Sistem Kabel

Struktur kabel yang mengalami beban eksternal akan mengalami deformasi yang bergantung pada besar dan lokasi beban eksternal. Bentuk yang didapat khusus untuk beban itu adalah bentuk funicular (sebutan bahasa Latin yang berarti 'tali'). Hanya gaya tarik yang timbul pada kabel. Dengan membalik bentuk struktur yang diperoleh tersebut, kita akan mendapatkan struktur baru yang benar-benar analog dengan struktur kabel, hanya sekarang 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 tersebut.

Beberapa prinsip sistem kabel dan penyaluran beban dapat ditunjukkan pada gambar-gambar di bawah ini:

Gambar 1. Aksi dan reaksi pada sistem kabel


Gambar 2. Penyaluran beban pada sistem kabel


Gambar 3. Variasi pembebanan pada sistem struktur kabel

Hal terpenting dan mendasar dalam mempelajari sistem kabel adalah pengetahuan tentang kurva atau kumpulan segmen elemen-garis-lurus yang membentuk funicular untuk pembebanan yang diberikan. Secara alami, bentuk funicular akan diperoleh apabila kabel yang bebas berubah bentuk ketika dibebani. Kabel yang berpenampang melintang konstan dan hanya memikul berat sendirinya akan mempunyai bentuk catenary (Gambar 2). Kabel yang memikul beban vertikal yang terdistribusi secara horizontal di sepanjang kabel, seperti beban utama pada jembatan gantung yang memikul dek horizontal, akan mempunyai bentuk parabola. Kabel yang memikul beban terpusat (dengan mengabaikan berat sendirinya), akan mempunyai bentuk segmen-segmen garis lurus (Gambar 2). Kombinasi berbagai beban akan memberikan bentuk kombinasi dimana beban terbesar akan memberikan bentuk yang dominan.



Gambar 4. Contoh bangunan dengan pemakaian sistem struktur kabel

Kabel adalah elemen struktur fleksibel (Gambar 3). Bentuknya sangat bergantung dari besar dan perilaku beban yang bekerja padanya. Apabila kabel ditarik pada kedua ujungnya saja, maka bentuknya akan lurus. Jenis kabel demikian disebut tie-rod. Jika kabel digunakan pada bentang antara dua titik dan memikul beban titik eksternal, maka bentuk kabel akan berupa segmen-segmen garis (Gambar 1). Jika yang dipikul beban terbagi, maka kabel akan mempunyai bentuk lengkung. Berat sendiri kabel dapat menyebabkan bentuk lengkung tersebut.

Ada hubungan yang cukup erat antara bentuk kabel dengan bentuk pelengkung. Jika bebannya sama, bentuk kabel akiba beban tersebut akan sama dengan bentuk pelengkung yang memikul beban sama tersebut. Bentuk yang satu merupakan inversi bentuk yang lain. Apabila terjadi tarik pada kabel, maka pada pelengkung terjadi tekan.
Kabel dapat digunakan pada bentang yang sangat panjang. Biasanya kabel digunakan pada jembatan yang memikul dek jalan raya beserta lalu lintas di atasnya. Karena beban lalu lintas selalu menyebabkan kabel utama mengalami perubahan bentuk karena berubah-ubahnya posisi beban, maka dek jembatan dibuat kaku sehingga permukaan jalan pada dasarnya tetap datar, dan beban yang diterima oleh kabel pada dasarnya konstan. Kabel juga dapat dipakai untuk memikul permukaan atap pada gedung, khususnya pada situasi bentang besar (Gambar 4).