'Arsitek Tuhan' memimpikan sebuah gereja yang sangat tinggi – Cara para insinyur modern mewujudkannya

Pada Juni 1926, seorang pria tua dengan pakaian lusuh tertabrak trem saat menyeberang dalam perjalanan menuju gereja. Beberapa hari kemudian, ia meninggal di rumah sakit untuk kelompok miskin. Pria itu adalah Antoni Gaudí, yang kemudian dikenal sebagai "arsitek Tuhan".

Gaudí meninggalkan sebuah tugas besar. Ia meninggal ketika pembangunan Sagrada Família—sebuah gereja ikonik yang menjulang di Barcelona, Spanyol—masih berlangsung.

Dari kejauhan, gereja itu menjulang di cakrawala kota. Dari dekat, bangunan itu tampak semakin menyerupai makhluk hidup. Fasad yang menggambarkan adegan-adegan Alkitab dengan sangat rinci seolah tumbuh dari batu.

Pembangunan Sagrada Família menghadirkan tantangan luar biasa bagi para insinyur yang melanjutkannya.

Sketsa dan model Gaudí hancur selama Perang Saudara Spanyol pada 1936, menyisakan sangat sedikit bahan bagi para penerusnya.

Menara-menara yang menjulang pernah dianggap terlalu tinggi untuk fondasinya, dan rentan terhadap angin.

Namun demikian, 100 tahun setelah kematian Gaudi, puncak utama gereja, Menara Yesus Kristus, telah berdiri dengan tinggi 172,5 m.

Ini menjadikan Sagrada Família memegang predikat sebagai gereja tertinggi di dunia.

Inspirasi kuno

Sebagai arsitek muda yang sangat ambisius dan seorang Katolik yang taat, Gaudí memiliki dua tujuan, kata Gijs van Hensbergen, sejarawan seni dan penulis biografi Gaudí.

"Untuk menciptakan—pertama-tama—sebuah Kitab Suci dalam batu, yaitu Sagrada Família, tetapi juga untuk mengoreksi semua kesalahan dari gaya arsitektur sebelumnya."

Untuk melakukannya, ia melihat kembali salah satu keajaiban dunia kuno, Lengkungan Taq Kasra di kota kuno Ctesiphon di Irak modern, sebuah contoh struktur yang sangat stabil yang disebut lengkungan katenari.

Gaudí yakin bahwa lengkungan katenari akan memungkinkannya mengoreksi apa yang ia anggap sebagai elemen mengganggu pada katedral-katedral pada zamannya.

Untuk menopang atap berkubah, gereja neo-gotik besar bergantung pada flying buttresses—"jari-jari" batu yang menjulur dari dinding atas ke bagian bawah.

Gaudí menganggapnya sebagai "penopang" bagi bangunan yang tidak mampu menopang beratnya sendiri.

Sebagai gantinya, ia menggunakan lengkungan katenari untuk 18 menara Sagrada Familia. Jika dibangun dengan bentuk ini, menara-menara itu dapat menopang beratnya sendiri.

"Ia jelas seseorang yang terpesona oleh matematika, karena itu adalah karya Sang Pencipta," kata van Hensbergen.

Gaudí percaya bahwa gravitasi dan lengkungan katenari adalah ciptaan Ilahi.

"Hal itu baginya menjadi motif utama yang indah, seolah-olah patuh kepada Tuhan sebagai arsitek agung."

Baca juga:

Seiring berkembangnya pengetahuannya tentang struktur dan gaya, Gaudi semakin percaya diri untuk menghilangkan kubah dan lengkungan yang tidak diperlukan secara struktural dari basilika.

"Ia merancang ulang kuil ini tiga kali," kata Liam Duff, insinyur struktur yang memimpin tim yang bekerja pada Sagrada Família di perusahaan teknik global Arup.

Ia menggunakan kolom bercabang sederhana di dalam nave, ruang utama di dalam gereja. Terinspirasi dari alam, kolom ini dibuat menyerupai pohon, dengan cabang-cabang menjulur ke atas untuk menahan beban atap dan menara di atasnya.

Berdiri di dalam nave gereja, yang diterangi cahaya oranye dan merah dari jendela kaca patri sisi barat, kolom-kolom berbentuk pohon itu memberi kesan seolah tanpa beban.

Menara yang berat

Meskipun desain menara disederhanakan dan efisien, terdapat tantangan besar saat membangun salah satu menara yang lebih tinggi: terlalu berat.

Menara Perawan Maria memiliki tinggi 138 m, hanya kalah dari Menara Yesus Kristus setinggi 172,5 m.

Saat menara ini dibangun, disadari bahwa pilar di bawahnya akan kelebihan beban jika menggunakan teknik memasang batu tradisional atau beton bertulang berlapis batu.

Salah satu solusi adalah rangka baja internal untuk menopang menara, dilapisi panel beton yang lebih tipis untuk mengurangi beban. Dengan rencana ini, Sagrada Família memanfaatkan jasa tim insinyur struktur dari perusahaan Arup di UK pada 2014.

"Sagrada Família adalah tempat legendaris, bukan?" kata Steve McKechnie, insinyur struktur di Arup yang terlibat sejak tahap awal. "Ini sesuatu yang kami impikan untuk terlibat di dalamnya, dan kesempatan itu datang kepada kami."

Baca juga:

Para insinyur Arup memiliki ide radikal untuk mengatasi berat menara.

Mereka mengusulkan untuk meninggalkan rangka baja dan beton bertulang. Sebagai gantinya, mereka mengajukan penggunaan lapisan batu yang lebih tipis yang diberi tegangan dengan tendon baja internal.

Itu merupakan perubahan besar dari rencana awal.

"Itu perubahan yang sangat besar," kata McKechnie. "Ada saat kami mengira jasa kami tidak akan diperlukan, dan proyek menjadi sangat sepi."

Untungnya, kata McKechnie, hal itu berubah.

Teori di balik panel batu prategang adalah bahwa batu menjadi sangat kuat jika ditekan—tetapi jika ditarik, batu mudah retak dan kehilangan kekuatannya.

Ketika angin bertiup menerpa menara dan mendorongnya ke belakang, sisi yang menghadap angin mengalami tegangan. Tegangan ini membuat menara batu berisiko retak dan rusak.

Bentuk lengkungan katenari membantu menjaga batu tetap dalam kondisi tertekan menggunakan massa menara itu sendiri. Dengan menggunakan panel yang diberi tegangan internal oleh tendon baja, tekanan bertambah sehingga menjadi lebih kuat.

Dengan desain ini, saat angin bertiup, sangat sedikit tegangan muncul di sisi yang menghadap angin. Tendon di atas dan di antara jendela juga membantu memberi prategangan pada area yang rentan retak. Ini penting karena desain Gaudí dipenuhi jendela untuk menerangi basilika di bawah.

Menara Perawan Maria dan lima menara lainnya, termasuk Menara Yesus Kristus, diselesaikan menggunakan panel batu prategang.

"Gaudí akan sangat bersemangat dengan kemungkinan yang ditawarkan teknologi baru ini," ujar van Hensbergen.

Gaudí bereksperimen dengan berbagai metode pada Menara Santo Barnabas di Fasad Kelahiran Kristus, yang selesai selama hidupnya.

Baca juga:

Dia memulai dari bagian bawah dengan batu pasir yang ditambang dari Gunung Montjuïc di dekatnya, yang memiliki variasi warna halus dari abu-abu hingga krem, hijau, oker, emas, ungu, dan merah.

Di bagian atas, ia menggunakan semen Portland.

"Itu adalah material baru di Barcelona pada saat itu," kata Duff.

Eksperimennya membuahkan hasil.

"Sungguh mengesankan mengetahui kualitas konstruksi dari masa Gaudí," kata Fernando Villa, direktur teknologi dan inovasi di Sagrada Família.

Gereja yang masih belum selesai

Ketika para tokoh penting termasuk Paus Leo XIV berkumpul untuk memperingati 100 tahun kematian Gaudí, pembangunan gereja ini masih jauh dari selesai. Di antaranya, fasad utama gereja, Fasad Kemuliaan, masih belum rampung.

Bahkan setelah selesai, teknologi modern akan membantu memelihara bangunan tersebut. Perubahan angin, suhu, dan pergerakan bangunan dari waktu ke waktu dapat menyebabkan retakan berkembang di dalam dan luar gereja, kata Villa.

Sebelumnya, Sagrada Família bergantung pada pemanjat untuk memeriksa retakan dan kerusakan. Perlu waktu dua tahun untuk menjangkau seluruh bagian basilika.

Kini, mereka menggunakan drone dan kecerdasan buatan untuk mendeteksi retakan yang perlu diperbaiki.

"Setelah AI kami terlatih, akan memungkinkan untuk memindai seluruh basilika dalam satu bulan," kata Villa.

Jauh dari sekadar monumen batu yang statis, Sagrada Família merespons unsur-unsur alam hampir seperti makhluk hidup.

Pergerakan dan evolusi yang terus-menerus ini mencerminkan desain organik gereja karya Gaudí, kata Villa. "Alam adalah gurunya."