansi gaya lateral (gempa dan angin) dilakukan dengan kombinasi dinding core beton dibagian dalam dan mega kolom komposit dibagian luar yang dihubungkan dengan struktur rangka baja outrigger yang bekerja secara komposit dengan lantai diafragma horizontal.
Ketika beban lateral menuju bangunan, kemudian beban lateral di transfer ke mega kolom. Dengan kerangka baja outrigger yang menghubungan mega kolom dengan core, maka beban sampai pada core dan beban di teruskan ke pondasi
Ketika gaya horisontal bekerja pada struktur semua sistem menahan beban Bagian luar mega kolom yang simetri menjadi kekuatan untuk menahan momen lentur. Delapan mega kolom dapat menyeimbangkan moment dengan baik dari outtrigger truss dengan core.
Sistem struktur pada Jin mao tower dapat menolak (resist) angin yaitu dengan kombinasi antara core dan mega kolom terhubung melalui balok utama di setiap lantai. Outtrigger truss untuk membentuk ruang mengintegrasikan struktur menahan beban lateral. Core berperan penting dalam menahan momen dan 8 mega kolom dapat menyeimbangkan moment dengan baik dari outtrigger truss dengan core.
Sistim resistansi gaya lateral Jin Mao Tower secara esensial bersandar pada resistansi lentur dan geser dari core sentral, kekakuan axial mega kolom komposit luar dan kekakuan lentur dan geser rangka outrigger. Efisiensi struktur berpusat pada transfer beban langsung dari core sentral ke kolom eksterior tanpa perlu rangka perimeter (sabuk)
3.5 Sistem Pendukung Gaya Horisontal 1. Tektonika
Tektonika erat kaitannya dengan material, struktur dan konstruksi, namun tektonika lebih menekankan pada aspek estetika yang dihasilkan oleh suatu sistem struktur atau ekspresi dari suatu konstruksi.
A. Eksterior 1) Megakolom
Terdapat megakolom yang di ekspose pada Jin Mao Tower. Selain menjadi struktur utama, mega kolom yang di ekspose di gunakan sebagai estetika bangunan
Atap Skylight sebagai plafon atrium interior Tatanan lift sebagai dinding interior 2) Curtain Wall
Curtain Wall pada Jin Mao Tower digunakan sebagai elemen bukaan untuk memasukkan pencahayaan alami ke dalam bangunan. Selain itu Curtain Wall juga di gunakan sebagai elemen estetika pada fasad bangunan.
3) Structural Steel Cap Truss
Pada puncak bangunan menggunakan struktur baja yang berfungsi untuk skylight agar memaksimalkan cahaya yang masuk pada bangunan. Selain di gunakan untuk skylight puncak dari Jin Mao Tower ini untuk menambah estetika bangunan
2. Konfigurasi
Merupakan bentuk oktagonal yang di ilhami oleh denah tipikal pagoda dengan service core oktagonal pula yang melayani lift ekspres ke skylobby perkantoran dan hotel Sumbu silang/salib merupakan area entrans dan sirkulasi utama yang konsisten dengan pengaturan zona zona elevator ke lobi lobi atas.
Pengaturan denah perkantoran dan hotel sangat dibatasi oleh bentuk segidelapan (arsitektur pagoda) dan sistem struktur yang menunjang konsep pagoda. Namun masih memberi-kan peluang kreativitas
pada tatanan ruang hotel dengan adanya atrium megah pada 38 lantai atas dan berakhir pada atap skylight yang merupakan mah kota bangunan ini.
Gambar 15 : Observation deck Retail/hotel
Gambar 12. Office
Menerangkan zonasi perlantai bangunan Retail/ Hotel Jin Mao Tower
Menerangkan service /emergency di gedung Jin Mao Tower,
Service/emergency
Menerangkan zonasi perlantai bangunan Jin Mao Tower
North south section tower
: Observation deck Office
Menerangkan zonasi perlantai bangunan Office
3. Ukuran.
Jin Mao Tower merupakan pencakar langit multi fungsi yang terdiri dari perkantoran, hotel, pertokoan, parkir, auditorium dengan luas 280.000 M2 yang terletak di distrik Pudong didalam zona perdagangan dan financial Lujiazui dikota metropolis Shanghai, China. Terdiri dari 88 lantai dengan ketinggian 421 M dan beban bangunan 30T.
3.6 Pendekatan sistem struktur Faktor Eksternal
Kondisi tanah
1) Tanah ekspansif: diasumsikan tanah stabil terdapat pada kedalaman lebih dari 2 meter dari permukaan tanah asli.
Beban eksternal
- Resistansi gaya lateral (seismik dan angin) dilakukan dengan kombinasi dinding core beton dibagian dalam dan mega kolom komposit dibagian luar yang dihubungkan dengan struktur rangka baja outrigger yang bekerja secara komposit dengan lantai diafragma horizontal.
- Beban lateral arah tegak lurus bangunan ditahan oleh 8 mega kolom komposit frontal, beban lateral arah diagonal ditahan oleh 8 mega kolom baja pada sudut.
Konfigurasi Ruang dan Fungsi Ruang
1) Pertimbangan perancangan ruang (denah)
Denah bangunan yaitu berbentuk oktagonal yang diambil dari denah tipikal pagoda dengan service core oktagonal pula yang melayani lift ekspres ke skylobby perkantoran dan hotel. Sumbu silang/salib merupakan area entrans dan sirkulasi utama yang konsisten dengan pengaturan zona zona elevator ke lobi lobi atas. Pengaturan denah perkantoran dan hotel sangat dibatasi oleh bentuk segidelapan (arsitektur pagoda) dan sistim struktur yang menunjang konsep pagoda.
2) Beban mati atau beban hidup Floor to Floor
Umumnya ketinggian ruang pada fungsi bangunan publik adalah 4 meter. Struktur
Konsep sistim struktur JIN MAO TOWER berdasarkan pada:
1. Penggunaan penempatan beton bertulang secara strategis yang dipadukan dengan struktur baja untuk menahan beban beban lateral ekstrem dan gravitasi dengan efisiensi struktur maksimum tanpa biaya material struktur yang berlebihan.
2. Penggunaan prinsip prinsip fisika untuk meningkatkan efektivitas momen inersia bangunan.
3. Reduksi kelebihan elemen elemen struktur yang secara signifikan meningkatkan nilai ekonomis bangunan.
Persyaratan Perancangan Sistem Struktur Bangunan: Kelayakan (service ability)
Kestabilan (stability) Kekuatan (strength) Keamanan (safety) Keawetan (durability)
Secara umum, struktur bangunan dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu base structure (pondasi), struktur rangka bangunan (kolom-balok), dan upper structure (struktur atap). Ketiganya harus membentuk suatu kesatuan sistem struktur yang tertutup, kokoh, dan kaku (rigid).
Kriteria Pemilihan Sistem Struktur 1. Resistance to Load
Sistem struktur dipilih atas dasar kemampuannya melawan beban utama (gravitasi, angin, gempa)
Kemampuan mempertahankan stabilitas bangunan
Berkekuatan melawan perubahan bentuk dan pergeseran struktur secara parsial atau menyeluruh
Sistem struktur memiliki daya tahan sampai batas waktu yang dikehendaki 2. Building Use dan Function
Sistem struktur ditentukan oleh tipe atau fungsi bangunan Sistem struktur ditentukan oleh bentuk dan dimensi ruang
Sistem struktur ditentukan oleh ketinggian dan tata ruang secara horizontal dan vertikal
3. Integration to Order Building System
Sistem struktur yang memiliki kemampuan bersatu dengan sistem bangunan lainnya
Dapat menjadi tumpuan “ekterior cladding” serta komponen fasade lainnya Selain itu, jaringan mekanikal, elektrikal dapat terakomodir di celah sistem
struktur oleh adanya sifat fleksibilitas sistem tersebut. 4. Cost Infulence
Berkaitan dengan masalah biaya dengan bahan serta sistem konstruksi tahan api, antisipasi, bentang, style yang diinginkan dan adanya sifat integritas. Berkaitan dengan biaya dan penataan “the most economical arrangement”
dari sistem struktur.
