Stadio Alagrave - Struktur

                   Bangunan yang pada awalnya dibangun untuk pertandingan sepak bola Euro 2004 ini berfungsi sebagai stadion sepak bola atau sering juga dipakai untuk tempat konser musik dengan kapasitas tempat duduk penonton sebanyak 35.000 kursi dan berlokasi di Atlantik selatan, Portugal. Dibangun pada lahan baru di Parques das Cidades dengan  desain hasil kerja sama antara arsitek khusus bangunan olahraga, HOK Sport, dengan AARQ dari Lisbon. Panjang bentang struktur atap dari satu kolom raksasa ke kolom lain sekitar 140 m², kurang lebih 2 kali tinggi mast-nya. Berlokasi tepatnya di João da Venda di kota Esteval, diantara kota Faro dan Loulé.

 Bentuk dan ekspresi struktur stadion merupakan simbolisasi dari tradisi kelautan daerah Faro dan sejarah maritim Portugal. Stadion ini mempunyai dua atap kembar berbentuk seperti layar kapal yang berada saling berhadapan pada bagian timur dan barat bangunan. Stadion Algarve ini struktur atapnya terdiri dari 4 buah mast (tiang pada struktur kabel) dengan tinggi 72 meter dan angker berupa kabel kanetari sepanjang 210 meter. Kabel-kabel tersebut menyangga PVC fabric transparan yang bergerak dinamis seperti ombak. Menurut arsiteknya, hal tersebut merefleksikan sportivitas yang ‘tergambar ‘ pada disain lapangan olahraga tersebut. Sementara itu, tiap 2 mast diapit oleh atap utama, dengan struktur kabel dan menggunakan tambahan arch baja untuk ikut menopang atap. Untuk menutupi atap tersebut dibutuhkan 32 lembaran membran dengan ukuran masing-masing lebar 14,4 meter dan panjang bervariasi antara 31-45 meter. Luas permukaan stadion sekitar 10.186 m². Material membrannya adalah bahan kain polyester dengan ketahanan air tinggi yang telah di-coating dengan PVC pada kedua lapisannya. Sebagai lapisan coat terakhir dipakai cat fluorine polymer. Pemilihan material ini sangat penting dilakukan untuk mengharmonisasikan jenis spesifik material dengan jenis kebutuhan konstruksi disain untuk menghasilkan struktur yang stabil Kedua spot tempat duduk utama pada timur dan barat stadion mempunyai elevasi setinggi bangunan tingkat empat  dan sisi atasnya bersambungan dengan atap.

Struktur kabel yang mengalami beban eksternal akan mengalami deformasi yang bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang didapat khusus untuk beban itu ialah bentuk funicular (tali). Hanya gaya tarik saja yang dapat timbul pada kabel. Karena pada Stadion Algarve ini bentuk struktur tarik dan tekannya mempunyai hubungan dengan tali tergantung yang dibebani, maka stadion ini termasuk struktur funicular. Kabel yang ada pada struktur tersebut termasuk katenari karena  berfungsi sebagai atap sehingga bentuknya berpenampang melintang konstan dan hanya memikul beban sendiri.

Besar gaya yang timbul pada kabel bergantung pada tinggi relatif bentuk funicular dibandingkan panjangnya. Semakin tinggi kabel, semakin kecil gaya yang timbul pada struktur tersebut. Struktur kabel dikategorikan sebagai suspension structure atau cable-stayed structure. Stadion ini termasuk jenis cable-stayed struktur berkabel ganda, yaitu kabel ganda yang berkelengkungan saling berlawanan serta membentuk permukaan atap utama.

Pada struktur kabel, selain kabel, diperlukan elemen-elemen lain untuk membentuk struktur, memikul kabel dan menjadi sarana meneruskan gaya vertikal dan horizontal ke tanah. Pada Stadion Algarve, digunakan jenis elemen penumpu yaitu memakai system guyed mast (sistem penumpu berupa kabel dan tiang) miring. Pada struktur stadion ini, struktur atapnya ditumpu oleh dua mast yang berada di samping kanan dan kiri bentang. Mast ini berupa tube baja yang diletakkan miring dari tanah dan pada bagian bawahnya terhubung dengan kolom raksasa untuk menyalurkan gaya horizontal dan vertikal ke tanah. Sementara itu, yang berfungsi sebagai guy (kabel penguat mast) adalah baja pipa pada atap dan kabel-kabel yang menopangnya. Mast pada stadion yang arahnya miring (tidak vertikal) membuat sebagian gaya horizontal  dipikul oleh mast miring tersebut sementara gaya horizontal yang sebagian lagi dipikul oleh kabel guy. Dengan demikian gaya aksial tekan pada mast menjadi besar shingga mast yang besar membuat ukurannya perlu besar. Pada Algarve untuk menjadikan mast dapat mengatasi gaya aksial tekan tersebut dengan mempertimbangkan keefisienan material serta agar tidak memerlukan mast yang sangat besar sehingga berat, maka mast tersebut ’diperbesar luasannya’ dengan memakai kabel-kabel tarik disekeliling mast. Kabel tersebut di bagian tengah mast dijauhkan satu sama lain agar tercipta gaya tahan mast yang besar terhadap gaya aksial tekan. Gaya yang besar tersebut perlu disalurkan ke tanah, yaitu dengan kolom yang karena gaya mast nya juga besar maka kolom berdiameter besar. Dengan kemiringan mast maka kabel guy gayanya dapat dikurangi dan desain fondasi dapat lebih simple daripada guy mast dengan mast tegak lurus dengan tanah. Sebagai perbandingan, pada guy must yang tegak lurus tanah, gaya horizontal hanya dipikul oleh kabel guy, mast memikul gaya aksial tekan sehingga desain pondasi kabel guy menjadi rumit. Maka untuk bentang lebar seperti stadion Algarve ini, memang tepat jika digunakan sistem guy mast miring karena gaya ujung kabel dapat dipikul mast sebagian sehingga gaya yang dipikul kabel guy berkurang.

Selain itu, kestabilan kabel yang mengalami gaya angin sangat penting karena adanya flutter (getaran) pada struktur atap. Getaran yang diakibatkan oleh angin atau gempa bumi berupa gerakan osilasi yang berulang pada interval waktu tertentu. Pada Stadion Algarve untuk mengatasi masalah getaran akibat gaya angin tersebut, diselesaikan dengan beberapa cara yaitu memperbesar beban mati pada atap dengan membuat struktur lengkung yang terbentuk dengan truss-truss berjajar yang terhubung dengan tribun. Struktur truss tersebut tak dapat berdiri sendiri melainkan memerlukan sistem kabel untuk menopangnya. Struktur tersebut membantu memperbesar beban mati atap sehingga dihasilkan gaya tarik kabel yang besar dan frekuensi getaran karena gaya angin pun berubah.  Cara kedua yang dilakukan untuk mengatasi getaran pada stadion adalah dengan memberikan kabel guy angker pada titik-titik di sisi-sisi luar di samping kolom besar, untuk mengikat struktur ke dalam tanah. Cara ketiga yaitu menggunakan sistem kabel rangkap (atas-bawah dan menyilang) yang berfungsi sebagai sistem peredam. Algarve memakai sistem kabel rangkap cekung untuk mencegah getaran pada atap akibat efek angin. Kabel-kabel diberi gaya pra-tarik, kemudian struktur atas cenderung mengalami gaya tarik tambahan dan struktur bawah cenderung berkurang pratariknya. Beban eksternal (beban angin, gempa.dll) dan gaya pra-tarik tersebut menyebabkan timbul gaya horizontal yang besar pada mast. Untuk memikul gaya horizontal yang besar tersebut, diberikan sistem kabel tie back yang diangker ke tanah.

Perilaku dinamis pada atap dapat diamati juga dari frekuensi alami getaran kabel yang bergantung pada gaya tarik kabel. Kedua kabel (atas-bawah) mempunyai gaya tarik berbeda sehingga frekuensi getaran alaminya pun berbeda. Saat gaya eksternal memaksa terjadinya getaran pada satu kabel, kabel lainnya cenderung meredamya dan karena frekuensi tersebut osilasi dapat diredam. Namun begitu,  getaran pada atap pada kenyataannya tak bisa diredam seluruhnya, tetap saja pada sat gaya angin besar, getaran tidak dapat dihindarkan. Getaran ini tetapi tidak membahayakan struktur stadion. Getaran ini malah menjadi salah satu simbol dari kedinamisan olahraga, menurut arsiteknya.

Referensi

Schodek, Daniel L. Struktur. 1998. Bandung: Refika Aditama.

Sheard, Rod. The Stadium, Architecture for The New Global Structure. Brekeley Book Ltd.

www.archrecord.construction.com/projects/bts/archives/stadiums/default.asp

www.structuremag.com. TensiNews7-1.pdf. Textile Grandstand Roofing for the New

“Estádio Intermunicipal Faro-Loulé” on the Algarve Coast.

http://www.trivago.es (gambar)