Gedung Beton Tertinggi Saat Ini

12.1. Gedung Beton Tertinggi Saat Ini

Burj Khalifa (828 m) di Dubai, saat ini (2012) menjadi bangunan tertinggi di dunia. Ketinggiannya melesat 60% lebih tinggi dari Taipei 101 (508 m), yang sebelumnya telah menduduki singgasana itu selama 6 tahun (2004 – 2010) setelah mengalahkan menara kembar Petronas Tower (452 m), di Kuala Lumpur.

Gambar 78. Burj Khalifa (828 m) gedung tertinggi di dunia (2012)

Arsiteknya Adrian Smith didukung Bill Baker (structural engineer) dari Skidmore, Owings & Merrill (SOM), Chicago. Kontraktornya Samsung C&T, Besix dan Arabtec. Konstruksi utama beton bertulang, dan baja untuk bagian menaranya. Penggunaan beton cukup menarik, sepertinya akan menjadi kecenderungan gedung super-tinggi yang lain. Faktor-faktor yang menyebabkannya (Taranath 2010), adalah :

 Besarnya massa dan rigiditas beton memperbesar redaman dibanding baja, yang akan mengurangi gaya akibat angin pada bangunan super-tinggi.

 Peningkatan mutu campuran beton semakin baik, dari segi kekuatan (fc) dan modulus elastisitas (Ec), termasuk SCC (Self-Consolidating Concrete).

 Beton bertulang secara nature bersifat tahan api (fire resistant)  Penggunaan sistem lantai flat-slab, dapat menghasilkan tinggi lantai-ke-lantai

yang sangat minimal dan lebih efisien karena two-way system.  Tersedia self-climbing form-work dinding otomatis dari Doka, Austria.  Tersedia teknologi pompa beton kapasitas 50 psi padahal perlunya hanya

3000 psi, yaitu buatan Putzmeister, Jerman. Crane sudah tidak diperlukan lagi.

Untuk mengetahui keistimewaan Burj Khalifa, Dubai terkait dengan ketinggiannya maka akan diperbandingkan dengan bangunan tinggi lain yang tercatat di dunia ini.

Gambar 79. Perbandingan tinggi berbagai objek buatan manusia (2012)

Dari perbandingan di atas, Burj Khalifa tingginya sangat signifikan mengalahkan yang lain, padahal terbuat dari beton bertulang (kecuali menaranya). Keistimewaan yang lain, yang tercatat dari pembangunan gedung Burj Khalifa adalah:

 Tinggi arsitektur 828 m, jumlah lantai 160, konstruksi mulai 2004 sampai 2010, setara dengan kerja sebanyak 22 juta orang per jam.

 Tower beton bertulang seluas 280,000 m 2 digunakan untuk tempat tinggal dan kantor, sebagian juga hotel. Adapun luas tower dan podium adalah 465,000 m 2 . Luas dasar (site area) adalah 104,210 m 2 , luasan proyek 454,249 m 2 .

 Mutu beton 60 – 80 MPa dan E c 43,800 N/mm² (maks) sebanyak 250,000 m 3 (setara 110,000 gajah), tulangan baja perlu 39,000 ton, dinding penutup 83,600 m 2 kaca dan 27,900 m 2 metal (ekivalen 17 lapangan bola). Aluminium yang dipakai setara lima pesawat A380, panjang baja stainless setara 293 kali tinggi menara Eiffel di Paris.

Untuk mewujudkan bangunan tertinggi, arsitek dan insinyur SOM, Chicago memakai prinsip geometri organik triaksial yang bertumbuh secara spiral (lihat Gambar 80). Untuk itu perlu sistem struktur baru, yang dinamakan ”buttressed core”, terdiri dari dinding beton mutu tinggi membentuk tiga sayap yang saling menopang satu sama lain melalui enam sisi core tengah atau hub hexagonal. Idenya sederhana, core beton menghasilkan kekakuan torsi, sekaligus pelindung elevator. Tiga sayap menopang core beton terhadap angin. Untuk menghasilkan satu kesatuan diberikan outriggers di setiap ketinggian tertentu. Hasilnya denah berbentuk Y, yang ternyata ideal sekali untuk bangunan resident dan hotel, karena memberikan keleluasaan pemandangan luar yang terbaik.

Gambar 80. Tampak gedung tertinggi Burj Khalifa, di Dubai (Baker et.al 2010)

Gambar 81. Denah Tipikal Burj-Khalifa (Baker et.al 2010)

Model struktur Burj-Khalifa dianalisis terhadap beban gravitasi (efek P-delta), angin, dan gempa, memakai program ETABS versi 8.4 dari Computers & Structures, Inc., Berkeley, California. Model strukturnya terdiri RC-wall, link beam, slab, dan sistem pondasi (rc-slab raft h = 3.7 m dan bore pile  1.5 m P ijin = 3000 ton), sekaligus juga menara baja di atas. Model struktur lengkap terdiri dari 73,500 element Shells dan 75,000 titik nodal, untuk model struktur lantai tipikal dapat dilihat pada Gambar 82.

Gambar 82. Model Struktur lantai typikal dengan ETABS 8.4

Lendutan lateral akibat angin memenuhi persyaratan umum, dari analisa dinamik diketahui bahwa ragam pertama (mode-1) berupa deformasi lateral dengan perioda

11.3 detik, ragam ke-2 juga deformasi lateral arah tegak lurusnya dengan perioda

10.2 detik. Deformasi torsi terjadi pada ragam ke-5 dengan perioda 4.3 detik, yang berarti tidak menentukan perilaku bangunan terhadap pembebanan lateral.

Untuk perencanaan gempa, Dubai termasuk pada Zone-2 di Uniform Building Code (International Code Council, 1997), yang berarti daerah gempa sedang (moderate) sebanding kota New York dan Boston. Kondisi tanahnya pada kategori sangat padat atau karang muda. Analisa gempanya berupa analisa respons spektrum khusus kondisi tanah di sana. Hasilnya menunjukkan bahwa pembebanan gempa tidak menentukan perencanaan bangunan tower beton bertulang, hanya bagian podium dan menara baja di puncak tower yang terpengaruh. Meskipun demikian pada perencanaan bangunan ini telah dilakukan seismic hazard analysis secara khusus, termasuk mempelajari potensi terjadinya bahaya likuifaksi ketika terjadi gempa.

Gambar 83. Tahapan konstruksi yang khusus (Baker et.al 2010)

Material beton mengalami creep (rangkak) dan shringkage (susut), yaitu deformasi sebagai fungsi waktu. Karena tower sebagian besar beton bertulang, hanya bagian atas yang menara baja, maka pengaruh rangkak dan susut harus dihitung cermat. Strategi jangka panjang, mengusahakan tegangan tekan akibat beban gravitasi pada penampang yang merata. Caranya ukuran penampang diproporsikan terhadap gaya tekan yang ada. Ini mudah, karena proporsi kolom atau dinding menerus, dan konsisten sesuai luasan lantai yang dipikul, tidak ada balok transfer dsb.

Untuk mengatasi perpendekan elastis jangka pendek, selama tahapan konstruksi dilakukan analisis struktur, lihat Gambar 84. Analisis harus berurutan disesuaikan dengan kondisi aktual pelaksanaannya, termasuk umur beton pada konfigurasi yang ditinjau. Maklum, umur beton menentukan modulus elastisitas, dan itu parameter yang menentukan besarnya deformasi aksial yang terjadi (ingat E.A). Hasil analisis digunakan untuk menentukan besarnya kompensasi horizontal dan vertikal.

Gambar 84. Tahapan konstruksi (Baker et.al 2010)

Kompensasi horizontal adalah untuk mengantisipasi adanya distorsi arah horizontal menuju pusat. Jadi untuk pengecoran lantai di atasnya diperhitungkan kompensasi arah lateral yang mengkoreksi terjadinya distorsi lateral yang terjadi. Deformasi lateral tiap lantai dapat terdeteksi jika pemodelan struktur lantainya memakai element Shell (atau Frame). Jika dipakai diapraghm-floor pada pemodelan lantai seperti cara lama, maka kondisi distorsi lateral tidak akan terdeteksi.

Kompensasi vertikal adalah untuk mengantisipasi adanya distorsi vertikal akibat adanya perpendekan kolom atau wall. Untuk itu diberikan penambahan tinggi, yang besarnya sebanding dengan beban akibat jumlah lantai di atas yang dipikulnya.

Fenomena distorsi akibat perpendekan aksial diperlihatkan pada Gambar 85. Beban di tengah lebih besar karena jumlah lantainya lebih banyak dibanding pinggir.

Gambar 85. Distorsi akibat perpendekan elastik elemen vertikal

Adanya pengaruh creep dan shrinkage pada struktur beton bertulang itulah yang menyebabkan proses konstruksi Burj-Khalifa tidak dapat dikerjakan sekaligus pada arah horizontal, yaitu keseluruhan luasan lantainya. Konstruksi dimulai dari bagian yang nantinya akan paling tinggi terlebih dahulu, yaitu bagian tengah, kemudian disusul oleh lantai-lantai ujung yang nanti ada di bawahnya (lihat Gambar 83).