Retrofit dan Perkuatan Warisan Industri

Latar Belakang Proyek

Hanyang Arsenal didirikan oleh Zhang Zhidong, Gubernur Jenderal Huguang, dengan pembangunan dimulai pada 1892 dan produksi dimulai pada 1894. Situs ini kemudian memproduksi sekitar 1,08 juta senapan buatan Hanyang, senjata Tiongkok yang paling luas digunakan pada Perang Perlawanan, dan bangunannya merupakan awal fisik sejarah industri modern Tiongkok.

Distrik rintisan Guibei (North Turtle Hill) kini menjalani putaran kedua pembaruan, mencakup total 108.600 m², di mana 88.000 m² berupa bangunan pabrik lama. Pengembangan kembali menjadikan aktivasi warisan industri sebagai landasan, industri budaya dan kreatif sebagai inti, serta pariwisata budaya dan rekreasi sebagai program pendukung, dengan tujuan membangun pusat pertukaran budaya internasional dan destinasi wisata budaya kelas dunia. Proyek ini mencakup pelestarian dan renovasi 48 bangunan serta struktur warisan industri, dengan prinsip satu desain per bangunan, memperbaiki yang lama sebagaimana aslinya, mengembalikan karakter asli, dan menambahkan fasilitas secara terukur.

Secara struktural, situs ini bukan satu tipe bangunan melainkan akumulasi konstruksi industri selama satu abad. Aula bengkel pada foto adalah bangunan bentang lebar dengan kolom beton yang memikul balok cincin dan balok lantai, dinding pengisi bata di antara kolom, serta rangka atap baja terpaku keling atau las yang membentang selebar aula tanpa penyangga tengah. Dek atap dan struktur monitor berada di atas rangka, dan fondasinya dangkal serta sesuai zamannya.

Kondisi sebelum perkuatan khas fasilitas produksi yang lama terbengkalai. Dinding pengisi bata retak dan terkelupas, rangka baja dan sambungannya terkorosi hingga menembus lapisan cat, panel atap rusak sehingga cahaya masuk ke aula, dan puing berserakan di lantai. Baik selubung maupun struktur memerlukan pekerjaan, dan pekerjaan harus berjalan di taman yang masih memiliki penyewa, acara langsung, dan kunjungan publik.

Permasalahan

• Sistem strukturnya campuran dan tidak seragam. Situs yang dibangun selama lebih dari satu abad memuat pasangan bata, rangka beton bertulang, rangka baja dari beberapa generasi, dan pengisi yang ditambahkan kemudian, sehingga tidak ada satu tipologi yang dapat diterapkan pada 48 bangunan. Setiap struktur harus dinilai sesuai karakternya sendiri.

• Aulanya bentang lebar tanpa kolom tengah. Rangka baja yang membentang selebar bengkel memikul atap dan, pada aula yang dikonversi, beban hidup serta beban peralatan baru dari studio, panggung, galeri, dan ruang pertemuan publik. Kolom di bawahnya memikul rangka dan balok lantai, dan kebutuhan aksialnya terakumulasi sepanjang tinggi bangunan. Dalam sistem ini kekurangan pada satu kolom atau satu rangka bukan masalah lokal, karena tidak ada jalur kedua untuk beban tersebut.

• Kendala warisan menggugurkan naluri pertama yang konvensional. Nilai bangunan ini terletak pada kenyataan bahwa mereka adalah struktur asli. Penebalan penampang beton mengubah proporsi elemen dan meninggalkan perubahan permanen pada bahan bersejarah, dan selubung baja penuh pada rangka menutup pekerjaan baja asli dalam kandang baja baru dan melakukan hal yang sama. Keduanya tidak dapat diselaraskan dengan bangunan yang maknanya adalah keasliannya, dan keduanya tidak dapat dikembalikan.

• Berat, tinggi bersih, dan fondasi merupakan batas keras. Fondasi yang ada dirancang untuk beban industri asli dan merupakan konstruksi bersejarah, sehingga tidak dapat diperbesar tanpa risiko arkeologis. Pada saat yang sama, tinggi bersih di bawah pelat lantai tidak dapat dikurangi, karena tinggi itu adalah volume interior yang menjadi dasar program budaya dan pariwisata. Setiap sistem perkuatan harus menambah kapasitas dengan menghabiskan anggaran berat dan tinggi sesedikit mungkin, dan di mana pun berat tidak terhindarkan, berat itu harus dipikul dan diperiksa.

Strategi Perkuatan

• Kain polimer diperkuat serat karbon, diaplikasikan pada pelat lantai

Pelat lantai beton yang ada dinilai dan ditemukan kurang dari kapasitas lentur dan geser yang diperlukan untuk penggunaan baru. Lapisan atas bersejarahnya tipis dan di beberapa tempat terkarbonasi serta terkelupas, kedalaman efektif pelat kecil, dan beban hidup serta beban partisi tambahan dari konversi menghabiskan sisa margin.

Kain serat karbon direkatkan pada pelat untuk pekerjaan ini, dengan strip dipasang pada sisi tarik di bagian bawah struktur lantai dan strip tambahan pada tumpuan untuk geser. Karena strip memiliki ketebalan 0,111 hingga 0,333 mm tergantung kelasnya, satu strip praktis tidak menambah berat maupun kedalaman. Inilah sifat yang menentukan di sini. Pelat baja yang direkatkan pada bagian bawah pelat lantai akan menambah berat nyata pada sistem pelat dan dinding yang sudah memikul beban bersejarah, dan akan mengurangi tinggi bersih setiap ruangan di bawahnya, yang di situs ini merupakan ruang tempat seluruh program bergantung.

Pekerjaan dilakukan di atas kepala dari platform akses bergerak, dengan substrat disiapkan dan strip digulirkan ke dalam perekat basah dari bawah. Bagian bawah pelat bersejarah adalah permukaan yang paling mungkin dibiarkan berdebu dan tidak rata, dan kualitas ikatan di sini sepenuhnya bergantung padanya.

• Perekatan pelat baja, diaplikasikan pada balok dan rangka atap baja

Perekatan pelat baja digunakan pada dua elemen yang memikul kebutuhan dan kerusakan terbesar.

Balok. Balok cincin dan balok pada garis kolom kurang dalam kapasitas lentur dan kekakuan di bawah pembebanan baru. Pelat baja direkatkan pada sisi tariknya dengan epoksi struktural, membentuk penampang komposit baja-beton. Pelat baja memikul gaya jauh lebih besar per satuan luas dibanding serat, dan modulusnya yang tinggi menaikkan kekakuan elemen; ini penting di sini karena partisi baru dan bentang panjang aula yang dikonversi menjadikan lendutan — bukan hanya kekuatan — sebagai persoalan kelayakan layan.

Rangka atap baja. Rangka adalah elemen paling parah terdampak di situs ini. Paparan selama satu abad dan pemeliharaan yang tidak menyeluruh menyebabkan kehilangan penampang pada batang atas, bawah, dan batang web, serta korosi berat pada simpul tempat kebutuhan tertinggi dan detailing asli paling rentan. Pelat baja direkatkan pada batang yang sangat tertekan dan pada zona sambungan, memulihkan kapasitas yang hilang akibat korosi dan menambah kapasitas yang diperlukan untuk penggunaan hasil konversi. Pelat yang direkatkan pada elemen baja juga berfungsi sebagai perkuatan lokal bagian yang hilang, peran yang tidak dapat dilakukan sistem serat yang direkatkan di permukaan.

Metode ini membawa kewajibannya sendiri, dan itu merupakan bagian dari desain. Pelat baja terlihat pada elemen dan mengubah tampilan bahan bersejarah, sehingga hanya digunakan di tempat kebutuhan struktural cukup tinggi untuk membenarkannya dan di mana pembacaan warisan elemen tersebut dapat menerimanya. Pelat memerlukan perlindungan korosi dan perlindungan kebakaran, dan perekat yang melekatkannya kehilangan kekuatan dengan cepat seiring suhu.

• Selubung baja, diaplikasikan pada kolom

Kolom adalah elemen yang memerlukan peningkatan terbesar, dan menerima intervensi paling substansial.

Selubung dibangun di sekeliling setiap kolom: profil siku baja dipasang di empat sudut beton eksisting, diikat dengan batang horizontal atau pelat pada interval tertentu, dan celah antara baja dan beton asli diisi grout non-susut atau shotcrete. Selubung bekerja dalam tiga cara sekaligus. Profil siku dan pengisi grout menambah kapasitas aksial penampang, yang penting ketika kolom memikul akumulasi beban lantai dan atap yang terus bertambah. Kandang baja yang menerus mengikat inti beton, menaikkan kuat tekan dan kapasitas regangan kolom dan, yang lebih penting, mengubah elemen getas yang kurang terikat menjadi elemen yang dapat mengembangkan deformasi daktail di bawah aksi seismik. Selubung juga menaikkan kapasitas geser kolom dan, pada zona sambungan, memperkuat hubungan dengan balok.

Selubung baja adalah pilihan yang tepat untuk kolom karena kebutuhannya bukan hanya kekuatan tetapi juga pengikatan dan daktilitas, dan karena baja tambahan harus menerus sepanjang tinggi elemen. Sistem serat yang direkatkan dapat menambah pengikatan, tetapi akan memerlukan banyak lapisan untuk mencapai kapasitas aksial yang dibutuhkan, dan penambahan penampang dari kandang baja di sudut jauh lebih efisien dalam tonase baja dan ruang yang ditempatinya.

Perlindungan kebakaran dan korosi

Setelah perkuatan selesai, seluruh rakitan dilapisi. Perlindungan kebakaran dan korosi disemprotkan di atas sistem yang direkatkan, selubung, dan pekerjaan baja, yang sekaligus melayani tiga tujuan. Melindungi epoksi pada kedua sistem yang direkatkan, yang tidak tahan api dan tidak boleh terbuka. Melindungi pelat baja yang direkatkan dan baja selubung dari korosi. Dan memulihkan permukaan menerus berwarna terang di atas rangka dan elemen yang diperkuat, yang memungkinkan aula hasil renovasi terbaca sebagai interior industri yang koheren, bukan tambal sulam perbaikan.

Kesimpulan

Retrofit Hanyang Arsenal adalah kasus di mana masalah struktural dan masalah konservasi harus diselesaikan bersama. Stok bangunan industri berusia satu abad dengan sistem campuran, aula bentang lebar tanpa redundansi, persyaratan ketat untuk memperbaiki yang lama sebagaimana aslinya, serta fondasi dan tinggi bersih yang tidak dapat dikorbankan: masing-masing saja akan mempersempit pilihan metode. Bersama-sama, semuanya menjadikan kombinasi tiga sistem sebagai jalur praktis untuk perkuatan menyeluruh 88.000 m² warisan industri: kain serat karbon memikul pekerjaan pada pelat lantai di mana berat dan tinggi bersih tidak dapat dibelanjakan, pelat baja yang direkatkan memikul pekerjaan pada balok dan rangka atap yang terkorosi di mana kapasitas dan kekakuan menjadi kebutuhan penentu, dan selubung baja memberi kolom kapasitas aksial serta pengikatan yang dibutuhkan jalur beban utama — semuanya ditutup dengan satu lapisan pelindung semprot sehingga aula hasil renovasi tetap terbaca sebagai interior industri.

Pelajaran yang lebih luas untuk retrofit warisan adalah tidak ada satu metode perkuatan terbaik. Yang ada hanyalah metode yang tepat untuk setiap elemen, dipilih berdasarkan kebutuhan aktualnya, makna warisannya, dan kendala situs tempatnya berdiri.