Selain ringan dan tahan lama, material ETFE juga fleksibel dan dapat membentuk berbagai jenis geometri dengan mudah. Karenanya, ETFE ini sering digunakan sebagai material komponen bangunan dengan bentukan organik seperti double layer cushion dan atap free-form. Hal ini menjadikan ETFE sebagai material yang ideal untuk struktur permukaan double-curve seperti kubah.

Dalam proyek ini, tujuan kami adalah untuk membuat kubah dengan material ETFE berbentuk inflated bubble. Pada tahapan konseptual, kami menggunakan software Rhinoceros 3D dan plug-in bawaannya Grasshopper dan Kangaroo 2. Setelah itu, struktur membran yang terbentuk akan dianalisis menggunakan software in-house kami untuk perhitungan non-linear stress.

 

Tahap 1: Form-Finding Konseptual Menggunakan Rhinoceros 3D

Langkah pertama yang harus dilakukan adalah menentukan tipe dan bentuk dari ETFE bubble. Dalam kasus ini, atap dari struktur ini harus cukup tinggi untuk mewadahi aktivitas manusia di dalamnya dan memiliki luas 350 meter persegi. Kemudian, kami melakukan studi pada bentuk bubble dengan lubang ditengahnya.

Dalam mendapai bentuk form-finding yang terlihat organik, plug-in Kangaroo 2 kami manfaatkan untuk membaca garis terluar dari struktur ini, dan garis terluar tersebut menjadi dasar dalam membentuk mesh menggunakan Mesh Machine dari Kangaroo 2.

Proses meshing dilakukan dengan memberikan input inflation, mesh length, dan anchor point goals ke dalam solver Kangaroo 2, sebagaimana diilustrasikan di bawah ini.

Bentukan sederhana dari mesh ini merupakan dasar dari proses form-finding yang akan dilakukan, dan bentuk dinamis ini diperoleh dari struktur baja yang terdapat pada kubah. Karena volume dari bubble ETFE ini yang sebesar 625 meter kubik, dan tujuan dari struktur ini yang akan digunakan sebagai struktur permanen, maka ditambahkan perkuatan menggunakan balok baja.

Geometri dari balok-balok baja tersebut didapat melalui proyeksi garis radial yang berpotongan dengan geometri bubble. Membran ETFE ini nantinya akan dibentangkan sepanjang balok-balok tersebut.

Tahap 2: Fom-Finding Dan Analisis Menggunakan Software In-House.

Setelah mendapatkan bentukan yang sesuai, kemudian model tersebut di ekspor ke dalam Windas®, software analisis struktur kami. Software ini memungkinkan kami untuk dengan tepat menghasilkan bentukan membran ETFE yang juga turut memperhitungkan properti mekanis dari material.

Dengan menggunakan Windas®, analisis non-linear stress dengan berbagai kombinasi pembebanan seperti beban air hujan dan beban angin dapat dilakukan. Distribusi tekanan dan hasil deformasi dari analisis tersebut diilustrasikan pada gambar di bawah.

Workflow ini memastikan bahwa proses desain dan engineering dari tim kami berjalan dengan sikuensial dalam menghasilkan berbagai bentukan dengan berbagai fungsi. Dengan metode ini, kita selangkah lebih dekat dalam merealisasikan desain ETFE bubble.

Dalam tulisan selanjutnya, akan dibahas lebih detail mengenai proses form-finding dan analisis struktur yang dilakukan.