Sistem Tenda

Pembahasan sistem struktur tenda biasanya dimasukkan ke dalam kelompok struktur membran, bersama dengan dua jenis struktur yang lain, yaitu pneumatis dan jaring. Membran adalah struktur permukaan yang fleksibel dan tipis yang memikul beban dengan mengalami terutama tegangan tarik. Gelembung sabun adalah contoh klasik yang dapat dipakai untuk mengilustrasikan apakah struktur membran itu dan bagaimana perilakunya. Struktur membran cenderung dapat menyesuaikan diri dengan cara struktur tersebut dibebani. Selain itu, struktur ini sangat peka terhadap efek aerodinamika dari angin. Efek ini dapat menyebabkan terjadinya fluttering (getaran). Dengan demikian, membran yang digunakan pada gedung harus distabilkan dengan cara tertentu hingga bentuknya dapat tetap dipertahankan pada saat memikul berbagai kondisi pembebanan.
Terdapat beberapa cara dasar untuk menstabilkan membran. Rangka penumpu dalam yang kaku, misalnya, dapat digunakan, atau dapat juga penstabilan dengan menggunakan pra-tegang pada permukaan membran. Hal ini dapat dilakukan baik dengan memberikan gaya eksternal yang menarik membran, maupun dengan menggunakan tekanan internal apabila membrannya berbentuk volume tertutup.
Contoh pemberian pra-tegang yang menggunakan gaya eksternal adalah struktur tenda. Akan tetapi ada pula tenda yang tidak mempunyai permukaan yang benar-benar ditarik oleh kabel sehingga dapat bergerak apabila dibebani. Sekalipun dapat memikul beban angin normal, banyak permukaan tenda yang dapat bergetar sebagai akibat efek aerodinamika dari angin kencang. Karena itulah tenda banyak digunakan sebagai struktur sementara, bukan sebagai struktur permanen. Sekalipun demikian, kita dapat memberi pra-tegang pada membran dengan memberikan gaya jacking yang cukup untuk menegangkan membran pada berbagai kondisi pembebanan. Biasanya, membran itu diberi tegangan dalam arah tegak lurus di seluruh permukaannya.



Gambar 1. Struktur tenda pada Olympia Stadium di Muenchen, Jerman
AKSI DASAR

Dasar mekanisme pikul beban pada struktur membran adalah tarik. Membran yang memikul beban tegak lurus terhadap permukaannya dapat mengalami deformasi secara tiga dimensi (bergantung pada kondisi tumpuan dan pembebanannya) dan memikul beban secara tarik (gaya tarik pada-bidang / in-plane yang terjadi pada permukaan membran). Aksi pikul beban ini serupa dengan gaya yang terjadi pada sistem kabel menyilang. Selain tegangan tarik, terjadi juga gaya tegangan geser tangensial pada struktur membran, yang diasosiasikan dengan torsi yang secara normal terjad pada permukaan lengkung. Kedua jenis tegangan ini bekerja sama dalam memikul beban.



Gambar 2. Tiang-tiang utama penarik kabel struktur tenda pada Millenium Dome di North Greenwich, London, Inggris

PRINSIP UMUM

Untuk struktur-struktur yang mendapat kestabilannya dari gaya-gaya pra-tegang eksternal, penerapan prinsip desain yang mengharuskan tarik permukaan harus dipertahankan, pada umumnya mengandung arti bahwa gaya pra-tegang harus besar dan atau kelengkungannya pada permukaan harus dipertahankan besar. Daerah yang luas dan datar pada permukaan membran, biasanya dihindari, karena untuk ini dibutuhkan gaya pra-tegang relatif besar untuk mempertahankan lus tersebut apabila beban normal bekerja padanya.
Luasan datar harus dihindari dengan cara memperhatikan geometri eksak dari permukaan cangkang. Penggunaan model biasanya berguna untuk memperlajari hal tersebut pada taraf desain pra-rencana. Besar gaya pra-tegang yang diberikan untuk menstabilkan tidak boleh menyebabkan tegangan membran melebihi kapasitas material yang digunakan. Untuk struktur berbentang lebar, biasanya membran terdiri atas jaring kabel baja berjarak dekat yang mampu memikul gaya pra-tegang relatif besar.
Masalah desain yang kritis pada membran kulit bertegangan adalah kondisi tumpuan atau tepinya. Penggunaan tumpuan titik, misalnya, dapat menyebabkan terjadinya tegangan lokal yang sangat besar pada membran di titik pertemuan membran dan tumpuan.




Gambar 3. Struktur tenda sebagai kanopi pada pintu masuk Terminal Keberangkatan Schiphol Airport, Amsterdam, Belanda

ANALISIS DESAIN

Kelengkungan
Perancang sebaiknya menghindari penggunaan luasan datar pada permukaan membran, karena apabila digunakan, akan membutuhkan gaya pra-tegang yang besar sekali untuk mempertahankan bentuknya pada saat dibebani. Jadi diperlukan struktur yang mempunyai kelengkungan besar.
Luasan yang datar umumnya dapat dihindari dengan memperhatikan geometri permukaan. Daerah transisi antara permukaan berkelengkungan negatif dan positif harus diperhatikan dan didesain secara khusus.
Kelengkungan harus dijamin besarnya dengan mengontrol titik-titik tinggi dan rendah. Dua titik tinggi harus dipisahkan oleh satu titik tendah, begitu pula sebaliknya.
Kondisi Tumpuan
Banyak struktur membran yang ditumpu oleh sederetan titik tumpuna diskret. Titik tinggi utama biasanya dibentuk dengan menggunakan kepala (masts) tekan yang cukup besar. Masts seperti ini didesain sebagai kolom besar yang hampir selalu berujung sendi. Titik rendah utama biasanya dihubungkan ke tanah. Gaya vertikal ke atas dan gaya horisontal yang besar biasanya terjadi pada fondasinya karena gaya pra-tegang pada membran diperoleh dengan menarik membran, dengan menggunakan cara jacking, di antara titik tinggi dan titik pengikat-ke-bawah. Karena ada gaya terpusat yang sangat besar, maka hubungan pada titik pengkita-ke-bawah merupakan masalah utama dalam desain.
Jumlah dan penentuan letak titik tumpuan umumnya menentukan besar gaya yang ada pada titik hubung di tanah atau pada mast. Bagaimana pun, kita tidak perlu membuat tumpuan terlalu banyak agar kita dapat memperoleh kelengkungan membran yang cukup.
Perkecualian mengenai jenis kondisi tumpuan titik utama untuk struktur tenda adalah di tepi bebas dari membran pra-tegang. Kabel tepi sering digunakan untuk memperkaku tepi bebas dan memberikan tarik merata pada membran itu sendiri (dengan memberikan tarik pada seluruh tepi permukaan). Gaya-gaya pada kabel tepi ini biasanya cukup besar.





Gambar 5. Struktur tenda pada pintu masuk Underground Station North Greenwich, London, Inggris